生物感測器有什麼應用

Ⅰ 生物感測器的應用領域

生物感測器是一門由生物、化學、物理、醫學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術。因其具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低、在復雜的體系中進行在線連續監測，特別是它的高度自動化、微型化與集成化的特點，使其在近幾十年獲得蓬勃而迅速的發展。
在國民經濟的各個部門如食品、制葯、化工、臨床檢驗、生物醫學、環境監測等方面有廣泛的應用前景。特別是分子生物學與微電子學、光電子學、微細加工技術及納米技術等新學科、新技術結合，正改變著傳統醫學、環境科學動植物學的面貌。生物感測器的研究開發，已成為世界科技發展的新熱點，形成21世紀新興的高技術產業的重要組成部分，具有重要的戰略意義。 生物感測器在食品分析中的應用包括食品成分、食品添加劑、有害毒物及食品鮮度等的測定分析。
⑴食品成分分析在食品工業中，葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和貯藏壽命的一個重要指標。已開發的酶電極型生物感測器可用來分析白酒、蘋果汁、果醬和蜂蜜中的葡萄糖。其它糖類，如果糖，啤酒、麥芽汁中的麥芽糖，也有成熟的測定感測器。
Niculescu等人研製出一種安培生物感測器，可用於檢測飲料中的乙醇含量。這種生物感測器是將一種配蛋白醇脫氫酶埋在聚乙烯中，酶和聚合物的比例不同可以影響該生物感測器的性能。在目前進行的實驗中，該生物感測器對乙醇的測量極限為1nmol/L。
⑵食品添加劑的分析
亞硫酸鹽通常用作食品工業的漂白劑和防腐劑，採用亞硫酸鹽氧化酶為敏感材料製成的電流型二氧化硫酶電極可用於測定食品中的亞硫酸鹽含量，測定的線性范圍為0～6的負四次方mol/L。又如飲料、布丁、醋等食品中的甜味素，Guibault等採用天冬氨酶結合氨電極測定，線性范圍為2×10的負五次方～1×10的負三次方 mol/L。此外，也有用生物感測器測定色素和乳化劑的報道。
⑶農葯殘留量分析
人們對食品中的農葯殘留問題越來越重視，各國政府也不斷加強對食品中的農葯殘留的檢測工作。
Yamazaki等人發明了一種使用人造酶測定有機磷殺蟲劑的電流式生物感測器，利用有機磷殺蟲劑水解酶，對硝基酚和二乙基酚的測定極限為10的負七次方mol，在40℃下測定只要4min。Albareda等用戊二醛交聯法將乙酞膽鹼醋酶固定在銅絲碳糊電極表面，製成一種可檢測濃度為10的負十次方mol/L的對氧磷和10的負十一次方mol/L的克百威的生物感測器，可用於直接檢測自來水和果汁樣品中兩種農葯的殘留。
⑷微生物和毒素的檢驗
食品中病原性微生物的存在會給消費者的健康帶來極大的危害，食品中毒素不僅種類很多而且毒性大，大多有致癌、致畸、致突變作用，因此，加強對食品中的病原性微生物及毒素的檢測至關重要。
食用牛肉很容易被大腸桿菌0157.H7.所感染，因此，需要快速靈敏的方法檢測和防禦大腸桿菌0157.H7一類的細菌。Kramerr等人研究的光纖生物感測器可以在幾分鍾內檢測出食物中的病原體（如大腸桿菌0157.H7.），而傳統的方法則需要幾天。這種生物感測器從檢測出病原體到從樣品中重新獲得病原體並使它在培養基上獨立生長總共只需1天時間，而傳統方法需要4天。
還有一種快速靈敏的免疫生物感測器可以用於測量牛奶中雙氫除蟲菌素的殘余物，它是基於細胞質基因組的反應，通過光學系統傳輸信號。已達到的檢測極限為16.2ng/mL。一天可以檢測20個牛奶樣品。
⑸食品鮮度的檢測
食品工業中對食品鮮度尤其是魚類、肉類的鮮度檢測是評價食品質量的一個主要指標。Volpe等人以黃嗦吟氧化酶為生物敏感材料，結合過氧化氫電極，通過測定魚降解過程中產生的一磷酸肌苷(IMP)、肌苷(HXR)和次黃嘌吟(HX)的濃度，從而評價魚的鮮度，其線性范圍為5x10的負10次方～2x10的負4次方mol/L。 環境污染問題日益嚴重，人們迫切希望擁有一種能對污染物進行連續、快速、在線監測的儀器，生物感測器滿足了人們的要求。已有相當部分的生物感測器應用於環境監測中。
⑴水環境監測
生化需氧量(BOD）是一種廣泛採用的表徵有機污染程度的綜合性指標。在水體監測和污水處理廠的運行控制中，生化需氧量也是最常用、最重要的指標之一。常規的BOD測定需要5d的培養期，而且操作復雜，重復性差，耗時耗力，干擾性大，不適合現場監測。SiyaWakin等人利用一種毛孢子菌(Trichosporoncutaneum）和芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis）製作一種微生物BOD感測器。該BOD生物感測器能同時精確測量葡萄糖和谷氨酸的濃度。測量范圍為0.5～40mg/L，靈敏度為5.84nA/mgL。該生物感測器穩定性好，在58次實驗中，標准偏差僅為0.0362。所需反應時間為5～lOmin。
硝酸根離子是主要的水污染物之一，如果添加到食品中，對人體的健康極其有害。Zatsll等人提出了一種整體化酶功能場效應管裝置檢測硝酸根離子的方法。該裝置對硝酸根離子的檢測極限為7x10的負5次方mol，響應時間不到50s，系統操作時間約為85s。
此外，Han等人發明了一種新型微生物感測器，可用於測定三氯乙烯。該感測器將假單細胞菌JI104固定在聚四氟乙烯薄膜（直徑：25 mm，孔徑：0.45μm)上。再將薄膜固定在氯離子電極上。帶有AgCl/Ag2S薄膜(7024L,DKK,日本)的氯離子電極和Ag/AgCI參比電極連接到離子計(IOL-50,DKK,日本)上,記錄電壓的變化,與標准曲線對照,測出三氯乙烯的濃度。該感測器線性濃度范圍為0.1～ 4 mg/L,適於檢測工業廢水。在最優化條件下,其響應時間不到10min。
⑵大氣環境監測
二氧化硫(S02)是酸雨酸霧形成的主要原因，傳統的檢測方法很復雜。Martyr等人將亞細胞類脂類（含亞硫酸鹽氧化酶的肝微粒體）固定在醋酸纖維膜上，和氧電極製成安培型生物感測器，對S02形成的酸雨酸霧樣品溶液進行檢測，lOmin可以得到穩定的測試結果。
NOx不僅是造成酸雨酸霧的原因之一，同時也是光化學煙霧的罪魁禍首。Charles等人用多孔滲透膜、固定化硝化細菌和氧電極組成的微生物感測器來測定樣品中亞硝酸鹽含量，從而推知空氣中NOx的濃度。其檢測極限為0.01xl0負6次方mo1/L。 在各種生物感測器中，微生物感測器具有成本低、設備簡單、不受發酵液混濁程度的限制、可能消除發酵過程中干擾物質的干擾等特點。因此，在發酵工業中廣泛地採用微生物感測器作為一種有效的測量工具。
⑴原材料及代謝產物的測定
微生物感測器可用於測量發酵工業中的原材料（如糖蜜、乙酸等）和代謝產物（如頭孢黴素、谷氨酸、甲酸、醇類、乳酸等）。測量的裝置基本上都是由適合的微生物電極與氧電極組成，原理是利用微生物的同化作用耗氧，通過測量氧電極電流的變化量來測量氧氣的減少量，從而達到測量底物濃度的目的。
2002年，Tkac等人將一種以鐵氰化物為媒介的葡萄糖氧化酶細胞生物感測器用於測量發酵工業中的乙醇含量，13s內可以完成測量，測量靈敏度為3.5nA/mM。該微生物感測器的檢測極限為0.85nM，測量范圍為2～270nM，穩定性能很好。在連續8.5h的檢測中，靈敏度沒有任何降低。
⑵微生物細胞數目的測定
發酵液中細胞數的測定是重要的。細胞數（菌體濃度）即單位發酵液中的細胞數量。一般情況下，需取一定的發酵液樣品，採用顯微計數方法測定，這種測定方法耗時較多，不適於連續測定。在發酵控制方面迫切需要直接測定細胞數目的簡單而連續的方法。人們發現：在陽極(Pt）表面上，菌體可以直接被氧化並產生電流。這種電化學系統可以應用於細胞數目的測定。測定結果與常規的細胞計數法測定的數值相近。利用這種電化學微生物細胞數感測器可以實現菌體濃度連續、在線的測定。 醫學領域的生物感測器發揮著越來越大的作用。生物感測技術不僅為基礎醫學研究及臨床診斷提供了一種快速簡便的新型方法，而且因為其專一、靈敏、響應快等特點，在軍事醫學方面，也具有廣的應用前景。
⑴臨床醫學
在臨床醫學中，酶電極是最早研製且應用最多的一種感測器，已成功地應用於血糖、乳酸、維生素C、尿酸、尿素、谷氨酸、轉氨酶等物質的檢測。其原理是：用固定化技術將酶裝在生物敏感膜上，檢測樣品中若含有相應的酶底物，則可反應產生可接受的信息物質，指示電極發生響應可轉換成電信號的變化，根據這一變化，就可測定某種物質的有無和多少。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可製成微生物感測器，在臨床中應用的微生物感測器有葡萄糖、乙酸、膽固醇等感測器。若選擇適宜的含某種酶較多的組織，來代替相應的酶製成的感測器稱為生物電極感測器。如用豬腎、兔肝、牛肝、甜菜、南瓜和黃瓜葉製成的感測器，可分別用於檢測谷醯胺、鳥嘌呤、過氧化氫、酪氨酸、維生素C和胱氨酸等。
DNA感測器是目前生物感測器中報道最多的一種，用於臨床疾病診斷是DNA感測器的最大優勢，它可以幫助醫生從DNA,RNA、蛋白質及其相互作用層次上了解疾病的發生、發展過程，有助於對疾病的及時診斷和治療。此外，進行葯物檢測也是DNA感測器的一大亮點。Brabec等人利用DNA感測器研究了常用鉑類抗癌葯物的作用機理並測定了血液中該類葯物的濃度。
⑵軍事醫學
軍事醫學中，對生物毒素的及時快速檢測是防禦生物武器的有效措施。生物感測器已應用於監測多種細菌、病毒及其毒素，如炭疽芽孢桿菌、鼠疫耶爾森菌、埃博拉出血熱病毒、肉毒桿菌類毒素等。
2000年，美軍報道已研製出可檢測葡萄球菌腸毒素B、蓖麻素、土拉弗氏菌和肉毒桿菌等4種生物戰劑的免疫感測器。檢測時間為3～lOmin，靈敏度分別為10，5Omg/L,5x10的5次方，和5x10的4次方cfu/ml。Song等人製成了檢測霍亂病毒的生物感測器。該生物感測器能在30min內檢測出低於1xlO的負5次方mol/L的霍亂毒素，而且有較高的敏感性和選擇性，操作簡單。該方法能夠用於具有多個信號識別位點的蛋白質毒素和病原體的檢測。
此外，在法醫學中，生物感測器可用作DNA鑒定和親子認證等。

Ⅱ 生物感測器有什麼作用

生物感測器是對生物物質敏感並將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器.生物感測器具有接受器與轉換器的功能.由於酶膜、線粒體電子傳遞系統粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗體膜對生物物質的分子結構具有選擇性識別功能 ,只對特定反應起催化活化作用,因此生物感測器具有非常高的選擇性.缺點是生物固化膜不穩定.
生物感測器涉及的是生物物質,主要用於臨床診斷檢查、治療時實施監控、發酵工業、食品工業、環境和機器人等方面.
生物感測器是用生物活性材料（酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學換能器有機結合的一門交叉學科,是發展生物技術必不可少的一種先進的檢測方法與監控方法,也是物質分子水平的快速、微量分析方法.在未來21世紀知識經濟發展中,生物感測器技術必將是介於信息和生物技術之間的新增長點,在國民經濟中的臨床診斷、工業控制、食品和葯物分析（包括生物葯物研究開發）、環境保護以及生物技術、生物晶元等研究中有著廣泛的應用前景.各種生物感測器有以下共同的結構：包括一種或數種相關生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信號轉換為電信號的物理或化學換能器（感測器）,二者組合在一起,用現代微電子和自動化儀表技術進行生物信號的再加工,構成各種可以使用的生物感測器分析裝置、儀器和系統.

Ⅲ 感測器在化學領域的應用

感測器(英文名稱:transcer/sensor)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將感受到的信息，按一定規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，在各個領域中具有很大的應用價值，在化學領域的主要應用如下：
1、在化學工業生產過程中的應用
在化學工業生產過程中必須對溫度、壓力和流量等參數進行檢測，從而實現對工作狀態的監控，保證產品質量，提高效益。目前感測器與微機、通訊技術等的結合應用，使工業監測自動化更具有準確、效率高等優點
2、在環境監測方面的應用
近年來,溫室效應、臭氧空洞等一系列的環境污染問題日益嚴重,感測器滿足了人們對污染物進行連續、快速、在監測的要求。日前，已有相當一部分生物感測器應用於環境監測中。生物感測器在測定環境污染指標BOD (即水質受有機物污染的程度)方面得到應用為保證飲用水質量，有效治理被污染水源等做出了貢獻；微生物感測器用於測定空氣和水中的NH3含量和濃度，在發酵工業、整治大氣污染等方面發揮功效；生物感測器還可探測除草劑含量，應用於植物學研究和整治農葯污染。而有機磷農葯的大量使用造成了嚴重的環境污染甚至危及到人類的健康，電化學生物感測器技術在有機磷農葯(OPSD 檢測[14]領域的研究技術取得了很大的進步, 測定靈敏度愈來愈高。
3、在氣體檢測方面的應用
電化學感測器用來測定目標分子或物質的電學和電化學性質，從而進行定性和定量的分析和測量。目前成功地研製出一種微型新型S02電化學感測器，穩定性好、靈敏度高、價格低廉、製作簡便有很大利用價值; 還有採用分布反饋式半導體激光器作為光源，應用二次諧波檢測技術，實現對甲烷氣體的濃度檢測，檢測的靈敏度為很高的一種新型感測器； CO既是容易讓人容易中毒的不安全氣體又是汽車尾氣中的污染物， CO濃度實施監測技術主要依賴MOS和SE感測器技術。

Ⅳ 生物感測器對現代人類生活的影響

簡而言之，生物感測器就是一種集現代生物技術與先進的電子技術於一體的高科技產品，是當今全球醫學檢測和快速分析技術（EMERGING RAPID ASSAY TECHNOLOGIES），英文為biosensor，它是對生物物質敏感並將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器，它通過固定化的生物敏感材料作識別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、細胞、組織、核酸等生物活性物質)，再與適當的理化換能器(如氧電極、光敏管、場效應管、壓電晶體等等)及信號放大裝置構成的分析工具或系統，從而使這個工具和系統具有接受器與轉換器的功能。從1962年，Clark和Lyons先提出生物感測器的設想距今已有40 年。生物感測器在發酵工藝、環境監測、食品工程、臨床醫學、軍事及軍事醫學等方面得到了深度重視和廣泛應用。現在關於孔板流量計生物感測器相關的研究項目陸續獲得各個工業和科技大國來自於政府的驚人巨額的研究資助，其地位越來越受到重視。可以想像，這個的熱點領域在不遠的將來會有極為廣闊的應用前景。

全球知名市場調研公司PMR(Persistence Market Research)近日發布了一份令人震驚的新報告，預計在未來6年內，全球孔板流量計生物感測器市場將經歷跨越式增長，統計數據表明，該市場2014市值為129億美元，在進入2020年市場價值將達到225億美元，復合年增長率高達9.7%。縱覽全球，北美是全球生物感測器的大市場，單是2014年市值就達到了57億美元，到2020年預計將達到95億美元，預測期內復合年增長率為8.9%。由於生物感測器大的受益人群來自於醫療，因亞太地區醫療保險普及率的不斷擴大、人口基數大以及衛生保健系統的不斷升級，未來對於孔板流量計生物感測器的需求將是巨大的，這畢將會帶動亞太地區成為生物感測器增長快的地區。

根據應用類型劃分，生物感測器市場可分為醫療診斷、食品毒性檢測、工業過程式控制制、農業檢測以及環境污染控制等等，其中醫療診斷是生物感測器流行也是深入的應用領域，而醫療診斷中即時檢測是生物感測器應用多的領域。

根據技術類型來劃分，現在的孔板流量計生物感測器市場主要包括電化學、光學、壓電、熱敏電阻等方面；其中，電化學生物感測器是生物感測器中常用的技術，而光學生物感測器將成為增長快的技術類型。

根據產品的終端用戶來劃分，生物感測器市場可分為研究實驗室、、安全和生物防禦、家庭保健診斷、以及即時檢測，其中安全和生物防禦將成為增長快的終端用戶類型。

由於生物感測器的問世可以取代常規的化學分析方法，並且比傳統的化學分析方法有更快更方便的優點，隨著研究的深入，生產方法的改進，其優勢將更為明顯，因此，它的出現無疑就是一場技術革命。因此，世界上一些科技發達的國家都把孔板流量計生物感測器的研究作為生物技術產業化的關鍵技術也就不足為怪了，這此科技大國都投入了相當大的人力、物力進行研製開發，並且不斷有新的產品出現。近年來，孔板流量計生物感測器已經在醫學診斷、食品營養、環境監測、國防工業及人類衛生保健等諸多領域中得到了廣泛的應用。

我們也樂觀地預測，在不久的將來將完全可以研製出全有機分子晶元和生物計算機。生物矽片與先進的電子系統的廣泛結合，可以創造出更為復雜的仿生系統。 隨著各種類型的高性能的生物感測器以及生物矽片的問世，必將對現代的高科技產品產生重大的影響，從而推動人類社會發展進程。

Ⅳ 1、什麼是生物醫學感測器生物醫學感測器的主要用途是什麼 2、人體的生理信息主要有哪些（從物理、化學

3、血壓指血管內的血液對於單位面積血管壁的側壓力，即壓強。由於血管分動脈、毛細血管和靜脈，所以，也就有動脈血壓、毛細血管壓和靜脈血壓。通常所說的血壓是指動脈血壓。當血管擴張時，血壓下降；血管收縮時，血壓升高。
氣體壓力感測器
目前用於電子血壓計的最關鍵部件，分為兩種類型，一種是電容性氣體壓力感測器，另一種是電阻性 氣體壓力感測器。 1. 靜電電容型氣體壓力感測器 電子血壓計所使用的主流感測器，其優越性是線性度優良，易於進行溫度補償。缺點是沒有標准品，全球只有少數幾家公司能製造此感測器，且擁有此技術的專利，也只有這幾家公司才會使用。擁有此技術專利的公司如：金億帝科技有限公司、日本歐姆龍、日本愛安德等。 2. 電阻型氣體壓力感測器 今年來台灣製造商及大陸一些製造商使用，其優點是可以使用標准品（IC公司製造），特別有利於方案商推廣其方案，而購買方案的製造商無需自己製造感測器。其缺點是不容易進行溫度補償。
10、生物感測器定義：利用生物物質(如酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜、微生物、細胞等)作為識別元件，將生化反應轉變成可定量的物理、化學信號，從而能夠進行生命物質和化學物質檢測和監控的裝置 。生物感測器(biosensor)對生物物質敏感並將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。是由固定化的生物敏感材料作識別元件（包括酶、抗體、抗原、微生物、細胞、組織、核酸等生物活性物質）與適當的理化換能器（如氧電極、光敏管、場效應管、壓電晶體等等）及信號放大裝置構成的分析工具或系統。根據生物感測器中分子識別元件即敏感元件可分為五類：酶感測器（enzymesensor），微生物感測器（microbialsensor），細胞感測器（organallsensor），組織感測器（tis-suesensor）和免疫感測器（immunolsensor）。顯而易見，所應用的敏感材料依次為酶、微生物個體、細胞器、動植物組織、抗原和抗體。