此處給出了生物傳感器的最簡單定義:生物傳感器是一種分析設(shè)備,可檢測生物過程的變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。術(shù)語生物過程可以是任何生物元素或材料,如酶、組織、微生物、細(xì)胞、酸等。
因此,生物傳感器是生物傳感元件和傳感器的組合,可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此外,還將有一個(gè)由信號(hào)調(diào)節(jié)單元、處理器或微控制器和顯示單元組成的電子電路。
一、生物傳感器的原理:
所需的生物材料通常是酶的形式。通過稱為電酶法的過程,這是在傳感器的幫助下將酶轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)(通常是電流)的化學(xué)過程。
常用的生物反應(yīng)之一是酶的氧化。氧化充當(dāng)催化劑并改變生物材料的pH值。pH值的變化將直接影響酶的載流能力,這再次與被測量的酶直接相關(guān)。
換能器的輸出,即電流,是被測酶的直接表現(xiàn)。電流通常被轉(zhuǎn)換為電壓,以便對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治龊捅硎尽?/p>
二、生物傳感器的工作:
生物敏感元件和換能器的結(jié)合將生物材料轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。根據(jù)酶的類型,傳感器的輸出將是電流或電壓。
如果輸出是電壓,那么很好。但是,如果輸出是電流,則在繼續(xù)操作之前,應(yīng)將該電流轉(zhuǎn)換為等效電壓(使用基于運(yùn)算放大器的電流電壓轉(zhuǎn)換器)。
輸出電壓信號(hào)的幅度通常非常低,并疊加在高頻噪聲信號(hào)上。因此,信號(hào)被放大(使用基于運(yùn)算放大器的放大器),然后通過低通RC濾波器。
這個(gè)放大和過濾信號(hào)的過程是信號(hào)處理單元或信號(hào)調(diào)理單元的工作。信號(hào)處理單元的輸出是相當(dāng)于被測生物量的模擬信號(hào)。
模擬信號(hào)可以直接顯示在LCD顯示器上,但通常,該模擬信號(hào)被傳遞到微控制器,在微控制器中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),因?yàn)樗子诜治?、處理或存?chǔ)數(shù)字信號(hào)。