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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