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生物感知技术主讲人：林雨

1生物感知技术与生物传感器的概念2生物传感器的工作原理3生物传感器的分类4生物传感器的应用学习内容5生物芯片技术6生物传感器的发展及展望

教学目标理解生物传感技术的概念、特点；掌握生物传感器的工作原理；理解生物芯片的含义；了解生物传感技术的发展和展望。通过学习，掌握生物传感器的工作方式；根据需求，选择合适的传感器类型；掌握生物芯片的工作方式；学会归纳总结实际应用实例中生物传感器的特点，以及应用到的各类技术进行分析。知识目标能力目标素质目标培养学生的细心观察，独立思考的学习意识。

生物感知技术与生物传感器的概念1.生物感知技术生物感知技术是多学科综合交叉的一门技术，是由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科相互渗透成长起立的高新技术，在科学研究、工业生产乃至人们的生活中起着重要的作用。2.生物传感器生物传感器利用生物感知技术，以生物活性单元（如酶、抗体、核酸、细胞等）作为生物敏感单元，将待测目标的浓度转换为电信号进行检测的仪器。生物传感器在生物医学、环境监测、食品、医药及军事医学等邻域有着重要应用价值。

生物传感器的工作原理1.生物传感器以生物活性单元作为敏感基元，能对被测物进行高选择性的识别，得出被测物的物种和含量。2.敏感元件是生物传感器中最关键的部分，具有识别能力的生物功能物质有酶、抗原、抗体、受体、结合蛋白质、植物凝血素和激素等。

生物传感器的工作原理3.生物传感器功能感知提取出动植物发挥感知作用的生物材料，包括：生物组织、微生物、细胞器、酶、抗体、抗原、核酸、DNA等。转换将生物材料感受到的持续、有规律的信息转换为人们可以理解的信息。显示将信息通过光学、压电、电化学、温度、电磁等方式展示给人们，为人们的决策提供依据。

生物传感器的分类1.根据尺寸的大小可以分为微型生物传感器和纳米生物传感器等。2.根据其分子识别元件的不同，可以分为：酶传感器、免疫传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感器、DNA传感器和分子印迹生物传感器等。

生物传感器的应用在国民经济的各个部门，如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面，特别是分子生物学与微电子学、光电子学、微细加工技术及纳米技术等新学科、新技术相结合，生物传感器正改变着传统医学、环境科学动植物学的面貌。

生物芯片技术生物芯片技术集生物、物理、化学和信息等学科于一体。将大量的基因序列、蛋白质等生物信息分子被有序地放置在指甲盖、邮票大小的硅片、玻璃等载体上，这些载体可以是平面，也可以含有精细的管道结构，通过微细加工和微电子技术在固相基质表面构建微型生化分析系统，实现对细胞、蛋白质、核酸等生物分子的准确、快速、高通量检测。

生物传感器的发展及展望目前，生物传感器应用较多的领域是在医疗、医药、生物工程、环境保护、食品、农业、畜牧等与生命科学关系密切的一些领域，右图是生物传感器的部分应用场景。随着人们对生物体认识的不断深入，多学科交叉的高技术的融合发展，生物传感器必将获得越来越广泛的应用。可以预见，生物传感器的发展将会有以下新特点:

生物传感器的发展及展望1.仿生化：研究能代替生物视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉等感觉器官的生物传感器，这就是仿生传感器，也称为以生物系统为模型的生物传感器。右图是有无触觉的仿生机械手抓取物体情况的对比，明显看出安装具备仿生功能的传感器的机械手抓取物体的时候，不会损害物体。有无触觉的仿生机械手抓取物体的对比

生物传感器的发展及展望2.微型化：随着微加工技术和纳米技术的进步，生物传感器将不断的微型化，各种便携式生物传感器的出现使人们在家中进行疾病诊断，在市场上直接检测食品成为可能。

生物传感器的发展及展望3.智能集成化：未来的生物传感器必定与计算机紧密结合，自动采集数据、处理数据，更科学、更准确地提供结果，实现采样、进样、结果显示，形成检测的自动化系统。

本节小节本节主要讲述生物感知技术，阐述了生物感知技术的功能和生物传感器的工作原理，以及生物芯片技术，最后简述生物传感器的发展及展望。涉及的检测对象已经拓宽到非物理信号，生物、动植物、化学、医学等信号，通过学习，学会归纳总结实际应用实例中生物感知技术的特点，以及应用到的生物传感进行分析。

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