传感器技术发展动向

传感器以硅材料为主体,采用各种新材料,制成了各种各样类型,广泛应用于民生机器、产业机器、工业测试设备上,其研究与发展十分活跃.传感器技术利用集成电路技术、薄膜技术、精细加工技术,实现微细化、高集成化、多功能化和高可靠性,取取了惊人的发展. 传感器的感测对象从温度到微生物,范围很广,种类繁多.传感器因用途不同而使用不同的材料、不同的生产技术.这里仅就物理传感器、化学传感器、生物(离子)传感器的发展动向作一简单介绍. 物理传感器——采用精细加工技术制成了微型膜盒式压力传感器、集成电路化微型探头.这种压力传感器将硅进行底部切割腐蚀蚀刻,形成空洞,再用氮化硅将空洞封闭而成,适宜在超小型情况下使用.而微型探头是将进行腐蚀蚀刻,作成探针,     

生物医学用微型传感器

在进行诊断、治疗或医学研究时,常常要知道体内情况。为此,目前已有两种方法。一种是利用超声波等在体外获得体内情况,另一种是采取活检、抽血、将传感器植入体内等方法获取体内情况。在后一种方式中,将传感器植入体内的方法具有可以连续监测的优点,因此受到重视。对生物医学中使用的微型传感器有如下要求: ①形体要小。特别是取出引线的部分要做得很小。要能同时装上种类不同的传感器。     

碳化铁功能化的三维氮掺杂碳材料制备及高性能电化学过氧化氢传感器构建

<正>过氧化氢(H2O2)既是一种重要的化工产品,又是生物体内众多酶促反应的产物,其在疾病诊断、生物成像、人类反恐等方面有广泛应用.因此,开发灵敏、快速、可靠检测H2O2的方法显得尤为重要.在众多检测手段中,电化学传感具有检测灵敏度高、响应时间短,易于现场、在线检测等优势.目前,H2O2电化学传感器主要包括基于酶的生物传感器和基于纳米材料的无酶传感器2大类.虽然生物酶传感器     

纳米生物传感器

生物传感器(biosensor)是利用生物特异性识别过程来实现检测的传感器件.生物敏感元件包括生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸等,而生物传感器是利用这些从微观到宏观多个层次相关物质的特异性识别能力的器件总称.     

基于二维纳米材料的电化学疾病传感器

疾病的早期诊断对人类健康具有重要意义,通过监测与疾病相对应的生物标志物的浓度异常是实现疾病检测的重要手段之一.近年来,由于具有独特的物理、化学、电催化等特性,以石墨烯为代表的二维纳米材料受到广泛关注.基于二维纳米材料的疾病传感器具有微型化、响应速度快、灵敏度高等优点,有望使传感器的开发和早期疾病检测进入一个新阶段.本文概括介绍了近几年基于二维纳米材料的电化学生物传感器的研究进展,并对基于二维纳米材料的疾病传感器的发展前景进行展望.     

细胞传感器的研究进展

细胞传感器（cell-hased sensor)是生物传感器研究中的一个热点，它利用活细胞作为探测单元，可以测量被分析物的功能性信息，细胞传感器敏感性高，选择性好，响应迅速，在生物医学，环境监测和药物开发中有广泛的应用，近年来，细胞培养技术，硅微机械加工技术及基因技术的发展，进一步推动了细胞传感器的研究，为阐明近年来国际上细胞传感器的最新研究成果和进展，综合评述了各类细胞传感器的研究方法，应用领域和面临的挑战，最后，提出了细胞传感器的发展方向。     

可穿戴式柔性电子应变传感器

传统的电子应变传感器大多基于金属和半导体材料,其便携性、柔韧性和可穿戴特性差.随着柔性电子材料和传感技术的快速发展,柔性应变传感器在电子皮肤和机器人等领域的应用引起人们越来越广泛的关注.由于生物相容性好,同时兼具可穿戴性、实时监测、非侵入式等一系列优点,高弹性和可拉伸性应变传感器的开发逐渐成为研究热点.本文综述了近年来可穿戴式柔性电子应变传感在材料发展、传感机理、集成输出及潜在应用等方面的研究进展,对可穿戴式柔性电子传感器所面临的挑战做了简单讨论,提出了一系列可能的优化及解决方案,并对其未来的发展方向进行了展望.     

基于二维材料纳米孔的生物传感器:计算和模拟研究进展

近年来,基于纳米孔的生物传感器被广泛用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的检测和分析.以DNA测序为例,纳米孔测序摒弃了样本扩增和荧光标记等步骤,与传统测序技术相比,在成本、读取长度和效率等方面具有明显优势.过去10年间,拥有优异力学、电学、光学等性质的石墨烯和其他二维材料受到了纳米孔传感器领域研究人员的关注.一方面,...     

二茂铁作为电子传递体的葡萄糖传感器

酶传感器是最早问世的生物传感器。目前,有关葡萄糖传感器的文献已有不少报道,其中大部分是基于葡萄糖酶催化葡萄糖氧化,产生葡萄糖酸内酯和过氧化氢,同时消耗氧,通过氧的消耗或过氧化氢的产生来间接定量葡萄糖的浓度,但这类葡萄糖传感器在     

微机电器

微机电器是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域,它涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集中了当今科学技术的许多尖端成果。这一领域的特点是集微型机械、微型传感器、接口、通讯和电源等技术于一体的微型电器。微机电器的发展概况微机电器约有刀年的发展历史,但真正取得进展是近10多年的事,且随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来。1％2年第一个硅微型大压力传感器问世,其后开发出尺寸为如一5阳微米的齿轮、齿轮泵等微型机械。美国在微机电器领域研制开发较…     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

光导纤维化学发光乳酸生物传感器研究

乳酸是临床化学重要检测项目,也是体育科学中确定运动员最佳训练强度的重要指标。从一滴体液(血清、尿或汗)中快速确定乳酸含量,一直是人们追求的目标。已经研究过的酶电极生物传感器性能较差;最近有人报道过一种光纤荧光乳酸生物传感器,取样量大且响应太慢。本文用戊二醛将起分子识别作用的乳酸氧化酶和起换能器作用的辣根过氧化物酶通过共价交联,同时固定在3-氨丙基多孔硅胶上,制成光导纤维的生物催化传感层,在传感膜微环境中乳酸的酶催化氧化反应同鲁米诺的酶催化氧化发光反应相偶合,产生化学发光信号.乳     

仿生偏振光导航传感器研究进展

生物学家研究发现,经过35亿年的进化,多种昆虫都进化出了感知天空偏振光方位角并将其用于导航的奇异能力,以帮助其完成觅食、归巢及迁徙等行为.受到昆虫奇特偏振光导航能力的启发,基于天空偏振光的天文导航技术已成为仿生导航技术领域的研究热点,研究人员已开发出多种模仿生物偏振导航结构和机理的偏振导航传感器,并且该类传感器正朝着微型化及集成化方向发展.已取得的研究成果表明该导航手段具有完全自主、误差不随时间累积和实时性好等优点,可为交通运输、科学研究及资源勘测等社会各领域提供一种行之有效的导航手段.     

基于单根纳米线的纳米燃料电池研究进展

随着纳米科学与技术的长足进步,利用纳米材料的独特性能,开发出了大量具各种功能的纳米器件,有纳米生物传感器、场效应管、实时体内医疗监控器、癌细胞检测传感器、光电传感器等.但是这些纳米器件均需外部能源的供给才能工作,而现有的能源尺寸都较大,这就使得发展纳米能源成为当务之急.最终需要实现将纳米能源与纳米器件集成到同一个芯片上,成为一个集纳米功能单元、     

分析昆虫翅膀的传感器

为了揭开至今仍未破解的昆虫飞行的谜团,日本东京大学信息工程系的一个科研组最近开发出一种可装到蝴蝶翅膀上的超微传感器。用来破解蝴蝶、蜻蜒等昆虫如何用翅膀飞行的机理。这种检测压力的微型传感器厚度只有0.3毫米,重量仅0．7毫克。其核心部位是一枚超薄硅片．通过该膜片在飞行中的挠曲程度分析蝴蝶翅膀上的空气压力变化。专家在翅宽6厘米的黑凤蝶翅膀上开孔装上这种传感器,并连接50厘米长的细线进行检测,结果表明,起飞时翅膀上的空气压力是正常飞行状态的2倍。     

单片机技术在传感器设计中的应用

文章主要论述了单片机技术在传感器设计中的应用以及对其发展的影响.重点指出传感器本身的稳定性应该放在研究工作的首位,单片机技术和传感器相结合,改善了传感器本身抗干扰能力和促进了传感器本身的智能化与标准化等.     

微电子机械系统

微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Sys-tem)简称MEMS,是集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理控制电路、接口、电源等于一体的机械装置.     

生物医学中的光纤维传感器

在体内测量中采用直径只有几分之一毫米的玻璃纤维或塑料纤维,是一种比较新的技术,应用潜力很大。光纤维传感器可以作得像电子传感器那样小巧,它的优点是安全;光引出线小而软,可以放进导液管里作多种传感;所用材料能长时间植入体内等。体内光纤维传感已经发展出三种,这就是测光纤维或裸头维纤;物理传感器,装在纤维末端的转换器根据物理参数改变光讯号;化学探头,纤维末端装有适当的可逆试剂,以便进行分光光度分析或荧光分析。(1) 光学传感器(光度测定法) 光纤维传感法同血氧测定法(对血液中氧合血红蛋白含量进行分光光度分析)、血液和组织中的染料结合起来,测定流动情况、心脏输出量和灌注情况;组织和荧光试剂中的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的天然荧光;血液流速的激光-多普勒测定法。     

硅纳米线场效应晶体管生物传感器在肿瘤分子诊断中的应用

肿瘤的早期诊断是目前临床医学最具挑战性的问题之一.分子诊断不仅能对肿瘤早期做出确切的诊断,而且能对肿瘤分期、分型、疗效监测和预后评估做出判断.硅纳米线作为新型一维半导体纳米材料,具有超高灵敏度、专一选择性、无标记检测、快速实时响应等独特优势,在近年来的生物医学检测应用,特别是肿瘤的分子诊断方面引起了极大的关注.基于此,本文介绍了硅纳米线场效应晶体管(FET)的工作原理、硅纳米线的制备方法、传感灵敏度的影响因素,综述了硅纳米线FET生物传感器在肿瘤分子诊断中的应用(包括核酸的定性与定量检测、肿瘤蛋白标志物检测、以及分子间相互作用研究),并展望了硅纳米线生物传感器的未来发展趋势,希望能为硅纳米线在肿瘤早期诊断的进一步应用提供一定的参考.     

光激发气体传感器

随着人们环境健康与安全意识的提升,气氛识别的应用场景得到不断拓展,这对气体传感器的发展提出了集成化、便携化和智能化等全新要求.为突破热激发气体传感器必须在高温工作的局限,人们提出利用光代替热作为气体传感器激发能量的来源,光激发气体传感器应运而生.同时具有光电性能和气敏性能的半导体敏感材料是光激发气体传感器的核心.激发光波段与气敏材料带隙具有一一对应的关系,常见的气敏材料带隙均在3.0 eV以上,现有的绝大部分光激发气体传感器工作均须采用紫外光激发.然而,紫外光对人体有诸多的危害,拓展光激发气体传感器的可用光波段范围,是光激发气敏材料开发的重要目标.纳米形貌调控、材料修饰和材料复配等是目前最常用的能带调控手段.由于该领域的发展还停留在实验室阶段,如何与产业对接,制造出真实可用的产品是目前亟需突破的问题.简化工艺、降低成本且不牺牲器件性能是器件结构与工艺设计的首要原则.人们在克服诸如器件小型化、集成化以及工艺兼容性问题等方面已取得了部分阶段性进展.本文从光源种类、光源波长与材料带隙的匹配和器件结构设计等方面出发,系统地介绍光激发气体传感器的研究现状,提供新的研究思路.