淺析生物醫(yī)療傳感器技術(shù)

過(guò)去，醫(yī)生收集病人信息的方式比較簡(jiǎn)單，基本上都是“望聞問(wèn)切”以及簡(jiǎn)單的檢查。我國(guó)在上世紀(jì)六十年代建立了醫(yī)學(xué)工程，多種高科技醫(yī)療設(shè)備被開(kāi)發(fā)出來(lái)，大大豐富了醫(yī)生收集病人信息的方式，也提高了診療和治療的整體水平。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，傳感器起到的是“耳目”的作用。

醫(yī)用傳感器

醫(yī)用傳感器是應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的那一部分傳感器，是把人體的生理信息轉(zhuǎn)換成為與之有確定函數(shù)關(guān)系的電信息的變換裝置。它所拾取的信息是人體的生理信息，而它的輸出常以電信號(hào)來(lái)表現(xiàn)。

人體生理信息有電信息和非電信息兩大類(lèi)，從分布來(lái)說(shuō)有體內(nèi)的（如血壓等各類(lèi)壓力），也有體表的（如心電等各類(lèi)生物電)和體外的(如紅外、生物磁等）

醫(yī)用傳感器的基本要求

醫(yī)用傳感器作為傳感器的一個(gè)重要分支，其設(shè)計(jì)與應(yīng)用必須考慮人體因素的影響，考慮生物信號(hào)的特殊性、復(fù)雜性，考慮生物醫(yī)學(xué)傳感器的生物相容性、可靠性、安全性。

1、傳感器本身具有良好的技術(shù)性能，如靈敏度、線性、遲滯、重復(fù)性、頻率響應(yīng)范圍、信噪比、溫度漂移、零點(diǎn)漂移、靈敏度漂移等。

2、傳感器的形狀和結(jié)構(gòu)應(yīng)與被檢測(cè)部位的解剖結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，使用時(shí)，對(duì)被測(cè)組織的損害要小。

3、傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響要小，不會(huì)對(duì)生理活動(dòng)帶來(lái)負(fù)擔(dān)，不干擾正常生理功能。

4、傳感器要有足夠的牢固性，引進(jìn)到待測(cè)部位時(shí)，不致脫落、損壞。

5、傳感器與人體要有足夠的電絕緣，以保證人體安全。

6、傳感器進(jìn)入人體能適應(yīng)生物體內(nèi)的化學(xué)作用，與生物體內(nèi)的化學(xué)成分相容，不易被腐蝕、對(duì)人體無(wú)不良刺激，并且無(wú)毒。

7、傳感器進(jìn)入血液中或長(zhǎng)期埋于體內(nèi)，不應(yīng)引起血凝。

8、傳感器應(yīng)操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)上便于消毒。

醫(yī)用傳感器的用途

檢測(cè)生物體信息

如心臟手術(shù)前檢測(cè)心內(nèi)壓力；心血管疾病的基礎(chǔ)研究中需要檢測(cè)血液的粘度以及血脂含量。

臨床監(jiān)護(hù)

如病人在進(jìn)行手術(shù)前后需要連續(xù)檢測(cè)體溫、脈搏、血壓、呼吸、心電等生理參數(shù)。

控制

利用檢測(cè)到的生理參數(shù)，控制人體的生理過(guò)程。如電子假肢等。

檢測(cè)的指標(biāo)

醫(yī)用傳感器的分類(lèi)

按應(yīng)用形式分

植入式傳感器、暫時(shí)植入體腔(或切口)式傳感器、體外傳感器、用于外部設(shè)備的傳感器

按工作原理分

1、化學(xué)傳感器

利用化學(xué)反應(yīng)原理，把化學(xué)成分、濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)

化學(xué)傳感器是利用化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)效應(yīng)制成的傳感器。這種傳感器一般是通過(guò)離子選擇性敏感膜將某些化學(xué)成分、含量、濃度等非電量轉(zhuǎn)換成與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量。比如說(shuō)：不同種類(lèi)的離子敏感電極、離子敏場(chǎng)效應(yīng)管、濕度傳感器等。

生物醫(yī)學(xué)用各種化學(xué)換能器測(cè)量的化學(xué)物質(zhì)有：K+、Na+、Ca2+、Cl-、O2、CO2、NH3、H+、Li+ 等。

2、生物傳感器

利用生物活性物質(zhì)選擇性識(shí)別來(lái)測(cè)定生化物質(zhì)

生物傳感器是采用包含有生物活性物質(zhì)作為分子識(shí)別系統(tǒng)的傳感器。這個(gè)傳感器一般是利用酶催化某種生化反應(yīng)或者通過(guò)某種特異性的結(jié)合，檢測(cè)大分子有機(jī)物質(zhì)的種類(lèi)及含量，就是最近半個(gè)世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的新型傳感器。比如：酶?jìng)鞲衅?，微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、DNA傳感器等。

3、物理傳感器

利用材料的物理變化

物理傳感器是利用物理性質(zhì)和物理效應(yīng)制成的傳感器。屬于這種類(lèi)型的傳感器最多，比如說(shuō)金屬電阻應(yīng)變式傳感器、半導(dǎo)體壓阻式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器等。

各種物理傳感器檢測(cè)的內(nèi)容

4、生物電電極傳感器

肌體的各種生物電，包括：心電、腦電、肌電、神經(jīng)元放電等

按人體器官的仿生類(lèi)型分

視覺(jué)傳感器

包括各種光學(xué)傳感器以及其他能夠替代視覺(jué)功能的傳感器；

聽(tīng)覺(jué)傳感器

包括各種拾音器、壓電傳感器、電容傳感器以及其他能夠替代聽(tīng)覺(jué)功能的傳感器；

嗅覺(jué)傳感器

包括各種氣體敏感傳感器以及咒他能夠替代嗅覺(jué)功能的傳感器。

這個(gè)分類(lèi)方法有利于仿生傳感器的開(kāi)發(fā)。

除了廣述列舉的常見(jiàn)傳感器分類(lèi)方法以外，還會(huì)根據(jù)傳感器材料、傳感器結(jié)構(gòu)、能量轉(zhuǎn)換分式等多種分類(lèi)方法，都具有各自的優(yōu)點(diǎn)與局限性。

除了這些常規(guī)的醫(yī)用傳感器設(shè)備，隨著可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，在醫(yī)療領(lǐng)域和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)方案中，新應(yīng)用不斷投入使用或即將臨床試驗(yàn)通過(guò)。

納米智能線監(jiān)測(cè)人體機(jī)能

肌肉與髖關(guān)節(jié)的診斷往往很復(fù)雜，且價(jià)格不菲。人一旦意識(shí)到這些部位有所不適，往往為時(shí)已晚。較深的傷口與手術(shù)內(nèi)切口情況也是如此。

有一種傳感器可以無(wú)縫植入人體，并且能在體外接收到實(shí)時(shí)監(jiān)控信息。首先它不會(huì)引發(fā)感染或機(jī)體免疫反應(yīng)。同時(shí)，這種傳感器在嵌入之后還不能影響組織的正常機(jī)能，比如肌肉的拉伸性。

現(xiàn)今的醫(yī)學(xué)傳感器都是剛性的，這就導(dǎo)致它們無(wú)法監(jiān)測(cè)皮膚等組織。但很多器官和組織都是三維的多層生物結(jié)構(gòu)。監(jiān)測(cè)這些組織就需要線這樣的傳感器。

用浸有液體的細(xì)線縫合傷口

納米材料可以是有機(jī)的也可以是無(wú)機(jī)的，可以具有生物活性也可以是惰性的，它還可以被設(shè)計(jì)成具有某些物理化學(xué)特性的醫(yī)學(xué)傳感器，比如，多樣性的碳納米管。它的導(dǎo)電性是可以定制的，也正因如此，碳納米管正逐漸成為新一代傳感器和晶體管的基體材料。此外，碳納米管還可以監(jiān)測(cè)DNA和蛋白質(zhì)單分子。有機(jī)納米聚苯胺同樣有廣泛應(yīng)用，它最顯著的特性就是其導(dǎo)電性取決于環(huán)境的酸堿度。

將普通線頭浸入含有不同納米材料的液體，然后迅速將其烘干。這些線頭的性能取決于溶液中納米材料的特性。

將具有碳納米管和硅涂層的柔性橡膠纖維制作成傳感線頭，它就可以檢測(cè)物理應(yīng)力。當(dāng)這種傳感線頭受到拉伸時(shí)，它的導(dǎo)電性就會(huì)改變，我們就能夠在機(jī)體外部檢測(cè)到這種變化。

把它植入人體，它就可以用來(lái)監(jiān)測(cè)傷口愈合和肌肉拉傷狀況。當(dāng)有異常應(yīng)變發(fā)生時(shí)，說(shuō)明傷口在緩慢愈合，或者裝置放置不當(dāng)。這就可以及時(shí)提醒醫(yī)生和患者做出相應(yīng)調(diào)整。

將一根線頭涂覆碳納米管和聚苯胺納米纖維，另一根涂覆銀和氯化銀，檢測(cè)兩根線頭間的電流強(qiáng)度可以檢測(cè)組織酸度，這是判斷傷口是否受感染的重要依據(jù)。

葡萄糖氧化酶跟葡萄糖反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，因此涂覆葡萄糖氧化酶的傳感線頭就可以監(jiān)測(cè)人體血糖水平。同樣的道理，在導(dǎo)電線頭中涂覆其他一些納米材料還可以監(jiān)測(cè)血液中的鈉、鉀含量，它們是血液代謝的標(biāo)志物。

用物理化學(xué)方法做成的智能線頭可以將檢測(cè)信息傳送到皮膚表面的發(fā)射器上

除了感應(yīng)能力，很多材料的線頭還有一個(gè)有用特性：芯吸。它可以利用毛細(xì)效應(yīng)疏導(dǎo)液體，跟燈芯輸運(yùn)液蠟維持火焰是一個(gè)道理。

棉線可以將細(xì)胞間隙的液體輸運(yùn)到體內(nèi)各處的傳感線頭。傳感線頭將電信號(hào)傳遞給皮膚外表的一個(gè)裝有紐扣電池和小天線的彈性裝置。該裝置將信號(hào)放大并且數(shù)字化，最后將信號(hào)無(wú)線傳輸給智能手機(jī)等設(shè)備。這樣，醫(yī)生就可以持續(xù)地對(duì)患者的健康狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

這種集成化的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)有很多優(yōu)勢(shì)。首先，患者更自由了，沒(méi)必要非得住院。其次，實(shí)時(shí)收集的數(shù)據(jù)為醫(yī)生提供了更準(zhǔn)確的參考信息。另外，它還降低了醫(yī)療成本。

線頭有很廣泛的應(yīng)用前景。糖尿病患者的傷口有難以愈合的風(fēng)險(xiǎn)，這可能會(huì)導(dǎo)致感染，甚至截肢。用傳感線頭縫合則可以讓醫(yī)生在早期就發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)做出反應(yīng)以防止病情進(jìn)一步惡化。傳感線頭還可以做成繃帶、傷口敷料甚至醫(yī)院床單，它可以在病情失控前就發(fā)出預(yù)警。

無(wú)線心臟傳感器

心力衰竭是老年人最常見(jiàn)的住院病因，心衰患者怎樣在家就能得到很好的監(jiān)測(cè)呢？如果能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)患者的心臟收縮、心臟舒張以及平均肺動(dòng)脈壓等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整患者的治療方案，是否可以減少了心衰病人的住院時(shí)間。

心衰患者的無(wú)線、植入式血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)永久植入肺動(dòng)脈的傳感器/監(jiān)控器，一個(gè)經(jīng)靜脈導(dǎo)管用于傳送和部署傳感器，一個(gè)電子系統(tǒng)用于獲取和處理來(lái)自傳感器的信號(hào)，并將肺動(dòng)脈壓力測(cè)量值傳送到一個(gè)安全的數(shù)據(jù)庫(kù)。

遵照程序，病人在家里無(wú)線監(jiān)測(cè)其肺動(dòng)脈壓力，數(shù)據(jù)立即傳送到安全的數(shù)據(jù)庫(kù)，供醫(yī)生可通過(guò)網(wǎng)站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

結(jié)果顯示，應(yīng)用無(wú)線植入器進(jìn)行遠(yuǎn)程血液動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)，以指導(dǎo)心衰治療，可有效降低慢性心衰患者（CHF）術(shù)后18個(gè)月的心衰住院率。

既往結(jié)果表明，隨訪6個(gè)月時(shí)，肺動(dòng)脈壓指導(dǎo)治療組的心衰住院率較標(biāo)準(zhǔn)藥物治療組降低30%。而此次的18個(gè)月隨訪結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肺動(dòng)脈壓指導(dǎo)治療組的心衰住院率較標(biāo)準(zhǔn)藥物治療組進(jìn)一步降低達(dá)39%。

織入襪子的溫度傳感器

一款可以檢測(cè)糖尿病患者健康狀況的智能襪子，可以通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)患者是否出現(xiàn)了炎癥。

OFweek傳感器網(wǎng)訊 近日，據(jù)媒體報(bào)道，CES 2017上出現(xiàn)了一款可以檢測(cè)糖尿病患者健康狀況的智能襪子，它來(lái)自初創(chuàng)的企業(yè)Siren Care。該襪子可以通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)患者是否出現(xiàn)了炎癥。

據(jù)悉，1型和2型糖尿病最容易出現(xiàn)足部腫脹的狀況，假如沒(méi)有及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，腫脹會(huì)演變?yōu)楦訃?yán)重的疾病，造成患者足部感染，甚至需要截肢。因此，對(duì)足部的狀況監(jiān)測(cè)可以保證提早預(yù)防各種并發(fā)癥的發(fā)生。這款智能襪子的內(nèi)置傳感器就能對(duì)早期檢測(cè)起到關(guān)鍵作用。

智能襪子雖然是一款可穿戴設(shè)備，但不需要經(jīng)常充電。每個(gè)襪子的內(nèi)置電池都充滿(mǎn)電量，可以使用六個(gè)月。只要穿上襪子，其內(nèi)置傳感器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。襪子一旦被脫下，傳感器則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)入睡眠模式。

此外，這款襪子支持機(jī)洗，患者至少可以穿六個(gè)月，所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于襪子的傳感器、手機(jī)App以及云盤(pán)中。當(dāng)足部出現(xiàn)損傷時(shí)，襪子可以檢測(cè)到高溫差，然后通過(guò)App會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒患者足部出現(xiàn)了問(wèn)題。

智能健身T恤的內(nèi)置心率傳感器和GPS定位

這款健身數(shù)據(jù)跟蹤設(shè)備可以直接在 T 恤里面完成健身數(shù)據(jù)的跟蹤。

T恤采用無(wú)袖設(shè)計(jì)，它里面縫合了運(yùn)動(dòng)傳感器，并且是嵌入織物當(dāng)中，很薄且不引人注意。這就意味著，運(yùn)動(dòng)者無(wú)需佩戴額外的監(jiān)測(cè)設(shè)備，比如腕帶設(shè)備或者是胸前設(shè)備。另外，這個(gè)T恤還設(shè)計(jì)了一個(gè)小型傳感器，位于后領(lǐng)上。

這個(gè)傳感器上還附帶有GPS，可用于確定運(yùn)動(dòng)員的速度，距離和加速度。另外，官方還打造了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的iPad應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，允許教練跟蹤每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)，并根據(jù)需要調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，有效地監(jiān)控訓(xùn)練營(yíng)期間的工作量。

檢測(cè)癌癥的“薄膜”傳感器

一種新型生物電化學(xué)檢測(cè)芯片，是基于聚合物自組裝膜制備的生物電化學(xué)傳感器，它將使癌細(xì)胞的檢測(cè)變得如同血糖儀檢查一樣簡(jiǎn)單，為癌癥的提早預(yù)防提供可能。

目前，國(guó)內(nèi)各大醫(yī)院常用的體液檢測(cè)手段是免疫固定電泳法，其檢測(cè)成本高、設(shè)備要求嚴(yán)、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，讓大量的患者失去了治療疾病的黃金時(shí)期。這款薄膜生物電化學(xué)傳感器以患者發(fā)病早期血液中會(huì)分泌出極其微量的單克隆球蛋白及游離輕鏈為契機(jī)，將識(shí)別此蛋白的抗體嫁接于電極表面的高分子微孔膜基體，通過(guò)二者的專(zhuān)一識(shí)別性，在電化學(xué)工作站的幫助下，放大成化學(xué)信號(hào)，成功實(shí)現(xiàn)在發(fā)病初期檢查癌細(xì)胞的功能。

進(jìn)行臨床試驗(yàn)，從樣品采集到注入、檢測(cè)和醫(yī)療分析等整個(gè)過(guò)程，僅僅耗時(shí)10分鐘，且成本低、精確性好。該項(xiàng)技術(shù)與醫(yī)院常使用的免疫固定電泳法相比，檢測(cè)靈敏性提高了500倍。不僅如此，該項(xiàng)技術(shù)配套的檢測(cè)設(shè)備成本僅8萬(wàn)元，降低了檢測(cè)準(zhǔn)入，可廣泛應(yīng)用。

作為一種新型生物傳感器使用平臺(tái)，此技術(shù)可以運(yùn)用到更廣闊的技術(shù)領(lǐng)域，如白血病、尿毒癥、淋巴癌、肝癌等重癥的提早診斷，甚至在環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍用探測(cè)領(lǐng)域取得更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

用呼吸檢測(cè)疾病的傳感器

我們的呼吸中含有一系列關(guān)于自身健康的信息，它們以分子形態(tài)存在，其存在與否和濃度可以作為疾病檢測(cè)的生物標(biāo)記物，有一種能檢測(cè)許多不同分子，并將這些生物標(biāo)記物與17種疾病相關(guān)連的呼吸傳感器。

人體呼出的氣中含有氮?dú)?、二氧化碳和氧氣，以及少量?00多種揮發(fā)性化學(xué)成分。這些物質(zhì)的相對(duì)數(shù)量會(huì)根據(jù)人體健康狀況而變化。比如，糖尿病就會(huì)產(chǎn)生一絲甜味。

不過(guò)目前的呼吸分析儀大多集中在單一類(lèi)型的疾病，只會(huì)檢測(cè)單個(gè)標(biāo)記物，其使用范圍和篩選能力也有限。

使用質(zhì)譜來(lái)鑒定與疾病相關(guān)的呼吸成分，讓研究人員發(fā)現(xiàn)，基于不同量的13種成分，每種疾病會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的揮發(fā)性化學(xué)印記。他們還發(fā)現(xiàn)，一種疾病的存在，不會(huì)妨礙其它疾病的檢測(cè)，這也是以非侵入性的方式，檢測(cè)和診斷各種疾病的先決條件。

這種傳感器由一系列特別制備的金納米顆粒傳感器，和基于單壁碳納米管的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳感器組成。它真正特別的地方在于，可以收集患不同疾病的數(shù)千患者的呼吸樣本，并用人工智能軟件找到數(shù)據(jù)中的相關(guān)性。

得益于研究中的人工智能組件，該系統(tǒng)對(duì)17種不同疾病的平均診斷準(zhǔn)確性在86％，包括諸如癌癥，克羅恩病，兩種類(lèi)型的帕金森病，先兆子癇和肺動(dòng)脈高壓等。

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)成熟前，醫(yī)生曾通過(guò)聞病人的呼吸來(lái)診斷一些疾病，尋找疾病線索?，F(xiàn)在看來(lái)，這種靠呼吸來(lái)檢測(cè)疾病的方法，由人工智能實(shí)現(xiàn)的更加精準(zhǔn)。

納米熒光傳感器準(zhǔn)確切除腫瘤組織

一種新型納米熒光傳感器可以特異性地在腫瘤組織“打開(kāi)”并發(fā)出熒光，幫助醫(yī)生準(zhǔn)確切除腫瘤組織，并在最大程度上保留正常組織。

據(jù)研究人員報(bào)道，這項(xiàng)突破性的技術(shù)適用于任何類(lèi)型的腫瘤，研究人員將這種納米探針注射到小鼠的腫瘤組織后，一旦接觸腫瘤細(xì)胞，這種探針就會(huì)打開(kāi)并照亮腫瘤組織。

人腫瘤組織偏酸性，研究人員利用了腫瘤組織的這個(gè)特點(diǎn)。

對(duì)許多腫瘤而言，手術(shù)是首選治療方案。但是要完全清除腫瘤組織并盡可能保留正常組織在目前仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槟壳暗挠跋窦夹g(shù)不夠靈敏，無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分腫瘤組織與非腫瘤組織。

而這項(xiàng)新技術(shù)使用了臨床批準(zhǔn)的熒光染料，可以通過(guò)全世界醫(yī)院正在使用的標(biāo)準(zhǔn)照相機(jī)進(jìn)行成像。這種納米探針就像傳感器一樣，只有所處環(huán)境的pH值低于閾值時(shí)，它才會(huì)打開(kāi)并發(fā)出熒光。

研究人員在小鼠頭頸癌模型中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)在手術(shù)中使用這種探針具有極強(qiáng)的特異性和敏感性，它甚至可以照亮直徑小于1mm的腫瘤結(jié)節(jié)。

進(jìn)行手術(shù)時(shí)，這種探針可以為外科醫(yī)生準(zhǔn)確描繪出腫瘤邊界。這是一種納米尺度的開(kāi)關(guān)技術(shù)，迄今為止還沒(méi)有任何一項(xiàng)技術(shù)具有這么高的精確度。

制備這種探針相對(duì)簡(jiǎn)單，因此成本也不高，這項(xiàng)技術(shù)可以用于人體內(nèi)腫瘤邊界的檢測(cè)。

讓腦細(xì)胞發(fā)光的神奇?zhèn)鞲衅?/p>

有一種最新型的生物發(fā)光傳感器，可以讓單個(gè)的腦細(xì)胞像螢火蟲(chóng)那樣，在黑暗中閃閃發(fā)光熠熠生輝。它通過(guò)對(duì)熒光素酶這種生物酶進(jìn)行基因改造而發(fā)明出來(lái)。很多生物，比如螢火蟲(chóng)，之所以會(huì)發(fā)光就是利用了這種酶。

那么，這種研究方法可以用來(lái)做什么呢？答案是：追蹤大腦中大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部互動(dòng)情況。

長(zhǎng)期以來(lái)，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家依靠電訊號(hào)紀(jì)錄神經(jīng)元的活動(dòng)。該方式雖然能起到很好的檢測(cè)效果，但卻只能用于少量神經(jīng)元。而這種新方法可以使用光學(xué)技術(shù)，同時(shí)記錄數(shù)百個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。

光學(xué)紀(jì)錄的方式一般使用熒光，這需要很強(qiáng)烈的外部光源。它帶來(lái)的副作用就是引起生物組織發(fā)熱并且直接一些生物進(jìn)程，尤其是那些對(duì)光敏感的活動(dòng)。

如果他們把發(fā)光現(xiàn)象和光遺傳學(xué)相結(jié)合，就可以創(chuàng)造一種新的生物手段，通過(guò)光來(lái)控制活體組織中的細(xì)胞，尤其是神經(jīng)元細(xì)胞——這將成為研究大腦活動(dòng)的強(qiáng)有力新型武器。

研究人員把發(fā)光感應(yīng)器附在一種病毒上，該病毒可以感染神經(jīng)元，這樣感應(yīng)器就進(jìn)入了神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)部。聽(tīng)起來(lái)還蠻嚇人的對(duì)不對(duì)？然后研究人員選擇鈣離子作為神經(jīng)元活動(dòng)的信號(hào)標(biāo)志。首先，感應(yīng)器一旦遇到鈣離子就會(huì)發(fā)光；其次，鈣離子參與神經(jīng)元的活化過(guò)程——神經(jīng)元外的周?chē)h(huán)境中鈣含量往往較高，但是細(xì)胞內(nèi)部含量很低，但是在神經(jīng)元受到來(lái)自“鄰居（另一個(gè)神經(jīng)元）”的刺激時(shí)，鈣含量會(huì)短暫達(dá)到尖峰水平。傳感器通過(guò)增亮和變暗來(lái)響應(yīng)鈣濃度的變化 —— 這證明感應(yīng)器對(duì)一群神經(jīng)元能同樣起到檢測(cè)作用。

看這幅照片，神經(jīng)元被感應(yīng)器發(fā)出的光芒點(diǎn)亮，想不想茫茫宇宙中一顆耀眼的星星？本來(lái)人體中就蘊(yùn)含著浩如煙海的未解之謎，希望這個(gè)頗具傳奇色彩的發(fā)現(xiàn)能帶給人類(lèi)更多答案。

傳感器因其處在采集數(shù)據(jù)的最前哨，在醫(yī)療健康領(lǐng)域一直是個(gè)重要角色。結(jié)合新材料、納米技術(shù)、生物技術(shù)，以及供電技術(shù)、新型通訊技術(shù)等相關(guān)傳感器領(lǐng)域的周邊技術(shù)發(fā)展，催生了一批以創(chuàng)新傳感器技術(shù)為核心的醫(yī)療健康新興產(chǎn)品與服務(wù)模式。新型的醫(yī)療傳感器具有更靈敏、微型化、便捷、成本低、無(wú)創(chuàng)或者微創(chuàng)、互聯(lián)性等優(yōu)點(diǎn)。 為人類(lèi)醫(yī)學(xué)的進(jìn)步發(fā)展起到了不可磨滅的貢獻(xiàn)。