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  生物传感器,简单定义就是将生物敏感物质的浓度转换为电信号的一种检测仪器。这些生物敏感物质包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质。通常转换成电信号需要适当的理化换能器,比如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等。同时,还需要将信号放大的装置和对应的分析工具和系统。所有这些元件组合起来才能成为标准化的生物传感器。

  生物传感器的应用范围已经涉及医疗诊断、食品毒性检测、农业检测、工业过程控制和环境污染控制等方面。其中,医疗诊断是目前最流行的应用领域,而医疗诊断中即时检测是生物传感器应用最多的领域。

  根据2014年全球知名市场调研公司pmr发布的报告,2014年生物传感器市场的市值为129亿美元,预计到2020年将达到225亿美元,复合年增长率为9.7%。其中,北美是全球生物传感器的最大市场,2014年市值57亿美元,预计到2020年将达到95亿美元。亚太地区由于医疗保险普及率的不断扩大、人口基数大以及卫生保健系统的不断升级,将成为增长最快的地区。

  目前,国外大企业已经纷纷在这个产业布局,参与全球生物传感器市场的包括雅培、西门子医疗、 novabiomedical、拜耳、强生、美敦力、罗氏等企业。国内企业在生物传感器研发上面已经落后了许多,也许在服务应用层面上能通过互联网产业的推动实现“弯道超车”。

  在多年前美国化学学会召开的一个会议上,曾经有科学家展示过dna传感器的应用场景。这种dna传感器也称为基因传感器,是生物传感器的一种,能将目标dna的存在转变为可检测的电信号的一种传感装置。这种灵敏、快速、准确的传感器非常适合医学检测,包括传染性疾病、遗传学疾病以及恶性肿瘤等疾病上面的检测。在纳米膜技术发展推动下,dna传感器在“即时检测”的应用会越来越广。

  去年,美国知名时尚品牌ralphlauren和加拿大初创公司omsignal合作研发出来一种带有生物传感器的智能短袖衬衣。这种智能衣物能够通过生物传感器和移动技术收集用户的运动和方向数据,数据上传到云端进行分析处理,最终通过手机app实现用户端的可视化信息统计。

  目前穿戴设备产品在消费者市场热捧下,生物传感器的跨界应用会推动消费者慢慢地接受更多的穿戴产品“侵入”。传感器的跨界应用,对生物传感器的需求能做到无缝切入,将是未来的趋势。笔者预测,十年内“即时检测”的潮流会到来。生物传感器的物理形态和应用情景将实现个性化。

  未来十年,生物传感器的发展不再是像智能手表或者健身手环那样,而是通过3d打印技术实现个性化的需求。

  近日,美国研究人员宣布开发出一种3d打印的可植入血压传感器装置。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家创造了一个纳米级别的“模孔蛋白”,这种碳纳米管能在体内用于运输药物,作为新型的生物传感器和dna测序的应用基础。梅奥诊所和无线传感器公司gentag日前也宣布,双方计划开发一次性的无线可穿戴贴片传感器,面积只有药膏般大小,能和智能手机整合进行糖尿病、肥胖症和相关疾病的监控。

  在生物传感器整合3d技术和纳米技术的推动下,更多的穿戴设备将被重新定义,不仅在物理形态上,而且在和人类身体无缝对接上面,更是带给我们无限的想象空间。

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