Introduction to Bio sensor and it's application.

1. Supervisor :
Dr. M.Emadi
Prepared by:
Seyed Yahya Moradi and etal. Part 1
Javid Bakrani and etal. Part 2
2015/22/10

2. ‫اجزا‬ ،‫تاریخچه‬ ،‫تعریف‬
‫ها‬ ‫بندی‬ ‫دسته‬
‫گ‬ ‫و‬ ‫پیزوالكتریك‬ ،‫نوری‬ ،‫شیمیایی‬ ‫الكترو‬ ‫های‬ ‫مبدل‬‫رمایی‬
‫و‬ ‫خون‬ ‫جریان‬ ،‫فشار‬ ،‫نیرو‬ ،‫دمایی‬ ‫سنسورهای‬...
‫رو‬ ‫پیش‬ ‫های‬ ‫افق‬
‫استفاده‬ ‫عدم‬ ‫و‬ ‫استفاده‬ ‫موارد‬

3. 0
‫بیوسنسور؟‬ ‫چرا‬
•‫کارآیی‬ ‫یا‬ ‫عملكرد‬:Performance
•‫دهه‬ ‫خونی‬ ‫فرآورده‬ ‫ماجرای‬60:‫امریكا‬-‫فرانسه‬ ‫و‬ ‫برزیل‬
•‫جویی‬ ‫صرفه‬600‫ضرر‬ ‫یا‬ ‫دالری‬ ‫میلون‬8‫دالری‬ ‫میلیارد‬
•‫اصفهان‬ ‫متروی‬ ‫ماجرای‬
•GPS
•‫خاکی‬ ‫کرم‬(TBM)
•‫اشتباه‬ ‫انتخاب‬:
•‫پردازش‬ ،‫داده‬ ‫آوری‬ ‫جمع‬ ‫مراحل‬ ‫تمامی‬‫گیری‬ ‫نتیجه‬ ‫و‬=‫اهلل‬ ‫فی‬ ‫فنای‬
©http://ien.gatech.edu/research/microsystems-mi/uctures-msnems

4. 1
‫بیوسنسور‬ ‫تعریف‬
•‫بیوسنسور‬=‫بیو‬+‫سنسور‬=‫حسگر‬+‫زیستی‬=‫زیست‬ ‫حسگر‬‫ی‬
‫بیوسنس‬‫ور‬
‫نانو‬
‫الكترونیك‬
‫شناسی‬ ‫زیست‬
‫دهند‬ ‫می‬ ‫را‬ ‫بیوسنسور‬ ‫یک‬ ‫تشکیل‬ ‫نانو‬ ‫مقیاس‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫الکترونیک‬ ‫طراحی‬ ‫با‬ ‫بیولوژیک‬ ‫فرایند‬ ‫یک‬.

5. 2
‫بیوسنسور‬ ‫تعریف‬
•‫که‬ ‫گفت‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫تر‬ ‫جامع‬ ‫تعریف‬ ‫در‬:
‫زیس‬ ‫خاص‬ ‫پدیدۀ‬ ‫یك‬ ‫تبدیل‬ ‫برای‬ ‫وسیله‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫بیوسنسور‬‫شیمیایی‬ ،‫تی‬
‫کند‬ ‫می‬ ‫عمل‬ ‫الكتریكی‬ ‫سیگنال‬ ‫یك‬ ‫به‬ ‫فیزیكی‬ ‫یا‬.
©http://rsipvision.com/wp-content/uploads/2013/12/3D-Reconstruction-of-the-heart.jpg
©http://ien.gatech.edu/research/microsystems-microstructures-memsnems

6. 3
‫بیوسنسور‬ ‫تاریخچه‬
‫نخستین‬‫بار‬‫مفهوم‬‫حسگرهای‬‫زیستی‬‫توسط‬
‫پروفسور‬‫لیالند‬‫کالرک‬‫در‬‫اوایل‬‫ساله‬‫ای‬
۱۹60‫برای‬‫اندازه‬‫گیری‬‫غلظت‬‫گلوکز‬‫ب‬‫رای‬
‫بیماران‬‫دیابتی‬‫توسط‬‫آنزیم‬‫گلوکز‬‫اکسیداز‬
‫معرفی‬‫شد‬.
©https://en.wikipedia.org/wiki/Leland_Clark
TheClarkOxygenPolarographElectrode
©http://www.medgadget.com/2005/02/dr_leland_c_cla.html

7. 4
‫بیوسنسورها‬ ‫اساس‬
•‫اصل‬‫شناسایی‬‫بیوسنسور‬‫بر‬‫مبنای‬‫واکنش‬‫بین‬‫آنالیت‬‫مو‬‫رد‬‫نظر‬‫و‬
‫سیستمهای‬‫بیولوژیکی‬‫است‬.
•‫یك‬‫بیوسنسور‬‫را‬‫می‬‫توان‬‫به‬‫عنوان‬‫ابزاری‬‫که‬‫از‬‫تلفیق‬‫یك‬‫حس‬‫گر‬
‫بیولوژیكی‬‫متصل‬‫به‬‫یك‬‫مبدل‬‫حاصل‬‫می‬،‫شود‬‫تعریف‬‫نمود‬.
•‫در‬‫اثر‬‫فعل‬‫و‬‫انفعال‬‫خاص‬‫تغییراتی‬‫در‬‫یك‬‫یا‬‫چند‬‫خاصیت‬‫فیزی‬‫كی‬‫و‬
‫شیمیایی‬‫صورت‬‫می‬‫گیرد‬‫که‬‫این‬‫تغییرات‬‫و‬‫فعل‬‫و‬‫انفعاالت‬‫ت‬‫وسط‬‫یك‬
‫مبدل‬‫اندازه‬‫گیری‬‫می‬‫شوند‬.
©http://www.medgadget.com/2005/02/dr_leland_c_cla.html

8. 5
‫بیوسنسورها‬ ‫اجزای‬
•‫بیولوژیک‬ ‫ردیابی‬ ‫قسمت‬(‫بیورسپتور‬:)‫اولیه‬ ‫شناسایی‬
•‫مبدل‬(‫ترانسدیوسر‬)
‫تغییرات‬ ‫تبدیل‬(‫شیمیایی‬ ‫یا‬ ‫فیزیكی‬)‫انداز‬ ‫قابل‬ ‫پیغام‬ ‫یك‬ ‫به‬‫گیری‬ ‫ه‬
•‫خروجی‬ ‫سیستم‬:‫خروجی‬ ‫سیگنال‬ ‫تولید‬
©http://www.medgadget.com/2005/02/dr_leland_c_cla.html

9. 6
‫بیوسنسورها‬ ‫اجزای‬
©http://barolo.ipc.uni-tuebingen.de/markiert.php?lang=en&show=22
‫بیوسنسو‬ ‫پایه‬ ‫بر‬ ‫آزمایشگاهی‬ ‫تجهیزات‬ ‫اکثر‬ ‫بنیان‬ ‫زیر‬ ‫شكل‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬‫است‬ ‫رها‬.

10. 5
‫بیوسنسورها‬ ‫ساخت‬ ‫تکنولوژی‬
NEMS
MEMS
Nanoelectromechanical systems
Microelectromechanical systems
©http://ien.gatech.edu/research/microsystems-microstructures-memsnems

11. 7
‫زیستی‬ ‫های‬ ‫گیرنده‬ ‫براساس‬ ‫بیوسنسورها‬ ‫بندی‬ ‫طبقه‬
‫آنزیمی‬ ‫بیوسنسور‬
‫بادی‬ ‫آنتی‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫بیوسنسور‬
‫میكروب‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫بیوسنسور‬
‫نوکلئیك‬ ‫اسید‬ ‫شدن‬ ‫هیبرید‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫بیوسنسور‬
‫ها‬ ‫ارگانل‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫ها‬ ‫بیوسنسور‬
‫ها‬ ‫سلول‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫بیوسنسور‬

12. 8
‫تبدیل‬ ‫نوع‬ ‫اساس‬ ‫بر‬ ‫بیوسنسورها‬ ‫بندی‬ ‫طبقه‬
•‫الكتروشیمیایی‬
•‫نوری‬
•‫پیزوالكتریك‬
•‫گرماسنجی‬ ‫یا‬ ‫گرمایی‬
•‫متریك‬ ‫کالری‬
©http://www.medgadget.com/2005/02/dr_leland_c_cla.html

13. 9
‫نوری‬ ‫بیوسنسور‬(‫اپتیکی‬)
•‫عملكرد‬‫بیوسنسورهای‬‫نوری‬‫عموما‬‫بر‬‫پایه‬‫طیف‬‫سنجی‬،‫جذب‬‫طیف‬
‫سنجی‬،‫فلورسانس‬‫طیف‬‫سنجی‬‫انعکاس‬‫داخلی‬‫است‬.
•‫این‬‫بیوسنسورها‬‫بطور‬‫موفقیت‬‫آمیزی‬‫در‬‫تشخیص‬‫باکتریهای‬‫بیماری‬‫زا‬
‫بكار‬‫رفته‬‫است‬.
©http://www.uni-tuebingen.de/t.com/2005/02/dr_leland_c_cla.html
Spectroscopy and NMR

14. 10
‫نوری‬ ‫بیوسنسور‬(‫اپتیکی‬)

15. 11
‫پیزوالکتریک‬ ‫بیوسنسور‬
•‫تولید‬ ‫بر‬ ‫مبتنی‬ ‫بیوسنسور‬ ‫این‬ ‫اساس‬‫جریان‬‫تغییرات‬ ‫اثر‬ ‫در‬‫شده‬ ‫ایجاد‬
‫در‬‫مکانیکی‬ ‫نیروهای‬ ‫یا‬ ‫جرم‬‫باشد‬ ‫می‬.
©https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricity
©https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricity

16. 12
‫متریک‬ ‫کالری‬ ‫بیوسنسور‬
‫حس‬ ‫عنصر‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫بیوشیمیایی‬ ‫واکنش‬ ‫حرارت‬ ‫متریك‬ ‫کالری‬ ‫های‬ ‫مبدل‬‫ی‬
‫کنند‬ ‫می‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬.

17. 13
‫گرمایی‬ ‫بیوسنسور‬(‫دمایی‬)
•‫همه‬‫فرآیندهای‬‫شیمیایی‬‫با‬‫تولید‬‫یا‬‫جذب‬‫انرژی‬‫همراه‬‫هستند‬‫ک‬‫ه‬
‫تغییرات‬‫حرارت‬‫مذکور‬‫را‬‫می‬‫توان‬‫با‬‫یك‬‫ترمیستور‬‫حساس‬‫انداز‬‫ه‬‫گیری‬
‫کرد‬‫و‬‫آن‬‫را‬‫به‬‫میزان‬‫واکنش‬‫نسبت‬‫داد‬.
•،‫ترمیستورها‬‫ترموکوپل‬،‫ها‬‫نیمه‬‫هادی‬‫های‬‫اتصال‬P-N‫نمونه‬‫هایی‬
‫از‬‫آن‬‫هستند‬.
©https://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricity

18. 14
‫ترمیستور‬
•‫المان‬‫وابسته‬‫و‬‫مقاومت‬‫ی‬
‫پسیوی‬(‫غیرفعال‬)‫است‬‫و‬
‫مقاومت‬‫آن‬‫متناسب‬‫با‬
‫دما‬‫تغییر‬‫می‬‫کند‬.
©http://mic.hit-karlsruhe.de/projekte/SS09-UnderControl-OnAir/vorteilnachteil.html

19. 15
‫ترمیستور‬
•‫دماسنج‬‫الكترونیكی‬‫کلینیكی‬‫مثالی‬‫از‬‫یك‬‫ابزار‬‫دقیق‬‫اندازه‬‫گیری‬‫دما‬
‫مبتنی‬‫بر‬‫ترمیستور‬‫است‬.‫سنسور‬‫این‬‫ابزار‬‫دقیق‬‫از‬‫یك‬‫پروب‬‫تشكیل‬
‫شده‬‫که‬‫یك‬‫ترمیستور‬‫دارد‬.
©http://mic.hit-karlsruhe.de/projekte/SS09-UnderControl-OnAir/vorteilnachteil.html

20. 16
‫نیرو‬ ‫سنسورهای‬
‫نیرو‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫معمول‬ ‫روش‬‫کوچک‬ ‫جابجایی‬ ‫یک‬ ‫به‬ ‫نیرو‬ ‫تبدیل‬‫ا‬ ‫و‬‫ندازه‬
‫است‬ ‫جابجایی‬ ‫آن‬ ‫گیری‬.
‫کاربردها‬:
‫بدن‬ ‫وزن‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬
‫شی‬ ‫یک‬ ‫گرفتن‬ ‫نیروی‬ ‫تحلیل‬(grasping force)‫سایبرنتیک‬ ‫دست‬ ‫در‬
‫ماهیچه‬ ‫ایزومتریك‬ ‫انقباض‬ ‫بررسی‬
‫رفتن‬ ‫راه‬ ‫تحلیل‬
©http://www.phidgets.com/docs/1131_User_Guide ©http://www.meas-spec.com/product/t_product.aspx?id=2426#

21. 17
‫نیرو‬ ‫سنسور‬ ‫کاربرد‬
‫تعبیه‬ ‫سنسورهایی‬ ‫کفش‬ ‫این‬ ‫در‬‫گردیه‬‫ما‬ ‫که‬‫با‬ ‫را‬‫شیوه‬‫آ‬ ‫رفتن‬ ‫راه‬‫می‬ ‫شنا‬‫کند‬
‫کند‬ ‫می‬ ‫کمك‬ ‫ما‬ ‫به‬ ‫رفتن‬ ‫راه‬ ‫نحوه‬ ‫اصالح‬ ‫برای‬ ‫و‬.
‫و‬ ‫درکف‬ ‫سنسور‬ ‫چهار‬ ‫کفش‬ ‫این‬‫در‬‫دقیق‬ ‫که‬ ‫دارد‬ ‫پا‬ ‫جلوی‬ ‫و‬ ‫پاشنه‬ ‫زیر‬‫میزان‬ ‫ا‬
‫کند‬ ‫می‬ ‫ثبت‬ ‫را‬ ‫زمین‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫پا‬ ‫وارده‬ ‫نیروی‬.
©http://www.phidgets.com/docs/1131_User_Guide ©http://www.meas-spec.com/product/t_product.aspx?id=2426#

22. 18
‫خون‬ ‫دینامیک‬ ‫متغیرهای‬ ‫سنسورهای‬

23. 19
‫خون‬ ‫فشار‬ ‫سنسورهای‬
‫ساختار‬‫آن‬‫معموال‬‫از‬‫یك‬‫دیافراگم‬‫ارتجاعی‬(‫فسفر‬‫برنز‬‫یا‬‫فوالد‬‫زن‬‫گ‬‫نزن‬)
‫متصل‬‫به‬‫یك‬‫سنسور‬‫است‬‫که‬‫سنسور‬‫بر‬‫اثر‬‫حرکت‬‫ناشی‬‫از‬‫جری‬‫ان‬‫خو‬‫ن‬
‫سیگنال‬‫هایی‬‫را‬‫تولید‬‫می‬‫کند‬.
©http://www.dx.com/p/keyes-bmp085-fr4-altimeter-atmospheric-pressure-
sensor-module-for-arduino-310361#.VjNsk1K--00
©http://www.ece.ucsb.edu/~hespanha/

24. 20
‫سنج‬ ‫کرنش‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫خون‬ ‫سنسورفشار‬
©http://www.aptifirst.com/strain_gauge_conditioning.htm

25. 21
‫خازنی‬ ‫سنسور‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫خون‬ ‫سنسورفشار‬
‫خون‬ ‫جریان‬ ‫براثر‬ ‫خازن‬ ‫ظرفیت‬ ‫در‬ ‫تغییر‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬

26. 22
‫وایرلس‬ ‫میکروسنسور‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫خون‬ ‫سنسورفشار‬
‫از‬‫دو‬‫سیم‬‫پیچ‬‫مسی‬‫بسیار‬‫ظریف‬‫تشكیل‬‫شده‬‫اند‬‫که‬‫در‬‫ی‬‫ك‬‫محیط‬
‫االستیك‬‫قرار‬‫می‬‫گیرند‬.
‫با‬‫افزایش‬‫فشارمحیط‬‫سیم‬‫پیچ‬‫ها‬‫به‬‫هم‬‫نزدیك‬‫تر‬‫شده‬‫و‬‫فرکانس‬
‫رزونانس‬‫آنها‬‫برای‬‫امواج‬‫رادیویی‬‫که‬‫به‬‫سیم‬‫پیچ‬‫ها‬‫تابیده‬‫م‬‫ی‬‫شود‬
‫تغییر‬‫می‬‫کند‬.
©http://www.meas-spec.com/product/t_product.aspx?id=2426#

27. 23
‫خون‬ ‫دینامیک‬ ‫متغیرهای‬ ‫سنسورهای‬
•‫گیری‬ ‫خون،اندازه‬ ‫جریان‬ ‫گیری‬ ‫اندازه‬ ‫های‬ ‫روش‬ ‫ترین‬ ‫ازمعمول‬ ‫یكی‬
‫است‬ ‫آن‬ ‫الكترومغناطیسی‬.
‫خون‬ ‫جریان‬ ‫سنسور‬ ‫کار‬ ‫طرز‬:
‫الكتریكی‬ ‫آهنربا‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫مغناطیسی‬ ‫میدان‬ ‫ایجاد‬
‫خون‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫باردار‬ ‫ذرات‬ ‫گیری‬ ‫جهت‬
‫الكتریكی‬ ‫میدان‬ ‫ایجاد‬
‫خون‬ ‫جریان‬ ‫با‬ ‫متناسب‬ ‫پتانسیل‬ ‫اختالف‬
©http://ien.gatech.edu/research/microsystems-microstructures-memsnems

28. 24
‫خون‬ ‫دینامیک‬ ‫متغیرهای‬ ‫سنسورهای‬