生物傳感器的前景：生物傳感器的前景與展望

概述
　　近年來，隨著生物科學、信息科學和材料科學發(fā)展成果的推動，生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。但是，目前，生物傳感器的廣泛應(yīng)用仍面臨著一些困難，今后一段時間里，生物傳感器的研究工作將主要圍繞選擇活性強、選擇性高的生物傳感元件；提高信號檢測器的使用壽命；提高信號轉(zhuǎn)換器的使用壽命；生物響應(yīng)的穩(wěn)定性和生物傳感器的微型化、便攜式等問題。可以預(yù)見，未來的生物傳感器將具有以下特點。
功能多樣化
　　未來的生物傳感器將進一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)酵工業(yè)的各個領(lǐng)域。目前，生物傳感器研究中的重要內(nèi)容之一就是研究能代替生物視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器，這就是仿生傳感器，也稱為以生物系統(tǒng)為模型的生物傳感器。
微型化
　　隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進步，生物傳感器將不斷的微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使人們在家中進行疾病診斷，在市場上直接檢測食品成為可能。
智能化集成化
　　未來的生物傳感器必定與計算機緊密結(jié)合，自動采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學、更準確地提供結(jié)果，實現(xiàn)采樣、進樣、結(jié)果一條龍，形成檢測的自動化系統(tǒng)。同時，芯片技術(shù)將愈加進入傳感器，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的集成化、一體化。
低成本高靈敏度高穩(wěn)定性高壽命
　　生物傳感器技術(shù)的不斷進步，必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和壽命。這些特性的改善也會加速生物傳感器市場化，商品化的進程。在不久的將來，生物傳感器會給人們的生活帶來巨大的變化，它具有廣闊的應(yīng)用前景，必將在市場上大放異彩。
生物傳感器實用性
　　是生物體成分（酶、抗原、抗體、激素、DNA) 或生物體本身（細胞、細胞器、組織），它們能特異地識別各種被測物質(zhì)并與之反應(yīng)；后者主要有電化學電極、離子敏場效應(yīng)晶體管（ ISFET ) 、熱敏電阻器、光電管、光纖、壓電晶體（PZ) 等，其功能為將敏感元件感知的生物化學信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號。
　　生物傳感器按所用分子識別元件的不同，可分為酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、細胞器傳感器、免疫傳感器等；按信號轉(zhuǎn)換元件的不同，可分為電化學生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物傳感器等；按對輸出電信號的不同測量方式，又可分為電位型生物傳感器、電流型生物傳感器和伏安型生物傳感器。微生物傳感器是生物傳感器的一個重要分支。1975 年Divies 制成了第一支微生物傳感器，由此開辟了生物傳感器發(fā)展的又一新領(lǐng)域。
　　在不損壞微生物機能情況下，可將微生物固定在載體上制作出微生物傳感器。微生物傳感器與酶傳感器相比，它有以下特點：
　　⑴ 微生物的菌株比分離提純酶的價格低得多，因而制成的傳感器便于推廣普及；
　　⑵ 微生物細胞內(nèi)的酶在適當環(huán)境下活性不易降低，因此微生物傳感器的壽命更長；
　　⑶ 即使微生物體內(nèi)的酶的催化活性已經(jīng)喪失，也可以因細胞的增殖使之再生；
　　⑷ 對于需要輔助因子的復(fù)雜的連續(xù)反應(yīng)，用微生物則更易于完成
b 2 b 6傳感器網(wǎng)

生物傳感器的前景：生物傳感器的發(fā)展前景

概述
隨著生物科學、信息科學和材料科學發(fā)展成果的推動，生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。但是，目前，生物傳感器的廣泛應(yīng)用仍面臨著一些困難，今后一段時間里，生物傳感器的研究工作將主要圍繞選擇活性強、選擇性高的生物傳感元件；提高信號檢測器的使用壽命；提高信號轉(zhuǎn)換器的使用壽命；生物響應(yīng)的穩(wěn)定性和生物傳感器的微型化、便攜式等問題。可以預(yù)見，未來的生物傳感器將具有以下特點。
功能多樣化
未來的生物傳感器將進一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)酵工業(yè)的各個領(lǐng)域。生物傳感器研究中的重要內(nèi)容之一就是研究能代替生物視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器，這就是仿生傳感器，也稱為以生物系統(tǒng)為模型的生物傳感器。
微型化
隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進步，生物傳感器將不斷的微型化，各種便攜式生物傳感器的出現(xiàn)使人們在家中進行疾病診斷，在市場上直接檢測食品成為可能。
智能化集成化
未來的生物傳感器必定與計算機緊密結(jié)合，自動采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學、更準確地提供結(jié)果，實現(xiàn)采樣、進樣、結(jié)果一條龍，形成檢測的自動化系統(tǒng)。同時，芯片技術(shù)將愈加進入傳感器，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的集成化、一體化。
低成本高靈敏度高穩(wěn)定性高壽命
生物傳感器技術(shù)的不斷進步，必然要求不斷降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和壽命。這些特性的改善也會加速生物傳感器市場化，商品化的進程。在不久的將來，生物傳感器會給人們的生活帶來巨大的變化，它具有廣闊的應(yīng)用前景，必將在市場上大放異彩。
生物傳感器實用性
是生物體成分（酶、抗原、抗體、激素、DNA) 或生物體本身（細胞、細胞器、組織），它們能特異地識別各種被測物質(zhì)并與之反應(yīng)；后者主要有電化學電極、離子敏場效應(yīng)晶體管（ ISFET ) 、熱敏電阻器、光電管、光纖、壓電晶體（PZ) 等，其功能為將敏感元件感知的生物化學信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號。
生物傳感器按所用分子識別元件的不同，可分為酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、細胞器傳感器、免疫傳感器等；按信號轉(zhuǎn)換元件的不同，可分為電化學生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物傳感器等；按對輸出電信號的不同測量方式，又可分為電位型生物傳感器、電流型生物傳感器和伏安型生物傳感器。微生物傳感器是生物傳感器的一個重要分支。1975 年Divies 制成了第一支微生物傳感器，由此開辟了生物傳感器發(fā)展的又一新領(lǐng)域。
在不損壞微生物機能情況下，可將微生物固定在載體上制作出微生物傳感器。微生物傳感器與酶傳感器相比，它有以下特點：
⑴ 微生物的菌株比分離提純酶的價格低得多，因而制成的傳感器便于推廣普及；
⑵ 微生物細胞內(nèi)的酶在適當環(huán)境下活性不易降低，因此微生物傳感器的壽命更長；
⑶ 即使微生物體內(nèi)的酶的催化活性已經(jīng)喪失，也可以因細胞的增殖使之再生；
⑷ 對于需要輔助因子的復(fù)雜的連續(xù)反應(yīng)，用微生物則更易于完成

生物傳感器的前景：生物傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景.pptx

生物傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景
摘要：信息時代到來后，獲取準確可靠的信息對現(xiàn)代化生產(chǎn)有著重大作用，而傳感器是獲取自 然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。其中生物傳感器早已滲透到國民經(jīng)濟的各個部門如食品、 制藥、化工、醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測等方面。生物傳感器專一性好、易操作、設(shè)備簡單、測量快速準確、 適用范圍廣。隨著固定化技術(shù)的發(fā)展，生物傳感器在市場上具有極強的競爭力。生物傳感器的研究 開發(fā)，已成為世界科技發(fā)展的新熱點。相信不久的將來，生物傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到 與其重要地位相稱的新水平。
關(guān)鍵詞：生物傳感器、應(yīng)用、前景
一、傳感器概述
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī) 律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、 記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。國家標準 GB7665-87
對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成 可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。
隨著新技術(shù)革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解 決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與 手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程 中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。因此可 以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
傳感器早已滲透到工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診 斷、生物工程、甚至文物保護等各個領(lǐng)域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚 的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感 器。
由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。 世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍， 達到與其重要地位相稱的新水平。
傳感器的特點主要有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不 僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為 21 世紀新 的經(jīng)濟增長點。
常見傳感器有電阻式傳感器、激光傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、生物傳感器、 壓力傳感器、超聲波測距離傳感器、鹽濃度傳感器以及電導(dǎo)傳感器等。
二、生物傳感器概述
生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原等）與物理化學換 能器有機結(jié)合的一門交叉學科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進的檢測方法與監(jiān)控 方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。
1967 年 S.J.烏普迪克等制出了第一個生物傳感器--葡萄糖傳感器。將葡萄糖氧化酶 包含在聚丙烯酰胺膠體中加以固化，再將此膠體膜固定在隔膜氧電極的尖端上，便制成 了這種葡萄糖傳感器。
生物傳感器的分類：
⑴按照感受器生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、;細胞傳感器、酶傳感器、DNA 傳感器等等。
⑵按照傳感器檢測原理分類，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓 電生物傳感器、光學生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳 感器等。
⑶按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。 生物傳感器的特點：
⑴采用固定化生物活性物質(zhì)作催化劑，試劑可以重復(fù)使用，克服了過去酶法分析試 劑費用高和步驟繁瑣復(fù)雜的缺點。
⑵專一性強，只對特定的底物起反應(yīng)，而且不受顏色、濁度的影響。
⑶分析速度快，可以在一分鐘得到結(jié)果。
⑷準確度高，一般相對誤差可以達到 1%。
⑸操作系統(tǒng)比較簡單，容易實現(xiàn)自動分析。
⑹成本低，在連續(xù)使用時，每例測定僅需要幾分錢人民幣。
⑺有的生物傳感器能夠可靠地指示微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的供氧狀況和副產(chǎn)物的產(chǎn)生。 在生產(chǎn)控制中能得到許多復(fù)雜的物理化學傳感器綜合作用才能獲得的信息。同時它們還 指明了增加產(chǎn)物得率的方向。
改進方向：
盡管生物傳感器技術(shù)己經(jīng)有了 50 多年的發(fā)展歷史，但離大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化仍然有一 些問題需要進一步的研究，至少應(yīng)從以下幾個方面來改善它的性能：
穩(wěn)定性：傳感器表面固定化的生物材料易失活，重現(xiàn)性差。因此，在設(shè)計時一方 面要高要求的選擇生物敏感元件，另外，要采用對生物活性單元有穩(wěn)定作用的介質(zhì)克服 生物材料的易變性，因此生物材料在傳感器表面的固定化技術(shù)一直是研究的重點。
選擇性：一是要降低生物活性單元與信號轉(zhuǎn)換器之間的聯(lián)系以減少干擾，二是要 改善新的活性單元以增加其對目標分子的親和力，從而提高生物傳感器的選擇性；
再生性：雖有一些研究表明在實驗室可以通過一些方法對傳感器進行表面的處 理，但在實際的在線檢測中還需要進一步的研究；4)經(jīng)濟性：生物傳感

生物傳感器的前景：生物傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

關(guān)鍵詞
：生物傳感器、應(yīng)用、前景

一、傳感器概述

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)
律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，
以滿足信息的傳輸、
處理、
存儲、
顯示、
記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。
GB7665-87
對傳感器下
的定義是：
“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律
(
法則
)
轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或
裝置，通常由和轉(zhuǎn)換元件組成”。

隨著的到來，世界開始進入。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確
可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，
要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程
中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。因此可
以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。

傳感器早已滲透到工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診
斷、生物工程、甚至文物保護等各個領(lǐng)域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚
的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感
器。

由此可見，在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國
都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與
其重要地位相稱的新水平。

傳感器的特點主要有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不
僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為
21
世紀新
的經(jīng)濟增長點。

常見傳感器有、、、、、、、以及等。
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二、生物傳感器概述

生物傳感器是用生物活性材料（酶、、、抗體、抗原等）與換能器有機結(jié)合的一門
交叉學科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進的檢測方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子
水平的快速、微量分析方法。

1967
年
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烏普迪克等制出了第一個生物傳感器
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葡萄糖傳感器。將包含在聚丙烯酰
胺膠體中加以固化，再將此膠體膜固定在隔膜氧電極的尖端上，便制成了這種葡萄糖傳
感器。

生物傳感器的分類
：

⑴按照感受器生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、
細胞傳感器、、
DNA
傳感器等等。