האבולוציה המהירה של אבחון רפואי ראתה שינוי פרדיגמה מבדיקות מעבדה מרכזיות לניתוח מבוזר, בזמן אמת בצד של המטופל.בלב של טרנספורמציה זו הוא פיתוח של מכשירים ניידים, חסומים ביוסנסורים ידניים. מכשירים קומפקטיים וידידותיים אלה מאפשרים נקודת טיפול (POC) בדיקות עם מהירות חסרת תקדים ונגישות, המאפשרים למרפאות להדגיש החלטות מיידיות, לדוגמה, גלוקוז מסוג זה, כמו בדיקות טיפוליות רפואיות, תוך כדי בדיקת סוכר, תוך שניות, תוך כדי טיפול תרופתיות, או בדיקות טיפוליות, תוך כדי טיפול תרופתיות, תוך כדי קריאה של טיפול תרופתיות, או בדיקות טיפוליות, תוך כדי טיפוליות, תוך כדי טיפוליות, תוך כדי בדיקת סוכר, תוך כדי בדיקות טיפוליות חדשות, תוך כדי טיפוליות, כגון בדיקות טיפוליות, או טיפוליות, או טיפוליות, או טיפוליות, יכולות לזהות בדיקות טיפוליות, תוך כדי טיפוליות, תוך כדי טיפוליות, תוך כדי זמן קצרות, כגון בדיקות טיפוליות, בדיקות טיפוליות, תוך כדי בדיקות טיפוליות, תוך כדי טיפוליות, כגון בדיקות טיפוליות, בדיקות טיפוליות, כגון בדיקות טיפוליות, בדיקות טיפול תרופתיות, כגון בדיקות טיפוליות, בדיקות טיפול פסיכולוגיות, כגון בדיקות טיפוליות, בדיקות טיפוליות, בדיקות טיפוליות, כגון בדיקות טיפול

מה זה Point-of-Care Testing ולמה זה משנה

בדיקת Point-of-care (POC) מתייחסת לכל בדיקה אבחון המבוצעת בסמוך לאתר הטיפול בחולי, בין אם בבית חולים, במשרדו של רופא, חדר חירום, או אפילו כפר מרוחק.התועלת העיקרית של בדיקות מעבדה קונבנציונליות היא זמן רב: במקום שעות המתנה או ימים לתוצאות, בדיקות POC מספקות נתונים פעילים בתוך דקות.

בדיקת POC גם מפחיתה את הנטל על מעבדות ריכוזיות, חתכת עלויות הבריאות על ידי קיצור של בית החולים, ומרחיבת יכולות אבחון לאזורים ששומרים על תשתיות מוגבלות.על פי ארגון הבריאות העולמי (WHO), גישה לאדיחונים זולים ואמינים היא אבן הפינה של כיסוי בריאות אוניברסלי. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השוק לאבחון POC מתרחב במהירות, צפוי לעלות על 50 מיליארד דולר עד 2028, מונע על ידי אוכלוסיות ההזדקנות, עלייה של מחלות כרוניות, ואת הביקוש לפתרונות רפואיים מבוזרים. Handמוחזקים ביוסנסורים מייצגים את המגזר הדינמי ביותר של השוק הזה, המציע את ההבטחה של תוצאות באיכות מעבדה במכשיר גדול כיס.

התקדמות בפיתוח של אלקטרוניקה

בניית ביוסנסטור נייד רגיש ואמין דורש חדשנות רב תחומית המשתרעת על פני חומרים מדע, מיקרואלקטרוניקה, ביוכימיה והנדסת תוכנה.אדריכלות הבסיסית כוללת אלמנט ביו-הכרה (למשל, נוגדנים, אנזים, אנזים, חומצה נוקלית, או aptamer) אשר נקשר במיוחד לדלקת בדרכי הנשימה, transducer כי להמיר את האירוע המחייב לתוך צורה זו של צריכת חשמל זה, ומהירות גבוהה.

טכנולוגיות טכנולוגיות

כמה מנגנוני השתלות היו מונים בהצלחה לשימוש נייד:

  • (FLT:0) חיישנים חשמליים (ElectrochemicalsFLT:1) הם הנפוצים ביותר במכשירים חסומים, בעיקר בשל הפשטות שלהם, דרישות כוח נמוך, והתאמה עם אלקטרוניקה מודפסת.הם מודדים את הפוטנציאל הנוכחי (אמפירומטרי), או זיהוי שינויים כאשר גרף אנאליט מגיב עם שכבת זיהוי.
  • (FLT:0 חיישנים אופטיים חיישנים FLT:1 מסתמכים על שינויים בקליטת אור, פלואורסנס, או chemiluminescence. Handawed biosensors לעתים קרובות להשתמש מצלמות סמארטפונים כמו גלאים, יחד עם רצועות בדיקה חד פעמיות או מחסניות זיהוי.לדוגמה, זרימה מאוחרת יותר (כמו בדיקות הריון) הורחבו עם פלואורנט או צבעיים לקרוא על ידי חלבונים קומפקטיים אמיתיים (Folialds) אשר איפשרורידים של חלבון ביתי).
  • (FLT:0) חיישנים חשמליים חיישנים FLT:1, כגון מיקרו מאזן גבישי קוורץ (QCM), לזהות שינויים המוניים על משטח גבישי רוטטטיבי. asמולקולות הקושרות לחיישן המצופה, תדירות ההחזרה משתנה באופן יחסי.אלה פחות נפוצים במכשירים מוחזקים אך משמשים לזיהוי ישיר של פתוגנים ורעלים ללא תווית.
  • (FLT:0 Magnetic biosensorsorsFLT:1) לזהות חרוזים מגנטיים הקשורים ל- אנאליס, המציעים רגישות גבוהה בדגימות ביולוגיות עם התערבות רקע נמוכה.החזקות שלהם בדגימות צבע או צבע (למשל, דם שלם) הופכת אותם אטרקטיביים לפיתוח מוצף, למרות שהם דורשים מקורות שדה מגנטיים משולבים.

לכל טכנולוגיה יש כוחות; מכשירים מודרניים רבים משלבים שתי שיטות הפחתה (למשל, אלקטרוכימי בתוספת אופטי) לשיפור הדיוק והטווח הדינמי.

תפקיד ננו-חומרים ומיקרו-קלידיקים

ננו-חומרים מהפכה בביצועים הביוסנסטור. חלקיקים זהב, דוטים קוונטיים, תחמוצת גרפן, וננו-רשתות פחמן להגדיל באופן דרמטי את שטח פני השטח ולהאיץ העברת אלקטרון, צמצום גבולות זיהוי למולקולות בודדות בטיפוס מעבדה כלשהו. לדוגמה, חיישן בעל כורת יד המופקד עם חלקיקים זהב יכול לזהות קרדיופונין, תקף לב, בסימן התקף לב, בתוך 15 דקות דומות ל- immunosa.

מיקרודיאק – מניפולציה של כמויות תת-מילימטר של נוזלים בערוצים הדחוסים לזכוכית, פולימר או נייר – ניתן לביוסנסורים ניידים לעיבוד דגימות ביולוגיות מורכבות (דם, ⁇ , שתן) ללא משאבות חיצוניות.מכשירים מיקרו-השפעה מבוססי נייר, כגון אלה שפותחו על ידי קבוצת Whitesides ומסחריים מאוחר יותר, מבטיחים במיוחד עבור הגדרות קוד נמוך כי הם יכולים להיות זולים ולפתח תרכובת של תרכובת יחידנית (מתאים) עם "ממות" (מתאים יחידנית," (מתאים) עם תרכובת) עם תרכובת דלקתיים, "מסוגים" (מתאים"ל-" (מתאים לשילוב יחיד," (מתאים) עם תרכובות) עם תרכובת) עם תרכובת"למתיקים) עם תרכובת דלקתיים, לדוגמה, "מסוגים) עם תרכובות דלקתיים," (מתאים לשימוש," (מתאים לשימוש, עם שילוב יחידניים," (מתאים לשימוש, עם תרכובת דלקתיים," (מתאים לשימוש," (ממותקים) בפלטפורמות ממין) עם תרכובת, לדוגמה," (מתאים לשימוש) עם תרכובות דלקתיים," (מתאים לשימוש בפלטפורמות מ

דרישות עיצוב עבור מכשירים

תרגום ביוסנסטור בקנה מידה מעבדה לתוך מוצר מעוקל דורש תשומת לב קפדנית לגורמים אנושיים, עמידות סביבתית וקנה מידה ייצור.

Ergonomy וחווית המשתמש

ביוסנסטור מוצף חייב להיות אופרות על ידי משתמשים עם הכשרה מינימלית - ניואנסים, פרמדיקים, או אפילו חולים עצמם.זה אומר ממשק פשוט: אחד או שניים כפתורים, תצוגה ברורה (או חיבור Bluetooth לאפליקציית סמארטפון), ו תצלום לאמבי או משוב גלוי.המכשיר צריך להיות נוח להחזיק כמה דקות, וכל טיפול מדגם (למשל, הוספת בדיקת ריצוף דם יחיד), או מחסנית) צריך להיות מסוגל להפעיל ריצוף בודד.

כוח וחיבור

חיי סוללה הם קריטיים לשימוש בשטח.ביוסנסורים רבים מנוהלים על סוללה חד פעמית או תאים מטבעיים הניתנים להחלפה, שנועדו להימשך עשרות עד מאות מבחנים. מיקרו-בקרים של כוח נמוך ואופטימיזציה של חיישן קורא מעגלים מסייעות לשמר אנרגיה. Wireless קישוריות - אנרגיה נמוכה מדי (BLE) או תקשורת קרובה לשדה (NFC) - מאפשר נתונים להפחתה של סמארטפונים או גירסאות אלקטרוניות עבור , כגון מרפאות, כגון טרנדים, או מרפאות אבטחה, כגון מרפאות אבטחה.

יעילות, יעילות וקאליברציה

מכשירים מוחזקים חייבים לספק תוצאות שהסכמה עם שיטות מעבדה בהתייחסות בשוליים מקובלים (למשל, ISO 15197 עבור צג גלוקוז בדם) זה דורש כיבוד זהיר במהלך הייצור, לעתים קרובות באמצעות שבב קוד ספציפי הרבה או שבב קוד מובנה במבחן עצמי.

יישומים קליניים לספאנינג מיוחדים

ביוסנסורים ניידים עברו מעבר ניטור גלוקוז כדי לטפל מגוון רחב של צרכים אבחון.

גילוי מחלות זיהומיות

אולי הדוגמה הבולטת ביותר היא השימוש בבדיקות האהדה של חומצה נוקלית (NAAT) עבור SARS-CoV-2 מכשירים כגון Cepheid GeneXpert Xpress, אם כי במקור מחסנית מבוססת ולא רק חסינה, יש השראה פלטפורמות קטנות יותר כמו מבחן COVID-19® Visby - מכשיר חד-שימושי, בגודל של מכשיר ה-COPCR, אשר מבצע בדיקות נוגדנים מהירות של HIV, באופן דומה, אשר ניתן למדוד את ה- HIV.

מקור: Cardiovascular Markers

במחלקות חירום, ביוסנסורים בעלי רגישות לב לטרופונין I או T יכולים לשלול התקוממות מיוcardial חריפה בתוך דקות, להפחית חרדה מוגזמת וסבלנית.מחקר שפורסם ב FLT:0Clinical Chemistryigial Chemistryigial Chemistryph1 הראה גם כי רמת רגישות גבוהה של טיפול ב- ®NT-D-Dy-FLT) מוקדם יותר (Dimated-pvid) כמו NP (D-reative-de-reative-de-de-reative) , גם כן, , , , , , , , D.

ניהול מחלות כרוניות

מעבר לסוכרת, ביונזירים מוחזקים יד מפותחים עבור ניטור תפקוד הכליות באמצעות קריאטינין, ציסטטין C, או אלבומין שתן; עבור מחלת כבד באמצעות bilirubin ו transaminases; ו עבור תרופות דבקות על ידי זיהוי רמות סמים (למשל, Warfarin, immunosuppressants) , I-AT יד מנתחת מציעה פאנל של בדיקות כיסוי דם, אלקטרוליטי, מחסנית, ו-מאט מרובים.

סרטן ביומרקרים ומסך מוקדם

ביוסנסורים ניידים גם נכנסים ל- Oncology. Handמוחזקים מכשירים המזהים אנטיגן ספציפי הערמונית (PSA) דם שלם או ⁇ יכול להקל על בדיקת סרטן הערמונית בירידי בריאות קהילתיים. בדומה, חיישנים להפצת תאי גידול או DNA ללא תאים באמצעות לכידת מיקרו-השפעהיים הם מיניאטורה, אם כי רוב רובם נשארים בשלב המחקר. A דוגמה בולטת היא השילוב של אלקטרוכימי עם חיישן הנקראת לגילוי דגימות נוגדות סרטן דומות ל-ל-ל-ל-ל-סאט-סאטמן כדי להשיג את ה-סמין.

אתגרים עקביים

למרות התקדמות יוצאת דופן, יש לטפל במספר מכשולים לאימוץ נרחב של ביוסנסורים בפרקטיקה קלינית.

החיים והשישים

אלמנטים ביוירוגניציה - אנטיבומדיות, אנזימים, בדיקות DNA - יכול להידרדר לאורך זמן, במיוחד תחת תנודות טמפרטורה. ליאופיליזציה (ניקוי) ונוסחאות הגנה להאריך חיי מדף, אבל מכשירים רבים עדיין דורשים קירור. עבור הגדרות נמוכות של קוד נמוך, חיישנים שנשאר יציבים ב 40 מעלות צלזיוס במשך שנים נדרשים מחקר.

איכות והתערבות

דם שלם מכיל תאים, לימפואידים, חלבונים וחומרים אחרים שיכולים להפריע לגילוי.מכשירים ניידים חייבים לכלול סינון על שבב (למשל, מסנן membranes, סימנטציה, או dielectrophoresis) כדי לבודד פלזמה או תאים.אפילו עם סינון, hemozeded or Lipemic דגימות עשוי להניב תוצאות לא מדויקות.

סודיות ואיכות ההשבתה

ביוסנסורים מוחזקים מסווגים כמכשירים רפואיים, וחייבים לעמוד בסטנדרטים רגולטוריים קפדניים (למשל, ה- FDA 510(k) או סימון CE) מחקרים קליניים חייבים להפגין שוויון לשיטות מעבדה מבוססות פוסט-שוק הוא קריטי כי אפילו שיעורי שגיאה קטנים יכולים להיות השלכות חמורות כאשר מכשירים משמשים לא-מעבדים.

עלויות והערכה

בעוד עלויות מבחן של ביוסנסורים מעוות יד הן לעתים קרובות נמוכות יותר מאשר בדיקות מעבדה, העלות העליונה של מכשיר הקורא יכול להיות מחסום, במיוחד בהגדרות המוגבלות משאבים. רכישת קבוצה, שותפויות ציבוריות פרטיות, מודלים חדשניים החזר (למשל, תשלום-per-test, תוכניות שכירות) עוזר. במדינות מפותחות, כיסוי ביטוח עבור בדיקות POC משתנה על ידי אזור אינדיקציה; לדוגמה, גלוקוז מסוימים, אבל לא מכסה כי הם לא כל בדיקות מרשם C.

כיוונים עתידיים: אינטליגנציה ואינטגרציה

הדור הבא של ביוסנסורים מוחזקים יד יגדיר על ידי בינה מלאכותית, קישוריות וגורמי צורה לבישים.

AI-Enhanced Data

אלגוריתמי למידת מכונות יכולים לנתח נתוני חיישן גולמי (למשל, עקומות אלקטרו-כימיות, ספקטרום אופטי) כדי לשפר דיוק, להפחית רעש, ולסווג מחלות.לדוגמה, ביוסנסטור מעוות עבור sepsis יכול לשלב מספר רב של מקרי קריאה ביומרקר (procalcitonin, lactate, C-reactive חלבון) עם סימנים חיוניים של המטופל, ואז פלט סיכון AI-a-רפואי כזה יכול לעזור אנליטיקה מורכבת.

ביוסנסורים מתמשכים ו-Inner Biosensors

מעבר לבדיקות חד פעמיות, החוקרים מפתחים ביוסנסציות גמישות, עור-עוריות שעוקבות בקביעות אחר סמנים ביולוגיים בזיעה, נוזל בין-דתי, או דמעות.למרות שלא נשמרות בקפדנות, הם חולקים את אותה טכנולוגיה הליבה וסביר להניח שקושרים לקוראים או סמארטפונים לתצוגה של נתונים.ה- FreeStyle Libre המתמשך של Abbott הוא דוגמה ראשית: חיישן בעל אופיה על ידי לוחמת הזרוע, או על ידי קורא חכם, עשוי ללבוש לחץ עתידי או ללח.

אינטרנט של דברים רפואיים (IoMT) אינטגרציה

ביוסנסורים שהוחזקו באופן אוטומטי להעלות נתונים לרשומות בריאות אלקטרוניות מבוססות ענן מאפשרים ניטור בריאות האוכלוסייה וגילוי מוקדם של התפרצות.לדוגמה, במהלך מגפת COVID-19, הדופק המחובר oximeters ותרמומטרים המאפשרים לבתי חולים לקצץ חולים מרחוק מערכות דומות לשפעת, דנג, או חיידקים עמידים באנטיביוטיקה יכולים לספק מידע אפידמיולוגי בזמן אמת.

פלטפורמות מרובות ו- Multi-Panel

המטרה הסופית היא מכשיר חד צדדי יחיד שיכול לבדוק עשרות תנאים מטיפה אחת של דם, שתן, או ⁇ . מיקרוארי וטכנולוגיות מבוססות חרוזים משולבים עם קוראים ניידים.לדוגמה, מערכת לומיןex מרובותx, אם כי כיום ספסל, הוא להיות מכווץ.פיס זרימה מאוחרת מבוסס נייר הם גם מעוצבים עם מספר רב של אזורי זיהוי, לקרוא על ידי יד או סמארטפון, להבדיל בין זיהומים ויראליים ולוחמיים.

מסקנה

הפיתוח של מכשירים ניידים, מותאמים אישית ביוסנסורים אינו רק שיפור מצטבר באבחון - זה מייצג שינוי יסודי כיצד, איפה, וכאשר חולים יכולים לגשת לבדיקות מעבדה. על ידי מתן בדיקות נקודה של טיפול במרפאות, בתים, אזורי אסון, וקהילות מוגבלות משאבים, אלה להפחית את הזמן לטיפול, לשפר את תוצאות המטופל, ולחזק את ההתקדמות הגלובלית של טיפול באלקטרו-כימיקלים, ננואידים, להמשיך לייעלות טיפול תרופתית, ישמורים, ישארוכים לשימוש במיקרו-חומרים אוטומטיים, ישארוכים, ישארוכים חשמליים, ישארוכים חשמליים, ישארוכים, חומרים אוטומטיים, אך ורקדבנים, יהיו בשימוש על ידי חומרים אוטומטיים, חומרים כימיים של חומרים אוטומטיים, חומרים כימיים של חומרים אוטומטיים, אשר יהיו בשימוש, חומרים אוטומטיים, חומרים כימיים, אך חומרים כימיים של חומרים כימיים, אך חומרים אוטומטיים, לחץ דם אלחוטיים, אשר יהיו בשימוש, אך חומרים אוטומטיים, אשר יהיו בשימוש, לחץ דם אלחוטיים, אשר יהיו בשימוש, אשר יהיו בשימוש, לחץ דם אלחוטיים, אשר יהיו בשימוש, טיפול אלחוטיים, טיפול אלחוטיים, לחץ דם אלחוטיים, אשר יהיו חסמיים, אשר יהיו חסוכים, טיפול, אשר יהיו בשימוש, אשר יהיו חסמינליים, אשר יהיו חסוכים, טיפול,

לקריאה נוספת, ראה את העבודה של ה-FLT:0 (ה-WHO) על גישה למכשיר רפואי ל-FLT:1, The FLT:2 של בדיקות בשלב של FDA משאבים לבדיקת טיפול ב-FLT:3, ומאמר ביקורת על התקדמות ביוסנסורים ניידים ב-FLT:4 Nature Reviews MaterialsFLT:5 ).