生物阻抗分析仪在医疗系统中的应用-测量跳动心脏时间变化

癌症、病毒和传染病的快速传播给人类健康带来了巨大挑战。这些疾病的准确和及时的诊断和治疗是困难的，特别是早期检测、临床诊断和早期治疗。快速简单的高灵敏度诊断方法的开发在临床试验研究中非常重要。电化学阻抗谱(EIS)技术可用于检测由病毒活动引起的溶液-电极界面上发生的甚至最轻微的变化。EIS也用于材料描述和相关监测。电化学阻抗谱(EIS)技术由于其快速响应、低检测限(LOD)和低成本，以及其用于实时监测样品而不是更传统的方法(如ELISA)而广泛受到关注。阻抗法最重要和实用的优点之一是不需要酶标记来检测样品。

EIS也是一种众所周知的研究纳米材料电学性质的技术。纳米材料结合电化学生物传感器(阻抗生物传感器)是诊断疾病的新选择。EIS方法已经被用于监控这些生物传感器的制造过程和识别电极表面的分析物。基于电化学阻抗的传感器由于其固有的优点，如无标记方法、操作简单、灵敏度高、分析时间短、尺寸小和自动化潜力，越来越多地被研究用于临床诊断。

EIS技术是通过施加正弦电势并记录对表面具有最低有害影响或极化效应的电流来监测表面电极的行为。值得一提的是，EIS分析法测量电极和生物敏感膜的小信号阻抗的频率响应，微小振幅正弦电流或电压不会对生物大分子的测定造成干扰，因此该方法敏感性高，可测量到极微的信号。当电极处于平衡电位时测定EIS，对电极表面生物分子膜的影响较小，能够真实地反映膜本身的电化学性质。

挪威奥斯陆大学与挪威奥斯陆心脏病学创新中心合作的研究中，用Sciospec公司的高瞬时清晰度的ISX3v2-mini生物电阻抗分析仪（EIS）作为增强测量装置的一部分，使用LabVIEW软件来控制仪器，能够以毫秒级别的瞬时清晰度测量生物阻抗和生物电势，在心脏手术中显示人体心脏实时状态的测量结果。

手术中所用的高瞬时清晰度的电阻抗分析仪（EIS）技术源自德国的Sciospec公司的研究，不仅有便于携带和集成的手持式ISX3-mini，适配选件多样化的ISX3，还有最高可达16通道的ISX5。ISX-3配备了Sciospec的中频前端，支持简单的2点测量，以及3和4电极配置。在100mHz至10MHz的测量范围内，它覆盖了180dB (Ohm…GOhm)的动态范围，使基础精度优于0.1%。，并且还有添加了EIT断层成像功能的版本。用作医学研究还配备了增强电气安全的措施，包括医疗级隔离电源，使仪器能够在医学研究环境中安全运行。

同系列的ISX-5不仅最高支持16通道并行工作，且在启用所有通道的情况下也能实现快速测量，还有多通道设置功能可使每个通道具有不同参数。该系列自身的Sciospec Com接口，通过全速USB、以太网或无线局域网实现简单连接，并可用于Java、C、LabView、Matlab等的完整仪器控制，可定制型强——前面板连接器:BNC, SMA, MCX, DSUB、定制部多路复用器选项的顺序多通道功能、用于外部传感器和其他硬件的IOport数字接口连接器、无线接口、医用电源、温控模块、精密多通道温度监控模块、适用于常见的温度传感器类型、定制电流和电压范围等均可以按需定制，为您的研究提供真正的全并行超快速测量。

以ISX3为例，核心参数如下：

频率
范围	100mHz到10MHz
分辨率	10mHz（取决于频率范围设置）
绝对精度	±100ppm（at 25℃）
温度漂移	超过工作温度范围±10ppm
长期稳定性	第一年±5ppm
电压信号
范围	1mV至1000mV峰值振幅
解析度	0.1mV
输出阻抗
输出阻抗	300Ω

在测量中，我们可以清楚地看到当前频率下信号轨迹的差异。不同的轨迹表明，随着频率的变化，反映了不同的生理特性。我们已经表明，有可能检测到由起搏方式变化引起的波形形态变化。如下图表：

仪器设置
参数	数值	参数
生物阻抗频率	20,50,122,303,and 750	KHz
生物阻抗采样率	190	每秒扫频
生物电势采样率	60	每秒样本数

这项研究制作了一个电生物阻抗和生物势的仪器系统，具有急性反馈的生物势测量已长期以心电图、EGM和脑电图的形式使用，并已证明它是有用的。经研究表明，可以通过建立一个结合生物势阻抗和生物阻抗测量的系统来扩展临床医生的工具集。正如本文所示，可以对心脏进行测量并且可以很容易地使用该测量系统，并且在其他有生物势和生物阻抗测量相关研究也可以使用这种测量系统。

挪威奥斯陆大学与挪威奥斯陆心脏病学创新中心在研究中设计并构建了这样一个基于商用仪器的系统。该系统包括提供患者隔离的生物阻抗前端和我们建议用作临床标准的一组连接器生物阻抗测量。测量数据被实时处理并呈现给操作员，同时存储数据用于测量后分析。研究已经表明，使用基于步进正弦激励的商用仪器可以实现生物阻抗测量的高时间分辨率。

ISX系列阻抗分析仪用途广泛，在生物，微流控，压电陶瓷检测，农产品检测，锂电池检测等各个领域均能有所建树，并且我们与业内一些最优秀的供应商密切合作，可以为您的研究实验提供完整的配件及建议，方案欢迎大家来电咨询。