生物医学工程导论 第六章生物医学传感器技术
第六章 生物医学传感器技术 生物医学工程导论
一、概述 传感器（sensor,transducer) 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成 可用输出信号的器件或装置，它通常由敏感元件和转换元 件组成。 按检测对象划分 物理传感器 传感器 感受器为非生命物质 化学传感器 生物传感器→感受器为生命物质
一、概述 传感器（sensor，transducer） ——能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成 可用输出信号的器件或装置，它通常由敏感元件和转换元 件组成。 按检测对象划分 传 感 器 物理传感器 化学传感器 生物传感器 感受器为非生命物质 感受器为生命物质
二、生物传感器定义 生物传感器是以固定化的生物材料作为敏感元 件，与适当的转换元件结合所构成的一类传感器。 生物传感器一般是在基础传感器上再耦合一个生物 敏感膜，或者说生物传感器是半导体技术与生物工 程技术的结合，生物敏感物质附着于膜上，或包含 于膜中，被测量的物质经扩散作用进入生物敏感膜 层，经分子识别，发生生物学反应（物理、化学变 化)，其所产生的信息可通过相应的化学或物理换 能器转变成可定量、可处理、可显示的电信号，就 可知道被测物质的浓度
二、生物传感器定义 生物传感器是以固定化的生物材料作为敏感元 件，与适当的转换元件结合所构成的一类传感器。 生物传感器一般是在基础传感器上再耦合一个生物 敏感膜，或者说生物传感器是半导体技术与生物工 程技术的结合，生物敏感物质附着于膜上，或包含 于膜中，被测量的物质经扩散作用进入生物敏感膜 层，经分子识别，发生生物学反应（物理、化学变 化），其所产生的信息可通过相应的化学或物理换 能器转变成可定量、可处理、可显示的电信号，就 可知道被测物质的浓度
生物传感器是用生物成分作为感受器的传感器。 酶具有识别特定分子的能力 1962年， L.C.Clark 酶与电极结合起来测定酶的底物 1967年，Updike 和Hicks 固定化葡萄糖氧化酶(G0D)十氧电极 使用溶解性 酶，难重复 葡萄糖电极 第一个酶电极
酶具有识别特定分子的能力 1962年， L.C.Clark 酶与电极结合起来测定酶的底物 生物传感器是用生物成分作为感受器的传感器。 固定化葡萄糖氧化酶（GOD）＋氧电极 葡萄糖电极 1967年，Updike 和Hicks 第一个酶电极 使用溶解性 酶，难重复
1956,L.C.Clark:oxygen electrode 1962,L.C.Clark biosensor concept (electrochemical sensor enzyme transducers as membrane enzyme electrode) Glucose 02 H202 Gluconic acid Glass Ag/A▣ Plastic electrode membrane Phosphate Ag anode Blood Sample chamber Pt cathode Polypropylene membrane 03+2H,0+4e→40H oxygen electrode enzyme electrode
1956, L.C. Clark : oxygen electrode 1962, L.C. Clark : biosensor concept (electrochemical sensor + enzyme transducers as membrane = enzyme electrode) oxygen electrode enzyme electrode
三、生物传感器原理 binding event transducer signal conditioner 人 ligand transducer surface analyte) 〉 Output mpurity- Electronie signal Receptor biolayer electronics
三、生物传感器原理
生物传感器工作原理： 待测物质经分子识别而发生生物学作用，产生光、热、 音等信息，被相应的信号转换器变为可定量和处理的电信号。 生物传感器是将各种生物分子探针表面的生化反应转 变成可定量测定的物理信号的一种电子元件，可以用于检测 生物分子的存在与浓度等。 生物功 能性膜 信号转换器 化学物质 电极、半导体等 热 热敏电阻 光 光纤、光度计 电信号 质量 压电晶体等 介电性质 表面等离子共振 分子识别 生物传感器的传感原理
生物传感器工作原理： 待测物质经分子识别而发生生物学作用，产生光、热、 音等信息，被相应的信号转换器变为可定量和处理的电信号。 生物传感器是将各种生物分子探针表面的生化反应转 变成可定量测定的物理信号的一种电子元件，可以用于检测 生物分子的存在与浓度等
生物传感器原理 离子、电阻 、氧、质子 、光、质量 可定量检 待分析物 物敏感膜 化学量或物 理量的变化 能器 测的信号 电极、阻抗仪 分子识别元件 、光纤、压电 (酶、全细胞、 材料 组织、细胞器、 抗原、核酸等)
待分析物 生 物 敏 感 膜 换 能 器 可定量检 测的信号 分子识别元件 （酶、全细胞、 组织、细胞器、 抗原、核酸等） 生物传感器原理 离子、电阻 、氧、质子 、光、质量 化学量或物 理量的变化 电极、阻抗仪 、光纤、压电 材料
四、生物传感器的种类 (1)按照生物敏感物质相互作用的类型分类 (2)按照其感受器中所采用的生命物质分类 (3)按照传感器器件检测的原理分类
四、生物传感器的种类 （１）按照生物敏感物质相互作用的类型分类 （２）按照其感受器中所采用的生命物质分类 （３）按照传感器器件检测的原理分类
生物传感器主要有两种分类方式 >根据敏感物质的不同，生物传感器可分为酶传感器 微生物传感器、组织传感器、细胞传感器和免疫传感 器等。生物学工作者习惯于采用这种分类方法： >根据生物传感器的信号转换器分类，生物传感器可 以利用电化学电极、场效应晶体管、热敏电阻、光电 器件、声学装置等作为生物传感器的信号转换器
生物传感器主要有两种分类方式： 根据敏感物质的不同，生物传感器可分为酶传感器、 微生物传感器、组织传感器、细胞传感器和免疫传感 器等。生物学工作者习惯于采用这种分类方法； 根据生物传感器的信号转换器分类，生物传感器可 以利用电化学电极、场效应晶体管、热敏电阻、光电 器件、声学装置等作为生物传感器的信号转换器