摘要：针对脑电EEG (electroencephalograph)传感网络近距离无线传输与可穿戴应用的需要,给出了一款无线射频电路控制系统:集成了模拟电路(8通道低噪声脑电放大器与中速SAR-ADC模数转换)、信道编码EEG-DSP加速器、射频发射芯片。在ISM-2.4 GHz波段,射频物理层使用射频直接上变频架构,通过FSK/OOK (on-off-keying)的数据调制方式;重点优化基于PLL的频率综合器(PLL-FS)与可开关的E类功率放大器(PA-E);PLL-FS具有低相位噪声(?119 dBc/Hz@1 MHz)、锁定时间短(28~60 us)、环路特性好的特点;PA优化了输出功率(4~5 dBm)、功率增加效率PAE(25%)、S-参数等。流水EEG-DSP负责整体系统控制、数据缓存、精简无线信道编码以及输出码流调制射频电路。设计利用Cadence Co.的SpecterRF软件、Synopsys Co.的系列数字软件/Caliber软件进行了功能仿真/物理版图验收,设计使用SmicRF180 nm数模混合工艺进行了加工,流片回来的测试结果表明EEG-DSP与射频发射芯片可以满足实际应用。

摘要：电化学方法现场检测重金属离子(HMI)独具优势,对于控制与消除重金属污染意义重大.相关研究大多依赖于经验测试或侧重于报道检测性能,对催化检测机制缺乏科学认识,导致功能敏感材料的设计缺乏指导性策略,严重影响检测的准确性和可靠性.本文综述了近几年来本课题组利用X射线吸收精细结构谱(XAFS)研究HMI催化检测机制的研究工作.主要介绍了六种不同的传感策略增强HMI检测的原理和特点,指出了各类敏感材料在电分析应用中所面临的机遇与挑战,提出了从催化的角度探究电化学检测机制的研究新思路.最后,展望了利用原位XAFS技术、数值模拟计算和机器学习等探究电化学反应动态过程的重要性和必要性.本文对开发功能型传感界面具有重要的指导意义.

摘要：传统的数字PCR检测仅针对扩增终点的核酸样本执行终点式的荧光分析,依据反应后的荧光图像进行阴阳性统计及样本浓度计算,分析结果极易受假阳性及非特异性扩增影响。本文提出了一种基于过程的实时微孔式数字PCR芯片阴阳性分析方法,从时间维度对数字PCR结果进行定量分析,提高数字PCR检测的准确性。设计支持实时数字PCR分析的硬件系统并与终点式数字PCR仪进行对比,验证系统性能。在此系统上检测不同浓度的人类Ⅳ型疱疹病毒样本,获取实时扩增曲线,采用支持向量机算法对扩增曲线的特征进行学习并应用于检测曲线分类。实验结果表明,所设计的实时数字PCR系统与终点式数字PCR仪扩增结果具有高度一致性。本文所述的基于支持向量机的分类算法对扩增曲线的分类准确率达到98%以上,能准确识别假阳性及非特异性扩增微孔。相比于传统阈值分割法,本方法对阳性点识别的平均准确率提高了17.60%,并且目标模板拷贝数越低,效果越明显。与传统的终点式数字PCR相比,本文提出的基于实时数字PCR系统的数据分析方法具有准确性更高的优势,尤其在低拷贝数检测下可以获取更为精确的定量结果。

摘要：本文设计并研制了一种改进的零模波导器件,采用此种器件实现了荧光信号的增强,解决了荧光串扰等问题。采用微纳加工手段实现了这一器件的制备,该器件通过微透镜与纳米孔的结合减少了荧光的发散角,荧光的相长干涉增强了检测信号的强度。具体地,采用电子束光刻制备了直径可控的纳米孔阵列,结合紫外光刻及反应离子刻蚀实现了角度可调的微透镜阵列,并采用ImageJ读取荧光灰度值进行了信号比对。通过与未改进的零模波导器件相比,改进后的器件其荧光信号增强了14.5倍,信噪比提升了9倍。通过SEM表征,该器件的纳米孔直径为(100.3±4.9)nm;微透镜倾角(21.1±0.7)°。改进的零模波导器件在增强了荧光信号的同时有效减少了荧光串扰的问题,相关研究对微弱荧光检测、荧光串扰等问题提供了一种可行的解决思路。