摘要：为了构建高度稳定性和一致性的心肌细胞电位传感器,从微电极阵列表面亲水性和细胞培养密度两方面对心肌细胞和微电极阵列（MEA）的耦合性进行研究.通过对MEA表面进行高分子蛋白明胶的修饰来提高MEA表面的亲水性,并重点分析不同细胞密度下构建的心肌细胞电位传感器的胞外场电位信号（EFP）信号特征.研究结果表明：心肌细胞按优化密度12万/cm2培养在经明胶修饰的MEA表面上,可促使心肌细胞和MEA形成高度紧密的耦合.在此条件下构建的心肌细胞传感器,能稳定输出一致性良好的EFP信号,电位幅值可达到约1.2mV,发放频率可达到约180次/min,信号稳定期可维持3~4d.通过选择2种典型的工具药物异丙肾上腺素和利多卡因对优化后的心肌细胞电位传感器进行分析性能的测试,实验结果表明：20μM的异丙肾上腺素和利多卡因分别大幅度增强和抑制了电位幅值和发放频率,结果与文献报导的结果相一致.该心肌细胞传感器对2种测试药物作出了快速而灵敏的响应,有望成为药物检测和分析的有效平台.

摘要：本研究提出了一种基于光寻址电位传感器(Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)的新型单细胞传感器。该传感器可以通过移动激发对作为敏感元件的单个细胞进行寻址测量,克服了基于场效应管和微电极阵列的细胞传感器中测量位点固定、细胞定位培养困难等缺欠,探索了这种光寻址单细胞传感器的结构设计和检测活细胞电生理特性的可行性。最后分析了该传感器在药物检测方面的应用。实验结果表明了该细胞传感器在单细胞电生理研究和药物分析中是可行的。

摘要：以 36° -YXLiTaO3为基底的双通道声表面波 (SH -SAW)液相金属离子传感器 ,在LabView测试平台下采用流动注射的方法研究了该系统在液相金属离子检测和分析中的原理和应用。实验表明 ,传感器稳态的输出频率反应了待测溶液的电导率 ,数据经拟和处理 ,误差 <0 2 4 % ;传感器的检测下限为 10 - 5mol/L ;对于两种金属离子的混合溶液 ,传感器的瞬态响应反映了待测溶液中所含的离子成份 ,采用偏相关分析 (PLS)算法可以有效识别待测溶液中离子成份的比例 ,识别误差 <3%。研究表明 ,通过进一步的优化设计 ,这种新型的液相金属离子分析仪器具有重复性好、灵敏度高、体积小和适合在线实时检测等方面的优点。

摘要：基于光寻址电位传感器(Light Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)和微电极阵列传感器(Microelectrode Array Sensor,MEA)的复合传感器件,作为无线传感器网络的敏感元件,已应用于水环境痕量重金属的检测中。本文基于该光电复合传感器,分别对LAPS及MEA的测量曲线进行特征提取。首先,针对有限脉冲响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器进行数字滤波后的LAPS I-V扫描曲线,采用线性区识别和求解导数极大值点的算法,得到其线性区的特征值。其次,针对MEA的测量数据,设计了求解金属溶出峰峰高及峰位置的局部极大值法,并与切线识别法进行比较。最后,采用多元线性回归模型对复合传感器的特性进行仿真,将LAPS测得的pH值与MEA的溶出峰峰高进行校准,得到令人满意的效果。

摘要：针对呼吸气体诊断的需要,介绍了一种新型的具有仿生特点的光学人工鼻实验系统,用于探索通过呼吸气味诊断疾病的可行性。该系统由气敏光纤传感器阵列和信号处理系统组成,利用光纤传感器易与多种聚合物敏感材料相结合和其对气味的响应快、精度高以及易获得嗅觉动态信息的特点,通过计算化学方法,实现了多种聚合物敏感材料与荧光试剂的定量配制,研究了具有不同选择性的气味光纤传感器阵列。此外,将生物嗅觉机理模型用于人工鼻系统的设计过程,采用模拟生物嗅觉的感受器-嗅球-线性延迟神经网络算法,实现了从光纤传感器阵列的响应数据中同时分离出混合气味的成分和浓度信息。实现结果表明,该光学人工鼻传感器实验系统具有一定的仿生特性和应用前景。

摘要：为解决生物体内温度信号的长期实时无线遥测问题,设计一种新型的基于声表面波传感技术的植入式无源无线温度检测装置,并构建基于NI射频通讯设备的无线遥测虚拟仪器系统.该植入式电子装置将433 MHz声表面波温度传感器与简易谐振电路集成,利用射频通讯虚拟仪器平台,在外部4 MHz中频电磁能量的供应下,实现生物体内温度的高精度实时监测.实验表明:在30～45℃测量范围内,该检测系统具有8.542 kHz/℃的温度灵敏度和小于±0.1℃的测量精度;系统在20 dBm的发射功率下检测距离可达到1 m.

摘要：为了更好地监测室内或室外常见的有害气体对人体或环境造成的危害及影响,研制一款基于金属氧化物半导体(MOS)型气体传感器阵列的穿戴式实时环境气体监测系统。设计MOS型气体传感器阵列和小型化硬件检测电路,以便长时间连续实时监测环境中某些有害气体的浓度。选取甲醛、苯和总挥发性有机化合物(TVOC)等典型的环境有害气体作为初步检测对象,通过检测标准浓度的气体确定系统检测范围(0.01~0.5 mg/m3),分析稳态峰值与对应浓度的相关性,绘制拟合曲线并作为标定方程,考虑斜率和拟合程度(R^2)同时较大为最优,选择检测使用的传感器。选取多场景进行环境监测实验,通风橱模拟小空间封闭环境,实验室模拟室内环境。系统可记录所在位置的甲醛、苯或TVOC的浓度值,实现多挥发源复杂环境中检测不同浓度的有害气体,并可进行声光报警。在校园室外场景中,随系统移动记录不同位置的TVOC浓度以绘制浓度空间图谱,可观测和分析大数据。传感器响应稳定时间为30 s,系统可任意设置大于30 s的数据发送间隔,把目标气体浓度通过蓝牙上传至手机,数据也可通过串口传输至上位机。该穿戴式系统有望应用于车内污染、室内装潢、室外环境等有害气体的实时和快速监测中。

摘要：介绍我们设计的微结构细胞阻抗传感器,采用微电子加工技术在硅基底上制作了以叉指结构金电极为工作电极的传感芯片,将脐静脉内皮细胞系ECV304培养和固定在器件上,进行连续的细胞阻抗监测。研究细胞阻抗随频率和时间改变的定量关系。结合细胞贴附前后的叉指电极等效电路模型,进一步分析细胞贴附对阻抗变化的影响,给出细胞阻抗传感器的优化设计方法。最后,采用该细胞传感器对有毒素进行实验分析,分析毒素对哺乳动物血管的毒性作用,初步的实验结果表明,该设计的细胞阻抗传感器具有实时无标记快速检测的优点,可应用于毒素监测等生物医学领域。

摘要：为实现工业生产中某些溶液特性参数的全自动实时监测,设计了一种新型的基于虚拟仪器测试平台的双通道水平剪切声表面波(SH SAW)液相传感检测系统,将流动注射分析方法应用于该系统,可分别检测溶液的总盐度和白酒的酒精度,以及食用油、汽油等有机溶液中水的质量分数.实验表明,对总盐度的检测下限低于1.2×10-4S/m;对白酒酒精度检测的测量误差小于±0.2°;可以有效地识别有机溶液的水质量分数.该传感检测系统具有使用方便、检测速度快、抗干扰强、重复性好等优点,这种微机化后的新型分析仪器适合于工业生产现场的实时监控使用.

摘要：贴壁生长在微电极表面的细胞可引起贴壁电极界面阻抗的改变,从而可以获得细胞生理功能相关的生物信息。本研究采用微机械加工技术,在硅基底上设计了直径为20～50μm的20通道金微电极阵列(micro-electrode array,MEA),用以构建能实时、连续、定量跟踪哺乳动物细胞形态和增殖分化改变的细胞阻抗测试传感器(electric cell-substrate impedance sensing,ECIS),用于细胞与电极间的阻抗测试研究。通过对培养在微电极表面24h的成骨细胞Saos-2细胞系的阻抗谱测量发现,其阻抗值增加集中在中频102～104Hz之间,本结果符合细胞阻抗传感测量的理论模型分析。因此,该微电极阵列细胞阻抗传感器的研究,为进一步的细胞生理和药物分析等研究奠定了良好的基础。