光纤生物传感器

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应用
在环境监测方面的应用： 为了更好的监测和保护环境 , 需要简单快捷的检测技 术 , 光纤生物传感器在环境污染物检测方面也因此得到很 好的发展 ,特别是针对各种农业中的除草剂、有机磷农药以 及污染环境的工业废物装置 Magrisso 等将重组生物发光细菌 lac : luxCDA BE 用琼脂固定在光纤表面 , 用于检测挥发性有机化合物苯 、 甲苯 、乙苯 、二甲苯 , 由于这些化合物导致细菌发光减 少 , 通过在琼脂中加入不同大小的玻璃珠和减少膜的厚度 使气体更容易扩散 , 取得了较好检测效果 。
在医学领域的应用： 医学检测是光纤生物传感器最重要的应用领域， 主要用于酶 、抗原抗体以及核酸检测。 Masson等将乳酸氧化酶固定在具有脂质双层结 构的细菌细胞膜上,细菌细胞膜组合到光纤氧电极 上 ,这种乳酸传感器在检测心肌梗死、充血性心衰 、 肺气肿、出血等导致的乳酸升高具有较好作用 , 并 且不受葡萄糖 、果糖 、谷胺酸等影响 。
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分类
荧光型传感器 ： 通过测定特征荧光光谱对被测物进行定性和定量检测 的传感器可以归入此类。这类传感器灵敏度高,发展很快。 荧光的产生包括在激发光作用下物质本身产生的荧光或者 通过标记的荧光物质产生荧光。 为了在光纤传感器中使用荧光效应，就必须保证光源、 荧光染料和探测器系统的光谱特性相互匹配。光源和探测 器一般都为宽带器件，需要附加滤波器使其工作于窄带范 围，还可以构造若干谱重叠积分运算，以辅 助系统优化设计。
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应用
在生化战剂检测方面的应用： 生化战剂曾经作为一种大规模杀伤性武器造成了无数人 员的伤亡 , 在当前恐怖主义猖獗的环境下 , 生化对人类的 威胁已经渗透到人们的日常生活范围( 如邮件) , 因而对生 化战剂检测的快速和准确性的要求已经达到前所未有的高度。 美国海军实验室研制安装在飞机上用于检测枯草杆菌的 光纤生物传感器监测范围达到 1640cm2 , 并能适时传回数 据 , 真正达到遥测的目的。
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展望
光纤生物传感器技术作为目前生物检测技术的发展方向 之一已经取得很多重要的突破。不过也应该看到,光纤生物 传感器还存在一些不足,传感器长期稳定性、可靠性和一致 性还不是很理想, 在免疫分析中荧光试剂漂白现象还较严重, 同其他生物传感器相比线性范围较窄, 这些不足需要我们不 懈的努力去改进和完善。从最近的研究成果来看, 这些问题 正在被逐渐的解决,并向临床实用化方向迈进, 相信在不久 的将来将有成熟的产品推向市场。
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应用
在食品卫生方面的应用：
食品卫生是关系到人们生命健康的重要问题 , 尽快 的检测食品中的细菌 、毒素是有关部门非常重要的任务，光 纤生物传感器在这方面也得到了较好的应用。 Kshan Rjal 等人将针对大肠埃希菌 O157 : H7 的单克 隆抗体共价结合在经过拉细处理的光纤表面 , 通过抗原抗体 的特异性反应检测大肠埃希菌 O157 : H7 , 其灵敏度达到 70 cell /ml, 并具有很高的特异性 。
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概述
光纤生物传感器:
以光纤传导和收集光信号进行生物检测的传感器称为 光纤生物传感器( fiberoptic biosensor, FO BS),这种传 感器通过检测生物反应所产生的光,通过检测光的强度、振 幅、相位等参数确定被检物质的量。
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分类
按照其光学现象来进行传感可分为光吸收型、渐 逝波型、荧光型与磷光型传感，
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优势
1. 光纤易于加工成小巧、轻便和空间适应性好的传 感器探头； 2. 光纤本身有良好的绝缘屏蔽作用，其抗电磁干扰 能力强，对环境、温差的适应能力也很强； 3. 操作方便，测量速度快，时间短； 4. 灵敏度高，生物特异性强； 5. 可以进行现场检测 6. 可以对生物反应实施动态检测。
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应用
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分类
光吸收型传感器 ： 光吸收型传感器的工作原理是根据被测物对特定波 长产生吸收并对光吸收强度进行测量来测定被测物。产 生的特定波长的光信号经过耦合到光纤,通过光纤传递 到透镜,通过透镜把光转换成准直光并通过光纤传递到 检测装置,根据检测到的特定波长的光强度可以测定被 测物 。
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分类
渐逝波型传感器 当光照射到光纤表面时,并不能立即产生全反射, 而是渗入光疏介质一定深度,这一现象叫作渐逝波 把处于测量场中的光纤外一小段包层去掉露出纤心, 再在这段芯上涂上一层折射率小于纤芯折射率的物质, 敏感包层对被测物进行吸附,使敏感包层折射率发生变 化,或光在敏感包层中的传输损耗增大,光纤的波导结构 发生变化,引起输出端光功率减小 , 这种减小与被测物 浓度有关 特点： 不受来自主体溶液的干扰,从而在分析检测中发 挥巨大作用,因为不必将生物反应结合的生物成分与 游离的成分分离, 减少了实验步骤,缩短了检测时 间 。
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分类
磷光型传感： 由于分子的受激态能维持数纳秒，因此具有荧光 现象的有机化合物的应该寿命通常非常短，另外，即 使分子的受激态能维持较长时间，附近环境中的其他 物质也会使这些受激态分子返回基态。而对于固态物 质，其寿命则长得多，特别是可以利用其磷光现象。 磷光现象也有两个基本的应用： ① 作为标记方法: 它作为标记物优于荧光现象的地方 在于，当激发光散去之后仍存在磷光辐射，这样就能 消除激发光的散射影响，而激发光的散射影响正是荧 光系统中限制系统性能的因素。 ② 作为探测器：磷光可以淬灭，这一现象可用于传感。 例如，在商品化的光纤湿度测量系统中，就利用了高 温下稀土磷光体的猝灭现象
姓 名： xxxxxx 日 期： 2016.3.21
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目录
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概述
2
分类
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优势
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应用
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展望
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概述
传感器（sensor,transducer）
——能感受规定的被测量并按照一定的规律转换 成可用输出信号的器件或装置，它通常由敏感元件和转 换元件组成。
组成结构图：
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概述
生物传感器
生物传感器是以固定化的生物材料作为敏感元件，与 适当的转换元件结合所构成的一类传感器。 图示生物传感器原理：