生醫電子

生物感測器(biosensor)

生物感測器是一種把生物或化學事實——「這滴血裡有多少葡萄糖?」——轉成你能在儀表上讀到的電訊號的裝置。它總是由兩半栓在一起:一個會專一抓住目標分子的「生物辨識元件」(酵素、抗體、或一段 DNA),以及一個把這個「抓住」事件轉成電的「轉換器」。辨識元件是鎖與鑰匙的化學;轉換器則是察覺鑰匙已經轉動的電子電路。家用血糖試紙就是日常裡的無名英雄:試紙上的酵素只與葡萄糖反應,產生電子,儀表數著這股微小電流,顯示為「mg/dL」。

轉換器有好幾種風味。電化學生物感測器(如血糖試紙)量測反應產生的電流或電壓——便宜、靈敏,是商用主流。光學生物感測器盯著顏色或螢光的變化。質量式的(石英晶體或微機電懸臂梁)則偵測目標分子黏附時增加的微小重量。其工程挑戰極為嚴苛:想要的訊號可能是被吵雜生物體液中其他一切干擾所淹沒的皮安到奈安,所以生物感測器前端需要超低雜訊放大、講究的參考電極,以及對每一個非目標分子的排除。連續血糖監測更進一步——一個植入皮下的微小電化學感測器,每幾分鐘串流一次讀值,連續兩週。

電化學生物感測器:一個專一的酵素反應釋出電子,所得電流與目標物的多寡成正比。

1962 年由 Leland Clark(也是血氧電極的發明者)提出的「酵素電極」開創了這個領域;它衍生出的數十億美元家用血糖機產業,至今仍是史上最成功的生物感測器——證明了殺手級特性是「選擇性」,而非單純的靈敏度。

又称
biochemical sensor生物傳感器生醫感測器