温度传感器
第七章 生物传感器
红外线传感器——实现无接触测量
应用领域：
航空摄影、卫星遥感、家电遥控、防盗防火报警器、
自动门、生物探测器……
第七章 生物传感器
生物传感器——用以检测和识别生物体内化学成分。
SBA-70型生物传感 在线分析系统
我国第一种实用化的 生物传感器—SBA30型乳酸分析仪
应用领域：
(b) 信号转换器(换能器，Transducer)是将被分析物有关的化学信 息转换为可测量的分析有用的信号，然后记录和进一步处理。主 要有电化学电极(如电势、电流的测量)，光学检测元件，热敏电 阻，场效应晶体管，压电石英体及表面等离子共振器件等。
有些传感器还包括一个分离器，一种膜，目的是增强选择性。
目前最常用的传感器有：温度传感器、红外线传感器、 生物传感器等。此外还有压力传感器、气体传感器、味觉传 感器等。
第七章 生物传感器
气体传感器
鼻(嗅觉)
无机盐传感器 有机物传感器
舌(味觉)
(化学量传感器)
目(视觉) 耳(听觉)
光传感器 声传感器
皮肤(触觉)
温度传感器 压力传感器
(物理量传感器)
第七章 生物传感器
“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点现在 已为全世界所公认。科学技术越发达、自动化程度越高， 对各种传感器的需求越大....
第七章 生物传感器
各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关 键之一。我国从20世纪80年代以来也将传感器技术列入国家 高新技术发展的重点。
传感器作为向自然界获取信息的工具，几乎渗透到科 学技术、社会生产和人民生活的每一个角落，彩电、冰箱、 空调……
C. 生物修饰感受器：生物传感器是指用固定化的生物体成分(酶、 抗原、抗体、激素等)或生物体本身(细胞、细胞器、组织等)作 为敏感元件的传感器。
第七章 生物传感器
根据转换器不同:
在化学传感器中主要采用的转换技术如下： A. 电化学转换器：建立在电化学与电量测技术基础上将分析
物与电极相互作用所产生的信息转换为电 信号。
第七章 生物传感器
现代传感器既是高科技的结晶，又在高科技中起举足 轻重的作用。
如美国‘阿波罗’ 登月飞行器每个安装的 各种传感器达3200个。
在现代的飞机、汽 车、甚至家用电器也是 如此….
哥伦比亚号
一辆现代化汽车所用 传感器达数十种……
第七章 生物传感器
二、常用传感器
传感器是用以完成视觉、听觉、触觉功能的。 1.物理传感器 ——若接受的是光、声波、压力、温度等物理信息，这样的 传感器称为物理传感器。 2.化学或生物传感器 ——若接受的是嗅觉、味觉等信息，这样的传感器称为化学 或生物传感器。
第七章 生物传感器
传感器是一类能选择性获取并处理信息的装置。它将各 种非电量（物理量、化学量及生物量等）按一定规律转换成 便于处理和传输的另一种物理量，成为信号处理系统能接受 的信号。
第七章 生物传感器
科学技术的发展推动传感器技术的进步。上世纪实现 的工业生产的自动化，几乎主要依靠传感器来监视和控制 生产过程的各个参数，使设备和系统正常运行在最佳状态， 保证生产的高效率和高质量。
最典型的应用是在医疗卫生行业、医院里各种进行生
化分析的仪器之中……
第七章 生物传感器
§7-2 化学传感器的基本概念
off
line
样品 现场
分
信信
子
号号
识
转传
析 GC
实 LC
MS
验 NMR
室 ……
on line real time
是一种将化学信息(例如化学组成与浓度)连续地转换为分析仪 器易测量的物理信号的装置。由敏感(识别)元件、转换元件、电子 线路及相应结构附件组成。
一个理想的化学传感器应该具有高选择性、高灵敏度，稳定性好 和耐用，并且响应时间短！
第七章 生物传感器
化学传感器的分类
通常可根据识别元件和转换器来进行分类。
根据识别元件不同：
A. 非功能型传感器：直接检测样品的化学信息，无需通过化学 或生物反应进行信息的变换。
B. 化学修饰感受器：将一种或多种化学试剂修饰到识别器件的表 面所构成的传感器。基于各种化学作用，例如基于各种平衡反 应(酸碱、络合、氧化还原) 的识别过程；基于形状和大小的识 别过程(各种冠醚、杯芳烃、抗菌素)以及分子印迹高分子和 Aptamers。
➢ 电势型传感器：基于测量在零电流下电池的电势。 ➢ 伏安(安培)型传感器：测量被分析物发生氧化-还原时所
产生电流。 ➢ 电导型传感器：测量由被分析物所引起的电导的变化。 ➢ 电容型传感器：测量由被分析物所引起的电容的变化。
第七章 生物传感器
B. 光学转换器：建立在光谱化学和光学波导与量测技术基础上 的将由被分析对象的化学信息以光学性质来表 达。光导纤维广泛地应用于这方面，基于光导 纤维所发展的传感器又称为光极(optode)。
化学传感器中基本的功能单元
(a) 分子识别元件 (感受器，receptor)是发生选择性识别的区域， 可以引起能够被transducer(转换器)检测的化学或物理变化。识别 过程可以基于不同的原理，例如，化学原理，被分析物涉及到一 个化学反应；物理原理，无化学反应，但被分析物可以产生吸光 度、温度、质量或电导等的变化，这些量与被分析物的浓度有特 定的关系；生化原理，涉及到生化反应等。
第七章 生物传感器 Biosensor
【问题】
§7-1 传感器概述
1.电饭煲为什么能自动加热和保温而不会使饭烧焦？
2.电冰箱、空调为什么可以自动控制电机的运转而保持恒温？
3.全自动洗衣机为什么可以自动完成洗衣过程？
4.电梯门为什么不夹人？
5.自动门为什么会自动开启？
6.怎样实现自动通风、自动喷水、自动报警？
➢ 吸收型传感器 ➢ 反射型传感器 ➢ 折射型传感器 荧光传感器 ➢ 发光型传感器 磷光传感器 ➢ 散射型传感器 化学发光传感器
…………
这一切，都要归功于现代传感器技术的发展和应用。
第七章 生物传感器
一、传感器的概念
广义上讲——传感器就是能感知外界信息并能按一定规律 将这些信息转换成可用信号的装置。 简单地说——传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
所以传感器由敏感元器件（感知元件）和转换器件 （将敏感元件的输出量转换成适宜传输和测量的器件，如 电学量）两部分组成；有的半导体敏感元器件可以直接输 出电信号，本身就构成传感器。