傳感器 poct 儀器設(shè)備
這幾年,隨著AI人工智能的不斷發(fā)展,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn),其中POCT技術(shù)(即時(shí)檢測)基于云的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)、芯片實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)和基于智能手機(jī)的技術(shù)和可穿戴技術(shù)的創(chuàng)新都預(yù)示著未來實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備將“革新?lián)Q代”。
WHO 目前已批準(zhǔn)即時(shí)診斷作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目,以應(yīng)對迄今為止持續(xù)兩年的流行疾病。與基于實(shí)驗(yàn)室的金標(biāo)準(zhǔn) PCR 測試相比,其目的是提高周轉(zhuǎn)時(shí)間和易用性。這些項(xiàng)目包括快速抗原測試、替代核酸擴(kuò)增方法和靠近患者的新型傳感器。
2021 年已在多個(gè)環(huán)境中部署 POCT
在2021年里WHO已在多個(gè)環(huán)境中部署 POCT。較為突出的應(yīng)用是血糖監(jiān)測和妊娠試驗(yàn)。根據(jù)加州斯坦福大學(xué)基因組技術(shù)中心的相關(guān)消息,已有廣泛的 POC 測試和診斷設(shè)備可用,包括但不限于血糖監(jiān)測、妊娠和不孕癥測試、傳染病測試、膽固醇測試和心臟標(biāo)志物。不過目前,POCT技術(shù)主要集中應(yīng)用在 血?dú)夥治?/span>、血紅蛋白檢測、凝血酶原時(shí)間和傳染病檢測等相關(guān)環(huán)境 。未來生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的腫瘤標(biāo)志物、流式細(xì)胞術(shù)(主要用于化療監(jiān)測)、內(nèi)分泌功能檢測和治療藥物監(jiān)測都將受益于 POCT這項(xiàng)新技術(shù)。
技術(shù)進(jìn)步改變 POCT 應(yīng)用
隨著芯片技術(shù)、微流體和新型生物傳感器的小型化方向,這些都為 POCT 新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了條件。芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)是 POCT 的主要驅(qū)動(dòng)力之一,尤其是在傳染病診斷方面。這項(xiàng)技術(shù)意味著現(xiàn)在可以在護(hù)理點(diǎn)使用各種生物測定,例如微生物培養(yǎng)、聚合酶鏈反應(yīng)/ PCR 和ELISA酶聯(lián)免疫吸附測定等。
同樣,新興的微流體技術(shù)包括一組微型組件,允許在微觀水平上分析化學(xué)或生物樣品?;谖⒘黧w的 POCT 設(shè)備廣泛用于分子生物學(xué)以及化學(xué)和生化分析。它們可以在一個(gè)單元中實(shí)現(xiàn)檢測和流體調(diào)節(jié)。 新型POCT技術(shù)對檢測小體積目標(biāo)分析物時(shí)的將具有較高的靈敏度和特異性。
POCT 目前圍繞主要兩種生物技術(shù)展開,即:側(cè)向流動(dòng)分析 LFA和核酸擴(kuò)增。前一種主要用于妊娠試驗(yàn);檢測 HIV、單純皰疹病毒、肝炎、傳染病(埃博拉、登革熱、瘧疾)和呼吸道感染;另外還可以通過識(shí)別特定的生物標(biāo)志物,用于癌癥等診斷和預(yù)后。后一種則更為敏感和特異,它是基于芯片上的聚合酶鏈反應(yīng) PCR和等溫?cái)U(kuò)增。我們知道,核酸擴(kuò)增可用來檢測一系列傳染型疾病,例如肺炎支原體、百日咳博德特氏菌、肺炎軍團(tuán)菌、甲型流感病毒、SARS、軍團(tuán)菌、曲霉菌、以及現(xiàn)在的 COV-19。
POCT儀器設(shè)備的變革
POCT設(shè)備制造商一直在尋找方法來設(shè)計(jì)產(chǎn)品,以具有成本效益的方式來提供給用戶較高的舒適度。目前常見的POCT設(shè)備尚屬于常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備,以多種形式存在:比如:臺(tái)式、監(jiān)控、便攜、便攜、手持和一次性。近年來,智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的智能設(shè)備也開始逐漸融入POCT領(lǐng)域,以前移動(dòng) POCT是使用傳感器檢測來自體外樣本(如:眼淚、尿液、血液、汗液和唾液等體液)的信號(hào),而可穿戴 POCT 則直接檢測身體上的信號(hào)并通過無線通信將量化結(jié)果發(fā)送智能診斷。此過程中,智能手機(jī)充當(dāng)小型計(jì)算機(jī),通過內(nèi)置傳感器、高分辨率攝像頭、快速無線連接以及使用各種軟件和應(yīng)用程序的能力對敏感和特定的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化。這意味著它們可以作為移動(dòng) POCT 中的獨(dú)立傳感器和探測器。同樣,可穿戴 POCT 設(shè)備可以是物理傳感器,用于以較小程度 的侵入從皮膚、眼睛或口腔采集樣本。它們可以有多種形式,例如紋身、貼片、手表、眼鏡和隱形眼鏡,并且可以與智能手機(jī)集成以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這樣的檢測使人們 可以持續(xù)監(jiān)測 、及時(shí)了解自己的健康狀況。
人工智能AI和機(jī)器學(xué)習(xí)ML
人工智能 (AI)、機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在開始集成到 POCT 中。這些 AI 模塊已經(jīng)證明了它們在診斷研究中的價(jià)值。但是,測試應(yīng)用程序的準(zhǔn)確性差異較大,因此當(dāng)前這些應(yīng)用程序智能作為參考。由于樣本可以直接在護(hù)理點(diǎn) (POC) 進(jìn)行數(shù)字化,所以可以在高端實(shí)驗(yàn)室之外部署高級(jí)數(shù)字診斷技術(shù),例如使用醫(yī)學(xué) AI 算法進(jìn)行樣本分析。在自動(dòng)數(shù)字圖像分析和人工智能的支持下,POC 數(shù)字顯微鏡已應(yīng)用于癌癥手術(shù)期間采集的樣本或寄生蟲學(xué)樣本進(jìn)行常規(guī)顯微鏡診斷。同時(shí)POCT新興技術(shù)還用于抗體檢測、抗原檢測、免疫分析、RT-PCR、基因擴(kuò)增和 CRISPR/Cas9 基因組編輯等環(huán)境。
POCT市場需求激增
POCT 系統(tǒng)占體外診斷的 30%。據(jù) Reportlinker機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示全球 POCT 市場預(yù)計(jì)將在幾年內(nèi)快速增長,預(yù)計(jì)到 2025 年將達(dá)到 506 億美元,而 2020 年為 295 億美元——復(fù)合年增長率為 11.4%。十五家主要市場參與者:Abbott Laboratories(美國)、Roche Holding AG(瑞士)、Siemens Healthineers AG(德國)、Danaher Corporation(美國)、Becton Dickinson and Company(美國)、Johnson & Johnson(美國)、Instrumentation Laboratory Company(美國)、PTS Diagnostics Inc(美國)、Quidel Corporation(美國)、Chembio Diagnostic Systems Inc(美國)、Sekisui Diagnostics LLC(美國)、Nova Biomedical Corporation(美國)、EKF Diagnostics Holdings plc(英國)、AccuBioTech Co.、 Ltd(中國)和 Trinity Biotech Plc(愛爾蘭)。預(yù)計(jì) 2022 年 POCT 市場產(chǎn)品收入:葡萄糖監(jiān)測占比(39%)
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