埃博拉，少数非洲国家的瘟疫，让人联想到恐惧在全球拥有科学、政治、人文、甚至技术的影响。有人质疑，严厉的措施，如关闭我们的寄宿生，把很多人隔离，但是如果一个传感装置可以检测疾病的快速爆发和领域才成为危机?最近传感器技术的发展实际上使我们比你们想象的更接近现实。
爱尔兰国立利莫瑞克大学近日报道在自然材料杂志，¹他们正在解决的主要挑战使用传感器的测试只是一个分子诊断。测试一个分子的好处包括低成本和在野外快速进行这种测试的能力。然而，到目前为止，当一个被测分子被放置在一个电传感器中时，传感器的噪声干扰了对分子性质的纯测试。
该大学的研究人员利用距离概念取得了突破性进展。他们可以稍微分离分子和传感器，保持一个距离，确保精确的分析，但充分处理噪音。通过在被测分子中加入硅油并将混合物放置在原子厚的烷烃层上，分子缓慢地穿过传感器表面，而烷烃保持必要的距离。虽然该技术尚未在该领域获得应用，但该技术有望用于检测诸如艾滋病毒、普通感冒，甚至可能是埃博拉病毒等疾病。
许多其他研究项目也正在进行中，使用传感器进行医学诊断。例如，谷歌X正在研究磁性纳米颗粒和可穿戴式传感器用于疾病检测。这一概念涉及到血液中循环的纳米颗粒，并附着在广泛的病变细胞上，以检测癌症、钠水平、斑块等。这些设备被戴在人体上并检测到纳米颗粒并报告给医护人员。然而，该项目从商业化到现在仍有大约五到七年的时间。
谷歌甚至设计了一种带有无线芯片的隐形眼镜，并在两层软性隐形眼镜材料之间植入了微型葡萄糖传感器，以帮助糖尿病患者控制血糖水平。
Nanoelectronic的设备(如碳纳米管、石墨烯，和更多)正在探索各种传感用于液体和气体材料的应用。特别是，纳米技术显示了用于化学气相传感的前景;纳米材料的一个优点是它们不受通常基于液相检测的溶剂的干扰。最常见的传感机制下发展纳米电子传感依靠检测费。吸附材料与纳米材料之间的电荷转移改变了表面电荷密度，改变了传感器的电导。不幸的是，直到最近，纳米气敏传感器已表现出反应时间，对于许多实际应用太慢了。
然而，这种情况可能很快会改变：密歇根大学正在开发一种可穿戴式蒸汽传感器，旨在克服这种局限性。研究方法采用了石墨烯场效应晶体管(grfet)为高频(大于100千赫)功能作为一个振荡栅极表面吸附分子的搅拌机。由交流驱动电压激发的振荡分子偶极在石墨烯通道中引起电导调制，这种电导与混频激发的频率混合产生外差混频电流。该系统中的应用，为快速、灵敏的检测石墨烯纳米蒸汽外差传感器，”发表在自然通讯。²这种技术导致的零点几秒极其快速的响应时间，相对于现有技术的数十或数百秒的典型。原型也被称为提供高灵敏度(下降到约1 ppb)。
由密歇根大学开发的纳米技术传感器将能够探测呼出或通过皮肤释放的空气中的化学物质。事实上，密歇根科学家的目标是创造第一种可穿戴的化学物质，而不是物理属性。密歇根大学研究人员和美国国家科学基金会的创新兵团计划将器件从实验室走向市场提供连续的疾病监测工作。可穿戴式传感器有望检测出大量的化学物质，包括一氧化氮和氧，这些异常水平存在于高血压、贫血或肺病患者中。研究人员称，该设备在发展更快，更小，比现有技术更加可靠，这也常常被认为是可穿戴设备太大。
该技术的工作原理当纳米石墨烯气相传感器被嵌入在一个微型色谱系统。整个系统可以集成在一个低功耗操作的芯片上，并嵌入一个徽章大小的设备，可以穿在身上。
用于诊断应用的可用传感器
创新的包装将是发展可穿戴式或一次性诊断传感器的一个重要组成部分。例如，飞思卡尔半导体公司开发了一种低成本、高容量、微型压力传感器封装的飞思卡尔芯片芯片，非常适合作为子模块组件或一次性使用单元。飞思卡尔mpx2300dt1高容量的压力传感器(图1)是用于医疗监护包括压力导管的应用和有创血压监测。这种新的芯片载体封装使用了飞思卡尔半导体独特的传感器芯片，其特点是压阻技术和片上薄膜温度补偿和校准。
飞思卡尔mpx2300dt1装置的图像
图1：飞思卡尔mpx2300dt1设备具有集成温度补偿和校准，聚砜外壳材料，具有低成本的简单易用的磁带和卷轴。
硅介质凝胶覆盖硅压阻传感元件。凝胶说是无毒、无过敏弹性体系符合USP生物测试V类要求。凝胶的性质允许它将压力均匀地传递到隔膜表面，同时将内部电连接从液体的腐蚀作用中分离出来，如盐溶液。凝胶提供电气隔离足以承受除颤测试，如在提出医疗仪器促进协会(AAMI)指定的血压传感器标准。生物医学批准不透明填料在凝胶防止灯光明亮的手术室影响传感器的性能。
新的行业是Silicon Labs的生物实验评估板(图2)，一个硬件插卡EFM32初学者工具包(STK的)。生物实验演示和评估公司的si7013湿度和温度传感器和si1146接近/紫外/环境光传感器的生物识别应用，可监测脉搏血氧饱和度(SpO2)。此外，Silicon Labs传感器、生物口EVB包含Silicon Labs的ts3310升压型DC-DC转换器。
EFM32知道壁虎STK和生物实验图像
图2：一位EFM32知道壁虎STK(左)与生物口(右)。
该软件可供下载，可以显示湿度、温度、紫外线、脉率和血氧饱和度读数在一个奇怪的壁虎STK显示。除了两个传感器，功能包括一个6带状电缆连接器用于连接手腕的基础心率监视器EVB(单独订购)和20引脚扩展头和长电池寿命的低功率的电池操作。演示软件源代码也是可用的。USB调试模式允许人力资源管理和SpO2样品被转移到PC和Windows GUI以可视化的脉冲信号和记录样品从USB调试模式。
自定义压电薄膜传感器，如1004308压电薄膜设计工具包(不再可用)从测量专业(图3)的应用在医疗诊断，监测，脉冲计数，胎儿心脏监测，呼吸暂停监测，麻醉监测，呼吸气流，睡眠障碍，和起搏器活动测量。
测量专业图像压电薄膜基本设计工具包
图3：测量专业的压电薄膜的基本设计套件包括典型应用，对压电产品数据表、技术手册、接口电路和样品薄膜，电缆，开关，闪烁，和加速度计。
专业的医疗应用，较厚的薄膜和高灵敏度非标形状是必要的，这与可从测量专业电影广泛是可能的。额外的堆叠选项可自定义的基础上并联连接的配置，其中的元素薄膜层压和有线给更高的电容量每单位表面面积。此选项也可以创造一个屏蔽传感器或加速度的消音装置。
更多的生物传感器中的应用
今天，在儿童心脏病和肺炎的检测是两对日益增长的应用，极大地受益于生物传感器平台。心脏病仅杀死超过1750万次。在这种情况下，生物传感器作为快速筛选工具来检测早期疾病的生物标志物，将病人的情况。早期检测的结果应该在减少死亡人数的重大影响，心脏病常常是直到它导致致命事件的发现。
传感器也正在减少分析时间，结合一些临床检测到一个单一的，便携式的装置称为芯片实验室(LOC)。例如，研究人员合作，在电气和计算机工程和生物化学工程部门在科罗拉多州立大学已经开发出一种多功能(物质，分析了光电传感芯片)的特点是集成光探测器阵列，利用现有的半导体制造技术。波导、光源、光电探测器，结合区域，和样品传输系统可以集成到一个单一的硅CMOS芯片的制造一个微传感LOC。在典型的基因芯片技术，利用荧光检测结合的活动，这项技术能够输出数据直接在数字格式，传统的IC元件可以纳入芯片。
正如我们前面所讨论的，诊断的未来在于耐磨，嵌入式电子设备，基于先进的传感器技术。这些设备，可以把健身追踪器和手表的形式，能够发现糖尿病和癌症等从空气中的有机化合物被驱逐出我们的身体疾病。结果将不在医学诊断和治疗的一场革命。