최초의 바이오 센서는 1950 년 미국의 생화학 자“L.L Clark”에 의해 발명되었습니다. 이 바이오 센서는 혈액의 산소를 측정하는 데 사용되며이 센서에 사용되는 전극은 Clark 전극 또는 산소 전극으로 명명됩니다. 그 후, 혈당을 계산하기 위해 포도당 산화 효소가있는 겔을 산소 전극 위에 층을 이뤘다. 이에 따라 효소 우레아제는 특히 소변과 혈액과 같은 체액의 요소를 계산하기 위해 NH4 ++ 이온을 위해 발명 된 전극과 함께 사용되었습니다.
시장에는 3 세대의 바이오 센서가 있습니다. 첫 번째 유형의 바이오 센서에서는 제품의 반응이 센서로 분산되어 전기적 반응을 일으 킵니다. 두 번째 유형에서 센서는 더 나은 응답을 생성하기 위해 특히 센서와 응답 사이의 매개체를 포함합니다. 세 번째 유형에서는 반응 자체가 반응을 일으키고 중재자가 직접 관여하지 않습니다. 이 기사는 바이오 센서에 대한 개요를 제공합니다. 바이오 센서 작동, 다른 유형 및 응용 프로그램.
바이오 센서 란?
바이오 센서는 센서 시스템 및 변환기와 같은 생물학적 검출 요소의 조합을 포함하는 분석 장치로 정의 할 수 있습니다. 현재 존재하는 다른 진단 장치와 비교할 때 이 센서들 선택 성과 감도의 조건에서 진보합니다. 그만큼 이 바이오 센서의 응용 주로 식품 산업뿐만 아니라 농업 분야의 생태 오염 관리 검사를 포함합니다. 바이오 센서의 주요 특징은 안정성, 비용, 감도 및 재현성입니다.
바이오 센서의 주요 구성 요소
그만큼 블록 다이어그램 바이오 센서의 세 부분은 센서, 변환기 및 관련 전자를 포함합니다. 첫 번째 세그먼트에서 센서는 반응하는 생물학적 부분이고 두 번째 세그먼트는 분석 물질의 접촉에서 결과 신호를 변경하고 결과에 대해 접근 가능한 방식으로 표시하는 검출기 부분입니다. 마지막 섹션은 다음으로 구성됩니다. 증폭기 신호 컨디셔닝 회로, 디스플레이 장치 및 프로세서로 알려져 있습니다.
바이오 센서의 작동 원리
일반적으로 특정 효소 또는 선호하는 생물학적 물질은 일반적인 방법 중 일부에 의해 비활성화되고 비활성화 된 생물학적 물질은 변환기와 거의 접촉합니다. 분석 물은 생물학적 물체에 연결되어 깨끗한 분석 물을 형성하여 계산 가능한 전자 반응을 제공합니다. 일부 예에서, 분석 물은 가스, 열, 전자 이온 또는 수소 이온의 방전에 연결될 수있는 장치로 변경됩니다. 이것에서 변환기 연결된 장치를 변경하고 계산할 수있는 전기 신호로 변환 할 수 있습니다.
바이오 센서의 작동
변환기의 전기 신호는 종종 낮고 상당히 높은 기준선에 겹쳐집니다. 일반적으로 신호 처리에는 생체 촉매를 덮지 않고 관련 변환기에서 얻은 위치 기준 신호를 공제하는 것이 포함됩니다.
바이오 센서 반응의 상대적으로 느린 특성은 전기적 소음 여과 문제를 상당히 완화시킵니다. 이 단계에서 직접 출력은 아날로그 신호이지만 디지털 형식으로 변경되어 마이크로 프로세서 정보가 진행되는 단계, 선호하는 단위에 영향을 미치고 데이터 저장소에 대한 O / P.
“n형 및 p형 반도체 ”
바이오 센서의 유형
다양한 유형의 바이오 센서는 센서 장치와 아래에서 논의되는 생물학적 물질에 따라 분류됩니다.
1. 전기 화학 바이오 센서
일반적으로 전기 화학적 바이오 센서는 전자를 소비하거나 생성하는 효소 촉매 반응을 기반으로합니다. 이러한 유형의 효소를 산화 환원 효소라고합니다. 이 바이오 센서의 기판은 일반적으로 카운터, 기준 및 작업 유형과 같은 세 개의 전극을 포함합니다.
대상 분석 물은 활성 전극 표면에서 발생하는 반응에 관여하며,이 반응은 이중층 전위를 통해 전자 전달을 공급할 수도 있습니다. 전류는 설정된 전위에서 계산할 수 있습니다.
전기 화학 바이오 센서는 4 가지 유형으로 분류됩니다.
- 전류계 바이오 센서
- 전위차 바이오 센서
- 임피던스 바이오 센서
- 전압 전류계 바이오 센서
2. 전류계 바이오 센서
전류 측정 바이오 센서는 정확한 정량 분석 정보를 제공하는 산화로 인해 발생하는 전류량을 기반으로하는 독립형 통합 장치입니다.
일반적으로 이러한 바이오 센서는 전위차-바이오 센서에 필적하는 반응 시간, 에너지 범위 및 감도를 가지고 있습니다. 빈번하게 사용되는 간단한 전류 측정 바이오 센서에는 'Clark 산소'전극이 포함됩니다.
이 바이오 센서의 규칙은 카운터 전극과 작동 전극에서 산화 환원 반응에 의해 촉진되는 작동 사이의 전류 흐름의 양을 기반으로합니다. 분석 물질 센터를 선택하는 것은 처리량이 많은 의약품 검사, 품질 관리, 문제 발견 및 처리, 생물학적 검사 등 다양한 용도에 필수적입니다.
3. 전위차 바이오 센서
이러한 유형의 바이오 센서는 높은 에너지 범위를 통해 대수 응답을 제공합니다. 이러한 바이오 센서는 종종 일부 효소가 연결된 고분자로 덮인 합성 기질에 누워 전극 프로토 타입을 생산하는 모니터로 완성됩니다.
그들은 반응이 엄청나고 강한 두 개의 전극으로 구성됩니다. 이를 통해 정확한 모델 준비없이 HPLC, LC / MS로만 달성하기 전에 단계에서 분석 물을 인식 할 수 있습니다.
“진공 펌프를 사용하여 ”
모든 유형의 바이오 센서는 생물학적 검출 구성 요소가 문제가있는 분석 물에 사용되는 매우 까다롭기 때문에 일반적으로 최소한의 샘플 준비를 차지합니다. 물리적 및 전기 화학적 변화에 의해 바이오 센서 외부에서 일어나는 변형으로 인해 전도성 고분자 층에서 신호가 생성됩니다.
이러한 변화는 이온 힘, 수화, pH 및 산화 환원 반응에 기인 할 수 있으며, 나중에 기질 위에서 회전하는 효소의 라벨로 간주됩니다. FET에서 , 게이트 터미널이 항체 또는 효소로 변경되었으며, 게이트 터미널을 향한 분석 물의 요구가 드레인에서 소스 전류로 변경되기 때문에 다른 분석 물의 매우 낮은 관심도 감지 할 수 있습니다.
4. 임피던스 바이오 센서
EIS (Electrochemical Impedance spectroscopy)는 광범위한 물리적 및 화학적 특성에 대한 반응 지표입니다. Impedimetric-biosensors의 확장을 향한 상승 추세가 현재 관찰되고 있습니다. Impedimetric의 기술은 바이오 센서의 발명을 차별화하고 효소 렉틴, 핵산, 수용체, 전체 세포 및 항체의 촉매 반응을 조사하기 위해 실행되었습니다.
5. 전압 전류계 바이오 센서
이 통신은 아크릴 아미드를 인식하는 새로운 전압 전류계 바이오 센서의 기초입니다. 이 바이오 센서는 Hb (헤모글로빈)로 맞춤 제작 된 탄소 접착제 전극으로 제작되었으며, 여기에는 단 (Fe)의 전립선 그룹 4 개가 포함됩니다. 이 유형의 전극은 Hb (Fe)의 가역적 산화 또는 환원 절차를 보여줍니다.
물리적 바이오 센서
분류 조건에서 물리적 바이오 센서는 가장 기본적이고 널리 사용되는 센서입니다. 이 범주화의 주요 아이디어는 인간의 마음을 조사하는 것에서도 발생합니다. 청각, 시각, 촉각의 지능을 뒷받침하는 일반적인 작업 방법은 외부의 물리적 자극에 반응하는 것이므로 매체의 물리적 소유물에 반응을 제공하는 감지 장치를 물리적 바이오 센서라고 명명했습니다.
물리적 바이오 센서는 압전 바이오 센서와 열 측정 바이오 센서의 두 가지 유형으로 분류됩니다.
압전 바이오 센서
이 센서는 '친 화성 상호 작용 기록'의 법칙에 따라 작동하는 분석 장치 모음입니다. 압전의 플랫폼은 압전 크리스탈 표면의 수집 점프로 인해 진동 변환의 법칙에 따라 작동하는 센서 요소입니다. 이 분석에서 항원 또는 항체, 분자 스탬프 폴리머 및 유전 가능한 정보로 변형 된 표면을 갖는 바이오 센서. 선언 된 검출 부분은 일반적으로 나노 입자를 사용하여 결합됩니다.
온도계 바이오 센서
열의 발명과 관련된 다양한 유형의 생물학적 반응이 있으며 이것이 열 측정 바이오 센서의 기초가됩니다. 이 센서는 일반적으로 열 바이오 센서로 명명됩니다.
온도계 바이오 센서를 사용하여 또는 혈청 콜레스테롤을 추정하십시오. 콜레스테롤이 산화되는 효소를 통해 콜레스테롤이 산화됨에 따라 계산할 수있는 열이 생성됩니다. 유사하게, 포도당, 요소, 요산 및 페니실린 G의 평가는 이러한 바이오 센서로 수행 할 수 있습니다.
광학 바이오 센서
광학 바이오 센서는 광학 측정 원리를 사용하는 장치입니다. 그들은 광섬유 뿐만 아니라 광전자 변환기. optrode라는 용어는 광학 및 전극이라는 두 용어의 압축을 나타냅니다. 이러한 센서는 주로 트랜스 듀서 요소와 같은 항체와 효소를 포함합니다.
광학 바이오 센서를 사용하면 전기적으로 접근 할 수없는 안전한 장비 감지가 가능합니다. 추가 이점은 샘플링 센서와 같은 유사한 광원을 사용하여 비교 신호를 생성 할 수 있기 때문에 참조 센서가 자주 필요하지 않다는 것입니다. 광학 바이오 센서는 직접 광학 감지 바이오 센서와 라벨링 된 광학 감지 바이오 센서의 두 가지 유형으로 분류됩니다.
웨어러블 바이오 센서
웨어러블 바이오 센서는 스마트 시계, 스마트 셔츠, 혈당 수치, 혈압, 심박수 등을 허용하는 문신과 같은 다양한 웨어러블 시스템에서 인체에 착용하는 데 사용되는 디지털 장치입니다.
오늘날 우리는 이러한 센서가 세상에 개선의 신호를 보내고 있음을 알 수 있습니다. 더 나은 사용과 용이성은 환자의 실시간 건강 상태에 대한 원래 수준의 경험을 제공 할 수 있습니다. 이 데이터 접근성은 우수한 임상 선택을 가능하게하고 향상된 건강 결과 및 추가로 가능한 건강 시스템 사용에 영향을 미칠 것입니다.
인간의 경우 이러한 센서는 건강 활동을 조기에 인식하고 입원을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 센서가 입원 및 재 입원을 줄일 수있는 가능성은 다가오는 미래에 확실히 긍정적 인 인식을 불러 일으킬 것입니다. 또한 조사 정보에 따르면 WBS는 확실히 비용 효율적인 웨어러블 건강 장비를 전 세계에 제공 할 것입니다.
바이오 센서 애플리케이션
최근 몇 년 동안 이러한 센서는 매우 인기가 있으며 아래에 언급 된 다양한 분야에 적용 할 수 있습니다.
- 일반적인 건강 관리 검사
- 대사 산물 측정
- 질병 검사
- 인슐린 치료
- 임상 심리 치료 및 질병 진단
- 군대에서
- 농업 및 수의학 응용
- 약물 개선, 위반 감지
- 산업에서의 처리 및 모니터링
- 생태 오염 관리
위의 기사에서 마지막으로 우리는 바이오 센서 및 생체 전자 공학 의료, 생명 과학 연구, 환경, 식품 및 군사 응용 분야의 많은 분야에서 사용되었습니다. 또한 이러한 센서는 나노 바이오 기술로 향상 될 수 있습니다. 나노 바이오 테크놀로지의 미래 사용에 대한 가장 좋은 예는 전자 종이, 콘택트 렌즈 및 Nokia morph를 포함합니다. 웨어러블 바이오 센서 란 무엇입니까?
