143生物传感器 (Biosensor .概述 1.定义 传感器能感受(或响应)一种信息并变换成可 测量信号(一般指电学量)的器件 生物传感器将生物体的成份(酶、抗原、 抗体、激素)或生物体本身(细胞、细胞器、 组织)固定化在一器件上作为敏感元件的传 感器称为生物传感器
14—3 生物传感器 ( Biosensor) 一．概述 1．定义 传感器—能感受(或响应)一种信息并变换成可 测量信号(一般指电学量)的器件。 生物传感器—将生物体的成份（酶、抗原、 抗体、激素）或生物体本身（细胞、细胞器、 组织）固定化在一器件上作为敏感元件的传 感器称为生物传感器
2生物传感器的基本组成 敏感元件(分子识别元件)和信号转换器件 ++++--+-++- ‖(图) 生物传感器 被测物 样品 识则转挺 电子仪器 兄仲元件 图1.1物感器的基本构成示意国
2. 生物传感器的基本组成 敏感元件（分子识别元件）和信号转换器件 （图）
3.生物传感器的工作原理 (1)将化学信号转变成电信号 已经研究的大部分生物传感器的工作 原理均属这种类型。例如酶传感器,酶 催化特定底物发生反应,从而产生一种 新的可供测量的物质,用能把这种物质 的量转变为电信号的装置和固定化的酶 相耦合,即称为酶传感器
3.生物传感器的工作原理 （1） 将化学信号转变成电信号 已经研究的大部分生物传感器的工作 原理均属这种类型。例如酶传感器，酶 催化特定底物发生反应，从而产生一种 新的可供测量的物质，用能把这种物质 的量转变为电信号的装置和固定化的酶 相耦合，即称为酶传感器
总手一A阳极电流 殓过 hao P上阳 Ag露因掀 电流 被测物 Ag-Ager 电位 皱璃膜 Ag-AgCI NH —阕 电 透气庭 玻璃郡 c一阕 电位 敏感膜 流气膜 Ag-AgCI 转换器 图I2将化学变优转变成电信号的生物传感器 (2)将热能变化转换为电信号 (3)将光效应转换为电信号 (4)直接产生电信号
（2） 将热能变化转换为电信号 （3） 将光效应转换为电信号 （4） 直接产生电信号
生物传感器的分类 (1)根据生物传感器的输出 信号方式分类 a.生物亲合型传感器 被测物质与分子识别元件上的敏感物质具有生物亲 合作用,即二者能特异地相结合,同时引起敏感材料的 分子结构和/或固定介质发生变化。例如:电荷温度光学 性质等的变化。反应式可表示为: S(底物)+R(受体)=SR
生物传感器的分类 (1).根据生物传感器的输出 信号方式分类 a．生物亲合型传感器 被测物质与分子识别元件上的敏感物质具有生物亲 合作用，即二者能特异地相结合，同时引起敏感材料的 分子结构和/或固定介质发生变化。例如：电荷温度光学 性质等的变化。反应式可表示为： S（底物）+R（受体） == SR
b.代谢型或催化型传感器 另一类是底物(被测物)与分子识 别元件上的敏感物质相作用并生成产物, 信号转换器将底物的消耗或产物的增加 转变为输出信号,这类传感器称为代谢 型或催化型传感器,其反应形式可表示 为 S(底物)+R(受体) SR→P(生成物)
b．代谢型或催化型传感器 另一类是底物（被测物）与分子识 别元件上的敏感物质相作用并生成产物， 信号转换器将底物的消耗或产物的增加 转变为输出信号，这类传感器称为代谢 型或催化型传感器，其反应形式可表示 为 S（底物）＋R（受体） ==SR→P（生成物）
(2)根据生物传感器中分子识别 元件上的敏感物质分类 生物传感器中分子识别元件上所用的敏 感物质有酶、微生物、动植物组织、细胞器 抗原和抗体等。根据所用的敏感物质可将生 物传感器分为酶传感器、微生物传感器、组 织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等
(2).根据生物传感器中分子识别 元件上的敏感物质分类 生物传感器中分子识别元件上所用的敏 感物质有酶、微生物、动植物组织、细胞器、 抗原和抗体等。根据所用的敏感物质可将生 物传感器分为酶传感器、微生物传感器、组 织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等
(3),根据生物传感器的信号 转换器分类 生物传感器的信号转换器有:电化学 电极、离子敏场效应晶体管、热敏电阻、 光电转换器等.据此又将生物传感器分为 电化学生物传感器、半导体生物传感器、 测热型生物传感器、测光型生传感器、测 声型生物传感器等
（3）.根据生物传感器的信号 转换器分类 生物传感器的信号转换器有：电化学 电极、离子敏场效应晶体管、热敏电阻、 光电转换器等．据此又将生物传感器分为 电化学生物传感器、半导体生物传感器、 测热型生物传感器、测光型生传感器、测 声型生物传感器等．
以上后两种分类方法之间还可互相交叉,因而生 物传感器的类别就更加增多,例如酶传感器又分为酶 电极、酶热敏电阻、酶FET、酶光极等 上面介绍的各种名称都是类别的名称,每一类又 都包含许多种具体的生物传感器,例如,仅酶电极 类,根据所用酶的不同就有几十种,如葡萄糖电极 尿素电极、尿酸电极、胆固醇电极、乳酸电极、丙酮 酸电极等等.就是葡萄糖电极也并非只有一种,有用 pH电极或碘离子电极作为转换器的电位型葡萄糖电极, 有用氧电极或过氧化氢电极作为转换器的电流型葡萄 糖电极等.实际上还可再细分。总之,生物传感器是 传感器中类别较多、内容较广的一大类传感器,随着 科学技术的不断发展,它所包含的内容也必将更为丰 富.为醒目起见,现将生物传感器的分类示于图中
以上后两种分类方法之间还可互相交叉，因而生 物传感器的类别就更加增多，例如酶传感器又分为酶 电极、酶热敏电阻、酶FET、酶光极等． 上面介绍的各种名称都是类别的名称，每一类又 都包含许多种具体的生物传感器，例如，仅酶电极一 类，根据所用酶的不同就有几十种，如葡萄糖电极、 尿素电极、尿酸电极、胆固醇电极、乳酸电极、丙酮 酸电极等等．就是葡萄糖电极也并非只有一种，有用 pH电极或碘离子电极作为转换器的电位型葡萄糖电极， 有用氧电极或过氧化氢电极作为转换器的电流型葡萄 糖电极等．实际上还可再细分。总之，生物传感器是 传感器中类别较多、内容较广的一大类传感器，随着 科学技术的不断发展，它所包含的内容也必将更为丰 富．为醒目起见，现将生物传感器的分类示于图中．
按敏感材料分类分子识别部分信号转换部分按信号转换器分类 酶传感器 酶 电化学测定装置电化学生物传感器 微生物传感器-微生物场效应晶体管一-半导体生物传感器 光纤 免疫传感器-抗体或抗原 测光型生物传感器 光敏二极管 1细胞器传感器细胞器 热敏电阻 测热型生物传感器 组织传感器动、植物组织SAW装置 测声型生物传感器 图14物传感器的分类
