分析仪器中常用的传感器.ppt

传感器的作用和重要性

来自外界的信号传感器电信号

传感器的定义和组成

敏感元件转化元件转换电路

被测量电路

注：有的书上不包括

虚线后部分

传感器的分类及要求

按被测量来分类

按传感器的原理来分类

传感器开发的新趋势

热电偶的基本定律

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）

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。

（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

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。

（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．

5．生物传感器的特点

(1)生物传感器是由选择性好的主体材料构成

的分子一识别元件，因此，一般不需进行样品

的预处理，它利用优异的选择性把样品中被测

组分的分离和检测统一为一体．测定时一般不

需另加其它试剂．

（2）由于它的体积小、可以实现连续在位监

测．

(3)响应快、样品用量少，且由于敏感材料是

固定化的，可以反复多次使用。

(4)传感器连同测定仪的成本远低于大型的分

析仪器，因而便于推广普及。

二.生物传感器的信号转换器

生物传感器中的信号转换器是将分子识别元件

进行识别时所产生的化学的或物理的变化转换成可

用信号的装置．生物传感器的信号转换器已有许多

种，其中到目前为止用得最多的且比较成熟的是电

化学电极，用它组成的生物传感器称为电化学生物

传感器．

电化学电极可用作生物传感器的信号转换器的电化

学电极，一般可以分为两种类型。电位型电极和

电流型电极．

Ⅰ．电位型电极

1．离子选择电极

离子选择性电极是一类对特定的阳离子或

阴离子呈选择性响应的电极，具有快速、

灵敏、可靠、价廉等优点，因此应用范围

很广．离子选择性电极作为生物传感器的

信号转换器只是它的一种应用，在生物医

学领域也常直接用它测定体液中的一些成

分（如H+，K+，Na+，Ca2+等）。

2．氧化还原电极

氧化还原电极是不同于离子选择电极的另一类电位型电

极