生物傳感器及其應用（一）

生物傳感器是在生命科學和信息科學之間發展起來的一門交叉學科。 最早的生物傳感器發明于1962年，英國Clark利用不同的物質與不同的酶層發生反應的工作原理，在傳統的離子選擇性電極上固定了具有生物功能選擇的酶，從而構成了最早的生物傳感器一一酶電極。生物傳感器的研究全面展開是在20世紀80年代，20多年來發展迅速，在食品工業、環境監測、發酵工業、醫學等方面得到了高度重視和廣泛應用。目前，生物傳感器正進人全面深人研究開發 時期，各種微型化、集成化、智能化、實用化的生物傳感器與系統越來越多。相信在不久的將來，生物傳感器的面貌會煥然一新。

1  工作原理及分類

1.1  工作原理

傳感器主要由信號檢測器和信號轉換器組成，它能夠感受一定的信號并將這種信號轉換成信息處理系統便于接收和處理的信號， 如電信號、光信號等。生物傳感器是利用生物分子探測生物反應信息的器件。換句話說，它是利用生物的或有生命物質分子的識別功能與信號轉換器相結合，將生物 反應所引起的化學、物理變化變換成電信號、光信號等。

Rogers等人將生物傳感器定義為:由生物識別單元，如酶、微生物、抗體等和物理轉換器相結合所構成的分析儀器，生物部分產生的信號可轉換為電化學信號、光學信號、聲信號而被檢測。可見，任何一個生物傳感器都具有兩種功能，即分子識別和信號轉換功能。

1.2  主要分類

生物傳感器的分類方式很多，但根據生物學和電子工程學各自的范疇，主要有以下兩種分類方式。

(1)根據生物傳感器中信號檢測器上的敏感物質分類

生物傳感器與其它傳感器的最大區別在于生物傳感器的信號檢側器中含有敏感的生命物質。這些敏感物質有酶、微生物、動植物 組織、細胞器、抗原和抗體等。根據敏感物質的不同，生物傳感器可分酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、細胞器傳感器、免疫傳感器等。生物學工作者習慣于 采用這種分類方法。

(2)根據生物傳感器的信號轉換器分類

生物傳感器中的信號轉換器與傳統的轉換器并沒有本質的區別。例如:可以利用電化學電極、場效應晶體管、熱敏電阻、光電器 件、聲學裝置等作為生物傳感器中的信號轉換器。據此又將傳感器分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物 傳感器等。電子工程學工作者習慣于采用這種分類方法。

當然，以上兩種分類方法之間可以互相交叉.例如:微生物傳感器又可以分成電化學微生物傳感器，測熱型微生物傳感器等。總之，生物傳感器種類繁多，內容廣泛，隨著科學技術的不斷發展，其內容也將不斷豐富。