生物测定传感器

　　一些公司正在着手把生物测定传感器纳入其现有的保安基础设施中。用于访问授权控制（access control）的硬件与软件销售额高达四十亿美金。国际生物测定集团（International Biometric Group）预计到2009年，仅生物测定访问授权控制系统一项将会占据整个生物测定系统市场的30%；到2010年，销售额将达到五十七亿美金。含有多种生物测定传感技术的综合生物测定系统将占总市场的5%。

　　生物测定传感器和读出器通常被整合到大宗电子产品中，诸如个人电脑、笔记本电脑、DVD、手机、USB存储器以及硬盘等，用来防止在此类物品被盗或丢失后其中的文件被非法用户读取。其它重要的应用有公共行政管理、移动交易（如电子商务或邮递商务）以及机场和在医院中控制患者的病历等。

　　以生物测定监视系统为基础的传感器技术发展十分迅速，并且在图象显示、反应速度和数据处理等方面提供了非常优越的性能。指纹传感器在分辨率、有效面积的获取、可靠性、坚固程度、体积、价格及保养需求等方面有着很大区别。NIST（美国国家标准技术研究所）标准规定一个“好”的指纹图像的分辨率应该高于500dpi（dot per inch）。当今应用最普遍的技术是光学法，使用一个传感器或一组CCD（电荷耦合装置）或CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器；还有使用电容法的。电容扫描器是更为精简的装置，因此它们是容量有限的便携式仪器的理想选择。最新一代用于获取指纹的传感器不需要手指与仪器有实质性的接触，这样就避免了由前一次获取指纹残留下来的指印所带来的干扰问题，这种残留指印会改变指纹读取结果。Upek，一个2004年由STMicroelectronics 派生出的公司，研制出了一种叫作TouchChip的活性像素电容感应技术，它提供了最佳的信号与噪声比率以及成像质量。与以往的电容感应技术相比，它也确保了图像不受寄生元件的干扰（parasite effects）。其感应区域由一个二维像素组构成，每一维由两个相邻的金属电极组成，由一个保护罩将它们与用户的手指和周围环境分开。那些电极形成了一个散射状的电容，它的电场力线被铺在硅表面上。当手指的皮肤处在传感器的感应区内时，它干扰了其电场的电场力线，因而降低了两个电极之间的有效电容量，通过电容减弱的程度就可以探测到皮肤表面高低起伏的变化。

　　虽然目前生物测定传感器的单位价格已经低于五美元，但是为了进一步降低它们的价格，奥地利的Nanoident公司研制出了由聚合物半导体制成的光学传感器，它的价格比其同类的硅半导体传感器要低廉得多。使用这种传感器能制出柔软易曲的指纹扫描器并能将其嵌入到智能卡中。每个传感器带有256个50μ×50μ的像素，所产生图像的分辨率为250dpi。

　　手掌静脉纹识别虽然是一项不太常用的生物测定技术，但它也在逐渐流行起来。它通常与指纹识别共同使用来实现更高级别的保安措施。其应用包括人员识别、人员进入的控制以及对使用电子收款机进行的金融交易实施保护等。Fujitsu公司研发了一种使用近红外光来确定静脉形状的技术。原理是在静脉中流动的血红蛋白吸收波长为760nm的近红外光，因此这项非接触性的技术是很可靠而安全的。静脉构造图是非常难以复制和伪造的，原因是它在手的组织内部并且需要血液流动才能够构成图像。由Fujitsu研发的这项技术使错误接受率低于0.00008%，而错误拒绝率则低于0.01%。

　　1、采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。

　　2、专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。

　　3、分析速度快，可以在一分钟得到结果。

　　4、准确度高，一般相对误差可以达到1％

　　5、操作系统比较简单 ，容易实现自动分析

　　6、成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。

　　7、有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。在产控制中能得到许多复杂的物理化学传感器综合作用才能获得的信息。同时它们还指明了增加产物得率的方向。

　　1、反应基础

　　生物传感器反应基础基于常见的四类生物反应:即酶促反应、免疫学反应、微生物反应和生物反应中伴随着发生的物理量变化。

　　2、工作原理

　　其组成见上图。生物传感器选择性的好坏完全取决于它的分子识别元件，而其他性能则和它的整体组成有关。生物反应过程产生的信息是多元化的，选择不同的转换器对信息进行转换对生物传感器的设计十分重要，常见的生物传感器的基础转换器有电化学式、光学式等。

　　生物测定传感器就像是给电脑加了一把指纹锁，这是生物测定传感器的特殊功能，它可被用于指纹识别应用产品中。

　　目前以U盘为代表的移动存储介质已经应用非常广泛，随即也带来了数据安全性隐患，尤其是对于一些军事、保密等机构，如何防止移动存储介质内的数据被恶意盗取是一个非常紧迫的课题，。过去常见的做法是用密码来进行用户的身份认证和访问控制，但是，如果一旦密码忘记或被别人破解数据安全就将受到威胁。而指纹识别技术则没有这些缺点，因此成为保护存储介质内的文件不被非法读取的有效手段。实例如下：

　　在IIC-China展会上，Atmel公司展出的产品是采用了该公司具有专利的FingerChip热敏生物测定传感技术，据称这是目前世界上最小的指纹图像传感器，采集时只需用手指在传感器上轻轻滑过即可，即使遇到干燥或复杂的指纹时也能获得高质量图象。FingerChip也是市场上唯一带自洁功能的指纹传感器，其成像设备表面不会留下手指印迹。这种带指纹识别的闪存盘应用非常便捷，不需要在电脑上安装指纹采集驱动程序，这样拿到任何一台电脑上都可以使用。由于它对盘内数据进行了加密，因此未经授权的用户根本看不到盘内存有哪些文件，更不用说把它读出来了。除了闪存盘外，FingerChip还可用于带指纹识别功能的鼠标，电脑启动时必须先从该鼠标读取用户指纹，以判断是否是合法用户，从而实现为笔记本电脑加了一把指纹锁的功能。