生化传感器技术简述

小夏 科技 更新 2024-02-02

传感技术是现代科学技术的前沿技术,是人们研究的热门领域之一,在国民经济建设中占有极其重要的地位,传感技术水平是衡量一个国家科技发展水平的重要指标之一。 开发高灵敏度、高选择性、快速响应、重现性好、应用广泛的新型生化传感器,在药物分析、疾病诊断、食品卫生和环境监测等领域具有重要意义。

生化传感器是指对生化材料敏感的一类传感器,能将被检测物质产生的生物或化学反应转化为相应的光信号、电信号、热信号等,可以识别。 生化传感器一般由识别元件、转换器和信号放大装置三部分组成[1]。 其工作原理如图1所示,当敏感元素(抗原、抗体、核酸、糖、脂、蛋白质、组织、细胞、微生物等生物活性物质)与目标分子结合或相互作用时,其理化性质和参数会相应变化,如光强、颜色、质量、电荷、共振频率等的变化,然后通过信号转换器转换为电信号或光信号, 经过放大和处理后,最后信号将以适当的可视化形式显示出来。从而达到分析检测的目的。

图1 生化传感器的组成和原理示意图。

1962年,第一台用于检测血液中葡萄糖的生化传感器问世[2],此后又研制出大量不同类型的生化传感器,但只有少数能满足商业应用的高可靠性要求。 近年来,微机电系统(MEMS)技术的出现为生化传感器的发展带来了转折点[3]。 MEMS是在微电子技术基础上发展起来的尖端高新技术,通过将电子功能与机械、光学或其他功能相结合,已广泛应用于农业、生物、医学、信息、自动控制、航空航天、军事等领域[4]。 与传统的机电系统技术相比,MEMS具有以下特点[5]:

1.小型化:MEMS器件体积小、重量轻、比表面积大、能耗低、惯量小、成本低,可批量生产。

2.集成:可以将多个具有不同功能和灵敏度的传感器集成到一个中,形成一个微传感器序列或微执行器阵列来完成特定的功能,并且可以将具有不同功能的设备集成在一起,形成一个强大的微系统。

3.以硅为主要材料,具有优良的机械和电气性能:硅具有强度、硬度、重量轻、导热性好等优点。

参考文献: 1] 徐克军, 马秀水, 李晓林.传感器与检测技术[M].北京: 电子工业出版社, 2008

2] clark l c jr, lyons c, electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery[j]. ann ny acad sci, 1962,102:29-45.

3] 刘光宇, 范尚春, 周浩民, 微机械与电子系统及其应用[M].北京: 北京航空航天大学出版社, 2003

4] 张东,关于MEMS发展趋势与挑战的思考[J].科技信息发展与经济, 2006, 24: 180-181

5] 马强,李文石,朱震,MEMS研究现状与进展[J].集成电路, 2004, 10: 57-61+21

热点引擎程序

相似文章

    简要描述什么是光幕传感器

    光幕传感器。不要小看这个条小东西,其实他应用广泛,效果也很大!什么是光幕?光幕传感器主要由光接收器 发光体 电缆 控制器组成,也有安全光栅 安全光幕 光电保护器 光电保护装置等其他名称。工作时,灯具发出红光,光被受光器接收,两者之间形成保护区域,当物体进入并阻挡保护区域时,受光电路立即响应,发出信号...

    水质传感器

    水质传感器能够检测水中的各种重要指标,包括溶解氧 pH值 浊度 温度等。它是水质监测和水资源管理中不可或缺的工具。本文将对水质传感器相关技术的原理 应用和发展进行深入分析。.水质传感器原理水质传感器利用传感器技术和测量技术,通过检测水中的某些特定物理或化学性质来确定水质的状态。传感器通常由传感元件 ...

    全球智能传感器技术进展如何?

    随着移动互联网 物联网等新兴产业的快速发展,智能传感器市场也迎来了春天。什么是智能传感器?让我们和辛景成一起来了解一下。智能传感的基本组成部分 它由传感元件 信号调理电路和控制器组成。功能 数据转换 收集 分析,甚至决策。智能化的优势是降低功耗和体积,实现组网 提高传感器的精度 扩大传感器应用范围,...

    氢气传感器技术优缺点分析

    在当今技术飞速发展的时代,我们越来越依赖各种传感器来检测和监测环境中的各种气体,而氢气传感技术尤为有趣。然而,每种氢气传感技术都有其独特的优点和缺点,因此为应用选择合适的技术非常重要。下面将对几种主流氢传感技术进行详细分析,以期为相关行业的技术发展提供参考。首先催化氢传感器它擅长快速检测高达 的氢气...

    称重传感器和称重传感器的区别

    称重传感器和称重传感器是两种不同类型的传感器,它们在设计和应用方面存在一些重要差异。首先,称重传感器通常用于测量物体的质量或重量,而称重传感器用于测量作用在物体上的力或力矩。因此,称重传感器的设计更侧重于测量物体的质量和重量,而称重传感器则更侧重于测量作用在物体上的力和力矩。其次,称重传感器通常具有...