浙江大學(xué)生物傳感器與測(cè)試技術(shù)整理(徐夢(mèng)浙等)

1、王劍平老師部分第一章 緒論測(cè)量：是指確定被測(cè)對(duì)象屬性量值為目的的全部操作。測(cè)試：是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，或者可以理解為測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。廣義上測(cè)試是人的認(rèn)知行為，用科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)、度量一個(gè)客觀存在的過程。測(cè)試可能是確定量值，也可以是判定被測(cè)參數(shù)的“有”或“無”，也可以是一種預(yù)報(bào)、故障分析。測(cè)試技術(shù)：是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的一部分，主要研究各種物理量的測(cè)量原理和測(cè)量信號(hào)分析處理方法。測(cè)量原理：如何感知被測(cè)量。傳感器技術(shù)：能不受人為因素的干擾感受被測(cè)量及其變化測(cè)量方法：測(cè)量原理確定后，根據(jù)對(duì)測(cè)量任務(wù)的具體要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如直接測(cè)量法或間接測(cè)量法、電測(cè)法或非電測(cè)法等。測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：包括信息轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)記錄、顯

2、示和數(shù)據(jù)處理裝置等。數(shù)據(jù)處理：根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)獲得的信息，對(duì)被測(cè)量進(jìn)行定性或定量的結(jié)論。測(cè)試系統(tǒng)的組成：測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、軟測(cè)量技術(shù)傳感器向新型、微型、智能型方向發(fā)展多傳感器融合技術(shù)積木式、組合式測(cè)量方法虛擬儀器技術(shù)：pc機(jī)儀器板卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器；計(jì)算機(jī)軟件代替硬件分析電路測(cè)試技術(shù)應(yīng)用：科學(xué)研究-先行官、軍事-戰(zhàn)斗力、社會(huì)-物化法官、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)-倍增器生物傳感器的發(fā)展歷程：早期：化學(xué)法、酶法、離子選擇性電極(只檢測(cè)無機(jī)離子)酶?jìng)鞲衅?第一個(gè)是葡萄糖測(cè)定儀)：隔離式氧電極、酶電極、電位型酶電極活細(xì)胞生物傳感器：用完整活細(xì)胞取代純酶制作傳感器基于生物學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生信息的生物

3、傳感器：不再局限于電化學(xué)，可以利用其他信息，如光、熱表面等離子共振(spr)生物傳感器：生物親和反應(yīng)介體酶電極：利用化學(xué)介體戊二醛取代分子氧作為氧化還原酶酶促反應(yīng)的電子受體，市場(chǎng)好活體測(cè)定、多指標(biāo)測(cè)定和在線測(cè)定重要人物與著作：1965年美國(guó)leland c. clark jnr教授發(fā)表了隔離式氧電極的經(jīng)典論文1962年clark首次提出酶?jìng)鞲衅?，并與lyons一同創(chuàng)造了酶電極這個(gè)術(shù)語1969年美國(guó)學(xué)者g.g. guilbault 和j.g. montao研究了電位型酶電極1975年c. divis提出用完整活細(xì)胞取代純酶制作傳感器（活細(xì)胞生物傳感器）1974年瑞典學(xué)者lund大學(xué)k. mosb

4、ach等發(fā)明了熱生物傳感器1990年瑞典pharmacia公司（利用表面等離子共振（spr）方法）推出商用儀器biacore1984年英國(guó)學(xué)者a.e.g. cass等首次建立了介體酶電極法1985年，由elsevier 科學(xué)出版公司創(chuàng)刊出版了生物傳感器國(guó)際學(xué)術(shù)期刊，主編為英國(guó)cranfield大學(xué)anthonyp.f. turner教授。該刊物1990年更名為生物傳感器與生物電子學(xué)1980s，牛津出版社出版的生物傳感器：基礎(chǔ)與應(yīng)用，該書被譽(yù)為生物傳感器的“圣經(jīng)”，其第一主編為turner教授。生物傳感器的三個(gè)發(fā)展階段：60-70年代：起步階段，以clark的傳統(tǒng)酶電極為代表70-80年代：學(xué)科

5、交叉產(chǎn)生各種傳感器，代表之一是介體酶電極90年代后：市場(chǎng)開發(fā)和技術(shù)突破，以表面等離子體和生物芯片為代表生物傳感器的原理和特點(diǎn)：由兩部分組成：生物敏感膜（分子識(shí)別原件）和換能器工作原理：被分析物擴(kuò)散進(jìn)入固定化生物敏感膜層，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的化學(xué)換能器或物理換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號(hào)，經(jīng)二次儀表（檢測(cè)放大器）放大并輸出，便可知道待測(cè)物濃度。生物識(shí)別元件：生物敏感膜，又稱分子識(shí)別元件，由固定化的生物敏感材料制成，直接決定傳感器的功能與質(zhì)量。換能器：將各種生物、化學(xué)和物理的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。生物傳感器的主要特點(diǎn)：多樣性、無試劑分析(除緩沖液外)、操作簡(jiǎn)便快速準(zhǔn)確

6、、易于聯(lián)機(jī)、可重復(fù)和連續(xù)使用(也可一次性)生物傳感器的定義：由生物活性材料與相應(yīng)的換能器的結(jié)合體，能測(cè)定特定的化學(xué)物質(zhì)（主要是生物物質(zhì)）。（而將能用于生物參量測(cè)定但構(gòu)成中不含生物活性材料的裝置稱為生物敏傳感器。）其他定義：1.生物傳感器是一類分析器件，它將一種生物材料（如組織、微生物細(xì)胞、細(xì)胞器、細(xì)胞受體、酶、抗體、核酸等）、或生物衍生材料、或生物模擬材料，與物理化學(xué)傳感器或傳感微系統(tǒng)密切結(jié)合或聯(lián)系起來，行使其分析功能，這種換能器或微系統(tǒng)可以是光學(xué)的、電化學(xué)的、熱學(xué)的、壓電的或磁學(xué)的。2.生物傳感器其是一種精致的分析器件，它結(jié)合一種生物的或生物衍生的敏感元件與一只理化換能器，能夠產(chǎn)生間斷或連續(xù)

7、的數(shù)字電信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度與被分析物成比例。3.一個(gè)生物傳感器應(yīng)是一個(gè)獨(dú)立的、完整的裝置，通過利用與換能器保持直接空間接觸的生物識(shí)別元件(生物化學(xué)受體)，它能夠提供特殊的定量和半定量分析信息。生物傳感器的分類：主要以下兩種分子識(shí)別元件分類法：酶?jìng)鞲衅?、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、核酸傳感器、微生物傳感器、分子印跡生物傳感器(屬生物衍生物)換能器件分類法：電化學(xué)生物傳感器(也叫生物電極)、光生物傳感器、熱生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、電導(dǎo)/阻抗生物傳感器、聲波生物傳感器、微懸臂梁生物傳感器其他分類：親和生物傳感器(以分子之間特異識(shí)別并結(jié)合為基礎(chǔ)，代表：免疫傳感器、酶pz生物傳感器和spr生物

8、傳感器)、多功能傳感器(能夠同時(shí)測(cè)定兩種以上指標(biāo)化綜合指標(biāo))、雜合生物傳感器(由兩種以上不同的分子識(shí)別元件組成，或采用兩種或多種反應(yīng)原理構(gòu)成)生物傳感器的命名：功能+構(gòu)成特征（如：葡萄糖氧化酶電極、谷氨酸脫氫酶電極）商品化的已有：酶電極生化分析儀、bod測(cè)定儀、手持式血糖測(cè)定儀、spr分析儀生物傳感器的發(fā)展趨勢(shì)：主流：電化學(xué)占主導(dǎo)地位；其次是光生物傳感器三種趨勢(shì)：上升趨勢(shì)(生物芯片)、穩(wěn)定發(fā)展(光、壓電)、下降趨勢(shì)(熱電、電化學(xué))借鑒生物體或細(xì)胞傳感機(jī)制：感知化學(xué)和生物試劑的生物報(bào)告技術(shù)生物傳感器的局限性：穩(wěn)定性差、常需精細(xì)護(hù)理和頻繁標(biāo)定、成本高（原因是與“活”的物質(zhì)打交道，不確定因素多）第二

9、章 測(cè)試系統(tǒng)特性測(cè)試系統(tǒng)的研究目的：如何構(gòu)造一個(gè)不失真（或不嚴(yán)重失真）的系統(tǒng)系統(tǒng)分析中的三類問題：系統(tǒng)辨識(shí)：當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的(已知)，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。反求：當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。預(yù)測(cè)：如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。測(cè)試系統(tǒng)的基本特征：輸出-輸入關(guān)系特征穩(wěn)態(tài)：靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)(信號(hào)變化緩慢)動(dòng)態(tài)：周期、瞬態(tài)一個(gè)高精度的測(cè)試裝置必須有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性才能完成信號(hào)無失真的轉(zhuǎn)換。測(cè)試系統(tǒng)基本要求：理想的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入輸出關(guān)系。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。（非線性原因：結(jié)構(gòu)原理、外界干擾）

10、1.正確感知被測(cè)量（輸入與輸出：?jiǎn)沃?、線性）2.安裝測(cè)試裝置不應(yīng)擾亂被測(cè)量；3.儀器之間應(yīng)能匹配（阻抗匹配）；4.符合測(cè)試要求的精度；精度用允許誤差表示測(cè)試系統(tǒng)的總誤差=（1/31/5）測(cè)試要求允許誤差5.儀器之間滿足測(cè)量環(huán)境要求。測(cè)試裝置的技術(shù)性能指標(biāo)：精度：表征了給出值與被測(cè)值相符合的程度精密度：表征測(cè)量?jī)x器的隨機(jī)誤差接近于零的程度，即在同樣條件下，給出相同示值的能力，用誤差限表示。分辨力：分辨力是指測(cè)試系統(tǒng)所能檢測(cè)出來的輸入量的最小變化量，通常是以最小單位輸出量所對(duì)應(yīng)的輸入量來表示。分辨力與靈敏度有密切的關(guān)系，即為靈敏度的倒數(shù)。分辨率：分辨力的相對(duì)值表示；測(cè)量上限的百分?jǐn)?shù)表示（分辨率=分

11、辨力/測(cè)量上限）測(cè)量范圍：儀器能正常工作的范圍靜態(tài)測(cè)量?jī)x器：幅值范圍動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x器：幅值范圍、頻率范圍示值穩(wěn)定性：（產(chǎn)生漂移的原因：儀器自身結(jié)構(gòu)、環(huán)境的變化）零漂：指測(cè)試系統(tǒng)在輸入為零（最低值）的條件下，恒溫條件下，儀器開機(jī)一段時(shí)間儀器零點(diǎn)的變化情況。熱漂（溫漂）：指測(cè)試系統(tǒng)在輸入不變的條件下，儀器在正常允許的使用溫度范圍內(nèi)，示值隨外界溫度的變化而變化的值。測(cè)試裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：不應(yīng)盲目的采用超過測(cè)試目的所要求精度的儀器；當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)有許多環(huán)節(jié)組成時(shí)，該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的精度應(yīng)是同一等級(jí)的。可靠性：是與測(cè)試裝置無故障工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)的一種描述。線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)：工程上：線性時(shí)不變系統(tǒng)（一般在工程中使用

12、的測(cè)試裝置都是線性系統(tǒng)）數(shù)學(xué)上：常系數(shù)線性微分方程式線性時(shí)不變系統(tǒng)的重要性質(zhì)：（疊加原理和頻率保持性在測(cè)量工作中有重要作用）疊加性：系統(tǒng)對(duì)各輸入之和的輸出等于各單個(gè)輸入的輸出之和。（輸入間互不影響，可分解求解）比例性：常數(shù)倍輸入所得的輸出等于原輸入所得輸出的常數(shù)倍微分性質(zhì)：線性系統(tǒng)對(duì)輸入導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)等于對(duì)該輸入響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)積分性質(zhì)：若線性系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零（即當(dāng)輸入為零時(shí)，其響應(yīng)也為零）。則對(duì)輸入積分的響應(yīng)等于對(duì)該輸入響應(yīng)的積分頻率保持性：若系統(tǒng)的輸入為某一頻率的諧波信號(hào)，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將為同一頻率的諧波信號(hào)。測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)響應(yīng)特性：靜態(tài)測(cè)量：測(cè)量時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)不隨時(shí)間而變化。靈敏度

13、：當(dāng)測(cè)試裝置的輸入x有一增量x,引起輸出y發(fā)生相應(yīng)變化y時(shí),定義: s=y/x定標(biāo)曲線：用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的辦法求得系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系曲線。非線性度：指測(cè)試系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系保持常值線性比例關(guān)系的程度。實(shí)測(cè)定標(biāo)曲線偏離其擬合直線的程度即為非線性度。是最大偏差b與滿量程輸出a的百分比。端基直線：是指通過測(cè)量范圍的上下限點(diǎn)的直線。求解簡(jiǎn)單，但非線性度差。獨(dú)立直線：是指使輸入與輸出曲線上各點(diǎn)的線性誤差bi的平方和最小的直線?；爻陶`差：測(cè)試裝置在輸入量由小增大和由大減小的測(cè)試過程中，對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)數(shù)值不同的輸出量之間差值最大者為hmax，則定義回程誤差為: (hmax/a)100%重復(fù)性：同一

14、條件下，對(duì)同一被測(cè)量，同一方向，多次重復(fù)測(cè)量，差異程度。（重復(fù)性是測(cè)試系統(tǒng)最基本的技術(shù)指標(biāo)，是其他各項(xiàng)指標(biāo)的前提和保證）重復(fù)性誤差：可用正反行程的最大偏差表示， 見ppt23頁測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：是指輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，其輸出隨輸入而變化的關(guān)系。線性系統(tǒng)用定常線性系統(tǒng)微分方程描述測(cè)試系統(tǒng)及輸入和輸出之間的關(guān)系拉氏變換建立傳遞函數(shù)，描述固有動(dòng)態(tài)性質(zhì)傅氏變換建立頻率響應(yīng)函數(shù)，描述動(dòng)態(tài)特性傳遞函數(shù)：測(cè)試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)h(s)為輸出量和輸入量的拉普拉斯變換之比，包含了瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)時(shí)間響應(yīng)和頻率響應(yīng)的全部信息；s是復(fù)變量，s =+j。傳遞函數(shù)的特點(diǎn)：與輸入量和初始狀態(tài)無關(guān)是一種數(shù)學(xué)描述，與物理結(jié)構(gòu)無關(guān)分母

15、取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分子表示系統(tǒng)同外界之間的聯(lián)系分母中s的冪次n代表系統(tǒng)微分方程的階數(shù)一般測(cè)試系統(tǒng)都是穩(wěn)定系統(tǒng)，其分母中s的冪次總是高于分子中s的冪次頻率響應(yīng)函數(shù)：將拉氏變換變成傅氏變換，h(s)h()。頻率響應(yīng)函數(shù)是復(fù)數(shù)，h()= a()ej() a()：系統(tǒng)的幅頻特性，()：系統(tǒng)的相頻特性曲線實(shí)際作圖時(shí)，常對(duì)自變量取對(duì)數(shù)標(biāo)尺，幅值坐標(biāo)取分貝數(shù)，即作和曲線，兩者分別稱為對(duì)數(shù)幅頻曲線和對(duì)數(shù)相頻曲線，總稱為波德圖將h()按實(shí)部和虛部改寫，可作實(shí)頻特性曲線：p()-，虛頻特性曲線：q()-，奈魁斯特圖：q()-p()傳遞函數(shù)h(s)與頻率響應(yīng)函數(shù)h()的關(guān)系：傳遞函數(shù)h(s)是在復(fù)數(shù)域中描述和考察系

16、統(tǒng)的特性，與在時(shí)域中用微分方程來描述和考察系統(tǒng)的特性相比有許多優(yōu)點(diǎn)。頻率響應(yīng)函數(shù)是在頻域中描述和考察系統(tǒng)特性。與傳遞函數(shù)相比，頻率響應(yīng)函數(shù)易通過實(shí)驗(yàn)來建立，且其物理概念清楚，利用它和傳遞函數(shù)的關(guān)系，由它極易求出傳遞函數(shù)。 在系統(tǒng)傳遞函數(shù)h(s)已經(jīng)知道的情況下，令h(s)中s的實(shí)部為零，即s=j便可以求得頻率響應(yīng)函數(shù)h()。一階系統(tǒng)：傳遞函數(shù)： ：系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，：系統(tǒng)靈敏度。二階系統(tǒng)： ：阻尼比(小于1)，：固有頻率動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：ppt39-42頁（一階、二階）測(cè)試系統(tǒng)在典型輸入下的響應(yīng)：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)、正弦輸入響應(yīng)：ppt43-46頁不失真測(cè)試：使測(cè)試系統(tǒng)的輸出信號(hào)能夠真實(shí)、準(zhǔn)確地反映出被測(cè)

17、對(duì)象的信息。應(yīng)滿足： a0、t0均為常數(shù)其幅頻特性和相頻特性為：，不失真測(cè)試的條件為：幅頻特性曲線是一條平行于軸的直線，相頻特性曲線是斜率為-t0的直線。（注意是指波形不失真的條件，而幅值和相位都發(fā)生了變化。）幅值失真：a() 不等于常數(shù)時(shí)所引起的失真相位失真：()與之間的非線性關(guān)系所引起的失真對(duì)一階系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)越小越好（時(shí)間常數(shù)越小，則裝置的響應(yīng)越快，近于滿足測(cè)試不失真條件的頻帶也越寬）對(duì)二階系統(tǒng)：0.3n ()的數(shù)值較小，()-特性曲線接近直線，a（）變化小)在（0.3n，2.5n）區(qū)間內(nèi)，在=0.60.8時(shí)，可以獲得較為合適的綜合特性。測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)測(cè)量方法：用校準(zhǔn)的“標(biāo)準(zhǔn)”靜態(tài)量

18、作為輸入，繪出輸入-輸出曲線，然后根據(jù)曲線確定靈敏度、線性誤差、回程誤差。測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量方法：頻率響應(yīng)法：輸入各種頻率的正弦信號(hào)，檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)，作出對(duì)應(yīng)頻率成分的輸出與輸入信號(hào)的幅值比(幅頻特性)和相位差(相頻特性)。最為精確，但繁瑣且效率低。具體見ppt56-58頁階躍響應(yīng)法：輸入階躍信號(hào)，測(cè)量輸出信號(hào)。是簡(jiǎn)單易行的時(shí)域測(cè)量方法。一階系統(tǒng)取系統(tǒng)輸出值達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值的63%所經(jīng)過的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。具體見ppt59-60頁負(fù)載效應(yīng)：在實(shí)際測(cè)量中，接入的測(cè)量裝置構(gòu)成了被測(cè)對(duì)象的負(fù)載，內(nèi)外各環(huán)節(jié)彼此間存在能量交換和相互影響，使傳遞函數(shù)不再是各組成環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的疊加(并聯(lián))或連乘(串聯(lián)

19、)。即負(fù)載的接入導(dǎo)致了傳遞函數(shù)的變化。減小措施：提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負(fù)載)的輸入阻抗在原來兩個(gè)相連接的環(huán)節(jié)中，插入高輸入阻抗，低輸出阻抗的放大器使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前面環(huán)節(jié)吸取能量測(cè)量誤差：測(cè)量結(jié)果與其真值的差異真值：被測(cè)量的客觀真實(shí)值測(cè)量誤差的來源：隨機(jī)誤差：在實(shí)際相同條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)無法預(yù)計(jì)的測(cè)量誤差。系統(tǒng)誤差：在相同的測(cè)量條件下的測(cè)量值序列中數(shù)值、符號(hào)保持不變或按某確定規(guī)律變化的測(cè)量誤差。粗大誤差：在一定的測(cè)量條件下，測(cè)得值明顯地偏離實(shí)際值所形成的誤差。測(cè)量精度：測(cè)量結(jié)果與真值吻合程度幾個(gè)概念：數(shù)據(jù)處理的一般方法：算術(shù)平均值法：多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，取

20、全部測(cè)量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果剩余誤差：，全部剩余誤差的代數(shù)和等于零偶然誤差：標(biāo)準(zhǔn)誤差：用偶然誤差表示：用剩余誤差表示：異常數(shù)據(jù)剔除：原理：當(dāng)測(cè)量結(jié)果超出正常范圍時(shí)，給與剔除準(zhǔn)則：測(cè)量數(shù)據(jù)與算術(shù)平均值的偏差大于標(biāo)準(zhǔn)差的3倍，則剔除說明：測(cè)量誤差為隨機(jī)變量，且符合正態(tài)分布真值必然處于一個(gè)有限的范圍此法只適合于測(cè)量數(shù)據(jù)大于10個(gè)的情況其他方法：最小二乘法、一元線性回歸第三章 常用傳感器原理傳感器定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。狹義上是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量

21、、生物量等；輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量；輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。傳感器的組成：敏感元件：是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。應(yīng)變式傳感器金屬電阻應(yīng)變片式傳感器：核心元件是金屬應(yīng)變片，它可將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。優(yōu)點(diǎn)：精度高，測(cè)量范圍廣 頻率響應(yīng)特性較好 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕 可在高(低)溫、高速、高壓、強(qiáng)烈振動(dòng)、強(qiáng)磁場(chǎng)及核輻射和化學(xué)腐蝕

22、等惡劣條件下正常工作 易于實(shí)現(xiàn)小型化、固態(tài)化 價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇缺點(diǎn)：具有非線性，輸出信號(hào)微弱，抗干擾能力較差，因此信號(hào)線需要采取屏蔽措施；只能測(cè)量一點(diǎn)或應(yīng)變柵范圍內(nèi)的平均應(yīng)變，不能顯示應(yīng)力場(chǎng)中應(yīng)力梯度的變化等；不能用于過高溫度場(chǎng)合下的測(cè)量。電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體的電阻值隨其機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象。在金屬絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成正比。金屬箔式應(yīng)變片：尺寸小、圖形準(zhǔn)確橫向靈敏度小容許電流大疲勞壽命長(zhǎng)生產(chǎn)效率高半導(dǎo)體應(yīng)變片基于半導(dǎo)體的“壓阻效應(yīng)”體積小、靈敏度高、機(jī)械滯后小溫度穩(wěn)定性差、非線性嚴(yán)重應(yīng)變片的零漂和蠕變零漂：指示隨時(shí)間的漂移（未加載、溫度恒定）。蠕變：在某

23、一恒定溫度下，對(duì)試件加一恒定應(yīng)變，這時(shí)指示應(yīng)變隨時(shí)間變化的特性。原因：敏感柵通電流后的溫度效應(yīng)、應(yīng)變片的內(nèi)應(yīng)力、固化不充分直流電橋：下述所有電阻標(biāo)號(hào)都與左圖一致ui供橋電壓、u0輸出電壓、ac供橋端、bd輸出端如四個(gè)橋臂電阻都相等，稱為等臂電橋。單臂半橋、雙臂半橋、全橋通式：，ri本身有正負(fù)則溫度誤差產(chǎn)生原因：敏感柵的金屬電阻本身隨溫度發(fā)生變化試件材料與應(yīng)變材料的線膨脹系數(shù)不同引起應(yīng)變片附加形變補(bǔ)償方法：橋路補(bǔ)償法、溫度自補(bǔ)償法、熱敏電阻補(bǔ)償法橋路補(bǔ)償法：(詳見ppt 28-42頁)溫度誤差補(bǔ)償：(3種方法)1.工作應(yīng)變片貼在試件r1上，補(bǔ)償片貼在補(bǔ)償件r2上，補(bǔ)償件不受力，并接入電橋相鄰臂。

24、2.工作片r1、補(bǔ)償片r2貼在同一試件上，但補(bǔ)償片不受力作用。3.工作片r1、補(bǔ)償片r2貼在同一試件的正反面，但兩者感受的應(yīng)變符號(hào)相反。拉伸/壓縮時(shí)的彎矩補(bǔ)償：彎曲時(shí)的拉壓補(bǔ)償：每面也可各貼兩片，r1,r3一面，r2,r4另一面；輸出增加一倍測(cè)剪力：下面也可貼上r3,r4，輸出增加一倍應(yīng)變式傳感器：彈性敏感元件+應(yīng)變片f（力）（應(yīng)力f/s）（應(yīng)變 /e）r/r （） usc測(cè)力彈性敏感元件：柱式彈性敏感元件：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可承受很大載荷多種截面形狀：實(shí)心截面、空心截面梁式彈性敏感元件：等截面梁、等強(qiáng)度梁壓力彈性敏感元件：彈簧管、波紋膜片和膜盒、平膜片、薄壁圓筒應(yīng)變式力傳感器：柱式彈性元件、懸

25、臂梁式彈性元件、弓形小載荷傳感器應(yīng)變式壓力傳感器：膜片式壓力傳感器、筒式壓力傳感器、應(yīng)變式位移傳感器、扭矩傳感器、加速度傳感器電容傳感器：原理：0真空的介電常數(shù)，(0=8.85410-12f/m）s極板的遮蓋面積（m2)r極板間介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù)兩平行極板間的距離（m)分類：變間隙電容傳感器變面積電容傳感器變介電常數(shù)電容傳感器靈敏度：極距愈小，靈敏度愈高c與呈非線性，減小初始極距將引起非線性誤差初始極距過小容易引起電容器擊穿或短路，采用高介電常數(shù)的材料作介質(zhì)只適合于微位移的測(cè)量非線性：非線性誤差隨著0的減小而增大為了保證一定的線性度，應(yīng)限制動(dòng)極板的位移量，通常規(guī)定測(cè)量范圍為了提高靈敏度、減小非

26、線性誤差, 大都采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)：靈敏度提高一倍，非線性減小電容式傳感器的應(yīng)用和特點(diǎn)：應(yīng)用：位移、壓力、流量、液位等測(cè)試特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高阻抗、小功率、輸人能量小而靈敏度高、電參量相對(duì)變化大、動(dòng)態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好缺點(diǎn)：分布電容的影響較大，易受干擾、變間隙型輸出特性的非線性較嚴(yán)重電感傳感器：原理：最基本原理是電磁感應(yīng)原理分類：按結(jié)構(gòu)分：氣隙式、螺管式自感式可分：變間隙型、變面積型、螺管型特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量力小分辯率高傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)重復(fù)性能好、線性度寬且較穩(wěn)定能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制存在交流零位信號(hào)不宜高頻動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量變磁阻式傳感器氣隙厚度d變化線圈自

27、感系數(shù)l變化差動(dòng)式傳感器：優(yōu)點(diǎn)：改善非線性、提高靈敏度、受環(huán)境影響小、電磁吸力小、零位電壓小互感式傳感器：把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器稱為差動(dòng)變壓器式傳感器：根據(jù)變壓器原理制作，并采用差動(dòng)形式連接。應(yīng)用最多的是螺線管式。結(jié)構(gòu)：應(yīng)用：測(cè)振動(dòng)、加速度、撓度、壓力渦流式傳感器：（電渦流：當(dāng)帶有高頻電流的線圈靠近被測(cè)金屬時(shí)，線圈上的高頻電流所產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)便在金屬表面上產(chǎn)生感應(yīng)電流。）原理：渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)引起線圈等效阻抗、等效電感等發(fā)生相應(yīng)的變化高頻反射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器應(yīng)用：位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、距離、厚度、溫度等參數(shù)測(cè)量；計(jì)數(shù)、探傷；可實(shí)現(xiàn)非線性測(cè)量電感傳感器總結(jié)：傳

28、感元件或傳感器原始輸入量變換原理物理現(xiàn)象能量關(guān)系輸出量變磁阻式位移電磁感應(yīng)結(jié)構(gòu)型控制型自感系數(shù)差動(dòng)變壓器式位移電磁感應(yīng)結(jié)構(gòu)型控制型互感系數(shù)渦流式位移、厚度、電阻率、磁導(dǎo)率渦流效應(yīng)結(jié)構(gòu)型控制型渦流磁電式傳感器磁感應(yīng)電式傳感器：簡(jiǎn)稱感應(yīng)式傳感器，也稱電動(dòng)式傳感器。它把被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)。分類：恒定磁通式和變磁通式，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器特點(diǎn)：不需要外部供電電源電路簡(jiǎn)單性能穩(wěn)定輸出阻抗小具有一定的頻率響應(yīng)范圍適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量尺寸和重量都較大動(dòng)圈式傳感器：當(dāng)線圈在垂直于磁場(chǎng)方向作直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度成正比，所以這類傳感器的

29、基本形式是速度傳感器，能直接測(cè)量線速度或角速度。變磁通式磁電感應(yīng)式傳感器：線圈和磁鐵都不動(dòng)，被測(cè)材料的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致磁路磁阻變化，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。又稱磁阻式或變氣隙式，常用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。該傳感器對(duì)環(huán)境條件要求不高，但工作頻率下限較高。壓電式傳感器壓電式傳感器：是一種可逆型換能器，它既可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，又可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。它的工作原理是基于某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)：某些物質(zhì)(物體)，如石英、鐵酸鋇等，當(dāng)受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，而且內(nèi)部也會(huì)被極化，表面上也會(huì)產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來的狀態(tài)。逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）：由外電場(chǎng)作用導(dǎo)致物質(zhì) (物體）產(chǎn)

30、生機(jī)械變形的現(xiàn)象。壓電材料：具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)(物體)。壓電單晶體：石英 等多晶體壓電陶瓷等效電路：ppt 15-16頁測(cè)量電路：需要接入一個(gè)高輸入阻抗的前置放大器。特點(diǎn)：力敏感傳感器，可測(cè)如力、壓力、加速度等雙向有源傳感器體積小、重量輕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠頻響寬磁電式速度傳感器存在響應(yīng)頻率范圍小，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件容易損壞，傳感器質(zhì)量大造成附加質(zhì)量大等缺點(diǎn)，近年發(fā)展了壓電式傳感器。應(yīng)用：測(cè)加速度、壓力光電式傳感器：內(nèi)光電效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化。光生伏特效應(yīng)：在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)器件：光敏電

31、阻：基于光電導(dǎo)效應(yīng)，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小。光電池：利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。光敏二極管和光敏三極管：和光電池類似。結(jié)面積小，因此頻率特性好。外光電效應(yīng)：在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。外光電效應(yīng)器件：利用物質(zhì)在光的照射下發(fā)射電子的外光電效應(yīng)而制成的光電器件光電管應(yīng)用：可以用來檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成份分析等，也可以用來檢驗(yàn)?zāi)苻D(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)：非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和相應(yīng)快。光纖傳感器：光纖傳感器：是一

32、種把被測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的光信號(hào)的裝置。由光發(fā)送器發(fā)出的光經(jīng)源光纖引導(dǎo)至敏感元件。這時(shí)，光的某一性質(zhì)受到被測(cè)量的調(diào)制，已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光接收器，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，最后經(jīng)信號(hào)處理得到所期待的被測(cè)量。分類：干涉型、非干涉型(ppt 7 頁)還可按光纖的作用或按調(diào)制形式分類(ppt 8-12 頁)特點(diǎn)：電絕緣性能好抗電磁干擾能力強(qiáng)非侵入性高靈敏度容易實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控應(yīng)用：可測(cè)量位移、速度、加速度、液位、應(yīng)變、壓力、流量、振動(dòng)、溫度、電流、電壓、磁場(chǎng)等物理量霍耳磁敏傳感器：霍爾傳感器：就是基于霍爾效應(yīng)，把一個(gè)導(dǎo)體（半導(dǎo)體薄片）兩端通以控制電流i，在薄片垂直方向施加磁感強(qiáng)度b的磁場(chǎng)，

33、在薄片的另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與控制電流i和磁感強(qiáng)度b的乘積成比例的電動(dòng)勢(shì)uh?；魻栃?yīng)：通電的導(dǎo)體（半導(dǎo)體）放在磁場(chǎng)中，電流i與磁場(chǎng)b方向垂直，在導(dǎo)體另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?；舳_關(guān)集成傳感器：是利用霍耳效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關(guān)的物理量，并以開關(guān)信號(hào)形式輸出。優(yōu)點(diǎn)：使用壽命長(zhǎng)、無觸點(diǎn)磨損、無火花干擾、無轉(zhuǎn)換抖動(dòng)、工作頻率高、溫度特性好、能適應(yīng)惡劣環(huán)境霍耳線性集成傳感器：輸出電壓與外加磁場(chǎng)成線性比例關(guān)系。這類傳感器一般由霍耳元件和放大器組成，當(dāng)外加磁場(chǎng)時(shí),霍耳元件產(chǎn)生與磁場(chǎng)成線性比例變化的霍耳電壓,經(jīng)放大器放大后輸出。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)外加磁場(chǎng)的線性感應(yīng)應(yīng)用：

34、位置、力、重量、厚度、速度、磁場(chǎng)、電流等的測(cè)量或控制。 葉尊忠老師部分第一章 緒論(同前)第二章 生物傳感器實(shí)驗(yàn)基本步驟實(shí)驗(yàn)步驟：1.蛋白a修飾金電極2.固定抗體（定向）3.bsa封閉4.檢測(cè)細(xì)菌金黃色葡萄球菌a蛋白（spa）：也叫蛋白a，是細(xì)胞壁抗原的主要成分，穩(wěn)定性好。能與人及多種哺乳動(dòng)物血清igg分子中的fc片段結(jié)合等電點(diǎn)pi：使蛋白質(zhì)表面凈電荷為零的ph。與該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與環(huán)境ph無關(guān)。（人體內(nèi)大部分蛋白質(zhì)帶負(fù)電）蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的性質(zhì)：等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)分子以雙極離子存在，總凈電荷為零,顆粒無電荷間的排斥作用,易凝集成大顆粒，因而最不穩(wěn)定，溶解度最小，易沉淀析出。蛋白a的作用：sp

35、a結(jié)合部位是fc段而不是fab段，這種結(jié)合不會(huì)影響抗體的活性。（具有雙價(jià)的結(jié)合力，每個(gè)spa分子可以同時(shí)結(jié)合兩個(gè)igg分子，也可一方面同igg相結(jié)合，一方面與標(biāo)記物如熒光素、過氧化物酶、膠體金和鐵蛋白等相結(jié)合。）抗體：來源：兔抗、kpl抗體（親和順序）效價(jià)：指抗體的物理狀態(tài)及其在體內(nèi)的滯留時(shí)間，以其與抗原反應(yīng)的多少來表示其免疫效果，稱為抗體效價(jià)。儲(chǔ)存：避免反復(fù)凍融。-20保存。bsa(牛血清白蛋白)封閉：目的是封閉固相載體表面尚未被所占據(jù)的空隙，減少后續(xù)步驟中非特異性蛋白的干擾。還可以用脫脂奶粉。操作過程中造成假陽性的因素：加樣：對(duì)于間接標(biāo)本一般都要進(jìn)行稀釋，如果加樣不準(zhǔn)就會(huì)造成誤差，尤其當(dāng)稀

36、釋倍數(shù)大時(shí)，很小的絕對(duì)誤差，會(huì)導(dǎo)致較大的相對(duì)誤差，使陰性（或弱陽性）標(biāo)本呈陽性（或陰性）。加樣時(shí)應(yīng)將所加物加在的底部，并注意不可濺出，不可產(chǎn)生氣泡。洗滌：靠洗滌來達(dá)到分離游離和結(jié)合的酶標(biāo)記物的目的。通過洗滌以消除殘留在傳感器中沒能與固體抗原或抗體結(jié)合的物質(zhì)，以及在反應(yīng)過程中非特異性吸附于固相載體的干擾物質(zhì)。溫育：每種試劑都有其最佳反應(yīng)模式，其中溫度和溫育時(shí)間控制是重要因素。因孵育溫度高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)造成整板本底高，陽性率高。溫育一般用濕盒或水浴，反應(yīng)板不宜疊放，以保證各板溫度都能迅速平衡，為避免蒸發(fā)，板上應(yīng)加蓋。第三章 生物敏感膜固定化技術(shù)生物功能膜：是一種生物傳感器分子識(shí)別器件，包括各種固

37、定化生物功能膜。固定化的主要目的：將酶等生物敏感元件限制在一定的空間，但又不妨礙被分析物的自由擴(kuò)散。常用固定化方法：夾心法、吸附法、共價(jià)結(jié)合法、交聯(lián)法、包埋法、微膠囊法夾心法：將生物活性材料封閉在雙層濾膜之間特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，不需要任何化學(xué)處理，固定生物量大，響應(yīng)速度較快，重現(xiàn)性較好，尤其適用于微生物和組織膜制作。吸附法：經(jīng)非水溶性載體物理吸附或離子結(jié)合作用使生物敏感元件固定特點(diǎn)：主要用于制備酶和免疫膜，吸附過程一般不需要化學(xué)試劑，對(duì)蛋白質(zhì)分子活性影響較小。但蛋白質(zhì)分子容易脫落，特別在環(huán)境條件改變時(shí)，故常與其他固定化方法結(jié)合使用。凝膠包埋法：將酶分子或細(xì)胞包埋并固定在高分子聚合物三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

38、基質(zhì)中特點(diǎn)：一般不產(chǎn)生化學(xué)修飾、對(duì)生物分子活性影響較小、膜的孔徑和幾何形狀可任意控制、被包埋物不易滲漏，底物分子可以在膜中任意擴(kuò)散缺點(diǎn)：是分子量大的底物在凝膠網(wǎng)格內(nèi)擴(kuò)散較困難，因此不適合大分子底物的測(cè)定共價(jià)鍵合法：使生物活性分子通過共價(jià)鍵與不溶性載體結(jié)合而固定的方法反應(yīng)性：指氨基酸殘基的反應(yīng)活性，即氨基酸殘基參與共價(jià)反應(yīng)的活潑程度?？山咏裕菏侵阜磻?yīng)是否能夠抵達(dá)到蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基所在的位置，它與氨基酸殘基的疏水性有關(guān)。在酶的共價(jià)固定中，尤其要注意保護(hù)活性中心的氨基酸。特點(diǎn)：結(jié)合牢固、蛋白質(zhì)分子不易脫落、載體不易被生物降解、使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：操作步驟較多、酶活性可能因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)修飾而降低、制

39、備具有高活性的固定化酶比較困難交聯(lián)法：借助雙功能試劑使蛋白質(zhì)結(jié)合到惰性載體或蛋白質(zhì)分子彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)雙功能試劑具有兩個(gè)功能基團(tuán)同質(zhì)交聯(lián)試劑：含有兩個(gè)相同的活性基團(tuán)特點(diǎn)：廣泛用于酶膜和免疫分子膜制備、操作簡(jiǎn)單、結(jié)合牢固、在酶源較困難時(shí)常常需要加入數(shù)倍于酶的惰性蛋白質(zhì)作為基質(zhì)。微膠囊法：主要采用脂質(zhì)體來包埋生物活性材料或指示分子脂質(zhì)體：是由脂質(zhì)雙分子層組成的內(nèi)部為水相的閉合囊泡。lb膜：許多生物分子在潔凈的水表面展開后能形成水不溶性液態(tài)單分子膜，小心壓縮表面積使液態(tài)膜逐漸過渡到成為一個(gè)分子厚度的擬固態(tài)膜。特點(diǎn)：很薄、高密度。因此協(xié)調(diào)了響應(yīng)速度和響應(yīng)活性之間的矛盾光平版印刷技術(shù)：簡(jiǎn)稱光刻，利用照

40、相原理與化學(xué)腐蝕相結(jié)合，在工件表面制取精密、細(xì)微和復(fù)雜薄層圖形，廣泛用于印刷電路和集成電路的制造以及印刷制版等過程。固定化酶的穩(wěn)定性：使酶的保存穩(wěn)定性增加，有時(shí)也可能增加酶的熱穩(wěn)性。酶的穩(wěn)定性：低溫/常溫下長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定性、高溫下的穩(wěn)定性、長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性導(dǎo)向性固定：控制固定化生物材料的空間取向第四章 生物學(xué)反應(yīng)生物傳感器的分子識(shí)別元件，又稱敏感元件主要指來源于生物體的生物活性物質(zhì)，都具有對(duì)靶分子（待檢測(cè)對(duì)象）特異的識(shí)別功能。酶：蛋白質(zhì)性質(zhì)、催化性質(zhì)催化特點(diǎn)：高度專一性、催化效率高、在溫和條件下進(jìn)行催化、有些酶需要輔酶或輔基、酶在體內(nèi)的活力常常受多種方式調(diào)控、酶促反應(yīng)產(chǎn)生的信息變化有多種形式分

41、類：氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、合成酶命名：名稱由兩部分組成，開頭部分是底物，后面部分表示催化反應(yīng)類型，再用ase結(jié)尾酶活力單位：用國(guó)際單位iu表示。一個(gè)酶活力單位指在特定條件下，在1 min能轉(zhuǎn)化1/mol底物分子的酶量，單位為iu。酶比活力：指1mg酶所具有的酶活力，一般用iu/mg表示。酶含量：指每克或每毫升酶制劑含有的活力單位數(shù)，即iu/g或iu/ml。酶催化的化學(xué)形式：共價(jià)催化、酸堿催化微生物反應(yīng)：反應(yīng)類型：同化與異化、自養(yǎng)與異養(yǎng)、好氧性與厭氧性分析微生物學(xué)：利用微生物完成定量分析任務(wù)的學(xué)科。細(xì)胞增殖法和呼吸法免疫學(xué)反應(yīng)：免疫：指機(jī)體對(duì)病原生物感染的抵抗能力。分類：自

42、然免疫（非特異性）、獲得性免疫（特異性）抗原：能夠刺激動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的物質(zhì)?？乖袃煞N性能：刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)（免疫原性）；與相應(yīng)免疫反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)（反應(yīng)原性）。完全抗原：具有免疫原性的抗原半抗原：只有反應(yīng)原性，不刺激免疫應(yīng)答反應(yīng)抗原種類：天然、人工、合成抗體：由抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生的具有特異性免疫功能的球蛋白，又稱免疫球蛋白。免疫學(xué)分析：沉淀法：可溶性抗體與其相應(yīng)的抗原在液相中相互接觸，可形成不溶性抗原抗體復(fù)合物而發(fā)生沉淀。放射免疫測(cè)定法：利用放射性同位素示蹤技術(shù)和免疫化學(xué)技術(shù)結(jié)合起來的方法。免疫熒光測(cè)定法：將抗體（或抗原）標(biāo)記上熒光素與相應(yīng)的抗原（或抗體）結(jié)合后，在熒光

43、顯微鏡下呈現(xiàn)特異性熒光。酶聯(lián)免疫測(cè)定法：用酶促反應(yīng)的放大作用來顯示初級(jí)免疫學(xué)反應(yīng)。即：抗原抗體先結(jié)合，再發(fā)生酶促反應(yīng)。核酸與核酸反應(yīng)生物學(xué)反應(yīng)中的物理量變化：（詳見ppt最后兩大頁）生物反應(yīng)的熱力學(xué)生物發(fā)光顏色反應(yīng)和光吸收阻抗變化第五章 免疫磁分離技術(shù)當(dāng)磁納米顆粒粒徑小于其超順磁性臨界尺寸時(shí)，粒子進(jìn)入超順磁狀態(tài)，無矯頑力和剩磁矯頑力：使鐵磁質(zhì)完全退磁需要的反向磁場(chǎng)的大小。剩磁：將鐵磁性材料磁化后去除磁場(chǎng)，被磁化的鐵磁體上所剩余的磁化強(qiáng)度。磁性超微粒常見幾種形式：?jiǎn)魏诵?、多核型、草莓型、毛刷型檢測(cè)原理：微磁珠表面進(jìn)行基團(tuán)修飾并鍵合連接臂，將多克隆抗體或單克隆抗體連接后進(jìn)行包被，制成帶磁性的免疫抗

44、體。磁性抗體可以選擇性吸附流動(dòng)樣品中的目標(biāo)抗原，借助外磁場(chǎng)的作用吸附在捕獲區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大容量樣品中微生物進(jìn)行快速免疫濃縮純化。磁分離方法第六章 壓電生物傳感器聲波傳感器檢測(cè)的是機(jī)械波或聲波常，常采用壓電材料產(chǎn)生聲波。通過測(cè)量傳感器的振動(dòng)頻率或相特征可以監(jiān)測(cè)傳播速率的變化，然后將這種變化與待測(cè)定的相應(yīng)的物理量聯(lián)系起來。壓電聲波傳感器提供一個(gè)震蕩電場(chǎng)來產(chǎn)生機(jī)械波，它穿過基質(zhì)后回到電場(chǎng)中得以測(cè)量。晶體振動(dòng)有兩種類型：體聲波（baw）、表面聲波（saw）石英具的特點(diǎn)：不同的晶體切割角度和聲波的傳播方向表現(xiàn)出不同的對(duì)溫度依賴程度。經(jīng)合適的選擇，可以最大程度地減少溫度效應(yīng)。（如石英振蕩器。）切型多采用at型

45、，受溫度影響比較小反之，最大程度地利用這種效應(yīng)，可以制備溫度敏傳感器，而其他壓電基質(zhì)不具備這種特性。（如石英溫度傳感器）。體聲波：廣泛用作石英晶體微天平（qcm），聲波傳感方向從內(nèi)部垂直朝向晶體表面。振動(dòng)頻率越高，傳感器對(duì)外來質(zhì)量越敏感。要提高振動(dòng)頻率，需要將晶片制得更薄，但晶片變得易脆，工藝上也很難實(shí)現(xiàn)。采用壓電薄膜和體微加工技術(shù)。表面聲波：電極裝在晶體的同一側(cè)，振動(dòng)波跨越晶體表面，具有徑向和垂直剪切組分，并與晶體表面耦合。這種耦合對(duì)振動(dòng)波的振幅和速度影響很大，使該傳感器能夠直接對(duì)外來質(zhì)量和機(jī)械性質(zhì)響應(yīng)。不適合于液體中傳感。調(diào)整壓電晶體材料的切割方向，調(diào)整后可液體中傳感。saw的外來吸附質(zhì)量比baw更加敏感。sauerbrey頻率質(zhì)量關(guān)系式石英晶體上沉積的質(zhì)量變化和振動(dòng)頻率移動(dòng)之