生物传感器及其应用（一）

生物传感器是在生命科学和信息科学之间发展起来的一门交叉学科。 最早的生物传感器发明于1962年，英国Clark利用不同的物质与不同的酶层发生反应的工作原理，在传统的离子选择性电极上固定了具有生物功能选择的酶，从而构成了最早的生物传感器一一酶电极。生物传感器的研究全面展开是在20世纪80年代，20多年来发展迅速，在食品工业、环境监测、发酵工业、医学等方面得到了高度重视和广泛应用。目前，生物传感器正进人全面深人研究开发 时期，各种微型化、集成化、智能化、实用化的生物传感器与系统越来越多。相信在不久的将来，生物传感器的面貌会焕然一新。

1  工作原理及分类

1.1  工作原理

传感器主要由信号检测器和信号转换器组成，它能够感受一定的信号并将这种信号转换成信息处理系统便于接收和处理的信号， 如电信号、光信号等。生物传感器是利用生物分子探测生物反应信息的器件。换句话说，它是利用生物的或有生命物质分子的识别功能与信号转换器相结合，将生物 反应所引起的化学、物理变化变换成电信号、光信号等。

Rogers等人将生物传感器定义为:由生物识别单元，如酶、微生物、抗体等和物理转换器相结合所构成的分析仪器，生物部分产生的信号可转换为电化学信号、光学信号、声信号而被检测。可见，任何一个生物传感器都具有两种功能，即分子识别和信号转换功能。

1.2  主要分类

生物传感器的分类方式很多，但根据生物学和电子工程学各自的范畴，主要有以下两种分类方式。

(1)根据生物传感器中信号检测器上的敏感物质分类

生物传感器与其它传感器的最大区别在于生物传感器的信号检侧器中含有敏感的生命物质。这些敏感物质有酶、微生物、动植物 组织、细胞器、抗原和抗体等。根据敏感物质的不同，生物传感器可分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。生物学工作者习惯于 采用这种分类方法。

(2)根据生物传感器的信号转换器分类

生物传感器中的信号转换器与传统的转换器并没有本质的区别。例如: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中的信号转换器。据此又将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、测光型生物传感器、测声型生物 传感器等。电子工程学工作者习惯于采用这种分类方法。

当然，以上两种分类方法之间可以互相交叉.例如:微生物传感器又可以分成电化学微生物传感器，测热型微生物传感器等。总之，生物传感器种类繁多，内容广泛，随着科学技术的不断发展，其内容也将不断丰富。