生物感測
Ⅰ 生物感測和生物成像的區別
是研發和設計生物感測器的。生物感測器是一種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)、適當的理化換能器(如氧電極、光敏管
Ⅱ 生物感測器可以用在哪些領域
生物感測器是利用生物活性物質與電化學或其他感測器相結合而形成的新型探測器件。生物感測器中最關鍵的部件是生物活性物,它可以是生物酸、抗體、生物膜或者活細胞等。這些活性物質與所要測定的物質相遇,便會發生化學變化、物理變化和生物化學變化。此類變化進一步通過化學過程或其他感測器的作用,轉化為電信號或光信號,就可以被儀器記錄下來,成為可掌握的信息。
世界上第一台生物感測器是在60年代由美國開發成功的酶感測器。他們利用酶的專一性,即能識別某種物質分子的獨特功能,研究成生物感測器的最初構型——葡萄糖酶電極。用它可以很方便地測定出人體血液中和尿中的葡萄糖含量。這是檢查糖尿病很有效的辦法。
從那以後,開發生物感測器進入了一個飛速發展的時期。首先,生物感測器有極佳的檢測本領,即使是含量極低的檢測物也逃不過它的火眼金睛。第二,生物感測器的測定過程簡便快速。一般檢測一次僅需20秒鍾,而以往檢測方法一般需要2~20小時。第三,它可以直接在人體內進行檢測,而不需在體外取樣進行檢測。
生物感測器已廣泛應用於食品、衛生、醫療、環境等領域。
Ⅲ 人身上用的生物感測器
只有醫院,但是這個東西不是能隨便買的啊,你得有手續或你是做什麼科研的才行啊。
Ⅳ 生物感測技術專業是做什麼的
是研發和設計生物感測器的。
生物感測器是一種對生物物質敏感並將其濃度轉換為電信版號進行檢測的儀器。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)、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。生權物感測器具有接受器與轉換器的功能。
Ⅳ 醫療感測器主要指生物感測器,它要搜集哪些技術。
醫用感測器作為感測器的一個重要分支,其設計與應用必須考慮人體因素的影響,考慮生物信號的特殊性、復雜性,考慮生物醫學感測器的生物相容性、可靠性、安全性。
1感測器本身具有良好的技術性能,如靈敏度、線性、遲滯、重復性、頻率響應范圍、信噪比、溫度漂移、零點漂移、靈敏度漂移等。
2感測器的形狀和結構應與被檢測部位的解剖結構相適應,使用時,對被測組織的損害要小。
3感測器對被測對象的影響要小,不會對生理活動帶來負擔,不幹擾正常生理功能。
4感測器要有足夠的牢固性,引進到待測部位時,不致脫落、損壞。
5感測器與人體要有足夠的電絕緣,以保證人體安全。
6感測器進入人體能適應生物體內的化學作用,與生物體內的化學成分相容,不易被腐蝕、對人體無不良刺激,並且無毒。
7感測器進入血液中或長期埋於體內,不應引起血凝。
8感測器應操作簡單、維護方便,結構上便於消毒。
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Ⅵ 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。
Ⅶ 生物感測器的主要功能
生物感測器具有接受器與轉換器的功能。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。
生物體中能夠選擇性地分辯特定物質的物質有酶、抗體、組織、細胞等。這些分子識別功能物質通過識別過程可與被測目標結合成復合物,如抗體和抗原的結合,酶與基質的結合。
在設計生物感測器時,選擇適合於測定對象的識別功能物質,是極為重要的前提。要考慮到所產生的復合物的特性。根據分子識別功能物質制備的敏感元件所引起的化學變化或物理變化,去選擇換能器,是研製高質量生物感測器的另一重要環節。敏感元件中光、熱、化學物質的生成或消耗等會產生相應的變化量。根據這些變化量,可以選擇適當的換能器。
生物化學反應過程產生的信息是多元化的,微電子學和現代感測技術的成果已為檢測這些信息提供了豐富的手段。
Ⅷ 生物感測器在醫療領域的應用實例及其工作原理
半導體是計算機來的基自礎
模擬電路基礎,數字電路基礎,集成電路基礎,反饋電路,生物醫學感測器原理,醫用遙測器原理,超產波測量和放射線測量,生物信息的檢測與處理,醫用光電子學基礎,主要醫用電子儀器的原理及應用,醫用儀器顯示和記錄裝置的原理,醫用數據處理裝置,醫療信息系統。
Ⅸ 生物感測技術有哪些特點
一、虹膜識別技術
虹膜是一種在眼睛中瞳孔內的織物狀各色環狀物,每一個虹膜都包含一個獨內一無二的容基於像冠、水晶體、細絲、斑點、結構、凹點、射線、皺紋和條紋等特徵的結構,據稱,沒有任何兩個虹膜是一樣的。 虹膜技術的優點: 1、便於用戶使用;
2、可能會是最可*的生物識別技術; 3、無需物理的接觸; 虹膜技術的缺點: 1、虹膜技術的缺點:
2、一個最為重要的缺點是它沒有進行過任何的測試,當前的虹膜識別系統只是用統計學原理進行小規模的試驗,而沒有進行過現實世界的唯一性認證的試驗; 3、很難將圖像獲取設備的尺寸小型化;
4、需要昂貴的攝像頭聚焦,一個這樣的攝像頭的最低價為7000美元; 5、鏡頭可能產生圖像畸變而使可*性降低; 6、黑眼睛極難讀取; 7、需要較好光源。 二、視網膜識別技術
視網膜也是一種用於生物識別的特徵,有人甚至認為視網膜是比虹膜更唯一的生物特徵,視網膜識別技術要求激光照射眼球的背面以獲得視網膜特徵的唯一性。