摘要：为了测量细胞电生理特性和进行药物分析,提出了一种基于光寻址电位传感器(LAPS)的单细胞传感器.用峰峰值为2 mV、频率为1 kHz的正弦信号模拟细胞动作电位,作为传感器的输入信号来观测系统的灵敏度;采用涂敷法和改变器件表面粗糙度的方法,将细胞固定在器件表面以改善传感器灵敏度;选择1μm/mL、10μg/mL两种质量浓度乙酰胆咸(Ach)作为大脑皮层神经细胞的刺激药物,检测在不同浓度药物作用下神经细胞的动作电位.实验结果表明,涂敷法固定细胞提高了传感器的灵敏度,该细胞传感器能够检测出模拟动作电位,并能够检测出不同浓度的乙酰胆碱.

摘要：目的研制低压植物栽培装置,以便开展模拟深空探测低压条件下高等植物栽培技术研究,为建立低压条件下的受控生态生保系统奠定基础。方法通过详细的技术方案论证、图纸设计与加工、部件安装与调试以及装置试运行,最后开展验证实验来检验其技术性能。结果研制成功2套低压植物栽培装置,均能进行低压或常压植物栽培,该装置运行较为稳定,温度、相对湿度、大气总压、O2分压、CO2分压和基质含水量等技术参数均能进行有效的测量和控制。结论该装置各项实际性能指标基本满足设计和实验要求,可用于开展下一步低压植物栽培试验。

摘要：目的研制成空间乙烯过滤器地面试验样机,采用微生物技术控制受控生态生保系统中高等植物产生的微量乙烯(C2H4),以保障植物的正常生长发育。方法通过详细的技术方案论证、图纸设计与加工、部件安装与调试以及样机试运行,最后进行验证实验来检验其技术性能。结果样机反应器中基质的温度、含水量、pH值以及气体的流量、温湿度等参数均能实行有效控制,反应器中的微生物经过一段时间驯化后,对乙烯气体的最高降解率可达到9.04mg/(m3.h)。结论样机实际性能基本达到了设计要求,运行稳定,可用于控制受控生态生保系统中乙烯气体的浓度。

摘要：目的针对空间环境条件特点,研制空间微藻光生物反应器地面试验样机,为未来长期空间飞行、深空探测等飞行任务的乘员提供藻蛋白和O2,并清除密闭环境中的CO2等废气。方法根据未来空间条件下使用要求,进行系统设计、加工,研制成空间微藻光生物反应器,然后进行微藻培养验证实验。结果该装置共包括生物反应器主体、光源、CO2供应组件、溶氧脱除组件等9个部分。在该装置中,采用了一种新型的光生物反应器主体为微藻的生长提供场所;研制成供气膜功能组件,为微藻提供生长所需的CO2气体,提高了CO2的吸收利用率;采用膜技术,研制成脱气膜功能组件,及时脱除了藻液中的溶解氧,不仅为乘员提供了呼吸用氧,提高了藻体的生长速率,而且大大地降低了空间微重力条件下的气/液分离负荷。验证试验结果表明:该装置系统运行良好,其能耗、体积、藻蛋白生产能力等均满足设计要求。经7d培养后,培养液的藻体密度从0.174g(DW)/L增加到4.064g(DW)/L,平均每天的藻蛋白生产能力高达11.1g(DW)。结论研制的微藻光生物反应器试验样机运行稳定,藻体生长良好,O2的脱除和CO2的供应原理适合空间微重力环境下使用要求。

摘要：目的开展模拟空间废水处理试验研究,探讨空间废水处理膜生物反应器处理模拟空间废水的较适环境条件,为今后设计空间膜生物反应器提供技术支持。方法利用前期研制的空间废水处理膜生物反应器和驯化后微生物,进行了模拟空间废水处理试验,检测了处理液进口和出口的化学耗氧量(COD)、生物耗氧量(BOD)、总有机碳和总氮的去除效率。结果空间废水处理膜生物反应器发挥最佳工作效能需要的环境条件分别为:pH6.5～7.5,温度24.0～26.0℃,水力滞留时间20 h,碳氮比0.81;在该条件下模拟空间废水的化学耗氧量和生物好氧量下降率均接近90%。结论研制的膜生物反应器可以有效地进行空间模拟废水的处理,适合的工艺条件能明显提高其废水处理效率。

摘要：目的在空间植物栽培装置地面样机研制的基础上,完成空间植物栽培装置地面改进样机的研制,使其工作原理更能适应空间微重力环境条件。方法借鉴空间植物栽培装置地面样机的先期研制经验,在技术方案详细论证与设计的基础上,进行部件图纸设计与投厂加工、整机设备安装、调试和试运行等。结果该样机可自动而有效地控制栽培室内的大气环境参数和栽培基质水分含量;温湿度控制、冷凝水收集和植物养分供应等工作原理基本满足空间微重力环境条件下的使用要求。结论本样机设计合理,解决了空间植物栽培的大部分关键技术难题,为下一步研制上天产品和开展空间飞行试验研究奠定了重要基础。

摘要：嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上,在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述,重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。

摘要：综述了目前国际上基于微电极阵列技术的细胞传感器芯片的研究状况。介绍了微电极阵列的工艺设计、界面模型以及在细胞电生理研究中的应用,同时分析了细胞胞外记录技术在实现组织-细胞以及细胞间信号传导过程的实时动态检测的特点和目前存在的问题。在此基础上,介绍了单细胞以及细胞传感器网络芯片技术的发展。最后,提出微电极阵列细胞传感器研究的发展方向。