最初のバイオセンサーは、1950年にアメリカの生化学者「L.Lクラーク」によって発明されました。このバイオセンサーは、血液中の酸素を測定するために使用され、このセンサーで使用される電極は、クラーク電極または酸素電極と呼ばれます。その後、グルコース酸化酵素を含むゲルを酸素電極上に重ねて血糖値を計算しました。それに対応して、酵素ウレアーゼは、尿や血液などの体液中の尿素を計算するために、特にNH4 ++イオン用に発明された電極とともに利用されました。
市場で入手可能なバイオセンサーには3世代あります。最初のタイプのバイオセンサーでは、生成物の反応がセンサーに分散し、電気反応を引き起こします。 2番目のタイプでは、センサーは、より良い応答を生成するために、センサーと応答の間に特定のメディエーターを含みます。 3番目のタイプでは、応答自体が反応を引き起こし、メディエーターは直接関与しません。この記事では、バイオセンサーの概要を説明します。 バイオセンサーの働き、 さまざまなタイプとそのアプリケーション。
バイオセンサーとは何ですか？
バイオセンサーは、センサーシステムやトランスデューサーなどの生物学的検出要素の組み合わせを含む分析デバイスとして定義できます。他の現在存在する診断装置と比較すると、 これらのセンサー 選択性と感度の条件で進歩しています。ザ・ これらのバイオセンサーのアプリケーション 主に、農業分野や食品産業における生態学的汚染管理のチェックが含まれます。バイオセンサーの主な特徴は、安定性、コスト、感度、および再現性です。
バイオセンサーの主成分
ザ・ ブロック図 バイオセンサーのには、センサー、トランスデューサー、および関連する電子の3つのセグメントが含まれます。最初のセグメントでは、センサーは応答性の生物学的部分であり、2番目のセグメントは、分析物の接触から得られる信号を変更し、結果に対してアクセス可能な方法で表示する検出器部分です。最後のセクションは アンプ これは、信号調整回路、ディスプレイユニット、およびプロセッサとして知られています。
バイオセンサーの動作原理
通常、特定の酵素または好ましい生物学的材料は、通常の方法のいくつかによって不活性化され、不活性化された生物学的材料は、トランスデューサーにほぼ接触している。分析物は生物学的物体に接続して透明な分析物を形成し、それが計算可能な電子反応をもたらします。いくつかの例では、分析物は、ガス、熱、電子イオン、または水素イオンの放電に接続され得るデバイスに変更される。これで、 トランスデューサー リンクされたデバイスを変更して、変更および計算できる電気信号に変換できます。
バイオセンサーの働き
トランスデューサの電気信号はしばしば低く、かなり高いベースラインに重なっています。一般に、信号処理には、生体触媒をカバーせずに関連するトランスデューサーから取得した位置ベースライン信号を差し引くことが含まれます。
バイオセンサー反応の比較的遅い特性は、電気的ノイズ濾過の問題を大幅に緩和します。この段階では、直接出力はアナログ信号になりますが、デジタル形式に変更され、 マイクロプロセッサ 情報が進行し、優先ユニットに影響を与え、データストアにo / pするフェーズ。
バイオセンサーの種類
異なるタイプのバイオセンサーは、センサーデバイスおよび以下で説明する生物学的材料に基づいて分類されます。
1.電気化学バイオセンサー
一般に、電気化学的バイオセンサーは、電子を消費または生成する酵素触媒作用の反応に基づいています。このようなタイプの酵素は、レドックス酵素と呼ばれます。このバイオセンサーの基板は、一般に、カウンター、リファレンス、および作業タイプなどの3つの電極を含みます。
対象の分析物は、活性電極の表面で起こる応答に関与しており、この反応は、二重層電位を横切る電子移動も引き起こす可能性があります。電流は設定された電位で計算できます。
電気化学バイオセンサーは4つのタイプに分類されます
- アンペロメトリックバイオセンサー
- 電位差測定バイオセンサー
- インピーダンス測定バイオセンサー
- ボルタンメトリーバイオセンサー
2.電流測定バイオセンサー
アンペロメトリックバイオセンサーは、正確な定量分析情報を提供する酸化から生じる電流の量に基づく自己完結型の組み込みデバイスです。
一般に、これらのバイオセンサーは、電位差測定バイオセンサーに匹敵する反応時間、エネルギー範囲、および感度を備えています。頻繁に使用される単純な電流測定バイオセンサーには、「クラーク酸素」電極が含まれています。
“単相と三相を識別する方法 ”
このバイオセンサーの規則は、対極と動作電極での酸化還元応答によって促進される作用との間の電流の流れの量に基づいています。分析対象物センターの選択は、ハイスループット医療スクリーニング、品質管理、問題の発見と取り扱い、生物学的チェックなど、幅広い用途の選択に不可欠です。
3.電位差測定バイオセンサー
このタイプのバイオセンサーは、高いエネルギー範囲によって対数応答を提供します。これらのバイオセンサーは、合成基板上にある電極プロトタイプをモニターで作成することによって完成することが多く、いくつかの酵素が接続された実行ポリマーで覆われています。
それらは、非常に応答性が高く強力な2つの電極で構成されています。それらは、HPLC、LC / MSによってのみ、正確なモデルの準備なしで達成される前に、ステージ上の分析物の認識を可能にします。
生物学的検出コンポーネントは問題のある分析物に非常に選択的に使用されるため、すべてのタイプのバイオセンサーは一般にサンプル前処理を最小限に抑えます。物理的および電気化学的変化により、バイオセンサーの外側で起こる修飾により、導電性ポリマーの層内で信号が生成されます。
これらの変化は、イオン力、水和、pH、および酸化還元応答に起因する可能性があり、後で基質上で回転する酵素の標識として認められます。 FETの場合 、ゲート端子は抗体または酵素で変更されており、ゲート端子への分析物の必要性がドレインからソースへの電流を変更するため、さまざまな分析物の非常に低い注意を感知することもできます。
4.インピーダンス測定バイオセンサー
EIS（電気化学的インピーダンス分光法）は、物理的および化学的特性の広い範囲の応答性の指標です。 Impedimetric-biosensorsの拡大に向けた上昇傾向が現在観察されています。 Impedimetricの技術は、バイオセンサーの発明を区別するために、また酵素レクチン、核酸、受容体、全細胞、および抗体の触媒反応を調べるために実行されました。
5.ボルタンメトリーバイオセンサー
この通信は、アクリルアミドに気付くための新しいボルタンメトリーバイオセンサーの基盤です。このバイオセンサーは、Hb（ヘモグロビン）でカスタマイズされたカーボン接着電極で構築されました。これには、裾（Fe）の4つの前立腺グループが含まれています。このタイプの電極は、Hb（Fe）の可逆的な酸化または還元手順を示します。
物理的バイオセンサー
分類の条件では、物理的バイオセンサーが最も基本的であり、広く使用されているセンサーです。この分類の背後にある主なアイデアは、人間の心を検査することからも起こります。聴覚、視覚、触覚の知性の背後にある一般的な作業方法は、外部の物理的刺激に反応することであるため、媒体の物理的所有物に反応を提供する検出デバイスは、物理的バイオセンサーと呼ばれました。
物理的バイオセンサーは、圧電バイオセンサーと温度測定バイオセンサーの2つのタイプに分類されます。
圧電バイオセンサー
これらのセンサーは、「親和性相互作用の記録」の法則に基づいて機能する分析デバイスのコレクションです。圧電のプラットフォームは、圧電結晶の表面での収集ジャンプによる振動変換の法則に基づいて動作するセンサー要素です。この分析では、抗原または抗体、分子スタンプされたポリマー、および遺伝情報で表面が修飾されたバイオセンサー。宣言された検出部品は通常、ナノ粒子を使用して結合されます。
温度測定バイオセンサー
熱の発明に関連する生物学的反応にはさまざまな種類があり、これが温度測定バイオセンサーの基礎となっています。これらのセンサーは通常、熱バイオセンサーと呼ばれます
温度測定- バイオセンサーは測定に使用されます または血清コレステロールを推定します。コレステロールが酵素コレステロール酸化によって酸化されると、熱が発生し、計算することができます。同様に、グルコース、尿素、尿酸、およびペニシリンGの評価は、これらのバイオセンサーを使用して行うことができます。
光学バイオセンサー
光学バイオセンサーは、光学測定原理を使用するデバイスです。彼らは使用します 光ファイバー 同様に光電子変換器。オプトロードという用語は、光学と電極という2つの用語の圧縮を表します。これらのセンサーは、主に抗体と、形質導入要素のような酵素を含みます。
光学バイオセンサーは、機器の安全な非電気的にアクセスできない感知を可能にします。追加の利点は、サンプリングセンサーと同様の光源を使用して比較信号を生成できるため、これらは参照センサーを必要としないことが多いことです。光学バイオセンサーは、直接光学検出バイオセンサーと標識光学検出バイオセンサーの2つのタイプに分類されます。
ウェアラブルバイオセンサー
ウェアラブルバイオセンサーはデジタルデバイスであり、スマートウォッチ、スマートシャツ、血糖値、血圧、心拍数などを可能にするタトゥーなど、さまざまなウェアラブルシステムで人体に装着するために使用されます。
今日、これらのセンサーが世界に改善の合図を出していることに気付くことができます。それらのより良い使用法と使いやすさは、患者のリアルタイムのフィットネス状態に独自のレベルの経験を与えることができます。このデータへのアクセス可能性により、優れた臨床選択が可能になり、健康状態の向上と医療システムの追加機能の使用に影響します。
人間にとって、これらのセンサーは健康行動の時期尚早な認識と入院の予防に役立つかもしれません。これらのセンサーが入院や再入院を減らす可能性は、今後間違いなく前向きな認識を引き付けるでしょう。同様に、調査情報によると、WBSは間違いなく費用効果の高いウェアラブルヘルス機器を世界に運ぶでしょう。
バイオセンサーアプリケーション
近年、これらのセンサーは非常に人気があり、以下に述べるさまざまな分野に適用できます。
- 一般的なヘルスケアチェック
- 代謝物の測定
- 病気のスクリーニング
- インスリン治療
- 臨床心理療法と病気の診断
- 軍隊で
- 農業および獣医用アプリケーション
- 薬物の改善、犯罪の検出
- 産業における処理と監視
- 生態学的汚染防止
上記の記事から、最後に、次のように結論付けることができます。 バイオセンサーと バイオエレクトロニクス ヘルスケア、ライフサイエンス研究、環境、食品、軍事用途の多くの分野で使用されています。さらに、これらのセンサーはナノバイオテクノロジーとして強化することができます。ナノバイオテクノロジーの将来の使用の最良の例には、電子ペーパー、コンタクトレンズ、およびノキアモーフが含まれます。ここにあなたへの質問があります、ウェアラブルバイオセンサーとは何ですか？
