Cảm biến sinh học (biosensor) là một thiết bị tích hợp có khả năng cung cấp thông tin phân tích định lượng hoặc bán định lượng đặc trưng, bao gồm phần tử nhận biết sinh học (bioreceptor) kết hợp trực tiếp với một phần tử chuyển đổi (transducer).
Hình 1.7. Các bộ phận chính của một cảm biến sinh học
Cấu tạo của cảm biến sinh học được trình bày trong hình 1.7, bao gồm 3 bộ phận chính: đầu thu sinh học (bioreceptor), bộ phận chuyển đổi (transducer) và hệ thống tín hiệu điện tử. Trong đó:
• Đầu thu sinh học (bioreceptor) là những chất có khả năng phản ứng trực
tiếp với các tác nhân cần phát hiện và có nguồn gốc từ các thành phần sinh học. Có thể phân loại cảm biến sinh học theo loại đầu thu sinh học đó là cảm
21
biến enzyme (enzyme sensor); cảm biến ADN (DNA sensor); cảm biến miễn dịch (immunosensor).
• Bộ phận chuyển đổi (transducer) là bộ phận chuyển đối các tín hiệu sinh học có nguồn gốc từ tương tác của chất phân tích với đầu thu tín hiệu trở thành tính hiệu khác có thể đo đạc và định lượng.
• Hệ thống điện tử: Bao gồm các hệ thống điện tử như bộ khuếch đại, phần mềm máy tính và giao diện người dùng có thể hiển thị các kết quả đo đạc một các trực quan.
Như vậy có thể tóm gọn lại nguyên lý hoạt động của một cảm biến sinh học như sau: Khi cho đầu thu sinh học tiếp xúc với chất phân tích, sẽ xảy ra phản ứng giữa chất phân tích và đầu thu sinh học tạo ra hoặc làm thay đổi các tín hiệu như điện, nhiệt, quang. Các tín hiệu này được bộ phận chuyển đổi chuyển thành tín hiệu khác có thể đo đạc và định lượng (thường là tín hiệu điện) sau đó được khuếch đại và xử lý bằng phần mềm máy tính để trở thành các tham số vật lý có ý nghĩa rồi được hiển thị lên giao diện tương tác với con người.