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第1章 导论 1

1.1 传感器导论 1

1.1.1 什么是传感器 1

目录 1

1.1.2 鼻子也能看做传感器 2

1.2 传感器和生物传感器的定义 3

1.3 传感器概述 4

1.3.1 识别元件 4

1.3.2 转换器的检测装置 4

1.3.3 固定的方法 5

1.3.4 特性因子 5

1.3.5 应用领域 6

2.1 电化学传感器——导论 8

第2章 转换器元件 8

2.2 电位测量法和离子选择性电极：能斯特（Nernst）方程 9

2.2.1 电池和电极 9

2.2.2 参考电极 11

2.2.3 定量关系：能斯特方程 12

2.2.4 离子选择性电极的实用情况 16

2.2.5 测量和校正 17

2.3 伏安测量法和安培测量法 19

2.3.1 线性扫描伏安法 19

2.3.2 循环伏安测量法 21

2.3.3 计时安培测量法 23

2.3.5 动力学和催化效应 24

2.3.4 安培（电流）测量法 24

2.4 电导 25

2.5 场效应晶体管 27

2.5.1 半导体——导论 28

2.5.2 半导体-溶液的接触 30

2.5.3 场效应晶体管 30

2.6 修饰电极、薄膜电极和丝网印刷电极 32

2.6.1 厚膜丝网印刷电极 32

2.6.2 微型电极 33

2.6.3 薄膜电极 34

2.7 测量光度传感器 35

2.7.1 导论 35

2.7.2 光测技术 36

2.7.3 紫外和可见光的吸收光谱 37

2.7.4 荧光光谱 37

2.7.5 发光（冷光） 39

2.7.6 光传导器 44

2.7.7 装置构造 45

2.7.8 固相吸收标记传感器 45

2.7.9 应用 46

参考文献 48

第3章 敏感元件 49

3.1 导论 49

3.2.1 离子选择性电极——导论 50

3.2.2 干扰 50

3.2 离子识别 50

3.2.3 电导装置 51

3.2.4 修饰电极和丝网印刷电极 52

3.3 分子识别——化学识别试剂 58

3.3.1 热力学-络合物形成 58

3.3.2 动力学-催化效应：动力学选择性 60

3.3.3 分子尺寸 60

3.4 分子识别——光谱识别 62

3.4.1 导论 62

3.4.2 红外光谱——分子 62

3.4.4 核磁共振光谱 63

3.4.5 质谱测定法 63

3.4.3 紫外光谱 63

3.5 分子识别——生物识别试剂 64

3.5.1 导论 64

3.5.2 酶 64

3.5.3 组织材料 66

3.5.4 微生物 67

3.5.5 线粒体 67

3.5.6 抗体 68

3.5.7 核酸 68

3.5.8 接受器 69

3.6 生物组分的固定化 70

3.6.1 导论 70

3.6.2 吸附 71

3.6.3 微囊包封 72

3.6.5 交联 73

3.6.6 共价键 73

3.6.4 截留 73

参考文献 76

第4章 特性因子 78

4.1 导论 78

4.2 选择性 78

4.2.1 离子选择性电极 79

4.2.2 酶 80

4.2.5 其他 81

4.3.1 范围、线性范围和检测极限 81

4.3 灵敏度 81

4.2.4 接受器 81

4.2.3 抗体 81

4.4 时间因素 83

4.4.1 应答时间 83

4.4.2 恢复时间 83

4.4.3 寿命 84

4.5 精确度、准确性和可重复性 85

4.6 各种生物材料 87

4.7 各种转换器 87

4.7.1 尿素生物传感器 87

4.7.2 氨基酸生物传感器 89

4.7.3 葡萄糖生物传感器 89

4.8.1 酶的量 90

4.8 影响传感器性能的一些因素 90

4.7.4 尿酸 90

4.8.2 固定方法 91

4.8.3 pH缓冲剂 91

参考文献 92

第5章 电化学传感器和生物传感器 93

5.1 电位型传感器——离子选择性电极 93

5.1.1 浓度和活度 93

5.1.2 校正图线 95

5.1.3 离子选择性电极的实例 97

5.1.4 气体传感器——气敏电极 99

5.2 电位型生物传感器 99

5.2.2 氨键连 100

5.2.1 pH键连 100

5.2.3 二氧化碳键连 101

5.2.4 碘选择性电极 101

5.2.5 硫化银键连 102

5.3 电流型传感器 103

5.3.1 直接电解方法 103

5.3.2 生物传感器的三种产生模式 103

5.3.3 第一种模式——氧电极 104

5.3.4 第二种模式——媒介体 106

5.3.5 第三种模式——直接偶联酶电极 111

5.3.6 NADH／NAD+ 112

5.3.7 电流型生物传感器的实例 115

5.3.8 电流型气体传感器 120

5.4.3 半导体氧化物传感器 122

5.4.2 基于化学电阻器的生物传感器 122

5.4 电导测定型传感器和生物传感器 122

5.4.1 化学电阻器 122

5.5 场效应晶体管传感器的应用 123

5.5.1 化学敏感场效应晶体管（CHEMFETs） 124

5.5.2 离子选择性场效应晶体管（ISFETs） 124

5.5.3 场效应晶体管基的生物传感器（ENFETs） 124

参考文献 125

第6章 光度测定的应用 127

6.1 光传感器技术 127

6.1.1 光导在传感器中的操作模式 127

6.1.2 固定试剂 128

6.2.1 pH值的测量 129

6.2 可见光吸收光谱 129

6.2.2 二氧化碳的测量 130

6.2.3 氨的测量 130

6.2.4 现已应用的生物传感器实例 131

6.3 荧光试剂 131

6.3.1 用于pH值测量的荧光试剂 131

6.3.2 卤化物 131

6.3.3 钠 132

6.3.4 钾 132

6.3.5 气体传感器 132

6.4 采用竞争键连的间接方法 132

6.5.1 瞬息波 135

6.5 光反射法——全内反射光谱 135

6.5.2 反射法 136

6.5.3 衰减全反射 139

6.5.4 全内反射荧光 139

6.5.5 表面等离子谐振 140

6.6 光散射技术 143

6.6.1 光散射的种类 143

6.6.2 准弹性光散射能谱法 143

6.6.3 光子关联能谱法 143

6.6.4 激光多普勒速度测量法 144

参考文献 145

7.1.1 原理 146

7.1 压电效应 146

第7章 质量敏感和热传感器 146

7.1.2 气体传感器应用 147

7.1.3 生物传感器的应用 148

7.1.4 石英晶体微天平 149

7.2 表面声波 150

7.2.1 平板波模式 150

7.2.2 瞬息波模式 150

7.2.3 朗伯（Lamb）模式 151

7.2.4 厚剪切模式 151

7.3 热传感器 152

7.3.1 热敏电阻 152

7.3.2 催化气体传感器 153

7.3.3 热导性装置 155

参考文献 156

第8章 特殊应用 157

8.1 血液中葡萄糖的测定——电流型生物传感器 157

8.1.1 测定葡萄糖的生物传感器方法的述评 157

8.1.2 目标——要提供一种简单的、可携带的、适用于在家糖尿病病人为常规监测其血液中葡萄糖含量的传感器 158

8.2 应用阳极溶出的伏安测量法测定水中10-9g含量的铜（Ⅰ），所用的电极经过络合试剂修饰 160

8.2.1 溶出伏安测量法的基础知识——阳极和阴极 160

8.2.2 目标——要制作一种超灵敏的传感器，它能监测十亿分之几含量的铜（Ⅰ）离子 161

8.3 同时测定几种离子——实验用的集成电路片（应用离子选择性场效应管装置来分析血液中阳离子） 162

8.3.1 化学电阻器 162

8.3.2 传感器阵列和“智能”传感器 163

8.3.4 目标——发展一种能同时测定人体血液样品中几种离子的小型化传感器 164

8.3.3 离子选择性场效应晶体管的基础 164

8.4 测定10-18级摩尔含量的三硝基甲苯——具有发光转换器的抗体络合物 165

8.4.1 免疫发光分析的基础 165

8.4.2 目标——构成一种传感器，能监测环境中低于10-9级含量的爆炸残余物 166

8.5 测定啤酒中的黄烷醇 168

8.5.1 基础 168

8.5.2 目的 169

参考文献 171

自评题答案 172

参考书目 184

术语汇编 185

SI单位和物理常数 189

中英文名词对照 191