作為數(shù)據(jù)采集的“前哨兵”，醫(yī)用傳感器在多個(gè)領(lǐng)域都起到了十分關(guān)鍵的作用。在抗擊新冠肺炎疫情的過程中，醫(yī)用傳感器在病理檢測(cè)、人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)、生命維持系統(tǒng)以及環(huán)境控制等領(lǐng)域都扮演著極其重要的角色?，F(xiàn)階段，我國(guó)已有一些在醫(yī)療傳感器領(lǐng)域表現(xiàn)突出的企業(yè)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我國(guó)在醫(yī)用傳感器的研發(fā)上還面臨著諸多挑戰(zhàn)。
醫(yī)療領(lǐng)域的“多面手”
傳感器是信息技術(shù)的核心元器件，也是數(shù)據(jù)采集的唯一功能器件，它采集的數(shù)據(jù)能夠保證整個(gè)感知、傳輸和處理信息系統(tǒng)的順利運(yùn)行。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感器的市場(chǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)傳感器的市場(chǎng)規(guī)模在2019年已超2000億元，預(yù)計(jì)在2021年將達(dá)近3000億元。
作為數(shù)據(jù)采集的“前哨兵”，傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域也扮演著非常重要的角色。醫(yī)用傳感器集成了納米技術(shù)、生物技術(shù)、供電技術(shù)和新型通信技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，具有高靈敏度、微型化、便捷、成本低和互聯(lián)性等明顯的優(yōu)勢(shì)。
醫(yī)用傳感器的種類繁多，不同種類的醫(yī)用傳感器可以在醫(yī)療領(lǐng)域起到不同的作用?？傮w來講，醫(yī)用傳感器具有檢測(cè)生物體信息、臨床監(jiān)護(hù)和控制人體的生理過程等多種用途。中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)敏感元器件與傳感器分會(huì)秘書長(zhǎng)郭猛在此前接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，在抗擊新冠肺炎疫情的過程中，醫(yī)用傳感器在病理檢測(cè)、人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)、生命維持系統(tǒng)以及環(huán)境控制等領(lǐng)域都發(fā)揮了極其關(guān)鍵的作用。
按工作原理，醫(yī)用傳感器可分為化學(xué)傳感器、生物傳感器和物理傳感器。
化學(xué)傳感器是利用化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)效應(yīng)制成的傳感器。通過利用化學(xué)反應(yīng)原理，它可以把化學(xué)成分、濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；瘜W(xué)傳感器一般是通過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，它的代表性產(chǎn)品有離子傳感器、氣體傳感器和濕度傳感器等。
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。通過利用生物活性物質(zhì)，它可以選擇性地識(shí)別并測(cè)定生化物質(zhì)。具體來講，該傳感器可以利用酶來催化某種生化反應(yīng)，或者通過某種特異性的結(jié)合來檢測(cè)大分子有機(jī)物質(zhì)的種類及含量。酶?jìng)鞲衅?，微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器和DNA傳感器等是它的典型產(chǎn)品。
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。該種傳感器的細(xì)分應(yīng)用最多，位移傳感器、速度傳感器、力傳感器、壓強(qiáng)傳感器、輻射傳感器和光學(xué)傳感器都屬于物理傳感器的范疇。
新型傳感器應(yīng)運(yùn)而生
近期的新冠肺炎疫情表明，對(duì)有癥狀和無癥狀人群頻繁地實(shí)施高質(zhì)量檢測(cè)是應(yīng)對(duì)當(dāng)前疫情和未來危機(jī)的當(dāng)務(wù)之急。由于新冠肺炎疫情期間要求提供頻繁、低成本、快速且大批量的檢測(cè)，靈敏度高且速度快的新型傳感器應(yīng)運(yùn)而生。
國(guó)內(nèi)外廠商在新型傳感器的研發(fā)上均取得了不同程度的進(jìn)展。比如，艾麥斯半導(dǎo)體基于光譜傳感器技術(shù)推出了一款光譜傳感器，能夠快速檢測(cè)新冠病毒。艾麥斯半導(dǎo)體全球先進(jìn)光學(xué)傳感器部門執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理詹妮弗·趙(Jennifer Zhao)告訴記者，該款傳感器的靈敏度是人眼的10倍。它的靈敏度還高于裸眼讀出器，可以以手持式或一次性設(shè)備的尺寸和成本實(shí)現(xiàn)臺(tái)式實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的準(zhǔn)確度。
此外，“連接性”也是它的一大特點(diǎn)。詹妮弗·趙介紹，數(shù)字的輸出支持與移動(dòng)設(shè)備和獲得批準(zhǔn)的云服務(wù)進(jìn)行藍(lán)牙連接后，可對(duì)全球定量數(shù)據(jù)進(jìn)行“云”采集，獲得的數(shù)據(jù)可用于全球大流行疫情的監(jiān)控系統(tǒng)。基于此，賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心分析師趙振越認(rèn)為，這種芯片級(jí)光譜傳感技術(shù)也為移動(dòng)設(shè)備注入了新的價(jià)值。
瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)、蘇黎世大學(xué)醫(yī)院等合作研發(fā)的一款新型生物傳感器則可以做到準(zhǔn)確識(shí)別新冠病毒，并在幾分鐘內(nèi)獲取對(duì)病毒的檢測(cè)結(jié)果。據(jù)了解，這種新型的生物傳感器在檢測(cè)病毒的過程中利用了“局域表面等離子體共振(LSPR)”和“等離子體光熱(PPT)”這兩種不同的效應(yīng)，以此增加檢測(cè)的可靠性。
由云南大學(xué)化工學(xué)院教授、相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的研究員們共同組建的跨學(xué)科攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)也研發(fā)出了能夠檢測(cè)COVID-19病毒的電化學(xué)傳感器。由于電化學(xué)傳感器操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)成本低廉，且靈敏度和準(zhǔn)確性也更高，該傳感器有望在未來為新冠肺炎疫情的防控和診斷提供新的檢測(cè)方法。
新型醫(yī)用傳感器的出現(xiàn)意味著傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用日益豐富。趙振越告訴記者，未來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)成為醫(yī)用傳感器的發(fā)展趨勢(shì)之一。它可以對(duì)傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并實(shí)時(shí)監(jiān)控患者的狀態(tài)。醫(yī)用可穿戴設(shè)備中的無線傳感器則可以收集人體血壓、體溫、心率等體征信息，把每日測(cè)得的數(shù)據(jù)錄入患者的生理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)之中，通過遠(yuǎn)程醫(yī)療的形式來降低醫(yī)護(hù)人員的用工壓力和感染風(fēng)險(xiǎn)。
在研發(fā)上面臨諸多挑戰(zhàn)
突如其來的新冠肺炎疫情讓公眾意識(shí)到了先進(jìn)醫(yī)用傳感器的重要性。雖然目前我國(guó)已有一些在醫(yī)療傳感器領(lǐng)域表現(xiàn)突出的企業(yè)，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我國(guó)在醫(yī)用傳感器的研發(fā)上還面臨著諸多挑戰(zhàn)。
國(guó)內(nèi)醫(yī)用傳感器廠商在核心技術(shù)方面還存在缺失，核心技術(shù)的創(chuàng)新能力仍有待提高。相關(guān)資料表明，我國(guó)中高端醫(yī)用傳感器的產(chǎn)品大多從國(guó)外進(jìn)口，其中90%的芯片還依賴國(guó)外廠商的生產(chǎn)與制造。郭猛曾表示，目前我國(guó)生物傳感器技術(shù)的成熟度還比較低。在其他傳感器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠商雖然已經(jīng)具備了開發(fā)能力，但由于大部分廠商是集成商，因此不具備核心器件研發(fā)能力。對(duì)此，趙振越認(rèn)為，國(guó)內(nèi)醫(yī)用傳感器廠商應(yīng)該整合內(nèi)外部資源，產(chǎn)業(yè)鏈上、下游企業(yè)應(yīng)該密切配合，以此提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并實(shí)現(xiàn)醫(yī)用傳感器相關(guān)技術(shù)的更新迭代。
國(guó)內(nèi)醫(yī)用傳感器企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。有關(guān)信息顯示，我國(guó)傳感器企業(yè)多屬小型企業(yè)，較小的企業(yè)規(guī)模使得企業(yè)的規(guī)模收益也較差，因此極度缺乏研發(fā)核心技術(shù)的資金。這導(dǎo)致了企業(yè)的研發(fā)能力弱，且缺乏市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
國(guó)內(nèi)醫(yī)用傳感器的相關(guān)政策還有待完善。目前，我國(guó)對(duì)醫(yī)用傳感器廠商的財(cái)稅政策傾斜力度尚不夠大。此前，郭猛表示，國(guó)家應(yīng)對(duì)研發(fā)傳感器等電子元器件的企業(yè)給予相應(yīng)的稅收優(yōu)惠。比如，政府可以對(duì)研發(fā)醫(yī)用傳感器基礎(chǔ)器件的企業(yè)實(shí)施免稅政策，鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行核心技術(shù)的研發(fā)，以此避免企業(yè)家的短視行為。
此外，醫(yī)用傳感器還應(yīng)該拓展更多應(yīng)用場(chǎng)景?，F(xiàn)階段，病理監(jiān)測(cè)、紅外測(cè)溫、人員生理參數(shù)檢測(cè)，以及生命維持系統(tǒng)領(lǐng)域已經(jīng)有了醫(yī)用傳感器的身影。隨著人們生活水平的日益提高，人們對(duì)自身的健康問題會(huì)越來越重視。目前，越來越多的智能電子設(shè)備都與健康檢測(cè)掛鉤，而實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測(cè)或者其他功能都離不開傳感器的配合。換句話說，醫(yī)用傳感器并不局限于抗擊新冠肺炎疫情或者醫(yī)療疾病的診斷、治療，它可以實(shí)現(xiàn)日常健康狀態(tài)的檢測(cè)，為人們的生命健康保駕護(hù)航。
