生物传感器的部分应用介绍
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乙肝病 毒 的 Ｄ ＮＡ片段序列 。
床标本正确地收集 与测定 ，并作出正确 的解释和应 用 。 国 内的检验 医学 领域 经 过 多年 来 的发展 ， 已经 演 变为现今 医学领域中一门独立的学科 ： “ 检验医学 ” 。 就目 前 国内各级医院检验科还有 医学独立实验室都 已在许 多 的检测 项 目中实现 了全 自动 化 ， 检验 项 目类
用酶传感器 同免疫传感器与基 因传感器等来检 测体液中各化学成分含量， 为医生对病情的诊断提供 有力的科学依据。 如压电晶体生物传感器， 同待测样品 进行杂交反应， 就可准确地诊断血清 中 Ｈ Ｂ Ｖ病毒的
基因。
１ ． ２ 生物传 感器 在军 事 医学 中的应 用
生物传感器 于军事医学中主用 于生物战剂和化 学战剂的侦检。 美国同瑞典在化学和生物传感器方面 的研究 一 直都是 世界 的领 先者 。 自１ ９ ８ ０年 以来 ， 美 国
代美国科学家们便认为世界 已进入传感器的时代。 可 见 ，传感器技术在医学领域的飞速发展是势不可挡
的 。［ ｈ ｉ
测定基础 ； 信号转换部分则是将分子识别部分引起 的
变化转换成 电信号的功能部件 。” 它是 由现代生物技 术与微 电子 、 化学 、 光学 、 热学等学科交 叉结合产生 的， 用 固定化的生物活性材料与物理化学换能器有机 结合 ， 利用生物 因子或生物学院来检测或计量化合物 的装置 ， 利用生物活性做识别元件 ， 配 以适当的物理 或化学信号转换器构成 的分析工具 ， 其应用广泛如医 疗检测 、 环境检测 、 发酵工业 、 食 品工业 、 生物工程 、 农 业、 畜牧等于生命科学相关的领域。『 １ ］
经
生物传感器 的部分应用介绍
李 博
（ 西安思源学院能源与电气工程学院， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ３ ８ ）
摘 要： 生物传感器应用非常广泛 ， 本文主要对其在 医学检测 、 食 物分析 、 环境检测几个方面的应用进行介绍 ， 并重 点对 其在环境监测方面的应用作 了较详细的阐述 。 关键 词 ： 生物传感器 ； 应用； 医学检 测； 环境 检测 ； 食物分析检 测
型亦 是 从 之前 的百 项逐 渐 发展 到现 在 的近 千 多项 ， 为
临床医学提供 了大量的可靠的有意义的检测结果 。 如
今 检 验 医 学 在我 国临 床 医 学 中 已经 是 不 可或 缺 的一
部分 ， 其发挥的作用也Байду номын сангаас来越重要 。 计算机技术 、 电子技术与数字信号处理技术不断 的发展促进 了相关科技 的飞速发展 ， 而医学科技的发
国际理论和应用化学联合会对生物传感器 的定
义是 ： “ 由生物 或 者 与 生 物相 关 的敏 感 元件 和物 理 化
五” 重点 科 技 攻 关 的 项 目 ， 而 日本 将 传 感 器技 术 视 作 十大技 术之 首也 在 积极研 究 中 ， 但早 在 ２ ０世纪 ８ ０年
学传感器相结合构成 的小型分析仪器。 其中分子识别 部分 被 用 于识别 被测 目标 ， 为可 以引起 某种 物 理变 化 或者化学变化的主要功能元件 ， 是生物传感器选择性
１ ． １ 生物传 感器在 检 测 医学 中的应用
临床医学中， 最早研制又应用最多的是酶电极传
感器。 其原理是利用微生物具有不同生物特性的特点 来代替酶， 制成微生物传感器。 而在军事医学 中， 对生 物毒素的及时且快速 的检测是防御生物武器的必要 措施 。生物传感器用 于监测多种 细菌和病毒还有毒 素。生物传感器也可 以测量乙酸和尿素 、 谷氨酸与乳
在瑞典召开的国际防化学术讨论会上， 生物传感器都 几次被 国家学 者们视 为新型毒剂检测器的主要研究
方向。
化学战剂检测 中研究和使用最 多的是 乙酰胆碱 脂酶传感器 。 在２ ０ 世纪 ５ ０ 年代， 便 已经有人设计出沙
林毒剂的酶检测法， 美 国科学家利用酶生物传感器做
出 了所有化学 战剂 皆可进行准确且快速检测的报警 器， 还有我国的酶报警器报警系统 以及英 国的 Ｎ Ａ Ｉ Ａ Ｄ 报警探测器和荷兰的 Ａ — Ｃ Ａ Ｌ都是利用这种原理而设
２ ０ １ ３年 第 １ Ｏ期
学科技领域 。我国已经将传感器技术作为国家级 “ 八
技经济市场
一
直都把生物传感器作为国防关键技术来研究的。 而
次黄嘌呤就可以作为鱼的新鲜度指标 。 那如何知道鱼
中黄嘌呤、 次黄嘌呤的含量？一般 的生物传感器无法 做到 ， 而酶生物传感器能测量出酶促反应时氧的消耗 也可以测量出过氧化氢的含量 ， 以此为凭推算 出黄嘌 呤、 尿酸的含量 ， 进而得出鱼的新鲜度 。ｆ 叼 此外其他 肉类 、 奶类等食物皆是 以此等方法用特
酸、 乳糖和抗生素还有尿酸等各类氨基酸， 以及多种致
癌 和致变 的物质 。【 ２ Ｊ
１ 医学检测
检 验 医 学 又被 称 为 实 验诊 断学 其 作 用 是 指 对 临
生物传感器还有一个作用就是监测生物大分子 相互间的作用 。 借用这项技术就可 以观察抗原与抗体 问结合与解离的关系，同时较准确的测定抗体亲和力 和识别抗原表位， 从而帮助人们了解单克隆抗体的部 分特性，以此来有 目的地筛选具有最高应用潜力的单 克隆抗体， 较 常规方法而言省时且省力， 结果也更加 的具 有客 观性 。随着 Ｄ Ｎ Ａ 电化学 不 断深 人 的研 究及 电子技术飞速的发展， 结合了生物杂交特异性 与电化 学技术简单且灵敏 的特点 的电化学 Ｄ Ｎ Ａ生物传感器 已能应用于 电化学生物传感器并且测定出 了艾 滋和
展更是如此。列如 Ｐ Ａ Ｔ ， 立体定 向全身伽玛刀治疗 系 统与多层螺旋 Ｃ Ｔ ，医学图象处理及传输系统与彩色 多普勒超声诊断仪还有大型 自动生化分析仪等等， 而 被广泛的应 用于医学科技领域 的传感器技术便 是个 非常典型的实例。现代医学电子技术迅速 的发展着 ，
进 而 使 得 多 种先 进 科 技 电子 产 品被 广 泛 的应 用 到 医
床标本正确地收集 与测定 ，并作出正确 的解释和应 用 。 国 内的检验 医学 领域 经 过 多年 来 的发展 ， 已经 演 变为现今 医学领域中一门独立的学科 ： “ 检验医学 ” 。 就目 前 国内各级医院检验科还有 医学独立实验室都 已在许 多 的检测 项 目中实现 了全 自动 化 ， 检验 项 目类
用酶传感器 同免疫传感器与基 因传感器等来检 测体液中各化学成分含量， 为医生对病情的诊断提供 有力的科学依据。 如压电晶体生物传感器， 同待测样品 进行杂交反应， 就可准确地诊断血清 中 Ｈ Ｂ Ｖ病毒的
基因。
１ ． ２ 生物传 感器 在军 事 医学 中的应 用
生物传感器 于军事医学中主用 于生物战剂和化 学战剂的侦检。 美国同瑞典在化学和生物传感器方面 的研究 一 直都是 世界 的领 先者 。 自１ ９ ８ ０年 以来 ， 美 国
代美国科学家们便认为世界 已进入传感器的时代。 可 见 ，传感器技术在医学领域的飞速发展是势不可挡
的 。［ ｈ ｉ
测定基础 ； 信号转换部分则是将分子识别部分引起 的
变化转换成 电信号的功能部件 。” 它是 由现代生物技 术与微 电子 、 化学 、 光学 、 热学等学科交 叉结合产生 的， 用 固定化的生物活性材料与物理化学换能器有机 结合 ， 利用生物 因子或生物学院来检测或计量化合物 的装置 ， 利用生物活性做识别元件 ， 配 以适当的物理 或化学信号转换器构成 的分析工具 ， 其应用广泛如医 疗检测 、 环境检测 、 发酵工业 、 食 品工业 、 生物工程 、 农 业、 畜牧等于生命科学相关的领域。『 １ ］
经
生物传感器 的部分应用介绍
李 博
（ 西安思源学院能源与电气工程学院， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ３ ８ ）
摘 要： 生物传感器应用非常广泛 ， 本文主要对其在 医学检测 、 食 物分析 、 环境检测几个方面的应用进行介绍 ， 并重 点对 其在环境监测方面的应用作 了较详细的阐述 。 关键 词 ： 生物传感器 ； 应用； 医学检 测； 环境 检测 ； 食物分析检 测
型亦 是 从 之前 的百 项逐 渐 发展 到现 在 的近 千 多项 ， 为
临床医学提供 了大量的可靠的有意义的检测结果 。 如
今 检 验 医 学 在我 国临 床 医 学 中 已经 是 不 可或 缺 的一
部分 ， 其发挥的作用也Байду номын сангаас来越重要 。 计算机技术 、 电子技术与数字信号处理技术不断 的发展促进 了相关科技 的飞速发展 ， 而医学科技的发
国际理论和应用化学联合会对生物传感器 的定
义是 ： “ 由生物 或 者 与 生 物相 关 的敏 感 元件 和物 理 化
五” 重点 科 技 攻 关 的 项 目 ， 而 日本 将 传 感 器技 术 视 作 十大技 术之 首也 在 积极研 究 中 ， 但早 在 ２ ０世纪 ８ ０年
学传感器相结合构成 的小型分析仪器。 其中分子识别 部分 被 用 于识别 被测 目标 ， 为可 以引起 某种 物 理变 化 或者化学变化的主要功能元件 ， 是生物传感器选择性
１ ． １ 生物传 感器在 检 测 医学 中的应用
临床医学中， 最早研制又应用最多的是酶电极传
感器。 其原理是利用微生物具有不同生物特性的特点 来代替酶， 制成微生物传感器。 而在军事医学 中， 对生 物毒素的及时且快速 的检测是防御生物武器的必要 措施 。生物传感器用 于监测多种 细菌和病毒还有毒 素。生物传感器也可 以测量乙酸和尿素 、 谷氨酸与乳
在瑞典召开的国际防化学术讨论会上， 生物传感器都 几次被 国家学 者们视 为新型毒剂检测器的主要研究
方向。
化学战剂检测 中研究和使用最 多的是 乙酰胆碱 脂酶传感器 。 在２ ０ 世纪 ５ ０ 年代， 便 已经有人设计出沙
林毒剂的酶检测法， 美 国科学家利用酶生物传感器做
出 了所有化学 战剂 皆可进行准确且快速检测的报警 器， 还有我国的酶报警器报警系统 以及英 国的 Ｎ Ａ Ｉ Ａ Ｄ 报警探测器和荷兰的 Ａ — Ｃ Ａ Ｌ都是利用这种原理而设
２ ０ １ ３年 第 １ Ｏ期
学科技领域 。我国已经将传感器技术作为国家级 “ 八
技经济市场
一
直都把生物传感器作为国防关键技术来研究的。 而
次黄嘌呤就可以作为鱼的新鲜度指标 。 那如何知道鱼
中黄嘌呤、 次黄嘌呤的含量？一般 的生物传感器无法 做到 ， 而酶生物传感器能测量出酶促反应时氧的消耗 也可以测量出过氧化氢的含量 ， 以此为凭推算 出黄嘌 呤、 尿酸的含量 ， 进而得出鱼的新鲜度 。ｆ 叼 此外其他 肉类 、 奶类等食物皆是 以此等方法用特
酸、 乳糖和抗生素还有尿酸等各类氨基酸， 以及多种致
癌 和致变 的物质 。【 ２ Ｊ
１ 医学检测
检 验 医 学 又被 称 为 实 验诊 断学 其 作 用 是 指 对 临
生物传感器还有一个作用就是监测生物大分子 相互间的作用 。 借用这项技术就可 以观察抗原与抗体 问结合与解离的关系，同时较准确的测定抗体亲和力 和识别抗原表位， 从而帮助人们了解单克隆抗体的部 分特性，以此来有 目的地筛选具有最高应用潜力的单 克隆抗体， 较 常规方法而言省时且省力， 结果也更加 的具 有客 观性 。随着 Ｄ Ｎ Ａ 电化学 不 断深 人 的研 究及 电子技术飞速的发展， 结合了生物杂交特异性 与电化 学技术简单且灵敏 的特点 的电化学 Ｄ Ｎ Ａ生物传感器 已能应用于 电化学生物传感器并且测定出 了艾 滋和
展更是如此。列如 Ｐ Ａ Ｔ ， 立体定 向全身伽玛刀治疗 系 统与多层螺旋 Ｃ Ｔ ，医学图象处理及传输系统与彩色 多普勒超声诊断仪还有大型 自动生化分析仪等等， 而 被广泛的应 用于医学科技领域 的传感器技术便 是个 非常典型的实例。现代医学电子技术迅速 的发展着 ，
进 而 使 得 多 种先 进 科 技 电子 产 品被 广 泛 的应 用 到 医