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(多图) 生物传感器的电气特性测量工具和技术

Jonathan Tucker?? 吉时利仪器公司?? 2014年06月19日 ?? 收藏0
随着生物/医药、半导体、电子和纳米科学领域的诸多技术进步,生物电子技术有可能改变个人健康、加强安全系统、有利于保护环境、食物和水、改进生活方式。通过半导体和纳米技术,非侵入式物理生物传感器、芯片实验室工具、假肢/植入物和远程医疗信息系统的进步是有可能实现的。

生物传感器是一种分析器件,通常用于分析物(比如感兴趣的物质,或化学成分)的探测。利用生物传感器,可以将生物响应转化为电信号,从而了解生物组合、结构和功能。在很多情况下,探测器就是像晶体管那样的器件。但是,无论设计使用半导体、电化学或光架构方法,都必须对这些传感器中的电气部分进行适当测试,使得设计合格,便于进一步开发。

生成电子输出信号的许多生物传感器/换能器技术在探测系统设计方面具有巨大诸多优势,可以满足速度和易用性标准。通过正确的测试和校准,电子生物传感器可以满足这些标准,同时提供可靠结果,把虚假的正负指示降到最低。

生物传感器/换能器装置简称生物传感器,可以定义为履行以下一个或多个行为的器件:

1.探测、记录、转换、处理和传输与生理变化或过程有关的信息。

2.利用生物材料监测物质(分析物)中各种化学成分的存在。

3.将电接口(换能器)与生物敏感或选择元件相结合。

更具体地说,生物传感器包括生物识别元件,由它来识别目标分析物。生物传感器的换能器将识别事件转换为与感兴趣的化学或生物目标的数量或存在相关的可测量信号。图1给出常见的生物传感器模型。

图1:常见生物传感器示意图。
图1:常见生物传感器示意图。

生物传感器系统的性能标准包括:

1. 速度和便于非技术人员使用(测试/校准/维护)。

2. 对目标分析物的选择性。为了获得正确的结果,必须使化学物质的干扰降到最低。

3. 灵敏度/分辨率。

4. 线性度(传感器校准曲线的最大线性值。对于高底物浓度检测,传感器线性度必须较高)。

5. 精度/可重复性。

6. 动态范围。分析物的高浓度不能降低传感器的可用性。

7. 环境鲁棒性(对温度、电噪声、物理冲击、振动等相对不敏感)。

8. 可用寿命/适应性。

9. 安全性/完整性(对人员、设备和分析物)。

为了实现快速检测以及可读电子输出,研究人员正在开发将生物传感器识别元件功能和半导体器件结合在一起的生物传感器,它可作为便携设备用于家庭医疗监控系统等领域。类似地,可与植入医疗系统一起使用的生物传感器也正处于研究之中。

本文下一页:传感器设计

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生物传感器? 电气特性? 测量?

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