傳感與電子技術融合推動實現PoC診斷

電子發燒友網報道（文/李寧遠）得益于化學與生物傳感技術、嵌入式電子技術、云分布式服務以及人工智能的進步，數字醫療在近幾年正逐漸興起，各種有關醫療設備的新興解決方案層出不窮。

PoC診療點現場即時診斷就是在這些技術進步之下興起的很受歡迎的醫療解決方案。采用以往的常規檢測方式，檢測結果通常都會或長或短的延遲，等待檢測結果的時間對就醫人員來說很容易引起焦慮。PoC診斷的目的就是在短時間（幾分鐘）內完成檢測，大大縮短傳統檢測存在的延遲。

電化學生物傳感技術推動PoC診斷發展

目前應用的傳感器里以半導體技術、電化學技術和光學技術為主。電化學技術是利用待測物的電化學性質，將待測物化學量轉變成電學量進行傳感檢測的一項技術，生活中常見的血糖測試紙就是非常典型的電化學生物傳感應用。電化學技術的進步讓越來越多的生物指標檢測成為可能，同時檢測的靈敏度以及檢測生物指標的特異性也大大提升。

對電化學生物傳感器可以按照生物識別元件進一步劃分，如電化學免疫傳感器、電化學核酸傳感器、電化學酶生物傳感器等等。生物識別元件是這類傳感器特異性檢測的關鍵，也叫生物敏感元件。上面提到的血糖測試紙，其生物識別元件是酶，因此也是電化學酶生物傳感器。

這一領域不斷探索著新化學成分和生物檢測技術，以測量更多生物指標，并以更低成本實現快速診斷。想要實現這一目標，不僅需要在生物識別元件上更新，還需要靈活高精度的電化學前端來配合。

電化學生物傳感器的信號鏈必須兼顧精度和靈活性，在PoC檢測中如果因為測量誤差導致的漏報或誤報，影響還是很嚴重的?？?a target="_blank">編程軟件可配置的電化學傳感模擬前端是現在PoC檢測傳感的標配，保證信號鏈有足夠的靈活性能夠適應未來多樣的檢測需求。

在高精度方面，模擬前端可以通過高精度的激勵環路，為傳感元件提供高精度測量支持。高精度的激勵環路通過低帶寬或高帶寬的激勵信號，優化信號鏈，降低系統整體噪聲水平，配合高性能的TIA或ADC，能將測量精度提高。

現在越來越多模擬前端會集成恒電位儀、電化學阻抗譜功能和用于先進傳感器診斷的硬件加速器等等，提供給電化學傳感器更快、更精準、更可靠的檢測支持，這也有助于PoC診斷開辟出更多新的應用方向。

PoC診斷中的光學檢測

光學生物診斷同樣是PoC診斷中重要的一種檢測手段，可以根據不同的光學原理來區分不同類型的光學生物傳感器，有些用于檢測熒光的強弱，有些用于檢測酶催化顯色，有些用于檢測吸光度，有些用于光的折射率或反射率等。

熒光檢測是光學技術一個典型的用例，利用比色和熒光光學接收鏈，光學生物傳感器能夠實現高度靈敏且具體的體外診斷結果。光學檢測往往有著出色的靈敏度，能夠體現十分具體的檢測讀數。但相應的，它也帶來了更復雜的電路電子設計，無論是各種增加設計難度的各種光干擾，還是需要各種誤差補償。

光學前端的光學信噪比必須足夠優秀，否則會大大限制測量的精準度，其次是能否提供高度環境光抑制。在熒光含量很低的情況下，如果光學前端具備很低的本底噪聲，則能在抑制系統噪聲的同時檢測到極低含量的熒光。在光學技術和前端的配合下，高靈敏PoC診斷的可靠程度一步步提升。

小結

操作簡單、反應迅速、檢測可靠、成本更低的PoC診斷將數字醫療的靈活性充分展示了出來，在電化學、光學生物傳感和電子技術的結合下，PoC診斷還有著不少可以開拓的新醫療場景。