第8章 新型传感器和安全防范技术
新型传感器技术
新型传感器技术
新型传感器技术是一种用于感知和检测环境中各种物理和化学参
数的先进技术。
传感器是一种能够将实际世界的信息转化为电信号或
其他可测量形式的设备。
相比传统传感器技术，新型传感器技术具有
更高的精确度、更低的功耗和更小的体积。
新型传感器技术包括多种不同类型的传感器，例如光学传感器、
声学传感器、化学传感器和生物传感器等。
光学传感器利用光信号来
感知和测量光的强度、颜色和方向等参数。
声学传感器则使用声波信
号来探测和分析声音、震动和压力等信息。
化学传感器主要用于检测和分析环境中的化学物质，例如气体、
溶液和燃料等。
生物传感器则专门用于检测和监测生物体内的生理参数，例如心率、血压和血糖等。
新型传感器技术的应用领域广泛，包括智能家居、工业自动化、
医疗健康、环境监测和军事安全等。
在智能家居中，传感器可以用于
智能灯光、智能家电和智能安防系统的控制和反馈。
在医疗健康领域，传感器可以用于监测患者的健康状况，并提供及时的医疗救助。
随着技术的不断发展，新型传感器技术正不断突破传统的限制，
为未来的科技创新和应用提供更广阔的可能性。
传感器技术的进步将
进一步推动物联网、人工智能和大数据等领域的发展，为人们的生活
带来更多便利和舒适。
传感器及检测技术教学设计9新型传感器及应用
项目八新型传感器及应用教学目的：1、了解智能传感器的概念、功能和特点。
2、了解智能传感器的组成和实现途径。
3、了解智能压力传感器和智能温度传感器。
4、了解生物传感器的基本知识。
5、了解常用生物传感器的应用。
6、了解微机电系统。
7、了解微型传感器及应用。
课型：新授课课时：2个任务，安排4个课时。
教学重点：智能传感器，智能传感器的功能与特点，智能传感器的组成，智能传感器的应用，生物传感器，生物传感器的分类，生物传感器的应用，酶传感器及应用，微生物传感器及应用，免疫传感器及应用。
教学难点：微机电系统，微机电系统的加工技术，微型传感器，常用微型传感器及应用，生物传感器与普通的化学分析法相比有何特点。
教学过程：1.教学形式：讲授课，教学组织采用课堂整体讲授和分组演示。
2.教学媒体：采用启发式教学、案例教学等教学方法。
教学手段采用多媒体课件、视频等媒体技术。
作业处理：完成项目后的思考题。
板书设计：基本知识汇总任务一智能传感器一、智能传感器的概念智能传感器的最高目标应该是接近或达到人类的智能水平，能够像人一样通过在实践中不断地改进和完善，实现最佳测量方案，得到最理想的测量结果。
而目前传感器的智能化程度还仅仅是初级阶段，与人类的智能相比还有很大的差距，只能说是数据处理层次上的低级智能。
智能传感器这一名称在世界范围内，至今尚无公认的定义，但普遍认为智能传感器是“将一个或多个敏感元件和信号处理器集成在同一块硅或砷化锌芯片上的装置”，或者是“一种带微处理器并具有检测、判断、处理、记忆、思维等功能的传感器”。
因此智能传感器是一种带有微处理器并扩展了传感器功能，具有人的某些智能的新型传感器。
二、智能传感器的功能与特点（一）智能传感器的功能智能传感器比传统传感器在功能上有了极大的拓展，几乎包含了测量设备的全部功能，主要表现在以下几方面：1自校准功能操作者输入零值或某一标准值后，自校准程序可以自动进行零位和增益等参数的在线校准。
精品课件-传感器技术(杨帆)-第8章
该元件具有制作工艺简单、成本低、功耗小等优点，可在 高回路电压下使用，可制成价格低廉的可燃气体泄漏报警器。 但也存在着热容量小、易受环境气流影响等缺点。
第8章 化学与生物式传感器技术
图8.1.4 采用QM－N5型气敏元件组成的简易袖珍式气体检漏仪原理 图
第8章 化学与生物式传感器技术
检漏现场有防爆要求时，必须用防爆气体检漏仪进行检漏， 与普通检漏仪相比，这种检漏仪仪器壳体结构及有关部件要根 据探测气体和防爆等级要求进行设计，采用QM－N5型气敏元 件作气—电转换元件，用电子吸气泵进行气体取样，用指针式 仪表指示气体浓度，由蜂鸣器进行报警。
第8章 化学与生物式传感器技术
1．SnO2敏感膜 SnO2是一种白色粉末状的金属氧化物，熔点为1127℃，其 晶体结构具有正方晶体对称性，晶胞为体心正交平行六面体， 体心和顶角由锡离子占据。SnO2材料周围的气体与薄膜材料表 面或体内互相作用，引起材料的电阻发生显著变化。SnO2敏感 材料是N型半导体材料，多数载流子为导带电子，其表面含有 本征缺陷，如分离的金属电子。由于活性点的吸附反应和催化 反应，置于空气中的SnO2敏感材料将空气中的氧分子吸附在半 导体表面，并释放材料表面的电子，形成受主型表面能级，使 SnO2材料表面带负电荷，材料电阻增大。
150℃
代表性被测气体 可燃性气体
酒精、可燃性气体、氧气 乙醇
氢气、一氧化碳、酒精 氢气、硫化氢
第8章 化学与生物式传感器技术 1．基本结构 烧结型SnO2气敏元件是以多孔质陶瓷SnO2为基材(粒度在
新型传感器技术与应用
新型传感器技术与应用随着科技的不断发展，新型传感器技术的应用越来越广泛，它们不仅将许多文明领域以前不可能实现的想法变为现实，还从根本上改变了许多应用的方式和效果。
在本文中，我们将介绍新型传感器技术的基本原理、主要应用以及未来发展方向。
什么是传感器？传感器是一种依靠特定物理现象实现物理量感应和转换，将之转化为电信号输出的器件。
传感器的作用是将物理量转化为信息量，可广泛应用于机器人、医疗、环保等各个应用领域。
传感器作为一种重要的电子元器件，其应用已经普及到家居、智能交互、智慧农业、智能城市、汽车、智能制造等领域，将产生前所未有的效益。
新型传感器技术及其应用新型传感器技术主要是对传感器的性能参数进行优化改进，提高其应用范围和应用效果。
下面是一些新型传感器技术的简单介绍。
1. MEMS传感器技术微电子机械系统（MEMS）是一个由微型机械元件、传感器、执行器和电子等海量组成的微小系统。
MEMS传感器技术是指将传统传感器技术、微机电系统技术和纳米技术相结合，以实现更高的性能和功能。
MEMS传感器主要应用于医疗器械、军事工业和智能家居等领域。
例如，MEMS传感器的气压监测功能可广泛用于定位系统、智能打印机和车辆轮胎压力监测等领域。
2. 生物传感器技术生物传感器技术是指将天然生物系统与电子技术相结合，用于对人或其他生物体的特征、生理状态进行检测和监测。
生物传感器技术可应用于医疗、生命科学、环保等领域。
例如，可通过高灵敏度微向角度物理传感器和微电极的配合，实现早期癌症、心血管病、糖尿病等疾病的早期诊断、预防和治疗。
3. 纳米传感器技术纳米传感器技术是将传统的传感器技术与纳米材料相结合，以实现更为精准和高效的探测功能。
纳米传感器主要应用于环保、食品安全、生物安全等领域。
例如，可通过纳米传感器技术实现超低浓度气体的检测，提高环保监测的灵敏度和准确性；可利用金属氧化物纳米结构材料实现对食品接触环境的快速检测，保障人们的健康和安全。
理学传感器新型传感器和安全防范技术
工业机器人
核工业机器人
汽车喷漆机器人
机器人的手
机械手在汽车加工中的应用
机械手能按照程序焊接和安装汽车部件，是机器人的雏形。
激光焊接机械手（参考上海大众汽车有限公司资料）
11.2 安全防范技术
出入口控制系统又叫门禁管理系统，是对楼宇
内外的出入通道进行智能管理的系统， 门禁系统属公
共安全管理系统范畴 。 在楼宇内的主要管理区、 出
火灾感知传感器及 玻璃球洒水喷头
烟雾传感器
烟
当发生火灾时，温度升高使玻璃球爆裂， 高压自来水自动喷出。
当楼宇内的供配电出现故障时，传感器和计 算机必须在极短的时间里向监控中心报告故障的 部位和原因，供电系统将立即启动UBS或自备发 电机，向重要供电对象（例如计算机系统）提供 电力，以免系统崩溃。
楼宇低压成套配电柜
机房在线式不间断电源（UPS）、 消防应急电源（EPS）
火灾监视、控制系统
火情、火灾报警传感器主要有感烟传感器、 感温传感器以及紫外线火焰传感器。从物理作用 上区分，可分为离子型、光电型等；从信号方式 区分，可分为开关型，模拟型及智能型等。在重 点区域必须设置多种传感器，同时对现场加以监 测，以防误报警；还应及时将现场数据经控制网 络向控制系统汇总。获得火情后，系统就会自动 采取必要的措施，经通信网络向有关职能部门报 告火情，并对楼宇内的防火卷帘门、电梯、灭火 器、喷水头、消防水泵、电动门等联动设备下达 启动或关闭的命令，以使火灾得到即时控制，还 应启动公共广播系统，引导人员疏散。
物体的外形
与对象是否接触，接触 的位置
对物体的压力、握力、 压力分布 机器人有关部件（如手 指）所受外力及转矩 对象物是否接近，接近 距离，对象面的倾斜
《传感器技术及应用》课件第11章 新型传感器
5—压电晶体；6—保护膜；7—隔离层；8—延迟块；
9—有机玻璃斜楔块；10—耦合剂；11—试件
2）以空气为传导介质的超声探头
（a）
（b）
图11-13 空气传导型超声发生、接收器结构
（a）超声发射器 （b）超声接收器
1—外壳；2—金属丝网罩；3—锥形共振盘；4—压电晶片；
5—引脚；6—阻抗匹配器；7—超声波束
图11-10 双压电晶片超声波传感器示意图 1、2—压电陶瓷片
2．超声波传感器的基本结构
• 超声波传感器是实现声电转换的装置，又称为 超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器， 但一个超声波传感器也可兼有发射和接收功能。 超声波探头按其结构可分为直探头、斜探头、 双探头和液浸探头。超声波探头按其工作原理 又可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等。在 实际应用中，以压电式探头最为常见。
图11-1 光纤传感器的结构 1—纤芯；2—包层；3—保护层
图11-2 光纤的传光原理
11.1.2 光纤传感器的类型与原理
1．类型 （1）传光型光纤传感器 • 在传光型光纤传感器中，光纤仅作为传播光的
介质，对外界信息的“感觉”功能是依靠其他 物理性质的功能元件来完成的。传感器中的光 纤是不连续的，其间有中断，中断的部分要接 上其他介质的敏感元件来完成。如图11-3所示。 调制器可能是光谱变化的敏感元件或其他敏感 元件。光纤在传感器中仅起传光作用。
• 双晶直探头左边的压电晶片发射超声脉冲进入 被测试件，在到达试件底面时，被反射回来， 并被右边的压电晶片所接收。
1 ct
2
图11-17 超声波测厚原理 1—双晶直探头；2—引线电缆；3—入射波； 4—反射波；5—试件；6—测厚显示器设定键
4．超声波防碰撞电路
新型安全传感器研究及应用
新型安全传感器研究及应用随着社会的不断发展，人们对生产安全的要求越来越高。
在这样的大背景下，新型安全传感器的研究和应用变得越来越重要。
新型安全传感器具有响应速度快、精度高、能耗低、体积小等特点，广泛应用在航天、医疗、工业、冶金、交通等领域中，因此享有广阔的市场前景和开发潜力。
一、新型安全传感器的产生背景安全传感器是工业安全的基础设备之一，具有重要的作用。
然而，传统的传感器存在一些缺陷，比如响应速度慢、精度低、能耗高、体积大等问题。
随着科学技术的不断进步和人们对安全的要求越来越高，新型安全传感器得以产生。
二、新型安全传感器的研究现状1.光电传感器光电传感器是新型安全传感器中的一种，主要应用于工业生产中。
光电传感器的优点在于响应速度快、精度高、能耗低、响应灵敏等，使它在生产现场得到广泛应用。
2.储能传感器储能传感器采用了新型的能量储存方法，能够实现多种智能应用。
储能传感器在继电器控制和控制阀门方面得到了广泛应用。
3.压电传感器压电传感器是指利用固体晶体压电效应来实现物理量变化的测量的一种传感器。
压电传感器具有稳定性和可靠性等优点，多用于工厂控制和机器监测等领域。
三、新型安全传感器的应用新型安全传感器能够广泛应用于工业、医疗、交通等领域。
1.工业在工业生产中，新型安全传感器能够实现对生产过程中的温度、湿度、压力等物理量的测量和传输，为实现工厂自动化生产提供了技术支持。
2.医疗在医疗领域，新型安全传感器主要应用于血压测量、心电图监测、体温测量等方面。
通过对人体生理变化的监测，可以及时发现问题，为医疗救治提供指导。
3.交通在交通领域，新型安全传感器主要应用于车辆安全和交通流量监测等方面。
新型安全传感器能够通过对道路条件、车速、路况等方面的监测来确保交通安全，避免事故的发生。
四、新型安全传感器的前景新型安全传感器的应用前景十分广阔。
未来，随着工业自动化、智能家居、智慧城市的不断发展，新型安全传感器将成为越来越重要的产业。
《新型传感器》课件
未来传感器的发展趋势是微型化、智 能化、多功能化和网络化，传感器将 更加小巧、智能、多功能和易于联网 ，能够更好地满足人们生产和生活的 需求。
01
新型传感器的技术 原理
新型传感器的技术原理简介
新型传感器技术原理主要包括物理、化学和生物传感 器等，它们通过将物理、化学或生物量转化为可测量
的电信号，实现对各种参数的测量。
输标02入题
物理传感器主要基于压阻效应、压电效应、热电效应 等物理原理，将物理量（如压力、温度、位移等）转 换为电信号。
01
03
生物传感器则利用生物分子的特异性反应，实现对生 物分子浓度的测量。
04
化学传感器则利用化学反应的原理，将化学量（如气 体、离子、生物分子等）转化为电信号。
新型传感器的应用领域
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
01
新型传感器的实际 应用案例
智能家居领域的实际应用案例
智能家居控制
新型传感器可以用于智能家居控制系 统，实现家庭环境的智能化控制，如 自动调节室内温度、控制灯光亮度等 。
安全监控
智能家电
新型传感器可以用于智能家电产品， 如智能冰箱、智能洗衣机等，提高家 电产品的智能化水平。
新型传感器可以用于家庭安全监控， 如门窗传感器、烟雾报警器等，提高 家庭安全防范能力。
作用
传感器的作用是将被测量的非电学量转换成电信号，以满足 信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
重要性
传感器在工业自动化、智能家居、医疗、环保等领域中发挥 着重要作用，能够实现各种物理量、化学量、生物量等的测 量和自动化控制，提高了生产效率和生活品质。
新型传感器原理及应用课件
生物传感器
总结词
生物传感器是一种利用生物分子识别和转换技术来检测生物物质和化学物质的装 置。
详细描述
生物传感器由生物分子识别元件和转换元件组成，其中生物分子识别元件能够识 别目标物质并与之结合，而转换元件则将这种结合转换为可读和可分析的电信号 。常见的生物传感器有免疫传感器、基因传感器等。
化学传感器
微型化
新型传感器向着微型化和集成化 的方向发展，能够实现更小的体 积和更轻的重量，适用于便携式 和穿戴式设备以及嵌入式应用。
新型传感器的未来发展方向和前景
新材料与新工艺
未来新型传感器将不断探 索和应用新材料和新工艺 ，如纳米材料、生物材料 、3D打印等，以实现更 优的性能和更低的成本。
物联网与大数据
新型传感器原理及应用课件
• 传感器概述 • 新型传感器原理 • 新型传感器的应用 • 新型传感器的发展趋势和挑战 • 新型传感器在各领域的应用案例 • 总结与展望
01
传感器概述
传感器的定义
01
传感器是一种能够感知和检测物 理、化学或生物量，并将它们转 化为可读信号的装置。
02
传感器具有高灵敏度、高响应速 度、高精度和高可靠性等特点， 广泛应用于各个领域。
传感器的分类
根据检测对象的不同，传感器可以分为物理传感器、化学传 感器和生物传感器等。
物理传感器主要检测物理量，如温度、压力、位移等；化学 传感器主要检测气体、液体等化学物质；生物传感器则主要 检测生物分子，如DNA、蛋白质等。
传感器的作用和应用
传感器的作用包括：实现远程监控、提高自动化水平 、优化生产流程、降低成本等。
供了技术支持。
06
总结与展望
新型传感器的重要性和优势
新型传感器原理及应用
03 新型传感器的应用
工业自动化
• 总结词：新型传感器在工业自动化领域的应用广泛，能够提高生产效率和产品 质量。
• 详细描述：新型传感器可以检测温度、压力、流量、物位、重量等参数，用于 控制生产过程中的各种工艺条件，实现自动化生产。例如，压力传感器可以检 测管道中的压力，当压力超过一定范围时，会自动调节阀门开度，保持压力稳 定。
不同用户对新型传感器的需求不 同，需要针对不同需求进行定制 化开发。
各国对新型传感器的法律法规限 制不同，需要遵守相关法律法规 进行生产和销售。
05 新型传感器的未来展望
技术发展趋势
纳米技术
随着纳米技术的不断发展，新型传感器将更加微型化，具有更高 的灵敏度和精度。
生物技术
生物传感器将结合生物技术和传感技术，实现对生物分子和生物 活性的快速、准确检测。
新型传感器原理及应用
目 录
• 引言 • 新型传感器原理 • 新型传感器的应用 • 新型传感器面临的挑战与解决方案 • 新型传感器的未来展望
01 引言
传感器的重要性
传感器在工业自动化、智能家居、医疗健康等领域发挥着重 要作用，能够实现各种物理量、化学量、生物量等的检测和 监控，为人们的生活和工作提供便利。
安全与防卫
• 总结词：新型传感器在安全与防卫领域的应用能够提高安全监控和预警能力。 • 详细描述：新型传感器可以检测各种物理量和化学量，用于安全监控和预警系
统。例如，红外传感器可以检测人体和物体的温度，用于防火和防盗；气体传 感器可以检测可燃气体和有毒气体的浓度，用于燃气泄漏和化学武器预警。 • 总结词：新型传感器在安全与防卫领域的应用能够提高安全监控和预警能力。 • 详细描述：新型传感器可以检测声音、震动、磁场等物理量，用于声呐、地震 监测、军事侦察等领域。例如，超声波传感器可以检测水中的障碍物和生物体 ，用于水下探测和海洋生物学研究；磁场传感器可以检测磁场变化，用于地磁 导航和军事侦察。
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敏感材料由生物体成分（或本身）组成的传感器 利用生物活性物质具有的分子识别功能，专一、灵敏。
敏感元件：
酶、抗体、核酸、细胞等。
酶 (Enzyme)
转换器：
电化学电极、光学检测元件、 场效应晶体管、压电石英晶体、 表面等离子共振。
抗体(Antibody) DNA
2. 分类
根据输出信号产生的方式 生物亲和型、代谢型、催化型
四、微生物传感器 1.特点
适合发酵体系 微生物的菌株价格低
其细胞内酶的活性因细胞增殖而再生,寿 命长
适合完成需要辅助因子的复杂连续反应 干扰较酶传感器严重
2. 微生物传感器的分类
按工作原理：
（1）用微生物体内酶的生物活性
类似酶传感器
（2）利用微生物对有机物的同化作用
（a）呼吸机能型微生物传感器 （b）代谢机能型微生物传感器
免疫传分析特点： 利用抗原、抗体所具有的高灵敏度、高选择性的结合 做为分子识别手段进行分析。
免疫传感器分类： 非标记免疫传感器和标记免疫传感器两类
1 非标记免疫传感器
原理： 抗体与抗原（蛋白质）的结合有高度选择
性，当两者结合时，蛋白质分子发生各种
性质变化，如携带的大量电荷会产生电位 变化，继而引起事先固定了抗原或抗体的
底物 相对值 葡萄糖 100 果糖 4 半乳糖 9 蔗糖 4 麦芽糖 0 甘氨酸 4 谷氨酸 0
实例2：BOD微生物传感器
BOD概念
传感器原理：
细菌在同化有机物时， 消耗氧，其程度与同化 作用的强弱，即有机物 的浓度成正比。
五、免疫传感器
引言: 免疫 自然免疫 获得性免疫 免疫分析 抗原 抗体
8.1 生物传感器 8.2 机器人传感器 8.3 微波传感器 8.4模型
待测物
敏感元件
转换器
是一门由生物、化学、物理、医学、电子技 术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术。 应用领域：环境监测、食品分析、生物医学
一、概述
1. 定义
标准酶单位、比活力
酶（Enzyme）
酶的专一性：锁和钥匙的关 系。这种关系在生物大分子 的相互作用中具有普遍性，
对底物选择性地结合，避 免其它物质干扰。
3.酶促反应的动力学影响因素
底物浓度对反应速度的影响
E S ES E P
V V m S K
m
S
L - 抗 坏 血 酸 O 2 脱 氢 抗 坏 血 酸 + H 2 O
电极制作：组织糊+牛血清白蛋白+戊二醛+尼龙网 +氧电极 工作条件：底液、pH、温度
抗坏血酸氧化酶
响应曲线：
影响因素：组织、固定化、工作条件
问题
在酶传感器制备时，常用的酶固定 化方法有哪些？各有何优缺点？ 组织电极与酶电极相比有何优缺点？ 式举例说明酶电极的制作原理和结 构。
各种转换元件电化学及物理参数的改变。
2 标记免疫传感器
标记：以酶、荧光物质、电活性化合物、放射性同位素 等为标记物。 （1）竞争法：用一定量的标记过的抗原加入到被测的非 标记抗原中，此时非标记抗原与标记抗原与传感器表面 抗体发生竞争反应，再通过抗原-抗体结合体中“标记” 性信号的检测，实现非标记抗原的测量。 （2）夹心法：抗原与传感器表面抗体结合后，再加标记 抗体与抗原结合，……
生物芯片
生物芯片是生物传感器的阵列和集成化。
生物芯片是指包被在硅片、 尼龙膜等固相支持物上的高密度 的组织、细胞、蛋白质、核酸、 糖类以及其它生物组分的微点阵。 芯片与标记的样品进行杂交，通 过检测杂交信号即可实现对生物 样品的分析。
生物芯片的类型
常见的生物芯片主要有: • 基因芯片; • 蛋白质芯片; • 组织芯片。
3. 微生物学基本知识
分类、组成及性质 营养：自养型与异养型 生长与控制：生长曲线 保存：要求、方法
4.实例1：葡萄糖微生物电极
Pseudomonas fluorescence
菌种 有氧 30°C, 20小时培养 6000 n/min 离心、0.1 g 湿细胞 + 1.8 g 胶原纤维，混匀，滴于四氟乙烯膜 上，室温晾干,浸于戊二醛中1分钟，4°C干燥，装在 氧电极外套上 测定原理及过程： 响应参数和条件：35°C, pH 7, 10-4~10-5mol/L,30 D
芯片上的实验室
将生命科学研究中的许多不连续的分析过程如样 品制备、生物化学反应和目标基因分离检测等烦 琐的实验操作，通过采用象集成电路制作中的半 导体光刻加工那样的缩微技术，移植到芯片上进 行，使其连续化、微型化.
生物传感器的发展方向
集成化与功能化 提高灵敏度 智能化
休息一下
8.2
•Glucose pulled through the skin by charged molecules •The ions migrate to the anode (+) and cathode (-) •Glucose reacts with glucose oxidase to form hydrogen peroxide •The reaction produces an electrochemical measured by the AutoSensor
（6）LB膜等新技术
LB膜成膜过程
Langmuir-Blodgett 膜
为了获得高灵敏度和稳定性的生物传感器，应能有效 控制酶在电极表面的存在形式，维持高的有序程度。
LB膜可用于将酶和其它物质修 饰到电极表面。
LB膜技术是很好的模拟生物膜 的技术。
5.酶电极及酶传感器实例
（1）葡萄糖氧化酶电极
15秒，10-6~10-4 mol/L
（3）GPT传感器
2 酮 戊 二 酸 L 丙 氨 酸 L 谷 氨 酸 丙 酮 酸
丙 酮 酸 H 3 P O 4 O 2 乙 酰 磷 酸 乙 酸 + C O 2 + H 2O 2
丙酮酸氧化酶
GPT
基因芯片
基因芯片又称寡核苷酸探针微阵列。 将系列DNA片段固定在载体上（硅片、 尼龙膜）。可同时进行数百次常规测试。 大量探针分子固定于支持物上后，利 用DNA双链的互补碱基之间的氢键作用， 与标记的样品分子进行杂交，然后用精密 扫描仪或摄像纪录，通过计算机软件分析 处理，得到有价值的生物信息。 在基因芯片制备过程中，使用了半导 体领域的微加工技术（如右图中的光刻技 术）。 基因芯片可同时对大量核酸分子进行 检测分析，已应用于生物医学、生物分子 学、人类基因组研究和医学临床诊断领域。
C 6 H 12 O 6 2 H 2 O O 2 C 6 H 12 O 7 2 H 2 O 2
葡萄糖氧化酶
生物分子识别元件：葡萄糖氧化酶膜
可用的测量量：O2的减少量，葡萄糖酸或H2O2的产生量
信号转换元件：氧电极，pH电极及H2O2电极
一种葡萄糖传感器-Glucowatch
Km:酶性质
Vm:酶催化效能
3.酶促反应的动力学影响因素
酶浓度的影响 温度 抑制剂和激活剂
pH
4.酶的固定化技术
早期的酶电极
固定化技术的重要性
三代生物传感器 （1）非活性基质膜和化学电极 （2）生物成分结合转换器表面 （3）生物成分直接固定于电子元件
各种固定化方法介绍
（1）共价键结合 ：牢固，易失活，单层 （2）交联固定：固定量大，部分失活 （3）包埋：多样，失活小，影响因素多 （4）吸附：简单，失活小，牢固性差 （5）夹心：简单
目录
第1章 传感器技术基础 第2章 温度传感器 第3章 力传感器 第4章 光电式传感器 第5章 磁传感器 第6章 位移传感器 第7章 环境量检测传感器 第8章 新型传感器和安全防范技术 第9章 传感器接口电路 第10章 现代传感技术
第8章 新型传感器和安全防范技术
物体空间位置，判断物体 移动
提取物体轮廓及固有特征， 光敏阵列、CCD等 识别物体
应用目的
判断有无对象，并得到定 量结果 利用颜色识别对象的场合
传感器件
光敏管、光电断续器 彩色摄影机、滤色器、彩色 CCD 光敏阵列、CCD等
位置觉
形状觉 接触觉 压觉 力觉 接近觉 滑觉
物体的位置、角度、距 离
物体的外形 与对象是否接触，接触 的位置 对物体的压力、握力、 压力分布 机器人有关部件（如手 指）所受外力及转矩 对象物是否接近，接近 距离，对象面的倾斜 垂直握持面方向物体的 位移，重力引起的变形
（2）乙醇传感器
C 2 H 5 OH O 2 CH 3 CHO H 2 O
生物分子识别元件：乙醇氧化酶膜 信号转换元件：氧电极
乙醇氧化酶
C 2 H 5 OH Ox CH 3 CHO Re d
乙醇脱氢酶
生物分子识别元件：乙醇脱氢酶膜 信号转换元件：Ox 电子传递介质（二茂铁、四硫富瓦烯）
实例1:猪肾组织L-谷氨酰胺电极
谷 氨 酰 胺 H 2 O 谷 氨 酸 N H 3
1979，Rechnitz, 6.0×10-5 ~ 6.7×10-3mol/L 6min 28天
谷氨酰胺水解酶
1.尼龙网 2
2.组织切片
3.透析膜
实例2:花椰菜膜L-抗坏血酸组织电极
生物分子识别元件：丙酮酸氧化酶 信号转换元件：氧电极， H2O2电极及pH、CO2电极
三、组织电极
以动植物组织薄片材料作为生物敏感膜的生物传感器