第11章 生物传感器
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生物传感器及其在医学和生物工程中的应用随着科技的进步,人类对于生命科学的研究也日益深入。
生物传感器作为一种新型的测量工具,可以在医学和工业领域中扮演重要的角色。
本文将介绍生物传感器的原理、类型及其在医学和生物工程中的一些应用。
一、生物传感器原理生物传感器是基于生物材料(如酶、细胞、抗体、DNA、RNA 等)的灵敏元件,通过对生命现象的监测和准确的信号转换,可以实现对某一特定物质的检测和定量分析。
生物传感器通常由三个组成部分构成:生物分子、传感器转换元件和信号读取单元。
在生物传感器中,生物分子起着很重要的作用。
例如,酶可以通过催化物质的反应,产生可观测的电信号;抗体可以特异性地和抗原结合,从而引发信号变化。
在生物信息处理过程中,由于受到外界因素(如温度、酸碱度、离子强度、抑制剂、缩离子浓度等)的影响,会对信号的稳定性和精度产生一定的负面影响。
传感器转换元件是生物传感器中的关键部分,它能将生物分子所观测到的生命现象转换为物理或化学信号。
传感器转换元件是传感器性能评估的关键因素,主要包括信号变换电路、传感电极和检测元件等。
信号读取单元是将传感器输出信号实现数字化或可视化的过程,包括例如模数转换、计算机控制、信号放大和操作界面等。
不同类型的生物传感器要求不同的信号处理方式和设备,这使得生物传感器具有一定的特异性和定量性。
二、生物传感器类型生物传感器可以根据其检测对象、检测机制、传感元素等多种标准进行分类。
根据最常用的参数类型进行分类,可以将其大致分为以下几类:1. 光学生物传感器: 光学生物传感器是一种使用光学信号进行检测的传感器。
这种传感器通常基于生物分子的光学性质,利用特定酶物质、DNA、RNA等生物分子与检测物品识别相结合,并通过光学计量器进行检测。
这种生物传感器通常用于物质浓度、酸碱度和成像等方面的应用。
2. 电化学生物传感器: 电化学生物传感器是基于生物分子和电化学信号的交互作用实现的。
在这类传感器中,生物分子通过免疫反应或催化作用,改变检测电极表面的电荷或电流,从而实现检测。
阅读报告生物传感器教学单位:机电工程学院专业名称:机械设计制造及其自动化学号:学生姓名:指导教师:指导单位:机电工程学院完成时间:电子科技大学中山学院教务处制发生物传感器摘要传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。
通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
生物传感器(biosensor),是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。
生物传感器具有接受器与转换器的功能。
关键词:传感器生物传感器目录1 生物传感器 (1)1.1生物传感器简介 (1)2 生物传感器的介绍 (2)2.1组成结构及工作原理 (2)2.2技术特点 (2)2.3国内外应用发展情况及应用案例 (3)2.3.1国内应用发展 (3)2.3.2国外应用发展 (3)2.3.3应用案例 (4)参考文献 (6)1 生物传感器1.1生物传感器简介传感器中包含抗体、抗原、蛋白质、DNA 或者酶等生物活性材料,待测物质进入传感器后,分子识别然后发生生物反应并产生信息,信息被化学换能器或者物理换能器转化为声、光、电等信号,仪器将信号输出,我们就能够得到待测物质的浓度。
传感器的主要组成部分是感受器和换能器,再将信号通过自动化仪表技术和微电子技术处理,就能构成各种仪器或者系统。