مقدمه ای بر بیوسنسورها

[am in 25041]

یکی از خدمات اصلی مهندسی پزشکی به علوم زیستی و پزشکی کلینیکی ارائه ابزار دقیق مهندسی پزشکی بوده است. پیشرفتهایی که در این زمینه صورت گرفته است منجر به توسعه انواع جدید ابزار دقیق مهندسی پزشکی و روشهای متعدد کلینیکی شده است مانند مانیتورینگ الکترونیکی بیمار، که یکی ازجنبه های مهم مراقبت پزشکی در حالت بحرانی است، و همچنین منجر به توسعه انواع دستگاهها برای کمک به افراد دچار ناتوانی جسمانی شده است. ابزار دقیق مهندسی پزشکی چنانچه در شکل مشاهده می گردد سه کارکرد اصلی دارد. بخش سنسور یا مبدل ابزار به عنوان واسط با سیستم فیزیولوژیکی تحت اندازه گیری عمل می کند، از این رو بیوسنسورها بخش مهم و ضروری هر سیستم اندازه گیری مهندسی پزشکی به شمار می آیند. بیوسنسور به عنوان وسیله ابتدایی برای تبدیل یک پدیدۀ خاص زیستی، شیمیایی یا فیزیکی به یک سیگنال الکتریکی عمل می کند و باید این فرایند تبدیل را با موفقیت و بدون تغییر یا اختلال در پدیده ای که اندازه می گیرد انجام دهد. بنابراین اهمیت آنها بسیار زیاد است، چون بدون آنها ما از دینامیک متغییر در دنیای فیزیک، شیمی و زیست شناسی بی اطلاع خواهیم ماند. بیوسنسورها با کمیت های خاص متنوعی سروکار دارند، پس در مورد بیوسنسورهایی که در ابزار پزشکی کاربرد دارند در نظر گرفتن نکات فیزیولوژیک به اندازۀ مسایل مربوط به طراحی مهندسی اهمیت دارد. ابزار دقیق پزشکی از انفجار اطلاعات در تکنولوژی الکترونیک بهره گرفته است. ابزارهای الکترونیکی پزشکی مستقل امروزه می توانند عملیات پردازش سیگنال پیچیده ای را انجام دهند که تا همین اواخر برای آن به یک کامپیوتر جداگانه نیاز بود. با این حال، توانائیهای بسیار پیچیدۀ ابزارهای دقیق امروزی هنوز نیازمند سیگنالهای با کیفیت بالا در ورودی هستند. نمایش وذخیره.4....... پردازش سیگنال.3...... سنسور.2 ........ سیستم فیزیولوژیک .1 ترتیب عمل کرد دستگاهها در پزشکی نشان داده شده است

 

[am in 25041]

سنسور: چنین سیگنالهایی باید از سنسور وارد شوند که به عنوان واسطه بین ارگانیسم بیولوژیکی و بقیه ابزار دقیق عمل می کند بنابراین گستره سنسورها برای ابزارهای الکترونیکی مهندسی پزشکی، زمینه ای مهم برای تحقیق، توسعه و تولید در مهندسی پزشکی فراهم می نماید. پردازش گر سیگنال: وقتی که بیوسنسور اطلاعات بیولوژیک تحت اندازه گیری را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل کرد، سیگنال وارد دومین بلوک اصلی سیستم ابزار دقیق، یعنی پردازشگر سیگنال می شود. این بخش، سیگنال الکترونیکی را تقویت و ***** می کند و بر روی آن کار می کند تا یک سیگنال الکتریکی تولید کند که قادر باشد دستگاههای خروجی را بکار اندازد یا قابل نمایش باشد. این پردازش سیگنال می تواند یک عمل ابتدایی مانند تقویت ساده سیگنال باشد یا خیلی پیچیده تر مانند طراحی و استفاده از بسته های نرم افزاری و سخت افزاری گسترده که خروجیهای مناسب و قابل اطمینانی برای اندازه گیری انجام شده فراهم می نمایند. خروجی: بخش خروجی ابزار دقیق پزشکی از این نظر که واسط بین سیگنالهای الکتریکی و یک سیستم بیولوژیکی است شبیه بخش سنسور است. در این مورد، سیستم بیولوژیکی، فردی است که خدمات درمانی را ارائه می کند. عملکرد بخش خروجی یک ابزار پزشکی تبدیل سیگنالهای پردازش شده الکتریکی به شکلی است که افرادی که این ابزار را به کار می برند، بتوانند آن را مشاهده نموده یا در برخی موارد، اطلاعات را برای مشاهدات وتحلیلهایی در آینده ذخیره نمایند، قطعات نمونه خروجی که در سیستم اندازه گیریی پزشکی به کار می روند لوله اشعه کاتدی (CRT) (catude-ray tube) برای مشاهده سیگنالها به شکل گرافیکی یا ترکیبی از ارقام و حروف، ثبت کنندۀ نمودار گرافیکی (graphic chart recorder) برای مشاهده و ثبت دائمی سیگنالها و ثبت کننده نوار مغناطیسی برای ثبت دیجیتال یا آنالوگ سیگنالهایی که بعداً مورد توجه و تحلیل قرار خواهند گرفت. از این توصیف مختصر وکلی که از یک سیستم ابزار دقیق پزشکی ارائه کردیم اهمیت این نکته معلوم می شود که درک دقیق از کمیت هایی که مورد اندازه گیری هستند در طراحی هر سه قسمت اصلی سیستم ضروری است. برای آنکه اندازه گیریهای فیزیولوژیکی صحیح انجام شود، شخص باید به طور واضح بر هم کنش بین سنسور و سیستم بیولوژیکی را مشاهده و درک نماید. فقط در این صورت است که شخص می تواند خطاهای اندازه گیری را به حداقل برساند که به نوبه خود بر تصمیمات کلینیکی اثر می گذارد.

به نقل از وبسایت بیوالکتریک ایران

[seyed mehdi hoseyni 27119]

تعریف ‏BioMEM

 

‏ از زمان آغاز سیستم‌های ‏MEM‏ در اوایل دهه 1970، اهمیت كاربردهای پزشكی این سیستم‌های مینیاتوری درك شد. ‏BioMEM‏‌ها در حال حاضر یك موضوع بسیار مهم است كه تحقیقات بسیاری در زمینه آن انجام شده است و كاربردهای پزشكی مهم بسیاری دارد. در حالت كلی می‌توان ‏BioMEM‏‌ها را به عنوان "دستگاه‌ها ( وسایل) یا سیستم‌هایی ساخته شده با روش‌‌های الهام گرفته شده از ساخت در ابعاد میكرو /نانو، كه برای پردازش، تحویل 2، دستكاری3، تحلیل یا ساخت ذرات 4 شیمیائی و بیولوژیك استفاده می‌شود"، تعریف كرد. این وسایل و سیستم‌ها همه واسطه‌های علوم زندگی و ضوابط پزشكی با سیستم‌های با ابعاد میكرو و نانو را شامل می‌شود. حوزه‌های تحقیقات و كاربردها در ‏BioMEM‏ از تشخیص بیماری‌ها مانند میكرو آرایه‌های پروتئینی و‏DNA، تا مواد جدیدی برای ‏BioMEM، مهندسی بافت، تغییر و اصلاح5 سطح، ‏BioMEM‏‌های قابل كاشت، سیستم‌هائی برای رهایش دارو و.... را شامل می‌شوند. وسایل و سیستم‌های فشرده‌ایی كه از ‏BioMEM‏‌ها استفاده می‌كنند، به عنوان "آزمایشگاه روی یك چیپ"6 و سیستم‌های تحلیل تمام میكرو‏TAS ) ‎‏ ‏‎µ‎‏ یا ‏‎(micro-TAS ‎‏ 7 نیز شناخته می‌شود. شكل (1) شماتیك رسم شده از قسمت‌های كلیدی حوزه‌های تحقیقاتی را نشان می‌دهد.‏