ISFET的pH传感器的设计(2)

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5 系统测试 24

5.1 硬件调试 24

5.2 软件调试 24

5.3 实验结果测试 25

5.4 本章小结 25

6总结 26

致谢 27

参考文献 28

1 绪论

1.1课题研究的背景

二十世纪七十年代以来,生物医学工程的迅速发展带动了生物传感器的发展。六十年代中期时，人们通过利用酶的催化作用及催化专一性发明了酶传感器,并使其得到了广泛应用。到了七十年代，人们又研制出了微生物传感器、免疫传感器等。因此，生物传感器的概念逐渐地得到了公认，1950年时美国的研究人员首次提出了MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）的概念，在之后的几年里MOSFET逐渐被大家所熟知并应用，这使得人们的生产生活方式得到了很大的改善。随着MOSFET的发展，以温度、压力等为测量变量的感测器件也逐渐出现。ISFET（离子敏感场效应晶体管）也在此时被提出[1]。论文网

生物传感器的组成包括两部分，分别是感受器和换能器。感受器靠敏感膜来检测敏感材料，属于生化分子判别器件；换能器由电化学及光学测量器件组成，ISFET、电压等都是其检测类型。

离子敏场效应管ISFET生物传感器作为最基础和最重要的现代生物传感器之一，它具有很重要的研究意义。ISFET生物传感器的换能元件就是离子场效应晶体管,因为其能对生物体液中的离子进行响应。ISFET的离子检测范围十分广，所以在环境保护、医学、军事领域、以及日常的家庭生活中都能见到它的应用。

1.2研究的现状

1.3研究的目的与意义

鉴于传感器集成化、智能化的发展方向,对于pH-ISFET传感器的研究显得十分重要且有意义。

众多的ISFET传感器中，氢离子敏感场效应管（pH-ISFET）传感器是最基本、最关键的，通过敏感物质最终实现对溶液中氢离子活度的检测。所以对pH-ISFET传感器的研究同样很有意义[5]。

基于ISFET的传感器因为其特性在许多方面都有所应用。下面简单介绍它的应用情况。

医学方面：在临床医学中，经常需要通过检测人体的体液或者是人体内部的细胞组织来判断一个人的病情。离子敏场效应晶体管生物传感器能够能够快速并准确地对 H+、Ca+等离子浓度的变化进行测量，这便使得医生能准确判断病情，并尽早地合理进行治疗。同时，通过对细胞中离子浓度的监测也可以用来研究药物的药性等[6]。

环境保护方面：因为如今环境很差，各种水体、大气和土壤中的有害物质譬如农药、化学毒物、生活废水等都对环境造成了很大的污染，而环境是我们人类赖以生存的基础，所以对环境中有害物质的监测具有十分重要的作用。为了确定水污染的情况及水中主要的有害物质，我们可以通过检测鱼类或其它水生动物血液中相关离子的浓度；为了研究土壤污染对植物的影响，我们可以检测植物不同生长期时所含离子的浓度及变化情况。文献综述

军事司法方面：因为ISFET传感器都逐渐趋于集成化，所以方便携带。利用它的这些特性能有效判断敌军的化学武器、生物武器甚至是基因武器的种类；同时能够检测战地环境中大气、土地、水源包括食物的污染情况，以及有害物质的扩散范围，从而避免官兵收到有害物质的伤害。另外，也可通过检测伤员体内相应的离子浓度，对伤员进行合理有效地治疗。法医学等司法领域也均有所涉及。