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自動化兵器譜之劍-仿生傳感器
來源:賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2014/7/7

  仿生傳感器,是一種采用新的檢測原理的新型傳感器,它采用固定化的細胞、酶或者其他生物活性物質與換能器相配合組成傳感器。這種傳感器是近年來生物醫(yī)學和電子學、工程學相互滲透而發(fā)展起來的一種新型的信息技術。這種傳感器的特點是機能高、壽命長。在仿生傳感器中,比較常用的是生體模擬的傳感器。

  仿生傳感器

  仿生傳感器按照使用的介質可以分為:酶傳感器、微生物傳感器、細胞器傳感器、組織傳感器等。在圖中我們可以看到,仿生傳感器和生物學理論的方方面面都有密切的聯系,是生物學理論發(fā)展的直接成果。在生體模擬的傳感器中,尿素傳感器是最近開發(fā)出來的一種傳感器。下面就以尿素傳感器為例子介紹仿生傳感器的應用。

  尿素傳感器,主要是由生體膜及其離子通道兩部分構成。生體膜能夠感受外部刺激影響,離子通道能夠接收生體膜的信息,并進行放大和傳送。當膜內的感受部位受到外部刺激物質的影響時,膜的透過性將產生變化,使大量的離子流入細胞內,形成信息的傳送。其中起重要作用的是生體膜的組成成分膜蛋白質,它能產生保形網絡變化,使膜的透過性發(fā)生變化,進行信息的傳送及放大。

  生體膜的離子通道的原理基本上與生體膜一樣,在電極上將嵌段共聚膜固定后,如果加感應PLG保性網絡變化的物質,就會使膜的透過性發(fā)生變化,從而產生電流的變化,由電流的變化,便可以進行對刺激性物質的檢測。

  生體膜的離子通道,由氨基酸的聚合體構成,可以用有機化學中容易合成的聚氨酸的聚合物(L-谷氨酸,PLG)為替代物質,它比酶的化學穩(wěn)定性好。PLG是水溶性的,本不適合電機的修飾,但PLG和聚合物可以合成嵌段共聚物,形成傳感器使用的感應膜。

  尿素傳感器經試驗證明是穩(wěn)定性好的一種生體模擬傳感器,檢測下限為10的負3次方的數量級,還可以檢測刺激性物質,但是暫時還不適合生體的計測。

  目前,雖然已經發(fā)展成功了許多仿生傳感器,但仿生傳感器的穩(wěn)定性、再現性和可批量生產性明顯不足,所以仿生傳感技術尚處于幼年期,因此,以后除繼續(xù)開發(fā)出新系列的仿生傳感器和完善現有的系列之外,生物活性膜的固定化技術和仿生傳感器的固態(tài)化值得進一步研究。

  在不久的將來,模擬生體功能的嗅覺、味覺、聽覺、觸覺仿生傳感器將出現,有可能超過人類五官的敏感能力,完善目前機器人的視覺、味覺、觸覺和對目的物進行操作的能力。我們能夠看到仿生傳感器應用的廣泛前景,但這些都需要生物技術的進一步發(fā)展,我們拭目以待這一天的到來。

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