柔性可穿戴传感与智能识别技术研究进展

柔性可穿戴传感器件能与人体稳定集成,具有多生理参数和运动参数连续动态测量能力,可在健康监测、运动监控、精准医疗、人机交互等领域发挥重要作用.柔性可穿戴传感器件与人工智能技术的结合,充分展示了利用连续动态多参数信号测量的进行疾病、动作、语音等判定与识别的优势.本文通过介绍柔性可穿戴器件在物理信号、化学信号和图像信号传感中应用,从硬件平台和数据处理分析技术两方面介绍了柔性可穿戴器件与人工智能结合的方法和进展,展示了基于柔性可穿戴传感系统的智能识别技术,分析了柔性可穿戴传感与智能识别技术在柔性化集成、数据传输、能源供应等方面面临的诸多挑战,并对未来发展趋势进行了展望.     

应用自制便携分析仪快速检测城市河流水质

采用自制的便携式水质分析仪配合快速检测试剂,可以简便快速地测量Cr(Ⅵ)、磷酸盐等多种水质指标,吸光度与浓度的线性度可达0.99,RSD<5%。国标法标准实验与实际河流水样检测实验对比,t检验验证说明,二者无显著差异。方法适用于城市河流的多参数水质快速检测。     

基于压电晶体传感器阵列技术的智能分析仪

自行设计并组装了使多道石英晶体传感器同时起振的高稳定度的振荡电路及其智能分析仪,同时采用准确、简单的计算方式,用单片机系统进行控制,实现了对多道反应的同步监测和显示。该分析仪弥补了单道检测的缺点,操作简单、性能稳定、成本较低,具有广泛的应用前景。     

小型波长检测型表面等离子体共振分析仪的设计与研制

小型波长检测型表面等离子体共振(SPR)分析仪采用固定光的入射角,监测共振波长变化的测量模式,可进行多波长同时测量.设计并组装了SPR分析仪中的微型光纤光谱仪,采用光导纤维输入被测光,固定全息衍射光栅分光,线阵CCD光电传感器检测,可检测的波长范围是500～900 nm,分辨率0.23 nm.自行编制了控制传感器数据采...     

全固态离子选择性电极在金属离子检测中的应用进展

水环境中金属离子含量是水质质量的重要指标，研发简便、灵敏和准确的新型水环境金属离子检测技术已成为人们关注的热点。基于全固态离子选择电极（ASS-ISE）的电位分析技术，能实现对特定离子的快速电位响应，可满足在环境监测等领域对金属离子的实时、快速和原位检测需求。介绍了ASS-ISE法的原理及分类，综述了赝电容型、双电层电容型ASS-ISE及集成ASS-ISE电位传感器的微流控芯片在金属离子检测中的应用进展。     

用于细胞检测的微电极传感器设计及传感分析

本文针对肿瘤细胞的活性检测、神经细胞的神经递质检测与巨噬细胞等的氧化损伤检测等细胞检测中的核心问题,简要介绍电化学生化传感器和传感方法在细胞检测领域的应用和发展,重点对不同微电极结构的电化学传感器的设计制作、细胞检测方法及应用进展进行了综述。电化学生化传感器从单一检测电极向集成多功能和阵列式电极发展,从单个电极传感检测模式向芯片集成微电极式传感系统发展,而在其生物相容性、检测限和检测效率等方面尚需进一步提升和拓展。基于微机电系统(MEMS)技术制作的微电极研制,电极表面的多种化学和生物修饰的敏感膜研究,从硅基到聚合物柔性基底电极的材料拓展,小体积、植入式、可穿戴式的电化学生化传感器研制等是目前发展的方向,其在临床检验、精准医疗、运动健康监测、老年健康服务等诸多领域中显示出巨大的应用前景。     

抗污界面构建及其电化学生物传感应用进展

电化学生物传感器具有灵敏度高、便携性好、响应快速和易于集成等优点,在临床检测方面有很大应用潜力,并在可穿戴健康监测领域得到了快速发展。但在实际临床生物样本检测中,非靶标生物物质会在电极表面产生非特异性吸附（即生物污染）,影响了电化学生物传感器的性能。因此,构建具有防污染能力的传感界面（抗污界面）,防止非靶标物质吸附到电极表面,对于扩大电化学生物传感器的实际应用范围,实现在复杂生物样本中的检测至关重要。本文概述了物理、化学和生物抗污电极界面的构建及其在临床相关生物标志物检测中的应用,为电化学生物传感器实际应用性能的提升提供技术参考,并通过对界面抗污原理和存在问题的探讨,对抗污界面发展前景和未来趋势予以展望。     

糖尿病多参数生物传感器

新型糖尿病多参数传感器是针对糖尿病及其并发症的监控而设计的,可实现血糖、乳酸、胆固醇、β—羟丁酸等血液生化参数的同时检测。它将酶法分析技术与微腔技术相结合,以印刷碳糊电极为基础,通过生物固定化方法将检测所需的酶固定在碳糊电极表面,添加多糖物质作为酶稳定剂,保证传感器响应的稳定性。传感器的检测梯度范围为：血糖1～30mmol／L,检测时间20s;胆固醇1．0—4．0g／L,检测时间180s;乳酸1～15mmol／L,检测时间50s;β—羟丁酸20～700mg／L,检测时间50s。传感器的检测结果与大型生化分析仪的常规方法检测结果相关系数大于0．92。     

单分子宽场光学显微成像技术

单分子宽场光学显微成像技术是单分子检测技术的一种,具有通量高、参数多样、可实时动态监测等优点。本文评述了单分子宽场光学显微成像的技术方法、标记探针、判定原则、检测参数及其在分析化学、生物物理学等领域的应用,指出单分子成像技术正在向仪器设备的实用化、简易化,测量参数的精确化、可视化,研究范围的广泛化、复杂化等方面发展。未来几年单分子成像的研究重点可能会集中在实用定量、突破衍射极限的距离测量、重要生物过程的机理探索和纳米目标物的表征等方面。     

检测SARS－CoV－2的电化学生物传感器研究进展

电化学传感器因具有灵敏、便携、稳健性高、小型化、成本低、无需前处理、检测快速等优点,在严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS－CoV－2）检测领域受到广泛关注。该文介绍了致病菌SARS－CoV－2的组成部分,综述了基于病毒表面的刺突蛋白、病毒内部核衣壳蛋白和核糖核酸（RNA） 3种可特异性检测SARS－CoV－2的电化学生物传感器的研究进展,并对比了3种类型电化学生物传感器的检出限、检测时间、动态监测范围等关键参数。同时与其他检测SARS－CoV－2的方法进行对比,分析了电化学生物传感器的优劣势;最后指出了未来可通过优化检测电极材料及反应条件、修饰检测探针等方面提升电化学生物传感器性能,以实现对新型冠状病毒肺炎（COVID－19）患者的早发现、早隔离及早治疗,同时为设计现场快速诊断COVID－19设备提供有力支撑。     

便携式电化学传感平台灵敏检测偶氮类染料日落黄和柠檬黄

构建了一种聚蛋氨酸（p-Met）修饰的激光诱导石墨烯（LIG）电极（p-Met/LIG）,与便携式电化学工作站和掌上电脑应用程序一体化集成,实现了现场同时检测环境水体中的偶氮染料日落黄（SY）和柠檬黄（Tz）。优化了激光加工参数,制备了导电性能最佳的传感界面;在LIG表面电聚合Met,提高了SY和Tz的电化学响应;通过将p-Met/LIG便携式电化学传感器、小型电化学工作站和掌上电脑应用程序一体化集成,搭建了便携式电化学传感平台用于检测SY和Tz。采用差分脉冲伏安法（DPV）测定两种染料,检测SY的线性范围为0.2～20μmol/L和20～100μmol/L,检出限低至0.001μmol/L;检测Tz的线性范围为0.3～40μmol/L和40～100μmol/L,检出限为0.005μmol/L。p-Met/LIG具有优良的抗干扰性能、稳定性和重现性。将此便携式传感平台用于实际水样检测,结果表明,此平台适用于实际环境水体中SY和Tz的即时现场检测。     

两种烟气分析仪的比较

比较了便携式烟气分析仪和在线式烟气连续监测分析仪的使用特点、测量原理以及检定、校准方法.     

表面等离子体共振传感技术和生物分析仪

表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）传感技术是生物化学分析领域常用的分析手段和研究工具,与其相关的研究不计其数,发展日新月异。本研究小组从事SPR传感技术研究近十年,从初期的理论研究、仿真计算、传感器设计以及全自动SPR生物分析仪开发与应用研究,到目前的传感器性能提高、应用拓展,时刻关注着该项技术的最新动态。本文系统综述了SPR传感技术和生物分析仪的原理、结构以及主要功能模块,SPR传感器的调制类型、耦合方式以及SPR成像传感器;介绍了结合局域表面等离子体共振（local surface plasmon resonance, LSPR）技术、改进金属膜系设计、优化数据处理算法等提高SPR生物分析仪性能的方法;阐述了SPR传感技术和生物分析仪的最新进展,包括SPR技术和微流控芯片、电化学技术、表面增强拉曼散射技术（SERS）的联用;列举了SPR生物分析仪在临床诊断、药物筛选、生物分子研究、食品安全和环境监测等领域的应用实例;最后,分析了SPR生物分析仪面临的主要问题以及未来的发展趋势。     

用于自动和连续水质监测的一次性套件

一种用于在化验自动水质监测分析仪中的分析物中使用的一次性套件,包括：（a）平台;（b）容器的阵列,所述容器用于单独包含至少一个发光细菌的冻干制剂、缓冲剂和试剂,所述容器装配在所述平台上;（c）反应腔体,装配在所述平台上以及被配置成在所述容器之间移动,以使得按预定顺序把发光细菌的所述冻干制剂、所述缓冲剂和所述试剂运送到所述反应腔体以使得发出所述分析仪可检测的光;（d）流体输送装置,用于所述容器、反应腔体、与分析仪之间的流体输送和混合;（e）运送装置,用于把所述套件移动到所述自动水质监测分析仪内的预定位置以便实现所述分析物的分析。     

原子荧光光谱仪的便携化设计

针对重金属污染现场快速检测领域的发展需求,成功开发首台便携式原子荧光光谱仪。实现了高度集成低功耗进样系统、微型低功耗原子化系统、数字化对光技术、微型光电检测系统以及无线通讯技术等十余项关键技术的重大突破。整机功率仅为12 W,重量仅为10kg,锂电池供电状态下工作时间不小于8h,具备与实验室常规原子荧光光谱仪相同的性能指标,可直接用于砷、汞、铅、镉等重金属的野外现场快速检测。     

原子荧光光谱仪的便携化设计

针对重金属污染现场快速检测领域的发展需求,成功开发首台便携式原子荧光光谱仪。实现了高度集成低功耗进样系统、微型低功耗原子化系统、数字化对光技术、微型光电检测系统以及无线通讯技术等十余项关键技术的重大突破。整机功率仅为12 W,重量仅为10kg,锂电池供电状态下工作时间不小于8h,具备与实验室常规原子荧光光谱仪相同的性能指标,可直接用于砷、汞、铅、镉等重金属的野外现场快速检测。     

薄膜基荧光气体传感器

薄膜基荧光传感因灵敏度高、可采集信号丰富、实时检测性好和易于器件化等优点备受人们关注,特别是随着微纳米加工、集成制造和物联网技术的发展应用,薄膜基荧光传感器研究已经成为传感器研究的一个重要领域,呈现出广阔的发展前景。 结合课题组工作,本文简要讨论了基于小分子化合物的薄膜基荧光气体传感器在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测,重大疾病早期诊断等领域的应用探索。 在此基础上,指出了薄膜基荧光传感器发展面临的问题,评述了薄膜基荧光传感器研究和应用的前景。     

微小型近红外光谱仪的应用进展与展望

近些年,近红外光谱分析技术得到了迅猛发展,该技术可直接对气体、液体和固体等各种复杂混合物进行定性和定量分析,具有分析速度快、效率高,可实现无损和在线分析等优势,在科研和工农业生产中发挥着越来越重要的作用。近红外光谱分析仪的微小型化是一个重要的发展方向,近期出现了众多不同类型的商品化微小型近红外光谱仪器。手持式或便携式现场快速分析是一种更经济、更高效、更灵活的方法,具有小体积、低功耗、低成本、便于二次开发等优点,在农业、食品、医药、石油化工和安全等众多领域获得了广泛的研究与应用。物联网技术在智能农业、智能工厂、智能医疗和智慧城市等众多领域的兴起,成为推动近红外光谱传感器向着微型化方向发展的主要力量。该文主要综述了近些年新型的商品化微小型（便携式、手持式和袖珍式）近红外光谱仪器及其应用进展,并对该技术的发展趋势和应用前景进行了展望。     

用于测定空气中甲醛的电子鼻

制作了可定量检测空气中甲醛的便携式电子鼻.该电子鼻由传感器阵列、信号调理电路、模式识别系统以及显示系统等4个部分组成,其中传感器阵列为4个半导体金属氧化物传感器.模式识别系统采用模糊神经网络算法.便携式甲醛电子鼻对甲醛气体响应专一,抗干扰能力强,且定量结果精确,可用于甲醛气体的现场检测.对于0.001～0.25mg/L浓度范围内的甲醛气体,电子鼻定量测报的正确率达到81.3%;对于干扰气体存在下的甲醛气体,未出现错误测报.     

可更新表面分析技术进展

概述了流动注射及顺序注射可更新表面分析技术及仪器的进展。介绍了该技术原理、仪器系统、流通池等方面的新发展以及在传感器、免疫分析、生物配位作用检测、酶反应检测、细胞功能检测等领域的应用。参考文献32篇。