傳感器與生化傳感系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

第一篇傳感器基礎(chǔ)001
第1章概述 001
1.1傳感器基礎(chǔ) 001
1.1.1傳感器的基本概念 001
1.1.2傳感器的基本結(jié)構(gòu)與分類及其要求 002
1.1.3傳感器的特性 003
1.2傳感器應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì) 008
1.2.1常用傳感器的應(yīng)用潛力 008
1.2.2傳感器應(yīng)用 008
1.2.3傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 009
參考文獻(xiàn) 010
第2章傳感器中的物理傳導(dǎo)效應(yīng) 011
2.1電磁效應(yīng)與介電及磁導(dǎo)效應(yīng) 011
2.1.1麥克斯韋方程組及其應(yīng)用 011
2.1.2電磁波譜 013
2.1.3介電效應(yīng) 013
2.1.4磁導(dǎo)效應(yīng) 014
2.2光電效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)與光伏效應(yīng) 015
2.2.1光電效應(yīng) 015
2.2.2光電導(dǎo)效應(yīng) 015
2.2.3光伏效應(yīng) 016
2.3光電介效應(yīng)與光致發(fā)光效應(yīng) 016
2.3.1熒光和磷光 016
2.3.2電致發(fā)光 018
2.4霍爾效應(yīng)、熱電效應(yīng)及熱阻效應(yīng) 018
2.4.1霍爾效應(yīng) 018
2.4.2熱電效應(yīng) 019
2.4.3熱阻效應(yīng) 020
2.5壓阻效應(yīng)、壓電效應(yīng)及熱電效應(yīng) 021
2.5.1壓阻效應(yīng) 021
2.5.2壓電效應(yīng) 021
2.5.3熱電效應(yīng) 022
2.6磁效應(yīng)與多普勒效應(yīng) 022
2.6.1磁致伸縮效應(yīng) 022
2.6.2磁阻效應(yīng) 023
2.6.3巴克豪森效應(yīng) 024
2.6.4能斯特-愛(ài)廷豪森效應(yīng) 024
2.6.5法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)與福格特效應(yīng) 024
2.6.6多普勒效應(yīng) 025
2.7磁光效應(yīng) 025
2.7.1磁光克爾效應(yīng) 025
2.7.2克爾效應(yīng) 025
2.7.3普克爾斯效應(yīng) 026
參考文獻(xiàn) 026
第3章常用傳感器 027
3.1電導(dǎo)和電容傳感器 027
3.1.1電導(dǎo)傳感器 027
3.1.2電容傳感器 028
3.2光波導(dǎo)傳感器 029
3.2.1光波導(dǎo)中的傳播 029
3.2.2光波導(dǎo)的靈敏度 031
3.2.3基于光纖的傳感器 031
3.2.4光干涉?zhèn)鞲衅?032
3.2.5表面等離子體共振傳感器 033
3.3光譜傳感器 036
3.3.1紫外-可見(jiàn)和紅外光譜 036
3.3.2紫外-可見(jiàn)光譜 037
3.3.3光致發(fā)光光譜 039
3.3.4紅外光譜 040
3.3.5拉曼光譜 042
3.3.6核磁共振光譜 044
3.4電化學(xué)傳感器 045
3.4.1化學(xué)反應(yīng) 045
3.4.2化學(xué)熱力學(xué) 046
3.4.3能斯特方程 047
3.4.4參比電極 050
3.4.5膜電極 051
3.4.6電化學(xué)pH 傳感器 052
3.4.7基于電化學(xué)的氣體傳感器 053
3.4.8伏安法 053
3.5擴(kuò)散電流與容性電流 054
3.5.1擴(kuò)散電流 054
3.5.2容性電流 056
3.5.3計(jì)時(shí)電流法（或電位階躍伏安法）  056
3.6線性掃描伏安法和循環(huán)伏安法 056
3.6.1線性掃描伏安法 056
3.6.2循環(huán)伏安法 058  
3.7固態(tài)傳感器 059
3.7.1PN 結(jié)二極管和基于雙極結(jié)的傳感器 059
3.7.2基于肖特基二極管的傳感器 061
3.7.3基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的傳感器 061
3.8聲波傳感器 063
3.8.1石英晶體微量天平 063
3.8.2薄膜體聲波諧振器 064
3.8.3基于懸臂的傳感器 065
3.8.4叉指式聲表面波器件 066
3.9陀螺儀 068
參考文獻(xiàn) 070
第4章有機(jī)傳感器 072
4.1表面反應(yīng) 072
4.1.1靶向與錨定有機(jī)分子 072
4.1.2自組裝 073
4.2生物感測(cè)的表面修飾 075
4.2.1金和其他金屬表面 075
4.2.2硅、二氧化硅和金屬氧化物表面 076
4.2.3碳表面 076
4.2.4導(dǎo)電和非導(dǎo)電聚合物表面 078
4.3蛋白質(zhì)與傳感器集成 079
4.3.1蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 079
4.3.2蛋白質(zhì)的功能 081
4.3.3傳感應(yīng)用中的蛋白質(zhì) 082
4.3.4抗體在感測(cè)中的應(yīng)用 082
4.3.5酶在感測(cè)中的應(yīng)用 084
4.3.6跨膜傳感器 085
4.4基于核苷酸和DNA 的傳感器 087
4.4.1DNA 的結(jié)構(gòu) 088
4.4.2RNA 的結(jié)構(gòu) 090
4.4.3DNA 解碼器和微陣列 090
參考文獻(xiàn) 093

第二篇生化傳感器094
第5章用于醫(yī)療健康的生物傳感器的最新進(jìn)展 094
5.1生物傳感器的發(fā)展及其材料 094
5.1.1生物傳感器的發(fā)展 094
5.1.2生物傳感器材料 095
5.2可吸收的與可穿戴的生物傳感器 096
5.2.1可吸收的生物傳感器 096
5.2.2柔性可穿戴的生物傳感器 097  
5.3電化學(xué)與酶生物傳感器 099
5.3.1電化學(xué)生物傳感器 100
5.3.2酶生物傳感器 102
5.4FET 與石墨烯生物傳感器 103
5.4.1FET 生物傳感器 103
5.4.2石墨烯生物傳感器 104
5.5聚合物有機(jī)生物傳感器與微流體生物傳感器 105
5.5.1聚合物有機(jī)生物傳感器 105
5.5.2微流體生物傳感器 105
5.6金屬氧化物與等離子體生物傳感器 106
5.6.1金屬氧化物生物傳感器 106
5.6.2等離子體生物傳感器 107
5.7其他生物傳感器 107
參考文獻(xiàn) 109
第6章石墨烯與納米材料生化傳感器 114
6.1石墨烯電化學(xué)傳感器概述 114
6.1.1石墨烯的結(jié)構(gòu)特性與制備方法 114
6.1.2石墨烯電化學(xué)傳感器 117
6.2用于檢測(cè)溶菌酶的功能化銀納米顆粒生化傳感器 121
6.2.1常用檢測(cè)溶菌酶的方法 121
6.2.2制備與實(shí)驗(yàn) 122
6.2.3AgNPs/GA 生化感測(cè)探針及其討論 123
6.3氧化鈦納米電化學(xué)生物傳感器 128
6.3.1TiO2 的特性 128
6.3.2合成TiO2 納米粒子的方法 129
6.3.3TiO2 的感測(cè)過(guò)程 131
6.3.4TiO2 電化學(xué)生物傳感器在醫(yī)療中的應(yīng)用 132
6.4用于肺癌生物標(biāo)志物分析的多維結(jié)構(gòu)的納米傳感器 137
6.4.1肺癌診斷與納米材料 137
6.4.2零維結(jié)構(gòu)納米材料 141
6.4.3一維納米材料 142
6.4.4二維納米材料 145
6.4.5三維納米材料 147
6.4.6用于肺癌診斷的生物傳感器上的多維納米復(fù)合材料 149
參考文獻(xiàn) 152
第7章微流體傳感器 155
7.1微流體與增材制造 155
7.2完全噴墨打印的微流體 157
7.2.1制造工藝 157
7.2.2噴墨印刷PMMA  158
7.2.3SU-8 噴墨印刷 159
7.2.4噴墨印刷導(dǎo)電材料與3D 微流體 161
7.2.5應(yīng)用 162
7.3微流體芯片中的光纖生化傳感器 165
7.3.1光纖傳感器的結(jié)構(gòu)和傳感機(jī)制 165
7.3.2集成光纖芯片的測(cè)量方法 168
7.3.3應(yīng)用 173
7.3.4片上的流量測(cè)量 182
參考文獻(xiàn) 185
第8章非酶生物傳感器與基于DNA 的無(wú)標(biāo)記電化學(xué)生物傳感器 188
8.1非酶生物傳感器 188
8.1.1食品安全與農(nóng)藥殘留檢測(cè) 188
8.1.2非酶受體 189
8.1.3光學(xué)感測(cè)方法 190
8.1.4電化學(xué)感測(cè) 199
8.2基于DNA 的無(wú)標(biāo)記電化學(xué)生物傳感器 204
8.2.1基于DNA 的無(wú)標(biāo)記電化學(xué)生物傳感器的概要 204
8.2.2異構(gòu)的基于DNA 的無(wú)標(biāo)記電化學(xué)生物傳感器 206
8.2.3同構(gòu)的基于DNA 的無(wú)標(biāo)記電化學(xué)生物傳感器 220
參考文獻(xiàn) 223
第9章場(chǎng)效應(yīng)晶體管生物傳感器 226
9.1生化FET 傳感器檢測(cè)原理 226
9.1.1生化FET 傳感器及其結(jié)構(gòu) 226
9.1.2固體電解質(zhì)界面 230
9.1.3FET 的檢測(cè)機(jī)制 234
9.2用于生物素特異性檢測(cè)的高靈敏度石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器 237
9.2.1生物素的特異性與GFET  238
9.2.2制作材料與方法 239
9.2.3結(jié)果與測(cè)試 240
9.3感測(cè)血清樣品中唾液酸的場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器 244
9.3.1唾液酸與基本構(gòu)成 244
9.3.2OECT 制造過(guò)程 245
9.3.3基于OECT 的SA 生物傳感器的設(shè)計(jì)及其性能 246
9.4快速測(cè)定流感的雙通道場(chǎng)效應(yīng)晶體管生物傳感器 250
9.4.1流感病毒及其FET 測(cè)定 250
9.4.2制造過(guò)程 251
參考文獻(xiàn) 252
第10章可穿戴傳感器 254
10.1可穿戴傳感器概述 254
10.1.1健康監(jiān)測(cè)傳感器 255
10.1.2智能假肢 260
10.1.3輔助機(jī)器人 262
10.2高可拉伸的超靈敏的可穿戴傳感器 264
10.2.1可拉伸傳感器的分類與應(yīng)用 264
10.2.2運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè) 266
10.2.3生命體征監(jiān)測(cè) 267
10.2.4周圍環(huán)境監(jiān)測(cè) 272
10.2.5可拉伸傳感器設(shè)計(jì)中常用的材料與策略 273
10.3非侵入性的可穿戴的葡萄糖傳感器 275
10.3.1組織液中的葡萄糖水平監(jiān)測(cè) 276
10.3.2汗液中葡萄糖的監(jiān)測(cè) 277
參考文獻(xiàn) 280

第三篇生化傳感系統(tǒng)的廣義應(yīng)用282
第11章智慧醫(yī)療 282
11.1智慧醫(yī)療：讓醫(yī)療更智能 282
11.1.1智慧醫(yī)療的理念 282
11.1.2智慧醫(yī)療的典型應(yīng)用 283
11.2醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)（IoMT）  285
11.2.1IoMT 構(gòu)成 285
11.2.2IoMT 使能技術(shù) 286
11.2.3IoMT 在醫(yī)療保健中的應(yīng)用 288
11.3實(shí)例：基于可穿戴設(shè)備和云計(jì)算的智能孕產(chǎn)婦保健服務(wù)系統(tǒng) 291
11.3.1系統(tǒng)的作用與意義 291
11.3.2孕婦可穿戴設(shè)備 292
11.3.3IoMT 平臺(tái) 292
參考文獻(xiàn) 296