埃博拉，一小撮非洲國家的瘟疫，讓人聯想到全球的恐懼，并具有科學，政治，人道，甚至技術的影響。人們質疑采取嚴厲措施，例如關閉我們的寄宿生并將許多人隔離檢疫，但如果感應設備能夠在危機爆發之前快速檢測到疾病爆發，該怎么辦呢？傳感器技術的最新發展實際上讓我們比你想象的更接近現實。

愛爾蘭利默里克大學最近在Nature Materials Journal報道，他們正在努力解決使用傳感器的主要挑戰只測試一個分子進行診斷。測試一種分子的好處包括低成本和在現場快速進行此類測試的能力。然而，到目前為止，當測試中的單個分子被放置在電子傳感器中時，傳感器噪聲干擾了對分子性質的純粹測試。

大學的研究人員利用距離概念取得了突破。它們能夠輕微地分離分子和傳感器，保持距離，確保準確的分析，但充分處理噪音。通過向測試中的分子添加硅油并將混合物置于原子厚的烷烴層上，分子緩慢地在傳感器表面上移動，并且烷烴保持必要的距離。雖然該領域尚未提供，但該技術有望用于檢測艾滋病，普通感冒等疾病，甚至可能甚至是埃博拉病毒。

目前，許多其他研究項目也在使用傳感器進行醫療診斷。例如，Google X正在研究使用磁性納米粒子和可穿戴傳感器進行疾病檢測。該概念涉及在血液中循環并將其自身附著于多種患病細胞的納米顆粒，以檢測癌癥，鈉水平，斑塊等。這些設備佩戴在身體上并檢測納米顆粒并向醫療保健專業人員報告結果。然而，該項目距離商業化還有大約五到七年的時間。谷歌甚至設計了隱形眼鏡，它有一個無線芯片和一個嵌入兩層軟性隱形眼鏡材料之間的微型葡萄糖傳感器，以幫助糖尿病患者試圖保持血液正在探索納米電子器件（例如，碳納米管，石墨烯等）用于液體和氣體材料的各種傳感應用。

特別是，納米技術顯示出化學氣相傳感的前景;這里納米材料的一個優點是它們不受基于液體的檢測中通常使用的溶劑的干擾。正在開發的用于納米電子傳感的最常見的傳感機制依賴于電荷的檢測。吸附材料和納米材料之間的電荷轉移改變了表面電荷密度，改變了傳感器的電導。不幸的是，直到最近，納米電子蒸汽傳感器的響應時間對于許多實際應用來說都太慢了。但是，這可能很快就會發生變化：密歇根大學正在開發一種可穿戴式蒸汽傳感器，旨在克服這個限制。

研究人員的方法利用石墨烯場效應晶體管（GrFET）作為高頻（大于100 kHz）混頻器，表面吸附分子作為振蕩門。由AC驅動電壓激發的振蕩分子偶極子在石墨烯通道中引起電導調制;該電導與AC激勵頻率混合，產生外差混合電流。該系統在論文“用于快速和敏感蒸汽檢測的石墨烯納米電子外差傳感器”中有所描述，發表于Nature Communications.2。據稱這種技術可以產生十分之一秒的極快響應時間，而不是數十或者十分之一。現有技術中典型的數百秒。據說該原型還具有高靈敏度（低至約1 ppb）密歇根大學開發的納米技術傳感器將能夠探測通過皮膚呼出或釋放的空氣傳播化學物質。

事實上，密歇根州科學家的目標是創造出第一個可穿戴的化學物質，而不是物理屬性。 U-M的研究人員正在與美國國家科學基金會的創新團隊計劃合作，將該設備從實驗室轉移到市場，以提供持續的疾病監測。可穿戴傳感器有望能夠檢測到大量化學物質，包括一氧化氮和氧氣，其中異常水平存在于高血壓，貧血或肺病患者中。研究人員聲稱，正在開發的設備比現有技術更快，更小，更可靠，現有技術通常也太大而無法考慮可穿戴設備。

當納米電子 - 石墨 - 蒸汽傳感器嵌入到現有技術中時，該技術可行。微氣相色譜系統。整個系統可以集成在單個芯片上，具有低功耗操作，并嵌入在可以佩戴在身體上的徽章大小的設備中。

用于診斷應用的可用傳感器

創新包裝將是開發可穿戴或一次性診斷傳感器的重要部分。例如，飛思卡爾半導體開發了一種低成本，高容量，微型壓力傳感器封裝 - 飛思卡爾的Chip Pak--非常適合作為子模塊組件或一次性裝置。飛思卡爾MPX2300DT1高容量壓力傳感器用于醫療患者監測，包括壓力導管應用和有創血壓監測儀。這種新型芯片載體封裝采用飛思卡爾半導體獨特的傳感器芯片，具有壓阻技術和片上薄膜溫度補償和校準功能。

有機硅介電凝膠覆蓋硅壓阻式傳感元件。該凝膠被認為是一種無毒，無過敏性的彈性體系統，符合所有USP生物測試V級要求。凝膠的特性使其能夠將壓力均勻地傳遞到隔膜表面，同時將內部電連接與流體的腐蝕作用隔離，例如鹽水溶液。凝膠提供足以承受除顫測試的電隔離，如提出的血壓傳感器醫療器械促進協會（AAMI）標準中所規定的。凝膠中生物醫學認可的不透明填料可防止明亮的手術室燈影響傳感器的性能。

業界最新產品是Silicon Labs Biometric EXP評估板（圖2），這是一款用于EFM32 Starter的硬件插卡套件（STK）。 Biometric-EXP演示和評估公司的Si7013濕度和溫度傳感器以及Si1146接近/UV/環境光傳感器的生物識別應用，能夠監測脈搏率和氧飽和度（SpO2）。除了Silicon Labs傳感器，Biometric-EXP EVB還包含Silicon Labs的TS3310升壓DC-DC轉換器。

圖2：連接到Biometric-EXP（右）的EFM32 Wonder Gecko STK（左）。

該軟件可以顯示濕度，溫度，UV， Wonder Gecko STK顯示屏上的脈搏率和SpO2讀數。除了兩個傳感器外，還包括一個6針帶狀電纜連接器，用于連接基于腕部的心率監測器EVB（單獨訂購）和20針擴展接頭以及低功耗電池供電，以延長電池壽命。演示軟件源代碼也可用。 USB調試模式允許將HRM和SpO2樣本傳輸到PC和Windows GUI，以便可視化脈沖信號并從USB調試模式記錄樣本。

定制壓電薄膜傳感器，如1004308壓電薄膜設計套件（不再來自Measurement Specialties（圖3）的應用可用于醫療診斷，監測，脈沖計數，胎兒心臟監測，呼吸暫停監測，麻醉監測，呼吸氣流，睡眠障礙和起搏器活動測量。

圖3：測量專業壓電薄膜基本設計套件包括典型應用，所有壓電產品的數據表，技術手冊，接口電路以及薄膜，電纜，開關，閃爍和加速度計的樣品。

專業醫療應用，較厚的薄膜和高靈敏度的非標準形狀是必要的，這可以通過Measurement Specialties提供的各種薄膜實現。對于并行布線配置，可以定制額外的堆疊選項，其中薄膜元件被層壓和布線，以提供每單位表面積更高的電容。此選項也可用于創建屏蔽傳感器或加速消除設備。

更多生物傳感器應用

如今，兒童的心臟病和肺炎檢測只是生物傳感器平臺中不斷增長的應用中的兩個。僅心臟病每年導致超過1750萬人死亡。在這種情況下，生物傳感器被用作快速篩查工具，用于檢測早期疾病生物標志物并對患者的病情進行分類。早期檢測的結果應該對減少死亡人數產生重大影響，因為在導致致命事件之前通常不會發現心臟病。

傳感器目前正在通過將多種臨床檢測方法整合到單個便攜式設備中來縮短分析時間稱為芯片實驗室（LOC）的設備。例如，在科羅拉多州立大學電子與計算機工程系和化學與生物工程系合作的研究人員已開發出一種多分析物（經過分析的物質）光電傳感芯片，該芯片具有集成的光電探測器陣列并利用現有的半導體制造技術。波導，光源，光電探測器，結合區域和樣品遞送系統可以集成到單個硅CMOS微芯片上，使其成為微流體感測LOC。與利用熒光檢測結合事件的典型基因微陣列技術相比，該技術能夠直接以數字格式輸出數據，因為傳統的IC元件可以合并到芯片中。

正如我們之前討論的那樣，診斷的未來在于基于先進傳感器技術的可穿戴嵌入式電子設備。這些裝置可以采用健身追蹤器和手表的形式，能夠從我們身體排出的空氣中有機化合物中檢測出糖尿病和癌癥等疾病。結果將是醫學診斷和治療的革命。