سنسور در صنایع داروسازی
حسگرها دستگاه‌هایی هستند که سیگنال‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را تشخیص می‌دهند و راهی برای اندازه‌گیری و ثبت آن سیگنال‌ها فراهم می‌کنند.
ویژگی‌های فیزیکی قابل سنجش شامل دما، فشار، ارتعاش، سطح صدا، شدت نور، بار یا وزن، جریان است، نرخ گازها و مایعات، دامنه میدان های مغناطیسی و الکترونیکی، و غلظت بسیاری از مواد به شکل گاز، مایع یا جامد.
کاربردهای پزشکی سنسورهای صنعتی به طور روزافزون در حال افزایش و پیشرفت می باشد که در اینجا به برخی از آن ها اشاره می شود.
حسگرها نقش مهمی در بسیاری از صنایع از جمله صنایع داروسازی ایفا کرده‌اند و “دیدگاه” مکانیکی مورد استفاده برای شمارش، مرتب‌سازی، خواندن و هدایت روباتیک را فراهم می‌کنند.
معمولا حسگرهای لمسی، هنگام لمس، فشرده یا خم شدن یا زمانی که دمای آنها تغییر می‌کند، ولتاژ تولید می‌کنند.
سنسورهای دیگر می توانند فشارهای شیمیایی خاص و سطوح مایع را تشخیص دهند.
اتومبیل ها، خانه ها و ادارات مملو از حسگرها هستند و در کوتاه مدت، حسگرهای مورد استفاده در کاربردهای پزشکی سیگنالی را منتشر می کنند که می تواند در نقطه تعیین خوانده شود یا با انتقال سیمی یا بی سیم به مکان های دور دست منتقل شود.
پیشرفت‌ها در فناوری‌های ریزپردازنده، حسگر هوشمندی ایجاد کرده است که قابلیت سنجش و پردازش داده‌ها را در یک تراشه مدار مجتمع واحد متحد می‌کند. مرحله بعدی ترکیب سنجش و پردازش با یک محرک، مانند سیستم های میکروالکترومکانیکی است.
بسیاری از فن‌آوری‌های حسگر مورد استفاده در صنعت را می‌توان در پزشکی و صنایع داروسازی به کار برد، و در آینده، با طراحی و آزمایش سنسورهای منحصربه‌فرد و سیستم‌های میکروالکترومکانیکی وابسته به حسگر، صنایع غیرپزشکی را برای کاربردهای صنعتی تطبیق خواهند داد.
در دنیای پزشکی تلاقی گسترده‌ای بین فناوری اطلاعات و بیوتکنولوژی وجود دارد و نقش حسگرها، مبدل‌های سیگنال، محرک‌ها و ریزماشین‌ها نیز به طور فزاینده‌ای گسترش می‌یابد.
برخی از نمونه‌های نسل جدید سنسورهای پزشکی نشان‌دهنده نقش‌های جدیدی است که این دستگاه‌ها در بسیاری از زمینه‌های مراقبت‌های بهداشتی خواهند داشت:
یک سیستم زیر جلدی برای نظارت و ثبت مداوم غلظت گلوکز بافتی در بیماران دیابتی به تازگی در ایالات متحده تایید شده است. نسل بعدی حسگرهای گلوکز کاشته‌شده مقادیر پیوسته‌ای را ارائه می‌کند که می‌توان آنها را از دستگاه‌های دستی یا دسکتاپ از راه دور خواند.
یک حسگر گلوکز که شبیه یک ساعت است روی پوست می‌نشیند و شوک‌های الکتریکی کوچکی ایجاد می‌کند که منافذ را باز می‌کند تا مایع برای نظارت بر غلظت گلوکز بافت استخراج شود.
مهندسان شرکت ژاپنی توتو توالتی طراحی کرده اند که ادرار را از نظر غلظت گلوکز تجزیه و تحلیل می کند، وزن و سایر قرائت های اولیه را ثبت می کند و به طور خودکار گزارش روزانه را توسط مودم برای پزشک کاربر ارسال می کند.
یک میکروابزار جدید می تواند آناتومی و حرکت را در سه بعدی با استفاده از حسگرهای کوچک (18 میلی‌متر × 8 میلی‌متر × 8 میلی‌متر) اندازه گیری کند که می تواند داده های مکانی را برای بازسازی دقیق تصاویر اولتراسوند از قلب، رگ های خونی، معده و سایر اندام ها جمع‌آوری کند.
یک دستگاه حلقه بسته (VIA Medical، San Diego، CA، USA) اکنون برای تجزیه و تحلیل خون نوزادان در بخش مراقبت‌های ویژه در دسترس است. از طریق یک خط ساکن، خون از طریق یک حسگر شیمی به گردش در می‌آید، در یک دقیقه تجزیه و تحلیل می‌شود و بدون از دست دادن خون به نوزاد باز می‌گردد.
دانشمندان یک سیستم کاملا اتوماتیک سبک وزن برای تشخیص سلاح های بیولوژیکی توسعه داده اند. این سیستم از آنتی بادی های فلورسنت، لیزرهای دایود، فیبر نوری و آشکارسازهای نوری برای یافتن باکتری های موجود در هوا استفاده می کند.
پاتوژن ها را می توان با یک حسگر زیستی دیگر نیز شناسایی کرد که از اپتیک یکپارچه، تکنیک های ایمونواسی و شیمی سطح استفاده می کند. تغییرات در نور لیزری که توسط سنسور منتقل می شود، وجود باکتری خاصی را نشان می دهد و این اطلاعات می تواند در چند ساعت در دسترس باشد.
یک تیم استرالیایی یک حسگر زیستی بسیار پایدار و حساس ساخته‌اند که با تغییر کانال‌های یونی در یک غشای لیپیدی عمل می‌کند. هنگامی که گیرنده های بیولوژیکی مانند آنتی بادی ها و DNA فعال می شوند، یک رویداد شیمیایی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. یک تیم گزارش می دهد که می تواند افزایش محتوای قند را با ریختن یک حبه قند در بندر سیدنی اندازه گیری کند.
نسل بعدی ضربان سازهای قلبی با دریافت قرائت از مکان های مختلف بدن، مانند اشباع اکسیژن در خون و فشار دیواره قلب، “هوشمند” خواهند شد و به ضربان ساز اجازه می دهد تا ضربان قلب را با آن قرائت های زمان واقعی تطبیق دهد.
ویفرهای پلیمری را می توان با عوامل درمانی مانند داروها یا انسولین اشباع کرد. در مورد دوم، ویفر حاوی آنزیمی است که ویفر را قادر می سازد تا pH و حلالیت انسولین را در پاسخ به تغییرات غلظت گلوکز خون تغییر دهد. ویفرهای هوشمندی که روی حیوانات آزمایش می‌شوند از مغناطیس یا امواج فراصوت برای تغییر دوز دارو یا تغییر داروی دیگر استفاده می‌کنند.
دانشمندان و مهندسان مؤسسه جانز هاپکینز یک حسگر بیوچیپ ساخته اند که می تواند به عنوان یک شبکیه مصنوعی برای بیماران مبتلا به دژنراسیون ماکولا و رتینیت پیگمانتوزا در چشم کاشته شود.
باکتری‌های ایجادکننده عفونت‌های گوش، بینی و گلو را می‌توان فوراً توسط «بینی» الکترونیکی شناسایی کرد که بوی باکتری‌های در حال رشد را تشخیص داده و متمایز می‌کند.
بیش از 20000 نفر در سراسر جهان با حسگرهای شنوایی کاشته شده‌اند که بخش‌های غیرفعال مکانیسم شنوایی را دور می‌زنند.
اولین دستگاهی که به طور موفقیت آمیزی با مغز انسان ارتباط برقرار می کند، کاملاً قابل کاشت با باتری است که به صورت دیجیتالی برنامه ریزی شده و توسط یک واحد شارژ القایی قابل حمل قابل شارژ است.
در پایان اینکه حسگرها تأثیر زیادی برروی صنایع مختلف من جمله صنایع داروسازی خواهند داشت.
فن‌آوری حسگر مکانی را که مراقبت‌های بهداشتی در آینده ارائه می‌شود جابه‌جا می‌کند و نقش بیمارستان‌ها، سایت‌های سرپایی، خانه‌ها و برنامه‌های سرپایی خارج از خانه را تغییر می‌دهد.
طی 10 سال حسگرهای زیستی باعث تغییراتی در مکان‌های مراقبت و پیکربندی سیستم‌های تحویل در صنایع داروسازی می‌شوند.
در بسیاری از موارد کیفیت مراقبت بهبود می یابد و بیماران می توانند در خانه های خود مدیریت شوند. بیمارستان ها متفاوت عمل خواهند کرد و همچنین ایمن تر و کارآمدتر خواهند بود.
با این حال، این پیشرفت ها گران و در بسیاری از نقاط جهان بی ربط خواهد بود. واکسن‌های جدید و بهتر برای پیشگیری از بیماری‌های رایجی که میلیون‌ها نفر را در سرتاسر جهان مبتلا می‌کنند، نسبت به همه حسگرهایی که در دهه آینده ساخته و تولید می‌شوند، برای بشر سود بسیار بیشتری خواهد داشت.
تضاد بین طبقات بالای اجتماعی و اقتصادی با دسترسی به فناوری های پیشرفته پزشکی و طبقات اجتماعی، اقتصادی پایین‌تر که همچنان با عوارض غیرضروری و مرگ و میر مواجه هستند، بر حذف نابرابری های بهداشتی در پزشکی و صنایع داروسازی به عنوان یکی از بالاترین اولویت های ما تأکید می کند.