17、机器学习赋能生物传感器在临床决策中的应用

机器学习赋能生物传感器在临床决策中的应用

1 引言

近年来，生物传感器在临床实践、健康监测和食品安全领域的应用愈发重要。相较于传统依赖昂贵、笨重且复杂设备的方法，生物传感器具有便携、多样和简单的特点。它是一种用于记录生物信号的传感器，可被描述为“一种紧凑的分析设备，包含一个生物或生物衍生的传感元件，该元件要么集成在物理化学换能器内，要么与之紧密相连”。尽管学术界对生物传感器的兴趣日益浓厚，但公众对其了解仍然有限，这可能是由于传感器获取的大量数据与从中提取的重要信息之间存在知识差距，导致许多生物传感器难以达到“分析设备”的标准。

生物传感器的便携性使其能够满足不断增长的检测需求，对医疗保健产生变革性影响。本文介绍了两种便携式生物传感器：
- 纸质生物传感器（横向流动测试生物传感器） ：由样品应用垫、硝酸纤维素膜、结合垫和吸附垫组成的试纸条。当指定液体样品流经试纸条时，预先固定在特定位置的试剂会被激活并显示特定特征。它具有便携性好、成本低和检测速度快等优点，常用于疾病诊断和食品安全评估。例如，Li和Liu的团队使用基于拉曼散射的横向流动检测法灵敏地检测大肠杆菌，并通过机器学习方法建立回归模型，实现对大肠杆菌的准确和定量分析。
- 微流控生物传感器 ：利用微流控技术将生物传感器集成到芯片实验室结构中。微流控系统的发展使得能够分析小体积样品，同时减少试剂使用和样品处理时间。微流控与机器学习的结合形成了“智能微流控”，最大限度地发挥了微流控生物传感器的潜力。此外，智能手机和智能电子产品的发展，以及新应用程序的开发，使其越来越适合作为医疗服务和食品安全领域的紧凑型生物传感器和分析仪器。

除了上述两