生物化学微传感器系统及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1基本概念 1

1.1.1传感器定义与分类 1

1.1.2化学传感器与生物传感器 2

1.1.3生物化学微传感器系统 3

1.1.4生物化学传感器主要性能参数 4

1.2发展概况 5

1.3本书内容概述 9

1.3.1研究工作背景 9

1.3.2章节安排 10

参考文献 11

第2章 生物化学传感器基本原理 12

2.1生物化学传感器结构与原理 12

2.1.1生物化学传感器基本结构 12

2.1.2生物化学传感器工作机理 17

2.2电化学传感器检测原理 21

2.2.1电化学基本概念及理论 21

2.2.2电化学传感器检测实验基础 27

2.2.3电化学传感器检测方法 30

2.2.4电化学传感器 35

2.3光化学传感器检测原理 39

2.3.1基于吸光度检测的光波导传感器 40

2.3.2基于荧光检测的光波导传感器 41

2.3.3基于共振原理的光波导传感器 42

2.4光电传感器检测原理 49

2.4.1有机物紫外吸收原理 49

2.4.2紫外光电检测原理 50

2.4.3紫外吸收光谱的标准模型 51

2.4.4紫外光电微传感器 52

2.4.5光电传感器的测量数据传输 55

参考文献 55

第3章 微传感芯片系统关键技术 59

3.1微传感芯片设计与制备关键技术 59

3.1.1微传感芯片的材料选取 59

3.1.2微电极体系设计 60

3.1.3微电极常用加工工艺 62

3.1.4微传感电极制备 64

3.1.5超微电极制备 65

3.2生物化学敏感膜制备技术 71

3.2.1化学传感器敏感膜制备技术 71

3.2.2生物敏感膜固定化技术 77

3.3样品预处理微流控芯片制备技术 80

3.3.1高温高压消解芯片及其制备技术 80

3.3.2热辅助紫外消解芯片及其制备技术 86

3.4基于CMOS工艺的微传感SOC关键技术 93

3.4.1 CMOS技术 93

3.4.2 SOC技术 94

3.4.3基于CMOS工艺的微传感SOC制造技术 95

3.5生物化学微传感器芯片系统封装技术 97

3.5.1封装材料 98

3.5.2圆片级封装 101

3.5.3封装测试技术 114

参考文献 117

第4章 生物化学微传感器增敏方法 122

4.1电化学微传感器的结构增敏方法 122

4.1.1三维微池电极 123

4.1.2三维叉指电极 127

4.2电化学微传感器的材料增敏方法 135

4.2.1微电极表面修饰 135

4.2.2纳米敏感材料的基本特点 139

4.2.3金属纳米敏感材料 141

4.2.4金属氧化物纳米敏感材料 151

4.2.5石墨烯敏感材料 155

4.2.6导电聚合物敏感材料 158

4.2.7介孔敏感材料 163

4.3纳米多孔薄膜的光学传感增敏效应 173

4.3.1 SiO2介孔薄膜修饰的波长检测型SPP共振传感器 176

4.3.2基于纳米多孔金薄膜的SPP共振传感器 180

4.3.3 TiO2纳米多孔薄膜光波导共振传感器 186

4.4本章小结 188

参考文献 188

第5章 电化学免疫微传感器 195

5.1免疫检测概述 195

5.1.1免疫分析原理与方法 195

5.1.2电化学免疫传感器 198

5.2安培型免疫微传感器 204

5.2.1安培免疫微电极的设计与制备 204

5.2.2基于二元硫醇混合自组装膜的甲胎蛋白免疫微传感器 208

5.2.3基于壳聚糖-纳米金复合膜的黄曲霉毒素免疫微传感器 213

5.3电位型免疫传感器 227

5.3.1电位型传感器概述 227

5.3.2 FET免疫传感器检测原理 228

5.3.3糖化血红蛋白FET免疫传感器研究的意义 230

5.3.4糖化血红蛋白FET免疫微传感芯片的设计与制备 232

5.3.5基于聚吡咯／纳米金复合膜的糖化血红蛋白微传感芯片 235

5.3.6基于自组装纳米修饰的糖化血红蛋白微传感芯片 236

5.4本章小结 247

参考文献 248

第6章 基于场效应的生物化学传感器与集成芯片 257

6.1场效应生物化学传感器及集成芯片的研究与发展 257

6.1.1 ISFET生物化学传感器的研究与发展 257

6.1.2 ISFET微传感SOC的研究与发展 258

6.2离子敏场效应晶体管生物化学传感器 263

6.2.1工作原理 263

6.2.2 ISFET的设计与制造 268

6.2.3基于ISFET的pH传感器及其应用 278

6.2.4 Bio-FET 287

6.3 pH-ISFET SOC 302

6.3.1 pH-ISFET仿真模型建立 302

6.3.2 ISFET传感器读出系统设计与实现 311

6.3.3 ISFET集成芯片兼容性设计与实现 322

6.3.4集成芯片的关键后续工艺 329

6.3.5集成芯片测试与分析 339

6.4本章小结 348

参考文献 349

第7章 光寻址多参数生物化学传感器及其应用 354

7.1光寻址传感技术的研究与发展 354

7.2 LAPS生物化学传感器检测原理 358

7.3 LAPS测试系统与传感器芯片 366

7.4酶LAPS的测试 377

7.5 LAPS用于免疫蛋白检测 380

7.6 LAPS在有机磷检测中的应用 388

7.7本章小结 395

参考文献 395

第8章 化学需氧量和生化需氧量电化学微传感器 399

8.1化学需氧量电化学微传感器 399

8.1.1化学需氧量及其检测方法概述 399

8.1.2基于电化学原理的COD微传感器研制 404

8.2生化需氧量电化学微传感器 425

8.2.1生化需氧量及其检测方法概述 425

8.2.2基于电化学原理的BOD微传感器研制 432

8.3本章小结 461

参考文献 462

第9章 总氮微传感器 467

9.1总氮检测方法概述 467

9.1.1总氮检测的意义 467

9.1.2总氮检测方法和仪器的发展概况 469

9.1.3基于电化学原理的总氮检测方法 471

9.2基于纳米铜修饰电极的总氮微传感器 471

9.2.1圆盘微传感电极的设计与制备 471

9.2.2圆盘微传感电极的电化学修饰技术 472

9.2.3基于纳米铜修饰电极的总氮检测方法 498

9.2.4总氮微传感器系统的研制及性能测试 506

9.3基于纳米银／银钯合金修饰电极的总氮微传感器 511

9.3.1叉指微电极阵列电极的设计与制备 512

9.3.2纳米银敏感膜的响应机理 513

9.3.3基于叉指微电极阵列的电化学修饰技术 513

9.4本章小结 538

参考文献 539

第10章 总磷微传感器 543

10.1总磷检测方法概述 543

10.1.1总磷检测的意义 543

10.1.2总磷检测方法和仪器的发展概况 545

10.2基于电化学原理的总磷微传感器 553

10.2.1基于钴电极的电位型总磷微传感器 553

10.2.2基于磷钼杂多酸还原法的电流型总磷微传感器 559

10.3基于光学原理的总磷微传感器 563

10.3.1 Ag高反膜作为F-P腔反射面 564

10.3.2介质高反膜作为F-P腔反射面 564

10.3.3金属纳米孔高反膜作为F-P腔反射面 566

10.4本章小结 569

参考文献 570

第11章 小型化氨氮传感器 573

11.1水体氨氮检测研究意义 573

11.2水体氨氮检测研究现状 575

11.2.1电化学法 575

11.2.2中和滴定法 576

11.2.3比色分析法 577

11.2.4其他方法 578

11.3基于气相比色原理的小型化水体氨氮自动光学检测装置 579

11.3.1气相比色检测原理 579

11.3.2敏感膜片制备 582

11.3.3检测装置设计 584

11.3.4检测装置制作 586

11.3.5检测装置测试 589

11.4基于安培型微纳电极的氨氮传感器系统 597

11.4.1氨氮微传感器的敏感电极 598

11.4.2薄液层氨氮微传感器 608

11.4.3三维结构微纳电极氨氮传感器 615

11.4.4采用三维结构微纳电极氨氮传感器的检测系统 622

11.5本章小结 623

参考文献 623

第12章 重金属离子微传感器 628

12.1水体重金属离子检测技术发展概况 628

12.1.1重金属离子检测的意义 628

12.1.2现有重金属检测方法及发展趋势 628

12.1.3重金属离子的分离富集预处理技术 629

12.1.4重金属离子的微传感检测技术 631

12.1.5重金属离子的分离富集与传感器的微纳集成技术 635

12.2基于离子液体分离富集的痕量汞微传感系统研究 637

12.2.1辛基吡啶离子液体对汞的高选择性富集研究 637

12.2.2分离富集的在线系统实现 640

12.2.3痕量汞的分离富集检测集成联用微系统研究 643

12.3用于铜、铅、锌同时检测的环保型微传感芯片研究 647

12.3.1重金属微传感器的检测原理 647

12.3.2测试方法的选择 650

12.3.3重金属微传感芯片制备 651

12.3.4重金属微传感器表面修饰方法 653

12.3.5实验测试 654

12.3.6结果与讨论 655

12.4高灵敏度和低检测限的超微电极阵列传感器芯片研究 662

12.4.1重金属超微电极阵列传感器芯片制备 662

12.4.2重金属超微电极阵列传感器芯片表面修饰方法 665

12.4.3实验测试 666

12.4.4结果与讨论 666

12.5本章小结 672

参考文献 673

第13章 水环境监测无线网络传感器集成系统 677

13.1水污染检测微传感器系统 677

13.1.1总氮检测系统 677

13.1.2总磷检测系统 680

13.1.3 COD检测系统 681

13.1.4氨氮检测系统 682

13.1.5重金属检测系统 685

13.2传感器节点及无线组网技术 687

13.2.1传感器节点平台 688

13.2.2网关节点平台 689

13.3水环境监测多参数无线网络传感器集成系统 690

13.4本章小结 692

参考文献 692

索引 694