آشنایی با ما
با سلام ( خوش آمدید )

این سایت در جهت معرفی علوم نوین بین رشته ای از جمله مهندسی پزشکی ، مهندسی هسته ای و پرتو پزشکی ، مهندسی برق و الکترونیک و رباتیک و کاربردهای آن در جهت کمک به مهندسان ، پزشکان ، دانشجویان عزیز و سایر علاقمندان در سرتاسر کشور عزیزمان به ویژه همه دانشجویان دانشگاه شیراز و دانشگاه علوم پزشکی شیراز در سال 1391 شروع به فعالیت کرد. همچنین این وبسایت با همکاری مرکز رشد تجهیزات پزشکی دانشگاه علوم پزشکی شیراز در جهت ارتقا سطح علمی و دست یابی راحت دوستان به مقالات علمی مهندسی پزشکی و همچنین مکانی برای تبادل نظرات و پیشنهادات دانشجویان در سراسر کشور فعالیت میکند. بدیهی است که مطالب و نظرات ارزشمند شما عزیزان ما را در این امر یاری خواهد کرد.

تدریس خصوصی کلیه دروس مهندسی برق و مهندسی پزشکی و انجام پروژه های پژوهشی و دانشجویی

shirazbme@sums.ac.ir
shiraz.bme@gmail.com

باتشکر مدیریت سایت (کارشناس ارشد مهندسی پزشکی-بیوالکتریک دانشگاه شیراز)
موضوعات
برگه ها
جستجو در وبلاگ
تاریخ: چهارشنبه 3 آذر 1395 10:46 ب.ظ


bmecenter.ir-k000214

نکاتی درباره ی وسایل اندازه گیری پزشکی

وسایل اندازه گیری پزشکی

در این بخش ، برای شما عزیزان و کاربران محترم مطلبی با عنوان نکاتی درباره ی وسایل اندازه گیری پزشکی قرار داده شده است امیدوارم راضی بوده باشید. پیشرفت علم و تکنولوژی متاثر از توانایی انسان در اندازه گیری است . بدون دسترسی به وسایل و دستگاههای اندازه گیری، موضوع های مطالعه ، تحقیق ، سنجش ،طراحی و غیره درصنعت بی مفهوم می شود . مقصود اولیه از اندازه گیری طبی گسترش آن چیزی است که توسط انسان حس میگردد،برای بدست آوردن داده های لازم برای آگاهی درست از وضعیت موجود زنده (خصوصاً انسان) ، تشخیص و درمان مریض می باشد.

bmecenter.ir-k000216

تاریخچه وسایل اندازه گیری پزشکی

حوزه سیستم ها و دستگاههای اندازه گیری پزشکی چندان جدید نمی باشد. الکتروکاردیوگرافی بوسیله Einthoven در قرن نوزدهم ساخته و مورد استفاده قرار گرفت.پیشرفت در این زمینه تا بعد از جنگ جهانی دوم که تجهیزات الکترونیکی نظیر تقویت کننده ها و ثبات ها دسترس پذیر شدند، کند بود. در دهه ١٩۵٠ بسیاری از تکنسین ها و مهندسان شروع به آزمایش و اصلاح تجهیزات صنعتی موجود برای کاربردهای پزشکی نمودند که اغلب نتایج آنها مأیوس کننده بود.با این آزمایش ها روشن گردید که بسیاری از پارامترهای فیزیولوژیکی، همانگونه که پارامترهای فیزیکی اندازه گیری می شوند، قابل انداز ه گیری نمی باشند. بسیاری از برنامه های فضایی آمریکا نظیر Apollo ، Gemini ، Mercury نیازمند انداز ه گیری های دقیق و صحیح پارامترهای فیزیولوژیکی فضانوردان داشت و لذا بسیاری از تحقیقات و بودجه ها به این امراختصاص یافت.در این زمان تحلیل و طراحی این تجهیزات مستقیما به مسایل پزشکی اختصاص یافتند.

bmecenter.ir-k000215

محدودیت ها و مشکلات اندازه گیری در یک سیستم زنده

۱ – دسترس ناپذیر بودن اغلب متغیرها برای اندازه گیری

۲ – تغییر داده ها (تصادفی بودن)

۳ – فقدان معرفت درباره روابط داخلی

۴ – اندرکنش بین ارگانهای مختلف بدن

۵ – اثر مبدل روی انداز ه گیری

۶ – اغتشاش

۷ – محدودیت های انرژی

۸ – محدودیت پاسخ فرکانسی و کوچک بودن دامنه خروجی

bmecenter.ir-k000217

روشهای مختلف دسته بندی وسایل اندازه گیری پزشکی

۱ – دسته بندی دستگاه های اندازه گیری پزشکی براساس کمیتی که تبدیل می شود( حس می شود)نظیرفشار، درجه حرارت ، جریان..

۲ – دسته بندی وسایل اندازه گیری پزشکی براساس اصول تبدیل نظیر مقاومتی ، سلفی ، خازنی ، ماوراء صوت و یا الکتروشیمیایی

۳ – دسته بندی  وسایل اندازه گیری پزشکی براساس ارگانهای مختلف بدن نظیر قلبی ، ریوی ، عصبی و یا مترشحه داخلی

۴ – دسته بندی تجهیزات پزشکی براساس تخصص های درمانی – دارویی مختلف نظیر اطفال ، حاملگی ، قلب و یا پرتونگاری

bmecenter.ir-k000201

ملاک ها و معیار های طراحی دستگاه های اندازه گیری پزشکی

۱ – دامنه کمیتی که توسط وسایل پزشکی بایستی اندازه گیری شود

۲ – مرتبه صحت و دقت مورد نیاز تجهیزات پزشکی

۳ – مشخصه ایستا و پویای فرایند تحت بررسی

۴ – محل بکارگیری مبدل روی بدن مریض (یاهرسیستم تحت اندازه گیری) در کوتاه مدت و درازمدت

۵ – ملاحظات اقتصادی برای طراحی دستگاه پزشکی


منبع : دپارتمان مرکزی مهندسی پزشکی

تاریخ: یکشنبه 18 اسفند 1392 10:10 ق.ظ

امروزه در زمینه های مختلفی از جمله پزشكی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، مانیتورینگ محیط زیست و تولید محصولات دارویی و بهداشتی از بیوسنسورها بهره  می گیرند. این سنسورها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکولهای زیستی می باشند.

در یک بیوسنسور،عنصر حسگر که به ماده ای بیولوژیکی پاسخ می دهد،دارای طبیعت بیولوژیکی است. این عنصر باید به نوعی مبدل متصل شود تا یک پاسخ قابل مشاهده با چشم را تولید کند. بیو سنسور به طور کلی به احساس و اندازه گیری مواد شیمیایی خاصی که ممکن است فیزیولوژیکی نیز باشد،مربوط می شوند معمولا این مواد را سوبسترا می نامند،در حالی که واژه ی کلی تر آن آنالیت است. طبق یک تعریفی به بیوسنسور،الکترود آنزیمی گفته می شود.یا هرگونه دستگاهی که از واکنش های بیوشمیایی خاص برای تشخیص ترکیبات شیمیایی در نمونه های بیولوژیکی استفاده می کند.

 به طور کلی هر بیوسنسور شامل اجزای زیر می باشد:

1-آنالیت-عناصر بیولوژیکی 3-مبدل 4-پردازشگر5-نمایشگر

در شکل زیر همه اجزای آن نمایش داده شده:

 در حال حاضر بیوسنسورهای گلوكز از موفق ترین بیوسنسورهای موجود در بازار هستند كه به اندازه گیری غلظت گلوكز خون می پردازند .این ابزار به بیماران مبتلا به دیابت كمك می كند تا در طول روز به سنجش سطح گلوكز خون خود پرداخته و در زمانهای مورد نیاز انسولین تزریق كنند.

بیوسنسورها برحسب کاربرد انواع مختلفی دارند:

Calorimetric-1:  اگر آنزیم کاتالیزر واکنش گرما زا باشد، دو دما یاب برای اندازه گیری تفاوت مقاومت بین واکنش دهنده ها و محصولات و همچنین، غلظت آنالیت استفاده می شود.

:Potentiometric-2برای اندازه گیری ولتاژ بکار می رود و تغییرات در توزیع بار با استفاده از الکترودهای یونی انتخابی، شناسایی شده است.مانند دستگاه سنجشPH

Amperometric-3:برای اندازه گیری تغییرات در جریان بکار می رود.

Optical-4:برای اندازه گیری تغییرات در جذب نور بکار میرود.

Piezoelectric-5 : برای اندازه گیری تغییرات در فرکانس متناسب با جرم مواد جذب شده بکار میرود.

نویسنده :عطیه یعقوبی
تاریخ: سه شنبه 14 آذر 1391 10:25 ب.ظ


حسگر زیستی یا بیوسنسور نامِ گروهی از حسگرها است. این حسگرها به گونه‌ای طراحی می‌شوند تا تنها با یک ماده‌ی خاص واکنش نشان دهند. نتیجه‌ی این واکنش به صورتِ پیام‌هایی در می‌آید که یک ریزپردازنده، می‌تواند آن‌ها را تحلیل کند. این حسگرها از سه بخش تشکیل شده‌اند.


پذیرنده‌ی زیستی یا عنصرِ زیستیِ حساس: یک ماده‌ی زیستی (پادتنها، اسید نوکلئیکها، آنزیم‌ها، سلول‌ها و دیگر ماده‌هایِ زیستی) که می‌تواند به صورتِ انتخابی تنها با ماده‌ی خاصی واکنش نشان دهد. 
آشکارساز و مبدل: که پس از واکنشِ ماده‌ای خاص با پذیرنده‌هایِ زیستی، وارد عمل می‌شوند و می‌توانند نوع و مقدارِ واکنش را با روش‌هایِ مختلفِ فیزیکی-شیمایی کرده (مثلاً با بررسیِ تغییرهایِ الکتروشیمیایی، نوری، جرمی یا حرارتیِ قبل و بعد از واکنش) و به وسیله‌ی سیگنال‌هایِ مناسب به پردازنده ارسال کنند. 
بخشِ پردازنده که همچنین مسئولیتِ نمایشِ نتیجه‌ی فعالیتِ حسگر را نیز بر عهده دارد. به طور کلی میتوان گفت بیوسنسورها ( زیست حسگر ها ) یک گروه از سیستمهای اندازه گیری می باشند و طراحی آنها بر مبنای شناسایی انتخابی آنالیتها بر اساس اجزا بیولوژیک وآشکارسازهای فیزیکو شیمیایی صورت می پذیرد. بیوسنسور ها متشکل از سه جزء عنصر بیولوژیکی، آشکار ساز و مبدل می باشند. طراحی بیوسنسور ها در زمینه های مختلف علوم بیولوژی، پزشکی در دو دهه گذشته گسترش چشمگیری داشته است. 
فناوری بیوسنسور در حقیقت نشان دهنده ترکیبی از علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی، شیمی، فیزیک، الکترونیک و کامپیوتراست. یک بیوسنسور در حقیقت شامل یک حسگر کوچک و ماده بیولوژیک تثبیت شده بر آن می باشد. از آنجا که بیوسنسور ها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکول های زیستی می باشند، امروزه از آنها در علوم مختلف پزشکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، مانیتورینگ محیط زیست، تولید محصولات دارویی، بهداشتی و غیره بهره می گیرند.در واقع این سنسورها ابزاری توانمند جهت شناسایی مولکولهای زیستی می باشند. حواس بویایی و چشایی انسان که به شناسایی بوها و طعمهای مختلف می پردازد و یا سیستم ایمنی بدن که میلیونها نوع مولکول مختلف را شناسایی می کند، نمونه هایی از بیوسنسور های طبیعی می باشند. در حقیقت بیوسنسور ها ابزارهای آنالیتیکی بشمار می روند که می توانند با بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیک، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده، با آنها واکنش دهند. و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الکتریکی ایجاد نمایند. بیشترین کاربرد بیوسنسور ها در تشخیص های پزشکی و علوم آزمایشگاهی است، در حال حاضر بیوسنسور های گلوکز از موفق ترین بیوسنسور های موجود در بازار بوده که برای اندازه گیری غلظت گلوکز خون بیماران دیابتی استفاده می شود. همانگونه که ذکر گردید، اساس کار یک بیوسنسور تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک پیام است. بیوسنسورها مرکب از سه بخش ۱)بیورسپتور یا پذیرنده زیستی ۲) آشکار ساز و ۳) مبدل می باشند.


بیورسپتور هایی که در بیوسنسور ها مورد استفاده قرار می گیرند به شرح ذیل می باشند:

۱. آنزیم ۲. آنتی بادی ۳. گیرنده های سلولی ۴. اسیدهای نوکلئیک DNA) یا RNA ) ۵. میکرو ارگانیسم یا سلول کامل ۶. بافت ۷. گیرنده های سنتتیک

در این سیستمها اندازه گیری تغییرات فیزیکیوشیمیایی انجام شده در سطح بیورسپتور و تبدیل آن به انرژی قابل اندازه گیری توسط مبدل انجام میشود. همچنین هدایت سیگنالهای فرستاده شده از مبدل به میکرو پروسسور، تقویت، آنالیز و در نهایت تبدیل آن به واحد غلظت توسط آشکار ساز انجام میگیرد. انواع متداول مبدل های مورد استفاده در بیوسنسورها شامل:

۱) الکتروشیمیایی ۲) نوری( لومینسانس، جذب و تشدید پلاسمون سطح ) ۳) حساس به تغییر جرم و ۴) حرارتی می باشند.

به عبارتی دیگر یک بیوسنسور به طور کلی شامل یک سیستم بیولوژیکی تثبیت شده می باشد که در حضور آنالیت مورد اندازه گیری باعث تغییر خواص محیط اطراف می شود. وسیله اندازه گیری که به این تغییرات حساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید می نماید که متعاقباً به سیگنالی قابل فهم برای دستگاههای الکترونیکی تبدیل می گردد. اختصاصیت و قدرت شناسایی یک آنالیت از میان دیگر آنالیتهای موجود در نمونه مورد آزمایش از ویژگی های یک بیوسنسور میباشد. قابلیت انتخاب یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده و مبدل آن تعیین می شود. شکل زیر شمایی از یک بیوسنسور را نشان می دهد.

بدین ترتیب مزایای بیوسنسور ها بر سایر سیستمهای اندازه گیری موجود را می توان در ۳ مورد زیر خلاصه نمود:




• سیستمهای اندازه گیری موجود توانایی سنجش مولکولهای غیرقطبیی که در بافتهای حیاتی تشکیل می گردند را ندارند در حالی که بیوسنسورها میتوانند این ترکیبات را شناسایی و سنجش کنند.
• از آنجایی که مبنای کار بیوسنسور ها بر اساس سیستم بیولوژیکی تثبیت و تعبیه شده در خود آنهاست، بنابراین آنها ها اثرات جانبی بر سایر بافتها ندارند.
• کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیتهای متابولیسمی توسط این سنسورها امکان پذیر است.
بیوسنسور ها بر اساس نحوه شناسایی آنالیت به دو گروه عمده تقسیم می گردند:

۱. بیوسنسورها با اساس شناسایی مستقیم آنتی ژن: که واکنش پذیرنده با آنالیت مستقیما توسط سنسور شناسایی می گردد. عناصر بیولوژیک مورد استفاده در این گروه، گیرنده های سلولی و آنتی بادی ها می باشند.

۲-بیوسنسورها با اساس شناسایی غیر مستقیم آنتی ژن: واکنش پذیرنده با آنالیت به طور غیر مستقیم توسط سنسور شناسایی می گردد. عناصر بیولوژیک مورد استفاده در این گروه ترکیبات نشاندار، مثل آنتی بادیها ی نشاندار شده و یا ترکیباتی با خاصیت کاتالیتیکی مانند آنزیم ها می باشند. توسعه بیوسنسورها ازسال ۱۹۶۲ با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده ی آن گاهی الکترود کلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدن گلوکز کمک میکرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه با پوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست در کنار الکترودی از جنس یون NH۴ + بیو سنسوری ساخته شده که می توانست میزان اوره در خون یا ادرار را اندازه گیری کند. این دو بیوسنسور از مبدل های متفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده می کردند. بطوریکه در نوع اول میزان قند خون با اندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری می شد (آمپرومتریک). و درنوع دوم اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده در الکترودها صورت می پذیرفت (پتانسیومتریک).

ویژگی های بیوسنسور ها :

ο عناصر بیولوژیکی
همانطور که ذکر گردید بیوسنسور ها سیستمهای اندازه گیری بسیار دقیق، حساس و اختصاصی می باشند و وجود بیورسپتورهای خاص علت ویژگیهای منحصر به فرد این سیستمهای اندازه گیری می باشد. در حقیقت اساس شناسایی وسنجش ترکیبات در این سیستمها، اتصال ویژه آنالیت مورد اندازه گیری به سنسور توسط بیورسپتورها میباشد. اهمیت این اجزا در عملکرد بسیار اختصاصی آنها نسبت به آنالیت خاصی است که بدین وسیله از مداخله ی مواد مزاحم که موجب عدم کارایی بسیاری از روشهای اندازه گیری است، جلوگیری می کند. جزء بیولوژیک ممکن است واکنش سوبسترا را کاتالیز کند(آنزیم) یا به طور انتخابی به سوبسترا متصل شود. آنزیم ها یکی از متداولترین عناصر بیولوژیکی هستند که در این سیستمها مورد استفاده قرار می گیرند. عناصر بیولوژیکی عامل اصلی گزینش در بیوسنسورها محسوب می شوند که عمدتا در پنج گروه تقسیم بندی میگردندکه به شرح زیر میباشد:

• آنتی بادی
• آنزیم
• اسید نوکلئیک
• ساختار های سلولی/ سلول ها
ο روش های تثبیت اجزای بیولوژیکی:
به منظور ساخت یک بیوسنسور پایدار، باید جزء بیولوژیکی به طرز خاصی به مبدل ها متصل گردد، چنین فرآیندی را تثبیت گویند. برای این منظور پنج روش به شرح زیر ارائه شده است:

• جذب سطحی
• ریزپوشینه سازی
• محبوس سازی
• پیوند عرضی
• پیوند کووالانسی
ο مبدل:
مبدل، تغییر قابل مشاهده فیزیکی یا شیمیایی را به یک پیغام قابل اندازه گیری، که بزرگی آن متناسب با غلظت ماده یا گروهی از مواد مورد سنجش است، تبدیل می نماید، چنین عملی ازتلفیق دو فرایند متفاوت حاصل می شود؛ این وسیله ویژگی و حساسیت مواد بیولوژیکی را با قدرت محاسبه گری ریزپردازشگر ترکیب می نماید. بیشتر بیوسنسورها از مبدل های الکتروشیمیایی ساخته شده اند. مبدل ها را میتوان به انواع زیر تقسیم بندی نمود:

• مبدل های نوری
• مبدل های الکتروشیمیایی
• مبدل های پیزوالکتریک
• مبدل های گرمایی
نتیجه

بیوسنسور سیستمی با اندازه کوچک، حساسیت بالا وقابل حمل بوده که میتواند آنالیت مورد نظررا درغلظتهای بسیار کم در نمونه های بیولوژیک اندازه گیری کند. دو عامل در طراحی یک بیوسنسور مناسب نقش ایفا میکند:

ο روش مناسب تثبیت بیورسپتور در سطح جامد که موجب افزایش طول عمر، حساسیت وپایداری آن میگردد.
ο انتخاب مبدل مناسب.
استفاده از بیوسنسور ها به دلیل دقت و حساسیت روش‌و همچنین در مواردی به دلیل عدم نیاز به وسایل پیشرفته و صرف زمان و هزینه زیاد برای تشخیص آنالیت‌ها در مراکز کوچک و در مراکز با امکانات کم و حتی در منزل نیز کاربرد دارد. این روشها می توانند در شناخت مکانیسم برخی بیماریها و اختلالات، در امر تشخیص و درمان بیماریها و عوارض آنها و شناسایی علل و زمینه های به وجود آورنده آنها و نیز در سایر علوم مرتبط نظیر داروسازی، سامانه های پیشرفته دارورسانی و شناسایی داروهای جدید و ارزیابی فعالیت بیولوژیک آنها فعالیّت نماید.

کاربردهای مختلفی برای بیوسنسور ها در پزشکی و بالین متصور است که در ذیل اشاره می شود:

◊ تشخیص ودرمان بیماریها ( سرطان، دیابت و ......) ◊ تشخیص بیماریها در سطح ژن( سرطان، دیابت و ......) ◊ تشخیص عوامل بیماریزا ◊ اندازه گیری داروها و متابولیتهای آنها، کشف داروهای جدید و ارزیابی فعالیت آنها ◊ ارزیابی و اندازه گیری آنالیتها ی موجود در نمونه بیولوژیک ◊ تشخیص سریع بیماریها با استفاده از تستهای سریع یا Point-of- care، ویژگی این تستها سرعت و ارزان بودن روش آزمایش است.




موضوع: الکترونیک و رباتیک،
کلمات کلیدی : بیوسنسور ،
تازه ترین مطالب
لینکدونی
ابزارک ها
  • کل بازدید:
  • بازدید امروز :
  • یازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل مطالب :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :


-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*- *---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*

.

*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---* *---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---* *---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---* *---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---* *---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---*---* PRchecker.info -----------

  • به کدام مطالب حوزه مهندسی و پزشکی بیشتر علاقمندید؟