生物傳感器的前景：生物傳感器的前景與展望
概述
近年來(lái)，隨著生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展成果的推動(dòng)，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(shí)間里，生物傳感器的研究工作將主要圍繞選擇活性強(qiáng)、選擇性高的生物傳感元件；提高信號(hào)檢測(cè)器的使用壽命；提高信號(hào)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(wèn)題。可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)的生物傳感器將具有以下特點(diǎn)。
功能多樣化
未來(lái)的生物傳感器將進(jìn)一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)的各個(gè)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(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等感覺(jué)器官的生物傳感器，這就是仿生傳感器，也稱(chēng)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(jìn)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?cè)诩抑羞M(jìn)行疾病診斷，在市場(chǎng)上直接檢測(cè)食品成為可能。
智能化集成化
未來(lái)的生物傳感器必定與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學(xué)、更準(zhǔn)確地提供結(jié)果，實(shí)現(xiàn)采樣、進(jìn)樣、結(jié)果一條龍，形成檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí)，芯片技術(shù)將愈加進(jìn)入傳感器，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)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(jìn)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(huì)加速生物傳感器市場(chǎng)化，商品化的進(jìn)程。在不久的將來(lái)，生物傳感器會(huì)給人們的生活帶來(lái)巨大的變化，它具有廣闊的應(yīng)用前景，必將在市場(chǎng)上大放異彩。
生物傳感器實(shí)用性
是生物體成分（酶、抗原、抗體、激素、DNA) 或生物體本身（細(xì)胞、細(xì)胞器、組織），它們能特異地識(shí)別各種被測(cè)物質(zhì)并與之反應(yīng)；后者主要有電化學(xué)電極、離子敏場(chǎng)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(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)。
生物傳感器按所用分子識(shí)別元件的不同，可分為酶?jìng)鞲衅?/strong>、微生物傳感器、組織傳感器、細(xì)胞器傳感器、免疫傳感器等；按信號(hào)轉(zhuǎn)換元件的不同，可分為電化學(xué)生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測(cè)熱型生物傳感器、測(cè)光型生物傳感器、測(cè)聲型生物傳感器等；按對(duì)輸出電信號(hào)的不同測(cè)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(gè)重要分支。1975 年Divies 制成了第一支微生物傳感器，由此開(kāi)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(jī)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?jìng)鞲衅飨啾龋幸韵绿攸c(diǎn)：
⑴ 微生物的菌株比分離提純酶的價(jià)格低得多，因而制成的傳感器便于推廣普及；
⑵ 微生物細(xì)胞內(nèi)的酶在適當(dāng)環(huán)境下活性不易降低，因此微生物傳感器的壽命更長(zhǎng)；
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(xì)胞的增殖使之再生；
⑷ 對(duì)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(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展成果的推動(dòng)，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(shí)間里，生物傳感器的研究工作將主要圍繞選擇活性強(qiáng)、選擇性高的生物傳感元件；提高信號(hào)檢測(cè)器的使用壽命；提高信號(hào)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(wèn)題。可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)的生物傳感器將具有以下特點(diǎn)。
功能多樣化
未來(lái)的生物傳感器將進(jìn)一步涉及醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)酵工業(yè)的各個(gè)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(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等感覺(jué)器官的生物傳感器，這就是仿生傳感器，也稱(chēng)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(jìn)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?cè)诩抑羞M(jìn)行疾病診斷，在市場(chǎng)上直接檢測(cè)食品成為可能。
智能化集成化
未來(lái)的生物傳感器必定與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，更科學(xué)、更準(zhǔn)確地提供結(jié)果，實(shí)現(xiàn)采樣、進(jìn)樣、結(jié)果一條龍，形成檢測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí)，芯片技術(shù)將愈加進(jìn)入傳感器，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)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(jìn)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(huì)加速生物傳感器市場(chǎng)化，商品化的進(jìn)程。在不久的將來(lái)，生物傳感器會(huì)給人們的生活帶來(lái)巨大的變化，它具有廣闊的應(yīng)用前景，必將在市場(chǎng)上大放異彩。
生物傳感器實(shí)用性
是生物體成分（酶、抗原、抗體、激素、DNA) 或生物體本身（細(xì)胞、細(xì)胞器、組織），它們能特異地識(shí)別各種被測(cè)物質(zhì)并與之反應(yīng)；后者主要有電化學(xué)電極、離子敏場(chǎng)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(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)。
生物傳感器按所用分子識(shí)別元件的不同，可分為酶?jìng)鞲衅鳌⑽⑸飩鞲衅鳌⒔M織傳感器、細(xì)胞器傳感器、免疫傳感器等；按信號(hào)轉(zhuǎn)換元件的不同，可分為電化學(xué)生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、測(cè)熱型生物傳感器、測(cè)光型生物傳感器、測(cè)聲型生物傳感器等；按對(duì)輸出電信號(hào)的不同測(cè)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(gè)重要分支。1975 年Divies 制成了第一支微生物傳感器，由此開(kāi)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(jī)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?jìng)鞲衅飨啾龋幸韵绿攸c(diǎn)：
⑴ 微生物的菌株比分離提純酶的價(jià)格低得多，因而制成的傳感器便于推廣普及；
⑵ 微生物細(xì)胞內(nèi)的酶在適當(dāng)環(huán)境下活性不易降低，因此微生物傳感器的壽命更長(zhǎng)；
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(xì)胞的增殖使之再生；
⑷ 對(duì)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(shí)代到來(lái)后，獲取準(zhǔn)確可靠的信息對(duì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)如食品、 制藥、化工、醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面。生物傳感器專(zhuān)一性好、易操作、設(shè)備簡(jiǎn)單、測(cè)量快速準(zhǔn)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(chǎng)上具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。生物傳感器的研究 開(kāi)發(fā)，已成為世界科技發(fā)展的新熱點(diǎn)。相信不久的將來(lái)，生物傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到 與其重要地位相稱(chēng)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(cè)裝置，能感受到被測(cè)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(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、 記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB7665-87
對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成 可用信號(hào)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(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解 決的就是要獲取準(zhǔn)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(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程 中的各個(gè)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(dá)到最好的質(zhì)量。因此可 以說(shuō)，沒(méi)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(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診 斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。可以毫不夸張地說(shuō)，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(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感 器。
由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。 世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍， 達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。
傳感器的特點(diǎn)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(jìn)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(jì)新 的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
常見(jiàn)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(cè)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(xué)換 能器有機(jī)結(jié)合的一門(mén)交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)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(gè)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(lèi)：
⑴按照感受器生命物質(zhì)分類(lèi)，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、;細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌NA 傳感器等等。
⑵按照傳感器檢測(cè)原理分類(lèi)，可分為：熱敏生物傳感器、場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器、壓 電生物傳感器、光學(xué)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(lèi)型分類(lèi)，可分為親和型和代謝型兩種。 生物傳感器的特點(diǎn)：
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(guò)去酶法分析試 劑費(fèi)用高和步驟繁瑣復(fù)雜的缺點(diǎn)。
⑵專(zhuān)一性強(qiáng)，只對(duì)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(zhǔn)確度高，一般相對(duì)誤差可以達(dá)到 1%。
⑸操作系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析。
⑹成本低，在連續(xù)使用時(shí)，每例測(cè)定僅需要幾分錢(qián)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(xué)傳感器綜合作用才能獲得的信息。同時(shí)它們還 指明了增加產(chǎn)物得率的方向。
改進(jìn)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(wèn)題需要進(jìn)一步的研究，至少應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)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(jì)時(shí)一方 面要高要求的選擇生物敏感元件，另外，要采用對(duì)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(diǎn)。
選擇性：一是要降低生物活性單元與信號(hào)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(duì)目標(biāo)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(shí)驗(yàn)室可以通過(guò)一些方法對(duì)傳感器進(jìn)行表面的處 理，但在實(shí)際的在線檢測(cè)中還需要進(jìn)一步的研究；4)經(jīng)濟(jì)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(cè)裝置，能感受到被測(cè)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(hào)或其他所需形式的信息輸出，
以滿足信息的傳輸、
處理、
存儲(chǔ)、
顯示、
記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。
GB7665-87
對(duì)傳感器下
的定義是：
“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律
(
法則
)
轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或
裝置，通常由和轉(zhuǎn)換元件組成”。
隨著的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)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(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，
要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程
中的各個(gè)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(dá)到最好的質(zhì)量。因此可
以說(shuō)，沒(méi)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(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診
斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。可以毫不夸張地說(shuō)，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(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感
器。
由此可見(jiàn)，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)
都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與
其重要地位相稱(chēng)的新水平。
傳感器的特點(diǎn)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(jìn)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(jì)新
的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
常見(jiàn)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(jī)結(jié)合的一門(mén)
交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進(jìn)的檢測(cè)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(gè)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(lèi)
：
⑴按照感受器生命物質(zhì)分類(lèi)，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、
細(xì)胞傳感器、、
DNA
傳感器等等。
