用于间质液检测的微针阵列研究进展

间质液是疾病诊断生物标志物的重要来源。微针阵列作为一种微创技术进入皮下间质液可以避免接触血管和神经,使用时疼痛感较小,易被患者接受,在多种领域都有广泛的应用。使用微针阵列检测间质液可以为临床诊断提供更多信息,研发制备简单、稳定性强和功能多样的微针阵列逐渐成为研究热点。本文介绍了间质液中生物标志物检测对人体健康监测的重要意义,总结了用于间质液检测的微针阵列的分类以及微针阵列制备所使用材料,着重介绍了微针阵列在间质液中采样与检测应用,讨论了微针阵列在间质液检测中的发展前景以及面临的挑战。     

MEMS仿生矢量水听器微结构的有限元分析

结合压电原理和仿生学理论,利用MEMS工艺制作的仿生矢量水听器,具有高灵敏度、宽频带、矢量性及高信噪比等特点。为了进一步提高水听器预测水下环境中声学特性的准确性并提高其固有频率,利用有限元方法对MEMS水听器仿生微结构进行优化分析。首先,对仿生微结构固有频率和灵敏度与其结构尺寸关系作了理论分析并画出不同微结构尺寸下的固有频率和最大应力曲线。其次,运用ANSYS软件对仿生微结构进行有限元仿真并画出固有频率和最大应力响应曲线。对比分析理论与仿真结果,得出当悬臂梁长、宽、厚及仿生纤毛的高度和半径分别为400, 80, 50, 1000和80 m 时,MEMS矢量水听器的性能得到最优化,同时对理论与仿真结果的差异进行了分析。     

壳聚糖-g-N-羧甲基-二（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇和纳米金溶胶复合物固定漆酶修饰玻碳电极的直接电化学

制备了壳聚糖-g-N-羧甲基-二（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇（CTS-g-N-CBBIE）,将其与纯化的纳米金溶胶（NGS）共混得到CTS-g-N-CBBIE-NGS复合物。 以此复合物作为固酶载体固定云芝漆酶,固酶量大（31.10 mg/g）,固酶比活力高（1.43 U/mg）;此固酶复合物修饰的玻碳电极在无氧磷酸盐-柠檬酸盐缓冲溶液（pH=5.0）中可以实现无中介酶-电极直接电子迁移（一对准可逆氧化还原峰式电位576 mV(vs.Ag/AgCl)对应于漆酶活性中心T1位的氧化还原）,电子迁移速率常数为228.3 s-1。 当氧气浓度较小时,这种固酶修饰电极对氧气还原具有一定的生物电催化性能（空气饱和缓冲溶液中氧还原峰电位约为320 mV(vs.Ag/AgCl)）。 当氧气浓度增高后,氧还原反应受到抑制;但这种漆酶修饰电极对pH较为敏感,且稳定性和重复使用性欠佳。     

基因芯片-玻璃表面两种不同DNA探针固定化方法的比较研究

研究了基因芯片相关的DNA探针在芯片表面最佳固定化方法。用两种不同的双功能试剂1,4-苯二异硫氰酸酯和戊二醛分别把5'-端氨基衍生的21-mer寡脱氧核苷酸探针直接共价固定到玻片表面,固定化的寡脱氧核苷酸探针与5'-端FITC标记的互补靶序列进行分子杂交,杂交后用配有CCD的IX70型荧光倒置显微镜成像检测。结果表明,两种固定化方法的效果都比较好,能检测到靶序列的最低终浓度为1.5×10^-9mol/L,优化了探针固定化时间、杂交时间、杂交温度等对DNA芯片分析性能的影响,为构建高灵敏度基因芯片打下良好基础。     

MEMS仿生矢量水听器微结构力学建模及实验验证

MEMS仿生矢量水听器是一种新型水声传感器, 其工作性能决定于内部MEMS声电换能微结构的几何、材料及流体环境参数。为深入探讨该水听器的工作机理并提高其工作性能, 针对其内部微结构通过合理的简化建立了相应的单自由度等效力学模型, 并推导出理想流体环境下该微结构一阶固有频率与其几何、材料及流体环境参数间的解析表达式。在此基础上, 推导出现有水听器微结构的一阶固有频率, 并搭建实验平台进行验证, 实验结果表明理论值与实验值间的相对误差低于5%, 从而验证了该力学模型的有效性, 为水听器的设计及优化提供了理论基础和参考依据, 同时也为具有类似结构的传感器的性能分析奠定了基础。     

考虑间隙的液压挖掘机机臂动力学研究

由于装配制造公差、磨损等情况,挖掘机的铰接处存有间隙,因间隙产生的碰撞力与液压缸相互作用,会影响到液压挖掘机的动力特性。为了获得间隙对挖掘机机臂动力学响应的影响,本文利用拉格朗日法建立挖掘机使用液压锤时,含有五个自由度的机臂模型,以液压锤的冲击力作为输入,将液压缸顶端间隙、液压锤旋转铰接间隙考虑进挖掘机的理想动力学模型进行研究。最后将理想模型与含间隙模型动力学响应求解结果进行对比分析,结果表明,间隙变大会导致液压缸活塞杆的振动加大、碰撞力加大,同时会使小臂与液压锤的铰接间隙副的轴销轨迹偏向一边。因此,考虑间隙的液压挖掘机动力学模型比传统动力学模型能够获得更详细的动力学响应变化规律,更加符合工程实际。     

MEMS矢量水听器灵敏度自动测试系统设计

针对微机电系统(MEMS)矢量水听器声压灵敏度测试中出现的测试步骤单一、测试任务繁重且耗时多,同时手动测量存在不确定的操作误差等问题,在分析矢量水听器灵敏度测试原理和测试过程的基础上,采用AD9850,AD8599,PGA205、单片机MK60DN512ZVLQ110等芯片,设计了集成信号激励源、微弱信号检测、调理以及信号采样和传输等模块的矢量水听器灵敏度自动测试装置。该装置将测试现场的仪器缩小,多模块功能集成,通过与PC上位机连接控制,快速、实时地完成矢量水听器灵敏度测试标定,在节约测试时间的同时,也能快速地完成对水听器的优化改进的验证；此装置体积小、轻便,测试连线简单,方便外场测试,促进MEMS水听器工程化应用。     

活体pH实时检测研究进展

酸碱度异常即pH值改变与机体的健康状况有密不可分的关系,活体实时pH检测不仅可以为临床诊疗提供支持信息,而且有助于一些疾病发病机理的研究。本综述详细介绍了pH的定义、pH检测的发展历史、活体实时pH生物传感器所需满足的条件,重点介绍了各类型活体实时pH生物传感器的原理与应用,包括电化学传感器、荧光传感器、光纤传感器以及超声传感器,并对活体实时pH生物传感器的未来发展方向做出展望。     

微陀螺滑模控制器中的积分算法设计（英文）北大核心CSCD

为了去除不定积分环节产生的直流偏置项,提出了一种基于"一次移动平均法"的改进积分算法。利用一个整数周期的积分信号值构成一个集合,计算出集合的算术平均值作为瞬时直流偏置,将原积分信号减去该直流偏置,最终可得到无直流偏置项的积分信号。为实时更新直流偏置,在每个时钟上升沿将一个积分信号的新采样值加入集合尾部,并去除集合首部的数值点,从而确保集合长度维持固定值并能实时反映出最新的直流偏置。以FPGA为信号处理平台,采用Modelsim仿真和实验测试相结合的方法验证了该算法的可行性。该方法已成功用于电磁式微陀螺仪的滑模控制器之中。同已有方法相比,该积分算法复杂度低、实时性好、易于实现。