生物傳感器的概念

　　生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學(xué)換能器有機結(jié)合的一門交叉學(xué)科，是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進的檢測方法與監(jiān)控方法，也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu)：包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學(xué)換能器（傳感器），二者組合在一起，用現(xiàn)代微電子和自動化儀表技術(shù)進行生物信號的再加工，構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。

　　生物傳感器的原理

　　待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學(xué)換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號，再經(jīng)二次儀表放大并輸出，便可知道待測物濃度。

　　生物傳感器的分類

　　按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類，可分為：微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等等。
按照傳感器器件檢測的原理分類 ，可分為：熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。
　　
　　按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類，可分為親和型和代謝型兩種。

　　UVA-1210是一個近紫外波光電傳感器，可見光范圍不響應(yīng)，輸出電流與紫外指數(shù)呈線性關(guān)系。適用于手機、PDA、MP4等便攜式移動產(chǎn)品測量紫外指數(shù)，隨時提醒人們（特別是女士）紫外線的強度并注意防曬，也適用于紫外波段的檢測器、紫外線指數(shù)檢測器。

　　紫外傳感器

　　電氣特性

　　采用氮化鎵基材料；PIN型光電二極管；光伏工作模式；對可見光無響應(yīng)；暗電流低；
輸出電流與紫外指數(shù)成線性關(guān)系。符合歐盟RoHS指令，無鉛、無鎘。

　　典型應(yīng)用

　　測量紫外指數(shù)：手機、數(shù)碼相機、MP4.PDA、GPS等攜式移動產(chǎn)品；用于紫外檢測器：全部紫外線波段的檢測器、單UV-A波段檢測器、紫外線指數(shù)檢測器、紫外線殺菌燈輻照檢測器。

　　傳感器制造工藝

　　以下步驟：1）以注塑方法，成型傳感器本體；2）將帶有感應(yīng)頭的電路板安裝在傳感器本體上，并通過焊錫進行焊接；3）蓋上保護罩，通過卡扣及加密封膠工藝將感應(yīng)頭固定安裝在傳感器本體上。應(yīng)用本制造工藝，由于注塑過程和電路板安裝過程是分開進行的，因而避免了現(xiàn)有技術(shù)中，在注塑過程中因溫度高而損壞電路器件的現(xiàn)象。

　　由于材料科學(xué)的發(fā)展，一系列無機非金屬材料被用來制造傳感器，因為它們的一些性質(zhì)，例如耐高溫性、抗腐蝕能力、耐磨損等，對傳感器具有實用價值。

　　陶瓷傳感器

　　傳感器選用陶瓷材料是因為陶瓷材料具有下述性質(zhì)：

　　相對而言，通過控制它的成分和燒結(jié)條件等手段，陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)節(jié)。微觀結(jié)構(gòu)對陶瓷的所有特性都有重大影響，包括它們的電學(xué)、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和機械性能。

　　由于陶瓷材料的耐高溫和抗惡劣環(huán)境影響能力很強，所以常常將它們用于高溫環(huán)境下的處理過程。

　　陶瓷主要是由價格便宜的材料制備而成的，這就是說用它生產(chǎn)的傳感器價格也將比較低廉。

　　陶瓷的結(jié)構(gòu)特性是和下列因素密切相關(guān)的：晶粒（塊體），分隔相鄰晶粒的表面（晶粒間界），分隔晶粒表面和空間的界面，以及結(jié)構(gòu)中的孔隙。由于這些各不相同的特性，既可利用陶瓷塊體，也可利用陶瓷表面的性質(zhì)來制造傳感器。

　　目前已用于傳感器制備的陶瓷材料有以下幾類：

　　1）基于利用其晶粒物理特性的材料
　　2）基于利用其晶粒間界性質(zhì)的材料
　　3）基于利用其表面特性的陶瓷材料

　　有時，無法嚴(yán)格地將某些陶瓷材料歸入任何上述類型，因為傳感器的工作是基于不止一種的、而是多種特性的綜合效應(yīng)。表1.4示出了按照所利用的材料屬性進行的陶瓷傳感器分類。一類是在其工作過程中利用陶瓷塊體性質(zhì)的陶瓷傳感器，這類傳感器具有材料物理性質(zhì)的特征——介質(zhì)，壓電體，磁性或半導(dǎo)體。在這些傳感器中已經(jīng)達到的材料特性水準(zhǔn)已接近單晶材料所具有的特性水準(zhǔn)。

　　全球傳感器市場預(yù)測

　　2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預(yù)計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

　　一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統(tǒng)）傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計會超過25%。 　　

　　目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關(guān)專家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。

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