生物阻抗測量跳動心臟時間變化-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)。這些疾病的準確和及時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，以及其用于實時監(jiān)測樣品而不是更傳統(tǒng)的方法(如ELISA)而廣泛受到關(guān)注。阻抗法最重要和實用的優(yōu)點之一是不需要酶標記來檢測樣品。

EIS也是一種眾所周知的研究納米材料電學(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，如無標記方法、操作簡單、靈敏度高、分析時間短、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最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。當電極處于平衡電位時測定EIS，對電極表面生物分子膜的影響較小，能夠真實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公司的高瞬時清晰度的ISX3v2-mini生物電阻抗分析儀（EIS）作為增強測量裝置的一部分，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)中顯示人體心臟實時狀態(tài)的測量結(jié)果。

手術(shù)中所用的高瞬時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16通道的ISX5。ISX-3配備了Sciospec的中頻前端，支持簡單的2點測量，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現(xiàn)快速測量，還有多通道設(shè)置功能可使每個通道具有不同參數(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——前面板連接器:BNC, SMA, MCX, DSUB、定制部多路復(fù)用器選項的順序多通道功能、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：

這項研究制作了一個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，可以通過建立一個結(jié)合生物勢阻抗和生物阻抗測量的系統(tǒng)來擴展臨床醫(yī)生的工具集。正如本文所示，可以對心臟進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)計并構(gòu)建了這樣一個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準的一組連接器生物阻抗測量。測量數(shù)據(jù)被實時處理并呈現(xiàn)給操作員，同時存儲數(shù)據(jù)用于測量后分析。研究已經(jīng)表明，使用基于步進正弦激勵的商用儀器可以實現(xiàn)生物阻抗測量的高時間分辨率。

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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，鋰電池檢測等各個領(lǐng)域均能有所建樹，并且我們與業(yè)內(nèi)一些最優(yōu)秀的供應(yīng)商密切合作，可以為您的研究實驗提供完整的配件及建議、方案歡迎大家來電咨詢。

審核編輯黃昊宇