生物阻抗測量跳動心臟時(shí)間變化-生物阻抗分析儀在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用
癌癥、病毒和傳染病的快速傳播給人類健康帶來了巨大挑戰(zhàn),。這些疾病的準(zhǔn)確和及時(shí)的診斷和治療是困難的,,特別是早期檢測、臨床診斷和早期治療,??焖俸唵蔚母哽`敏度診斷方法的開發(fā)在臨床試驗(yàn)研究中非常重要。電化學(xué)阻抗譜(EIS)技術(shù)可用于檢測由病毒活動引起的溶液-電極界面上發(fā)生的甚至最輕微的變化,。EIS用于材料描述和相關(guān)監(jiān)測,。該技術(shù)由于其快速響應(yīng)、低檢測限(LOD)和低成本,,以及其用于實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品而不是更傳統(tǒng)的方法(如ELISA)而廣泛受到關(guān)注,。阻抗法最重要和實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)之一是不需要酶標(biāo)記來檢測樣品。
EIS也是一種研究納米材料電學(xué)性質(zhì)的技術(shù),。納米材料結(jié)合電化學(xué)生物傳感器(阻抗生物傳感器)是診斷疾病的新選擇,。EIS方法已經(jīng)被用于監(jiān)控這些生物傳感器的制造過程和識別電極表面的分析物?;陔娀瘜W(xué)阻抗的傳感器由于其固有的優(yōu)點(diǎn),,如無標(biāo)記方法、操作簡單,、靈敏度高,、分析時(shí)間短、尺寸小和自動化潛力,,越來越多地被研究用于臨床診斷,。
EIS技術(shù)是通過施加正弦電勢并記錄對表面具有低有害影響或極化效應(yīng)的電流來監(jiān)測表面電極的行為。值得一提的是,,EIS分析法測量電極和生物敏感膜的小信號阻抗的頻率響應(yīng),,微小振幅正弦電流或電壓不會對生物大分子的測定造成干擾,因此該方法敏感性高,,可測量到極微的信號,。當(dāng)電極處于平衡電位時(shí)測定EIS,,對電極表面生物分子膜的影響較小,能夠真實(shí)地反映膜本身的電化學(xué)性質(zhì),。
挪威奧斯陸大學(xué)與挪威奧斯陸心臟病學(xué)創(chuàng)新中心合作的研究中,,用Sciospec公司的高瞬時(shí)清晰度的ISX3v2-mini生物電阻抗分析儀(EIS)作為增強(qiáng)測量裝置的一部分,使用LabVIEW軟件來控制儀器,,能夠以毫秒級別的瞬時(shí)清晰度測量生物阻抗和生物電勢,,在心臟手術(shù)中顯示人體心臟實(shí)時(shí)狀態(tài)的測量結(jié)果。
手術(shù)中所用的高瞬時(shí)清晰度的電阻抗分析儀(EIS)技術(shù)源自德國的Sciospec公司的研究,,不僅有便于攜帶和集成的手持式ISX3-mini,,適配選件多樣化的ISX3,還有最高可達(dá)16通道的ISX5,。ISX-3配備了Sciospec的中頻前端,,支持簡單的2點(diǎn)測量,以及3和4電極配置,。在100 mHz至10MHz的測量范圍內(nèi),,它覆蓋了180dB (Ohm…GOhm)的動態(tài)范圍,使基礎(chǔ)精度優(yōu)于0.1%,。,,并且還有添加了EIT斷層成像功能的版本。用作醫(yī)學(xué)研究還配備了增強(qiáng)電氣安全的措施,,包括醫(yī)療級隔離電源,,使儀器能夠在醫(yī)學(xué)研究環(huán)境中安全運(yùn)行。
同系列的ISX-5不僅最高支持16通道并行工作,,且在啟用所有通道的情況下也能實(shí)現(xiàn)快速測量,,還有多通道設(shè)置功能可使每個(gè)通道具有不同參數(shù)。該系列自身的Sciospec Com接口,,通過全速USB,、以太網(wǎng)或無線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)簡單連接,并可用于Java,、C,、LabView、Matlab等的完整儀器控制,,可定制型強(qiáng)——前面板連接器:BNC, SMA, MCX, DSUB,、定制部多路復(fù)用器選項(xiàng)的順序多通道功能,、用于外部傳感器和其他硬件的IOport數(shù)字接口連接器,、無線接口、醫(yī)用電源,、溫控模塊,、精密多通道溫度監(jiān)控模塊,、適用于常見的溫度傳感器類型、定制電流和電壓范圍等均可以按需定制,,為您的研究提供真正的全并行超快速測量,。
以ISX3為例,核心參數(shù)如下:
在測量中,,我們可以清楚地看到當(dāng)前頻率下信號軌跡的差異,。不同的軌跡表明,隨著頻率的變化,,反映了不同的生理特性,。我們已經(jīng)表明,有可能檢測到由起搏方式變化引起的波形形態(tài)變化,。如下圖表:
這項(xiàng)研究制作了一個(gè)電生物阻抗和生物勢的儀器系統(tǒng),,具有急性反饋的生物勢測量已長期以心電圖、EGM和腦電圖的形式使用,,并已證明它是有用的,。經(jīng)研究表明,可以通過建立一個(gè)結(jié)合生物勢阻抗和生物阻抗測量的系統(tǒng)來擴(kuò)展臨床醫(yī)生的工具集,。正如本文所示,,可以對心臟進(jìn)行測量并且可以很容易地使用該測量系統(tǒng),并且在其他有生物勢和生物阻抗測量相關(guān)研究也可以使用這種測量系統(tǒng),。
挪威奧斯陸大學(xué)與挪威奧斯陸心臟病學(xué)創(chuàng)新中心在研究中設(shè)計(jì)并構(gòu)建了這樣一個(gè)基于商用儀器的系統(tǒng),。該系統(tǒng)包括提供患者隔離的生物阻抗前端和我們建議用作臨床標(biāo)準(zhǔn)的一組連接器生物阻抗測量。測量數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)處理并呈現(xiàn)給操作員,,同時(shí)存儲數(shù)據(jù)用于測量后分析,。研究已經(jīng)表明,使用基于步進(jìn)正弦激勵的商用儀器可以實(shí)現(xiàn)生物阻抗測量的高時(shí)間分辨率,。
上海昊量光電作為德國Sciospec的國內(nèi)獨(dú)jia代理,,為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。
ISX系列阻抗分析儀用途廣泛,,在生物,,微流控,壓電陶瓷檢測,,農(nóng)產(chǎn)品檢測,,鋰電池檢測等各個(gè)領(lǐng)域均能有所建樹,并且我們與業(yè)內(nèi)一些供應(yīng)商密切合作,,可以為您的研究實(shí)驗(yàn)提供完整的配件及建議,、方案歡迎大家咨詢。
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