(3)根据生物传感器的信号转化器分类
电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、 测光型生物传感器、测声型生物传感器等。
传感器类型 敏感物质 信号传感器
酶传感器
(生物膜传感器)
微生物传感器
免疫传感器
酶
电化学测定装置
微生物
场效应晶体管
抗体或抗原 光纤 光敏二极管
细胞器传感器 细胞传感器
·用生物体成分(酶、抗原、抗体等)或生物体本身(微生物、 细胞器、动植物组织等)为敏感材料, 经过适当的方法固定 在惰性基质上构成分子识别元件，再和信号转换器件(传 导器)组成的传感器，它可以将生物信号转化为数量化的 电信号。
简言之: 生物传感器是将生物感应元件的专一性与一个能 够和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的一种小型 化分析装置。
３、生物传感器的分类
可以从三个角度进行分类：
生物亲和型Biosensor
(1)根据传感器输出信号的产生方式，分为 代谢型或催化型
(受体与基质的反应特性及受体来源)
仿生生物传感器
(2)根据生物传感器中分子识别元件上的敏感物质分类；
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。
·２０世纪７０年代中期，人们研究酶电极的衍生物：微生 物电极、细胞器电极、动植物组织电极、以及免疫电极等 新型生物传感器，使生物传感器的种类大大增多。
·２０世纪８０年代生物传感器开始出现研究热潮。（固定 化技术的研究）
·２０世纪末本世纪初，生物、化学、生物技术、生物化学、 物理、机械工程、电子技术等各领域开始多学科结合用于 生物传感器的开发。
性分析。响应范围 10-1—10-7mol/L。
二、生物传感器的基本组成、原理及分类
１、基本组成 由敏感元件（即生物元件）、信号传导器组
成。 生物元件：生物体、动植物组织、细胞、细
胞器、细胞膜、酶、酶组分、感受器、抗体、 抗原、核酸、神经受体、有机物分子等。 传导器：电热测量式、电流测定式、电导率 测量式、阻抗测定式、机械式、光强测量式、 热量测定式、声强测量式、 “分子”电子式。
细胞器
热敏电阻
动植物细胞 SAW装置
传感器类型
电化学生物传感器 半导体生物传感器 测光型生物传感器 测热型生物传感器
测热型生物传感器
图２ 生物传感器的分类
1. 酶传感器
以酶作为生物催化层，它是由离子选择性电极涂一 含酶层构成。
特点:酶纯化条件苛刻,且酶离开其天然生活环境较 易失活。
2. 细胞器传感器
细胞内含有残粒体、微粒体等细胞器,他们是高度机 能的分子集合体。用他们构成生物催化层并与敏感 膜电极结合可构成细胞器电极。
特点:细胞器仍需从天然环境中分离出来,故有酶电 极类似的缺点。
3. 细菌(微生物)传感器
它是直接利用酶源——细菌作生物催化层的膜电极。
特点:选择性不如酶电极,但寿命较长,稳定性较好,响应时间长。
5. 免疫传感器
非标记免疫传感器:使抗原或抗体与膜良好结合,与待测物中的抗原或抗 体起免疫反应,形成抗原或抗体复合物,引起信号变化。
标记免疫传感器:放射免疫、酶免疫。
三、生物传感器的发展和应用
1. 生物传感器的发展 ·１９６２年 Clark 和Lyons最先提出酶电极的设想，将电
极与含有葡萄糖氧化酶的膜结合应用于葡萄糖检测。此后， 不同底物酶电极的报道相继出现。１９７５年第一台以酶 电极为检测器的临床血糖分析仪问世。
2.生物传感器的应用
(1)医学与卫生保健上
微生物传感器、植物组织传感器、酶免疫传感器等用来测定 致癌物、谷氨酸盐、甲脂蛋白、葡萄糖、尿酶、梅毒、血型、 肝癌、脑癌、心肌缺血等。
(2) 环境监测中的应用 A. 水环境监测
· 酶类微生物传感器：Cu、CN-、苯、甲苯、二甲苯、碳酸盐、S、磷。。 · BOD生物传感器 ·阴离子表面活性传感器 ·NO3- NO2- NH3-N生物传感器 ·水体富营养化生物传感器 ·赤潮(浮游生物传感器、藻类传感器)
２、工作原理
待测物质
分 子 识 别
感 应 器信 号 转 换 Nhomakorabea换 能 器
信号 检测器
图１ 生物传感器的工作原理示意图
敏感元件（分子识别元件）和待测物质之间的 相互作用有以下几种类型：
（１）化学能变化；(如:质子H+浓度变化等) （２）热变化； （３）光效应转变； （４）声波变化; （５）场效应变化; （６）直接产生电信号方式。
生物传感器 Biosensor
第一部分 生物传感器简介 生物传感器的性能特点 生物传感器的基本组成、工作原理及分类 传感器的发展和应用
一、 生物传感器的性能特点
1．生物传感器的概念：
·生物传感器（Biosensor）是一类特殊的化学传感器，它
应用的是生物机理, 将生物化学传感同电子信号转换技术 相结合的一种测量装置。
4. 组织传感器
以动植物的某些器官切片,或以其它方式固定这些组织或完整细胞,与敏 感性电极结合形成组织传感器。
特点: 1)可用于不清楚或无法分离获取但又是所需要的酶,及其生物催化 途径尚不清楚的系统;2) 天然组织含有必需的副酶及其它必要的成分,并 处于最佳环境中,组织膜中的酶相当于被优化固定,所以电极寿命较长。 3) 在某些完整的细胞体系中,具有一定生物催化活性的诱导或再生能力, 活性可稳定至数周及数月;4)工艺简单,造价便宜。
2．生物传感器的特点
（1） 一般不需要样品的前处理，不需加入其 他试剂。
（2） 体积小，可以实现连续在线检测。 （3） 响应速度快、样品用量少，且由于敏感
元件是固定化的，可以反复多次使用。 （4） 选择性好、灵敏度高。 （5） 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。 生物传感器应用于单一分析物的广谱性和特异
(2) 环境监测中的应用
B. 大气环境监测
·CO2 Biosensor、亚硫酸Biosensor、 NOx Biosensor 氨Biosensor、甲烷Biosensor等。
C. 残留农药监测
·杀虫剂Biosensor、除草剂Biosensor
D. 海洋污染物监测
E. 其它环境监测
·有毒有害物质