पहला बायोसेंसर का आविष्कार वर्ष 1950 में अमेरिकी बायोकेमिस्ट 'एल। एल। क्लार्क' ने किया था। इस बायोसेंसर का उपयोग रक्त में ऑक्सीजन को गेज करने के लिए किया जाता है, और इस सेंसर में इस्तेमाल होने वाले इलेक्ट्रोड को क्लार्क इलेक्ट्रोड या ऑक्सीजन इलेक्ट्रोड के रूप में नामित किया जाता है। बाद में, ग्लूकोज ऑक्सीडेज एंजाइम वाला एक जेल रक्त शर्करा की गणना करने के लिए ऑक्सीजन-इलेक्ट्रोड पर स्तरित किया गया था। इसके विपरीत, एंजाइम मूत्र का उपयोग एक इलेक्ट्रोड के साथ किया गया था जो विशेष रूप से एनएच 4 ++ आयनों के लिए शरीर के तरल पदार्थ जैसे कि मूत्र और रक्त में यूरिया की गणना के लिए आविष्कार किया गया था।
बाजार में बायोसेंसर की तीन पीढ़ियां उपलब्ध हैं। पहले प्रकार के बायोसेंसर में, उत्पाद की प्रतिक्रिया सेंसर को फैलती है और विद्युत प्रतिक्रिया का कारण बनती है। दूसरे प्रकार में, सेंसर में बेहतर प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए सेंसर और प्रतिक्रिया के बीच विशेष मध्यस्थ शामिल होते हैं। तीसरे प्रकार में, प्रतिक्रिया ही प्रतिक्रिया का कारण बनती है और कोई मध्यस्थ सीधे तौर पर शामिल नहीं होता है। यह लेख एक बायोसेंसर का अवलोकन देता है, बायोसेंसर का काम, विभिन्न प्रकार, और इसके अनुप्रयोग।
एक बायोसेंसर क्या है?
बायोसेंसर को विश्लेषणात्मक उपकरणों के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें सेंसर सिस्टम और एक ट्रांसड्यूसर जैसे जैविक पता लगाने वाले तत्वों का संयोजन शामिल है। जब हम किसी अन्य वर्तमान में मौजूद नैदानिक उपकरण के साथ तुलना करते हैं, ये सेंसर चयनात्मकता के साथ-साथ संवेदनशीलता की स्थितियों में उन्नत हैं। इन बायोसेंसर के अनुप्रयोग मुख्य रूप से कृषि क्षेत्र के साथ-साथ खाद्य उद्योगों में पारिस्थितिक प्रदूषण नियंत्रण की जाँच करना शामिल है। बायोसेंसर की मुख्य विशेषताएं स्थिरता, लागत, संवेदनशीलता और प्रजनन क्षमता हैं।
एक बायोसेंसर के मुख्य घटक
ब्लॉक आरेख बायोसेंसर में तीन सेगमेंट अर्थात् सेंसर, ट्रांसड्यूसर और संबंधित इलेक्ट्रॉन शामिल हैं। पहले खंड में, सेंसर एक उत्तरदायी जैविक भाग है, दूसरा खंड डिटेक्टर भाग है जो विश्लेषक के संपर्क से परिणामी संकेत को बदलता है और परिणामों के लिए यह सुलभ तरीके से प्रदर्शित होता है। अंतिम खंड में शामिल हैं एक एम्पलीफायर जिसे सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट, एक डिस्प्ले यूनिट और प्रोसेसर के रूप में जाना जाता है।
बायोसेंसर का कार्य सिद्धांत
आमतौर पर, एक विशिष्ट एंजाइम या पसंदीदा जैविक सामग्री को कुछ सामान्य विधियों द्वारा निष्क्रिय किया जाता है, और निष्क्रिय जैविक सामग्री ट्रांसजेंडर के निकट संपर्क में होती है। विश्लेषण एक स्पष्ट विश्लेषण को आकार देने के लिए जैविक वस्तु से जुड़ता है जो बदले में इलेक्ट्रॉनिक प्रतिक्रिया देता है जिसे गणना की जा सकती है। कुछ उदाहरणों में, विश्लेषण को एक उपकरण में बदल दिया जाता है जो गैस, गर्मी, इलेक्ट्रॉन आयनों या हाइड्रोजन आयनों के निर्वहन से जुड़ा हो सकता है। इस में, ट्रांसड्यूसर डिवाइस से जुड़े डिवाइस को विद्युत संकेतों में परिवर्तित कर सकता है जिसे परिवर्तित और गणना की जा सकती है।
बायोसेंसर का कार्य करना
ट्रांसड्यूसर का विद्युत संकेत अक्सर कम होता है और काफी उच्च बेसलाइन पर ओवरले होता है। आम तौर पर, सिग्नल प्रोसेसिंग में एक स्थिति आधारभूत सिग्नल में कटौती शामिल होती है, जो बिना किसी बायोकेटलिस्ट कवर के संबंधित ट्रांसड्यूसर से प्राप्त होती है।
बायोसेंसर प्रतिक्रिया का तुलनात्मक रूप से धीमा चरित्र विद्युत शोर निस्पंदन मुद्दे को काफी कम करता है। इस चरण में, प्रत्यक्ष आउटपुट एक एनालॉग सिग्नल होगा, हालांकि इसे डिजिटल रूप में बदल दिया जाता है और इसे स्वीकार किया जाता है एक माइक्रोप्रोसेसर वह चरण जहाँ सूचना की प्रगति होती है, पसंदीदा इकाइयों और डेटा स्टोर में ओ / पी से प्रभावित होता है।
बायोसेंसर के प्रकार
विभिन्न प्रकार के बायोसेंसर को सेंसर डिवाइस और साथ ही नीचे चर्चा की गई जैविक सामग्री के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
1. इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेंसर
आम तौर पर, इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेंसर एंजाइमैटिक कटैलिसीस की प्रतिक्रिया पर आधारित होता है जो इलेक्ट्रॉनों का उपभोग करता है या उत्पन्न करता है। इस तरह के एंजाइम को रेडॉक्स एंजाइम के रूप में नामित किया जाता है। इस बायोसेंसर के सब्सट्रेट में आम तौर पर तीन इलेक्ट्रोड शामिल होते हैं जैसे एक काउंटर, संदर्भ और कार्य प्रकार।
ऑब्जेक्ट विश्लेषण एक सक्रिय इलेक्ट्रोड की सतह पर होने वाली प्रतिक्रिया में लगा हुआ है, और यह प्रतिक्रिया दोहरी परत क्षमता के पार इलेक्ट्रॉन-हस्तांतरण भी कर सकती है। वर्तमान की गणना एक निर्धारित क्षमता पर की जा सकती है।
विद्युत रासायनिक बायोसेंसर को चार प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है
- एम्परोमेट्रिक बायोसेंसर
- पोटेंशियोमेट्रिक बायोसेंसर
- इम्पीडिमेट्रिक बायोसेंसर
- वोल्टामेट्रिक बायोसेंसर
2. एम्परोमेट्रिक बायोसेंसर
एक एम्परोमेट्रिक बायोसेंसर एक स्व-सम्मिलित उपकरण है, जो वर्तमान मात्रा की मात्रा के आधार पर सटीक मात्रात्मक विश्लेषणात्मक जानकारी प्रदान करता है।
आम तौर पर, इन बायोसेंसर्स में पोटेंशियोमेट्रिक-बायोसेंसर की तुलना में प्रतिक्रिया समय, ऊर्जावान पर्वतमाला और संवेदनशीलता होती है। बार-बार उपयोग में आने वाले साधारण एम्पीमेट्रिक बायोसेंसर में 'क्लार्क ऑक्सीजन' इलेक्ट्रोड शामिल है।
इस बायोसेंसर का नियम काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच करंट के प्रवाह की मात्रा और परिचालन इलेक्ट्रोड पर रेडॉक्स प्रतिक्रिया द्वारा प्रोत्साहित किए गए कार्य के आधार पर है। उच्च-थ्रूपुट दवा स्क्रीनिंग, गुणवत्ता नियंत्रण, समस्या का पता लगाने और संभालने और जैविक जाँच सहित, उपयोगों की एक विस्तृत चयन के लिए विश्लेषण केंद्र चुनना आवश्यक है।
3. पोटेंशियोमेट्रिक बायोसेंसर
इस प्रकार के बायोसेंसर एक उच्च ऊर्जावान सीमा के माध्यम से एक लघुगणकीय उत्तर प्रदान करता है। ये बायोसेंसर अक्सर एक कृत्रिम सब्सट्रेट पर पड़े इलेक्ट्रोड प्रोटोटाइप का निर्माण करके मॉनिटर द्वारा पूरा होते हैं, कुछ एंजाइम के साथ एक प्रदर्शन बहुलक द्वारा कवर किया जाता है।
इनमें दो इलेक्ट्रोड शामिल हैं जो काफी संवेदनशील और मजबूत हैं। वे केवल एचपीएलसी, नियंत्रण रेखा / एमएस और सटीक मॉडल की तैयारी के बिना प्राप्य से पहले चरणों में विश्लेषण की मान्यता की अनुमति देते हैं।
सभी प्रकार के बायोसेंसर आम तौर पर कम से कम नमूना तैयार करने पर कब्जा कर लेते हैं, क्योंकि जैविक रूप से पता लगाने वाला घटक, विश्लेषण करने के लिए बेहद मुश्किल होता है। भौतिक और विद्युत रासायनिक परिवर्तनों से बायोसेंसर के बाहर होने वाले संशोधन के कारण बहुलक के संचालन की परत से संकेत उत्पन्न होगा।
इन परिवर्तनों को आयनिक बल, जलयोजन, पीएच और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के लिए श्रेय दिया जा सकता है, बाद में एक सब्सट्रेट के ऊपर घूमते हुए एंजाइम के लेबल के रूप में। एफईटी में गेट टर्मिनल को एक एंटीबॉडी या एंजाइम के साथ बदल दिया गया है, अलग-अलग एनालिटिक्स के बहुत कम अटेंडेंस को भी महसूस कर सकता है क्योंकि गेट टर्मिनल की ओर एनालिसिस की आवश्यकता ड्रेन में सोर्स करंट में बदलाव करती है।
4. इम्पीडिमेट्रिक बायोसेंसर
EIS (इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी) भौतिक और रासायनिक गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एक उत्तरदायी संकेतक है। इम्पीडिमेट्रिक-बायोसेंसर के विस्तार की ओर बढ़ती प्रवृत्ति वर्तमान में देखी जा रही है। इम्पीडिमेट्रिक की तकनीक को बायोसेंसर के आविष्कार को अलग करने के लिए और साथ ही एंजाइम लेक्सेस, न्यूक्लिक एसिड, रिसेप्टर्स, संपूर्ण कोशिकाओं और एंटीबॉडी के उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं की जांच करने के लिए निष्पादित किया गया है।
5. वोल्टामेट्रिक बायोसेंसर
यह संचार एक्रिलामाइड को नोटिस करने के लिए एक नए वोल्टामेट्रिक बायोसेंसर का आधार है। इस बायोसेंसर को Hb (हीमोग्लोबिन) के साथ अनुकूलित कार्बन गोंद इलेक्ट्रोड के साथ बनाया गया था, जिसमें हेम (Fe) के चार प्रोस्टेटिक समूह शामिल हैं। इस प्रकार का इलेक्ट्रोड एचबी (Fe) की प्रतिवर्ती ऑक्सीकरण या कमी प्रक्रिया को दर्शाता है।
भौतिक बायोसेंसर
वर्गीकरण की स्थितियों में, भौतिक बायोसेंसर सबसे मौलिक और साथ ही मोटे तौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले सेंसर हैं। इस वर्गीकरण के पीछे मुख्य विचार मानव मन का निरीक्षण करने से भी होता है। श्रवण, दृष्टि, स्पर्श की बुद्धिमत्ता के पीछे सामान्य कार्य पद्धति के रूप में बाहरी शारीरिक उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करना है, इसलिए किसी भी ऐसे उपकरण का पता लगाना जो माध्यम की भौतिक संपत्ति पर प्रतिक्रिया प्रदान करता है, को भौतिक बायोसेंसर नाम दिया गया।
भौतिक बायोसेंसर को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है जैसे कि पीजोइलेक्ट्रिक बायोसेंसर और थर्मोमेट्रिक बायोसेंसर।
पीजोइलेक्ट्रिक बायोसेंसर
ये सेंसर विश्लेषणात्मक उपकरणों का एक संग्रह है, जो 'आत्मीयता की रिकॉर्डिंग' के कानून पर काम करता है। पीज़ोइलेक्ट्रिक का प्लेटफ़ॉर्म एक सेंसर तत्व है जो पीज़ोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल की सतह पर एक संग्रह कूद के कारण दोलनों के परिवर्तन के कानून पर काम करता है। इस विश्लेषण में, बायोसेंसर एक एंटीजन या एंटीबॉडी के साथ अपनी संशोधित सतह रखते हैं, एक आणविक रूप से मुद्रांकित बहुलक, और विधर्मी जानकारी। घोषित डिटेक्शन पार्ट्स आमतौर पर नैनोकणों का उपयोग करके एकजुट होते हैं।
थर्मामीटर बायोसेंसर
विभिन्न प्रकार की जैविक प्रतिक्रियाएं हैं जो गर्मी के आविष्कार से जुड़ी हुई हैं, और यह थर्मोमेट्रिक बायोसेंसर का आधार बनाती हैं। इन सेंसरों को आमतौर पर थर्मल बायोसेंसर नाम दिया गया है
थर्मामीटर- बायोसेंसर का उपयोग मापने के लिए किया जाता है या सीरम कोलेस्ट्रॉल का अनुमान है। जैसा कि एंजाइम एंजाइम कोलेस्ट्रॉल के माध्यम से ऑक्सीकरण प्राप्त करता है, तो गर्मी का उत्पादन किया जाएगा जिसकी गणना की जा सकती है। इसी तरह, ग्लूकोज, यूरिया, यूरिक एसिड और पेनिसिलिन जी का आकलन इन बायोसेंसर से किया जा सकता है।
ऑप्टिकल बायोसेंसर
ऑप्टिकल बायोसेंसर एक उपकरण है जो एक ऑप्टिकल माप सिद्धांत का उपयोग करता है। वे का उपयोग करें फाइबर ऑप्टिक्स साथ ही ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक ट्रांसड्यूसर। ऑप्टोप्रोडक्ट शब्द ऑप्टिकल और इलेक्ट्रोड दो शब्दों के संपीड़न का प्रतिनिधित्व करता है। ये सेंसर मुख्य रूप से ट्रांसड्यूसिंग तत्वों की तरह एंटीबॉडी और एंजाइम को शामिल करते हैं।
ऑप्टिकल बायोसेंसर उपकरण के सुरक्षित गैर-इलेक्ट्रिकल दुर्गम संवेदन को अनुमति देते हैं। एक अतिरिक्त लाभ यह है कि इन बार-बार संदर्भ सेंसर की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि तुलनात्मक संकेत नमूना सेंसर जैसे समान प्रकाश स्रोत का उपयोग करके उत्पन्न किया जा सकता है। ऑप्टिकल बायोसेंसर को दो प्रकारों अर्थात् सीधे ऑप्टिकल डिटेक्शन बायोसेंसर और लेबलिंग ऑप्टिकल डिटेक्शन बायोसेंसर में वर्गीकृत किया जाता है।
पहनने योग्य बायोसेंसर
पहनने योग्य बायोसेंसर एक डिजिटल उपकरण है, जिसका उपयोग मानव शरीर पर पहनने योग्य विभिन्न प्रणालियों जैसे स्मार्ट घड़ियाँ, स्मार्ट शर्ट, टैटू में किया जाता है जो रक्त शर्करा के स्तर, बीपी, दिल की धड़कन की दर आदि की अनुमति देता है।
आजकल, हम देख सकते हैं कि ये सेंसर दुनिया में सुधार का संकेत दे रहे हैं। उनका बेहतर उपयोग और सहजता एक मरीज के वास्तविक समय की फिटनेस स्थिति में मूल स्तर का अनुभव दे सकते हैं। यह डेटा एक्सेसिबिलिटी बेहतर क्लिनिकल च्वाइस देगी और स्वास्थ्य वर्धित परिणामों और स्वास्थ्य प्रणालियों के अतिरिक्त सक्षम उपयोग पर प्रभाव डालेगी।
मनुष्यों के लिए, ये सेंसर स्वास्थ्य क्रियाओं की समय से पहले पहचान और अस्पताल में भर्ती होने से रोक सकते हैं। इन सेंसरों के अस्पताल में रहने और रीडमीशन को कम करने की संभावना निश्चित रूप से आगामी भविष्य में सकारात्मक जागरूकता को आकर्षित करेगी। साथ ही, जांच की जानकारी कहती है कि WBS निश्चित रूप से दुनिया के लिए एक लागत प्रभावी पहनने योग्य स्वास्थ्य उपकरण ले जाएगा।
बायोसेंसर अनुप्रयोग
हाल के वर्षों में, ये सेंसर बहुत लोकप्रिय हो गए हैं, और वे विभिन्न क्षेत्रों में लागू होते हैं जो नीचे उल्लिखित हैं।
- सामान्य स्वास्थ्य जांच
- मेटाबॉलिज़्म मापन
- बीमारी के लिए स्क्रीनिंग
- इंसुलिन उपचार
- नैदानिक मनोचिकित्सा और रोग का निदान
- मिलिट्री में
- कृषि, और पशु चिकित्सा अनुप्रयोग
- दवा सुधार, अपराध का पता लगाना
- औद्योगिक में प्रसंस्करण और निगरानी
- पारिस्थितिक प्रदूषण नियंत्रण
उपरोक्त लेख से, आखिरकार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं बायोसेंसर और बायोइलेक्ट्रॉनिक्स स्वास्थ्य सेवा, जीवन विज्ञान अनुसंधान, पर्यावरण, खाद्य और सैन्य अनुप्रयोगों के बहुत से क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। इसके अलावा, इन सेंसर को नैनोबायोटेक्नोलॉजी के रूप में बढ़ाया जा सकता है। नैनोबायोटेक्नोलॉजी के भविष्य के उपयोग का सबसे अच्छा उदाहरण इलेक्ट्रॉनिक पेपर, कॉन्टैक्ट लेंस और नोकिया मॉर्फ शामिल हैं। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, पहनने योग्य बायोसेंसर क्या हैं?
