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傳感器與生化傳感系統關鍵技術 版權信息
- ISBN：9787122423443
- 條形碼：9787122423443 ; 978-7-122-42344-3
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
傳感器與生化傳感系統關鍵技術 本書特色
感知技術是物聯網關鍵技術之一，其作用越來越重要，應用也越來越廣泛。生化感知系統是一種特殊的感知系統，在化工與醫療領域應用廣泛。本書圍繞生化感知系統與智慧醫療的相關內容展開，旨在滿足從事物聯網、信息技術等相關工作與學習的讀者的需求。 本書有以下幾大特色： （1）本書介紹的內容是當前的前沿技術，雖然技術已有一定的發展，但是尚未有系統全面介紹相關理論的書籍，本書的編寫剛好可以彌補這一空白。 （2）本書內容系統、全面，并結合實例分析，應用性強。本書首先介紹生化感知系統與智慧醫療系統的發展及關系，其次系統介紹了生化感知系統的相關知識及關鍵技術，然后介紹了智慧醫療系統的相關技術，并結合實例介紹了生化感知系統與智慧醫療的相關應用，結構體系完整，應用性強。
傳感器與生化傳感系統關鍵技術 內容簡介
傳感器是感知系統中非常重要的感知設備之一，能夠獲取現實世界中物理、化學、生物等的信息，并將獲取的信息傳遞給人或其他裝置，是探知現實世界不可或缺的感知工具。生化傳感系統是傳感器應用的重要方面之一，涉及多個學科和多個領域。本書結合大量應用，對傳感器與生化傳感系統關鍵技術進行了詳細介紹。首先是傳感器基礎，主要介紹傳感器基礎結構、物理傳導效應、常用傳感器、有機傳感器等；其次是生化傳感器相關技術，主要介紹用于醫療健康的生物傳感器、石墨烯與納米材料生化傳感器、微流體傳感器、非酶生物傳感器與基于DNA的無標記電化學生物傳感器、場效應晶體管生物傳感器、可穿戴傳感器等；*后為生化傳感系統的廣義應用，主要介紹智慧醫療。本書可作為從事傳感器應用、醫療儀器研發及相關專業人員的參考書籍，也可作為普通高校儀器儀表、物聯網、醫療儀器及其相關專業的研究生教材。
傳感器與生化傳感系統關鍵技術 目錄
**篇傳感器基礎001
第1章概述 001
1.1傳感器基礎 001
1.1.1傳感器的基本概念 001
1.1.2傳感器的基本結構與分類及其要求 002
1.1.3傳感器的特性 003
1.2傳感器應用與發展趨勢 008
1.2.1常用傳感器的應用潛力 008
1.2.2傳感器應用 008
1.2.3傳感器的發展趨勢 009
參考文獻 010
第2章傳感器中的物理傳導效應 011
2.1電磁效應與介電及磁導效應 011
2.1.1麥克斯韋方程組及其應用 011
2.1.2電磁波譜 013
2.1.3介電效應 013
2.1.4磁導效應 014
2.2光電效應、光電導效應與光伏效應 015
2.2.1光電效應 015
2.2.2光電導效應 015
2.2.3光伏效應 016
2.3光電介效應與光致發光效應 016
2.3.1熒光和磷光 016
2.3.2電致發光 018
2.4霍爾效應、熱電效應及熱阻效應 018
2.4.1霍爾效應 018
2.4.2熱電效應 019
2.4.3熱阻效應 020
2.5壓阻效應、壓電效應及熱電效應 021
2.5.1壓阻效應 021
2.5.2壓電效應 021
2.5.3熱電效應 022
2.6磁效應與多普勒效應 022
2.6.1磁致伸縮效應 022
2.6.2磁阻效應 023
2.6.3巴克豪森效應 024
2.6.4能斯特-愛廷豪森效應 024
2.6.5法拉第旋轉效應與福格特效應 024
2.6.6多普勒效應 025
2.7磁光效應 025
2.7.1磁光克爾效應 025
2.7.2克爾效應 025
2.7.3普克爾斯效應 026
參考文獻 026
第3章常用傳感器 027
3.1電導和電容傳感器 027
3.1.1電導傳感器 027
3.1.2電容傳感器 028
3.2光波導傳感器 029
3.2.1光波導中的傳播 029
3.2.2光波導的靈敏度 031
3.2.3基于光纖的傳感器 031
3.2.4光干涉傳感器 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-可見和紅外光譜 036
3.3.2紫外-可見光譜 037
3.3.3光致發光光譜 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電化學傳感器 045
3.4.1化學反應 045
3.4.2化學熱力學 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pH 傳感器 052
3.4.7基于電化學的氣體傳感器 053
3.4.8伏安法 053
3.5擴散電流與容性電流 054
3.5.1擴散電流 054
3.5.2容性電流 056
3.5.3計時電流法（或電位階躍伏安法） 056
3.6線性掃描伏安法和循環伏安法 056
3.6.1線性掃描伏安法 056
3.6.2循環伏安法 058
3.7固態傳感器 059
3.7.1PN 結二極管和基于雙極結的傳感器 059
3.7.2基于肖特基二極管的傳感器 061
3.7.3基于場效應晶體管的傳感器 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 070
第4章有機傳感器 072
4.1表面反應 072
4.1.1靶向與錨定有機分子 072
4.1.2自組裝 073
4.2生物感測的表面修飾 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導電和非導電聚合物表面 078
4.3蛋白質與傳感器集成 079
4.3.1蛋白質的結構 079
4.3.2蛋白質的功能 081
4.3.3傳感應用中的蛋白質 082
4.3.4抗體在感測中的應用 082
4.3.5酶在感測中的應用 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 的結構 088
4.4.2RNA 的結構 090
4.4.3DNA 解碼器和微陣列 090
參考文獻 093
第二篇生化傳感器094
第5章用于醫療健康的生物傳感器的*新進展 094
5.1生物傳感器的發展及其材料 094
5.1.1生物傳感器的發展 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電化學與酶生物傳感器 099
5.3.1電化學生物傳感器 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聚合物有機生物傳感器與微流體生物傳感器 105
5.5.1聚合物有機生物傳感器 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 109
第6章石墨烯與納米材料生化傳感器 114
6.1石墨烯電化學傳感器概述 114
6.1.1石墨烯的結構特性與制備方法 114
6.1.2石墨烯電化學傳感器 117
6.2用于檢測溶菌酶的功能化銀納米顆粒生化傳感器 121
6.2.1常用檢測溶菌酶的方法 121
6.2.2制備與實驗 122
6.2.3AgNPs/GA 生化感測探針及其討論 123
6.3氧化鈦納米電化學生物傳感器 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 的感測過程 131
6.3.4TiO2 電化學生物傳感器在醫療中的應用 132
6.4用于肺癌生物標志物分析的多維結構的納米傳感器 137
6.4.1肺癌診斷與納米材料 137
6.4.2零維結構納米材料 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合材料 149
參考文獻 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噴墨印刷導電材料與3D 微流體 161
7.2.5應用 162
7.3微流體芯片中的光纖生化傳感器 165
7.3.1光纖傳感器的結構和傳感機制 165
7.3.2集成光纖芯片的測量方法 168
7.3.3應用 173
7.3.4片上的流量測量 182
參考文獻 185
第8章非酶生物傳感器與基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 188
8.1非酶生物傳感器 188
8.1.1食品安全與農藥殘留檢測 188
8.1.2非酶受體 189
8.1.3光學感測方法 190
8.1.4電化學感測 199
8.2基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 204
8.2.1基于DNA 的無標記電化學生物傳感器的概要 204
8.2.2異構的基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 206
8.2.3同構的基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 220
參考文獻 223
第9章場效應晶體管生物傳感器 226
9.1生化FET 傳感器檢測原理 226
9.1.1生化FET 傳感器及其結構 226
9.1.2固體電解質界面 230
9.1.3FET 的檢測機制 234
9.2用于生物素特異性檢測的高靈敏度石墨烯場效應管生物傳感器 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結果與測試 240
9.3感測血清樣品中唾液酸的場效應管生物傳感器 244
9.3.1唾液酸與基本構成 244
9.3.2OECT 制造過程 245
9.3.3基于OECT 的SA 生物傳感器的設計及其性能 246
9.4快速測定流感的雙通道場效應晶體管生物傳感器 250
9.4.1流感病毒及其FET 測定 250
9.4.2制造過程 251
參考文獻 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健康監測傳感器 255
10.1.2智能假肢 260
10.1.3輔助機器人 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用 264
10.2.2運動監測 266
10.2.3生命體征監測 267
10.2.4周圍環境監測 272
10.2.5可拉伸傳感器設計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測 276
10.3.2汗液中葡萄糖的監測 277
參考文獻 280
第三篇生化傳感系統的廣義應用282
第11章智慧醫療 282
11.1智慧醫療：讓醫療更智能 282
11.1.1智慧醫療的理念 282
11.1.2智慧醫療的典型應用 283
11.2醫療物聯網（IoMT） 285
11.2.1IoMT 構成 285
11.2.2IoMT 使能技術 286
11.2.3IoMT 在醫療保健中的應用 288
11.3實例：基于可穿戴設備和云計算的智能孕產婦保健服務系統 291
11.3.1系統的作用與意義 291
11.3.2孕婦可穿戴設備 292
11.3.3IoMT 平臺 292
參考文獻 296
第1章概述 001
1.1傳感器基礎 001
1.1.1傳感器的基本概念 001
1.1.2傳感器的基本結構與分類及其要求 002
1.1.3傳感器的特性 003
1.2傳感器應用與發展趨勢 008
1.2.1常用傳感器的應用潛力 008
1.2.2傳感器應用 008
1.2.3傳感器的發展趨勢 009
參考文獻 010
第2章傳感器中的物理傳導效應 011
2.1電磁效應與介電及磁導效應 011
2.1.1麥克斯韋方程組及其應用 011
2.1.2電磁波譜 013
2.1.3介電效應 013
2.1.4磁導效應 014
2.2光電效應、光電導效應與光伏效應 015
2.2.1光電效應 015
2.2.2光電導效應 015
2.2.3光伏效應 016
2.3光電介效應與光致發光效應 016
2.3.1熒光和磷光 016
2.3.2電致發光 018
2.4霍爾效應、熱電效應及熱阻效應 018
2.4.1霍爾效應 018
2.4.2熱電效應 019
2.4.3熱阻效應 020
2.5壓阻效應、壓電效應及熱電效應 021
2.5.1壓阻效應 021
2.5.2壓電效應 021
2.5.3熱電效應 022
2.6磁效應與多普勒效應 022
2.6.1磁致伸縮效應 022
2.6.2磁阻效應 023
2.6.3巴克豪森效應 024
2.6.4能斯特-愛廷豪森效應 024
2.6.5法拉第旋轉效應與福格特效應 024
2.6.6多普勒效應 025
2.7磁光效應 025
2.7.1磁光克爾效應 025
2.7.2克爾效應 025
2.7.3普克爾斯效應 026
參考文獻 026
第3章常用傳感器 027
3.1電導和電容傳感器 027
3.1.1電導傳感器 027
3.1.2電容傳感器 028
3.2光波導傳感器 029
3.2.1光波導中的傳播 029
3.2.2光波導的靈敏度 031
3.2.3基于光纖的傳感器 031
3.2.4光干涉傳感器 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-可見和紅外光譜 036
3.3.2紫外-可見光譜 037
3.3.3光致發光光譜 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電化學傳感器 045
3.4.1化學反應 045
3.4.2化學熱力學 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pH 傳感器 052
3.4.7基于電化學的氣體傳感器 053
3.4.8伏安法 053
3.5擴散電流與容性電流 054
3.5.1擴散電流 054
3.5.2容性電流 056
3.5.3計時電流法（或電位階躍伏安法） 056
3.6線性掃描伏安法和循環伏安法 056
3.6.1線性掃描伏安法 056
3.6.2循環伏安法 058
3.7固態傳感器 059
3.7.1PN 結二極管和基于雙極結的傳感器 059
3.7.2基于肖特基二極管的傳感器 061
3.7.3基于場效應晶體管的傳感器 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 070
第4章有機傳感器 072
4.1表面反應 072
4.1.1靶向與錨定有機分子 072
4.1.2自組裝 073
4.2生物感測的表面修飾 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導電和非導電聚合物表面 078
4.3蛋白質與傳感器集成 079
4.3.1蛋白質的結構 079
4.3.2蛋白質的功能 081
4.3.3傳感應用中的蛋白質 082
4.3.4抗體在感測中的應用 082
4.3.5酶在感測中的應用 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 的結構 088
4.4.2RNA 的結構 090
4.4.3DNA 解碼器和微陣列 090
參考文獻 093
第二篇生化傳感器094
第5章用于醫療健康的生物傳感器的*新進展 094
5.1生物傳感器的發展及其材料 094
5.1.1生物傳感器的發展 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電化學與酶生物傳感器 099
5.3.1電化學生物傳感器 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聚合物有機生物傳感器與微流體生物傳感器 105
5.5.1聚合物有機生物傳感器 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 109
第6章石墨烯與納米材料生化傳感器 114
6.1石墨烯電化學傳感器概述 114
6.1.1石墨烯的結構特性與制備方法 114
6.1.2石墨烯電化學傳感器 117
6.2用于檢測溶菌酶的功能化銀納米顆粒生化傳感器 121
6.2.1常用檢測溶菌酶的方法 121
6.2.2制備與實驗 122
6.2.3AgNPs/GA 生化感測探針及其討論 123
6.3氧化鈦納米電化學生物傳感器 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 的感測過程 131
6.3.4TiO2 電化學生物傳感器在醫療中的應用 132
6.4用于肺癌生物標志物分析的多維結構的納米傳感器 137
6.4.1肺癌診斷與納米材料 137
6.4.2零維結構納米材料 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合材料 149
參考文獻 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噴墨印刷導電材料與3D 微流體 161
7.2.5應用 162
7.3微流體芯片中的光纖生化傳感器 165
7.3.1光纖傳感器的結構和傳感機制 165
7.3.2集成光纖芯片的測量方法 168
7.3.3應用 173
7.3.4片上的流量測量 182
參考文獻 185
第8章非酶生物傳感器與基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 188
8.1非酶生物傳感器 188
8.1.1食品安全與農藥殘留檢測 188
8.1.2非酶受體 189
8.1.3光學感測方法 190
8.1.4電化學感測 199
8.2基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 204
8.2.1基于DNA 的無標記電化學生物傳感器的概要 204
8.2.2異構的基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 206
8.2.3同構的基于DNA 的無標記電化學生物傳感器 220
參考文獻 223
第9章場效應晶體管生物傳感器 226
9.1生化FET 傳感器檢測原理 226
9.1.1生化FET 傳感器及其結構 226
9.1.2固體電解質界面 230
9.1.3FET 的檢測機制 234
9.2用于生物素特異性檢測的高靈敏度石墨烯場效應管生物傳感器 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結果與測試 240
9.3感測血清樣品中唾液酸的場效應管生物傳感器 244
9.3.1唾液酸與基本構成 244
9.3.2OECT 制造過程 245
9.3.3基于OECT 的SA 生物傳感器的設計及其性能 246
9.4快速測定流感的雙通道場效應晶體管生物傳感器 250
9.4.1流感病毒及其FET 測定 250
9.4.2制造過程 251
參考文獻 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健康監測傳感器 255
10.1.2智能假肢 260
10.1.3輔助機器人 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用 264
10.2.2運動監測 266
10.2.3生命體征監測 267
10.2.4周圍環境監測 272
10.2.5可拉伸傳感器設計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測 276
10.3.2汗液中葡萄糖的監測 277
參考文獻 280
第三篇生化傳感系統的廣義應用282
第11章智慧醫療 282
11.1智慧醫療：讓醫療更智能 282
11.1.1智慧醫療的理念 282
11.1.2智慧醫療的典型應用 283
11.2醫療物聯網（IoMT） 285
11.2.1IoMT 構成 285
11.2.2IoMT 使能技術 286
11.2.3IoMT 在醫療保健中的應用 288
11.3實例：基于可穿戴設備和云計算的智能孕產婦保健服務系統 291
11.3.1系統的作用與意義 291
11.3.2孕婦可穿戴設備 292
11.3.3IoMT 平臺 292
參考文獻 296
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傳感器與生化傳感系統關鍵技術 作者簡介
曾憲武，青島科技大學信息學院，中國物聯網人才培養眾創聯盟副理事長，青島市軟件學會理事，系主任，教授，教育背景：（1）1987年7月畢業于北京郵電大學，通信工程系；（2）1993年7月畢業于蘭州交通大學，鐵路運輸自動化方向，獲工學碩士學位；（3）2008年畢業于中國海洋大學，海洋信息探測與處理方向，獲理學博士學位。工作經歷與代表性科研成果：（1）1987.07～1990.09，甘肅省郵電管理局，任載波通信助理工程師；（2）1993.07～1996.04，蘭州交通大學，電信系，通信工程專業，任講師；（3）1996.04～2002.12，煙臺東方電子信息產業集團有限公司，任通信事業部、配電自動化事業部主任工程師，主持了棗莊配電自動化、上海閔行及人民廣場配電自動化等項目，規劃設計了岳陽、東營等配電自動化系統；（4）2003.01～至今，青島科技大學任教，從事通信工程與物聯網工程教學、智能電網方向的教學科研工作，完成國家自然科學基金資助項目“時滯離散變結構控制系統的分析與綜合（60574005）”，國家自然科學基金項目“具有時間滯后的離散變結構控制系統的分析與設計（60674020）”，及山東省自然科學重點基金項目“滯后廣義變結構控制系統的建模”（資助號：Z2006G11）。承擔自然科學基金資助項目“基于海量時空數據語義挖掘及分布密度估計的城市區域社會功能研究(61402246)”。先后發布科研論文40多篇，其中被SCI、EI收錄20篇，主持橫向課題3項、主講的《電磁場理論》被評為2010校級優秀課程，2011年度被山東經信委、省教育廳評為山東省企校合作辦學先進個人。
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