神经元集群电信号探测用微电极阵列

介绍了一种用于神经元集群电信号探测的2 x2微电极阵列芯片.该芯片集成了4个直径为20 μm、中心间距为100μm的圆形微电极.4个电极点周围都布满地线作为参考电极,4个电极点与参考电极的间距分别为5,10,15和20μm.芯片版图设计及验证采用华大九天系统设计软件Zeni完成,并通过无锡CSMC公司的0.6 μm DMDP CMOS标准工艺实现,芯片面积为O.28mm x0.40mm.对芯片进行了在晶圆电学测试,采用频率为10 Hz～1MHz,幅度为50 mV的正弦信号作为输入信号,分别测试4个电极点的阻抗特性.测试结果表明,在10 kHz处4个电极点的等效阻抗模值在0.7～2.1 MΩ之间,达到了细胞外电信号测量的要求.在芯片表面进行了1-929细胞和胎鼠海马神经元培养实验,结果表明芯片经过表面生物相容性修饰后可用于细胞外电信号测量.     

一种新型细胞微生理计的初步研究

研制了一种新型的多功能细胞微生理计.采用多个具有不同调制频率的光源同时激发不同的离子敏传感器,同时设计一种数字补偿滤波器用于修正传感器的频响特性使其对多光源激发产生的响应信号具有同样的信噪比和检测精度.通过快速Fourier变换,并行计算出各个激发频率下细胞胞外产物中多种被测物质的响应结果.该多功能细胞微生理计,可同时测量细胞外微环境中的H + ,K + ,Ca 2+ 等离子的浓度变化,可以定量分析药物在不同浓度下对细胞的新陈代谢及离子交换等的影响.使用该细胞传感器可望更有效地应用于药物的评价和筛选等领域,具有很好的应用前景.     

膜片钳芯片技术及其在细胞电生理分析中的研究进展

膜片钳芯片技术是继细胞芯片之后的又一种崭新的分析细胞电生理参数的芯片技术.由于该芯片除了具有传统膜片钳的高分辨和高准确性特点外,还具有高通量、自动化以及细胞多通道参数和细胞网络参数在线和实时检测等优点.因此,该芯片技术将大大促进细胞离子通道、细胞网络传导以及药物筛选的研究和应用.文中具体介绍了膜片钳芯片技术的发展及其应用,结合作者的研究工作,着重介绍了膜片钳芯片技术在味觉细胞研究的最新进展,并结合神经芯片研究细胞网络的方法,对采用膜片钳芯片技术在细胞和分子水平上研究味觉的敏感机理和传导机制的应用前景进行了展望.     

红细胞膜变形能力与胞内血红蛋白聚合状态及细胞形态的关系

以显微激光散射光谱和图像分析技术,对单个活态红细胞在无扰、在位、实时的情况下,测量了人血红细胞胞膜的变形能力,以及与之同时对应的胞内血红蛋白的聚合状态和细胞的形态结构.并据此研究了它们的相关关系以及随各种生理条件而交互变化的情况.     

应用于组织切片的传感阵列技术及其在神经传导研究中的应用

应用于组织切片的传感阵列技术是在组织电生理研究的基础上发展起来的一种用于体外研究组织电生理及神经传导的前沿技术.该技术能够对组织进行多点、实时、无损检测,在研究组织和细胞的电生理活动、揭示细胞网络属性、分析不同细胞或细胞群之间的兴奋与抑制关系等方面具有独特的优势.文中综合评述了目前国际上应用于组织切片电生理检测的传感阵列技术及其在神经传导机制研究中的应用.并结合我们的研究工作,主要介绍了传感阵列技术在嗅球组织电生理研究中的进展,对未来传感阵列技术的发展及其在神经传导中的研究进行了展望.     

应用于组织切片的传感阵列技术及其在神经传导研究中的应用

应用于组织切片的传感阵列技术是在组织电生理研究的基础上发展起来的一种用于体外研究组织电生理及神经传导的前沿技术.该技术能够对组织进行多点、实时、无损检测,在研究组织和细胞的电生理活动、揭示细胞网络属性、分析不同细胞或细胞群之间的兴奋与抑制关系等方面具有独特的优势.文中综合评述了目前国际上应用于组织切片电生理检测的传感阵列技术及其在神经传导机制研究中的应用.并结合我们的研究工作,主要介绍了传感阵列技术在嗅球组织电生理研究中的进展,对未来传感阵列技术的发展及其在神经传导中的研究进行了展望.     

利用动量变化率测量流体质量流量方法的研究

提出了一种通过检测流体动量变化率实现其对质量流量测量的新方法．该方法在垂直于流体流动方向上利用激振器激振流体,在流动下游利用检测传感器测量流体动量变化率,从而完成对流体质量流量的测量．实验研究表明,采用该方法可获得流体质量流量呈线性关系的输出电信号,与所进行的理论分析相一致．讨论了振动振幅对测量输出信号的影响     

基于无线体域网中多生理信号驾驶疲劳检测

利用生理信号的无线测量设备实现了对驾驶员在驾驶过程中的脑电信号、肌电信号和呼吸信号的采集,并对其进行分析处理,从而实现驾驶员的疲劳检测.首先分别计算三个生理信号的近似熵并将其作为疲劳检测的特征参数,然后使用主成分分析对特征参数进行降维优化处理,同时对原始特征参数和分析后的主成分分别进行统计分析,基于优化处理后的特征参数利用回归方程建立驾驶疲劳估计模型.最后通过交叉验证对本方法进行评价,并使用数据融合方法给出了综合的评价结果.评价结果表明提出的方法对驾驶员疲劳状态的检测正确率达到90%以上.     

抑制肌球蛋白Ⅱ对NRK细胞分裂的影响

研究肌球蛋白Ⅱ在NRK细胞分裂中的作用。分别于分裂中期和后期施加肌球蛋白Ⅱ抑制剂,对细胞分裂进行动态图像采集,采用显微图像分析软件对细胞间桥形态学进行测量分析,采用细胞免疫荧光技术检测肌动蛋白的分布,研究表明:抑制肌球蛋白Ⅱ可引起NRK细胞核分裂受阻或延迟,使子细胞丧失极性,但不影响胞质分裂进程;在胞质分裂早期,抑制肌球蛋白Ⅱ使分裂沟相对直径迅速变细,曲线明显变陡,胞质分裂晚期各组无明显差别。肌球蛋白Ⅱ抑制组与对照组分裂沟处均有肌动蛋白分布,提示肌球蛋白Ⅱ参与了细胞核分裂和子细胞极性的维持,但不影响肌动蛋白在分裂沟定位。在肌球蛋白Ⅱ受抑制的情况下,NRK细胞胞质分裂模式发生了改变。     

变压器绝缘纸板微水分测量试验研究

采用介电法与称重法相结合对绝缘纸板在线干燥过程进行了研究.由于绝缘纸板中的微水分影响其介电特性,利用电容传感器测量纸板的对应区域,同时将获得的电信号与称重试验结果进行比较,建立了电信号与被测纸板质量之间的对应关系,并提出一个绝缘纸板干燥过程微水分质量分数指数规律计算公式.研究表明,除湿速率表现为振荡衰减过程,其原因与纸板结构及环境气氛有关.     

石油原油含水率测试仪的设计

采用具有高性能、低功耗特点的MSP430单片机作为主控芯片,结合物质的介电系数与电容器电容量成正比特性,用双线绕电容传感器测量,设计出智能化的低功耗石油原油含水率测试仪.使用数字拟合的方法对测量数据的非线性和温度漂移特性进行了修正和补偿,将测试结果在液晶显示屏上显示.本系统的最大特点是使用的双线绕电容传感器进行数据采集,能够测量多种物质的含水率.     

基于微流控芯片的细胞共培养技术研究进展

细胞共培养技术一般用于研究细胞与细胞间的通讯机制,对揭示多细胞生物生理和病理过程具有重要意义.基于微流控芯片的细胞共培养技术能够模拟原生微环境以进行复杂的代谢和调控,为研究细胞与细胞间通讯提供了新的共培养技术平台,已经广泛应用于肿瘤转移及分析、抗癌药物筛选、药物吸收和药物代谢等领域.本文从微流控芯片上细胞共培养系统的设计、共培养系统上的检测以及模型的应用方面进行了总结和展望.     

心电信号中去除肌电干扰信号的研究

心电信号是一种极易受环境影响的微弱信号,其中夹杂的各种干扰噪声增加了心电信号的分析和诊断难度.针对心电信号中的肌电干扰信号,设计改进型分布式FIR低通滤波器.以MIT-BIH心电信号数据库为样本信号,对该滤波器进行数值仿真和电路测试,研究表明该滤波器能有效滤除肌电干扰信号,能提升信噪比、降低均方差,提高心电信号检测的准确率.因此,该设计对去除肌电干扰信号是有效和可靠的.     

基于CS5460A的三相电参数检测仪的设计

针对现有电参数检测仪功能单一、自动化程度不高等缺点,采用ATMEGA162为微控制器、专用电能计量芯片CS5460A为模数转换器.根据嵌入式系统的设计思想设计了三相电参数检测系统.介绍了三相电参数检测仪的硬件结构和软件设计方法,并分析了提高测试精度的方法.测试表明,系统的测量精度可达到0.1级,能满足对设备用电参数监测的要求.     

基于表面肌电的工人上肢肌肉疲劳试验研究

当人体进入疲劳状态时,表面肌电信号会发生相应的变化。为了探讨工人在持续上肢作业时肌肉疲劳对人体肌电信号的影响,针对疲劳与肌电信号的关系提出评价肌肉疲劳的数学模型,选取10名健康受试者进行机械操作与重物搬举作业。同时,使用表面肌电测试分析仪对肌电信号进行实时监测,采用方差分析、t检验和非线性拟合方法对疲劳与肌电信号的关系进行分析。结果表明,肌电信号的波动程度对生理疲劳有显著变化,上肢肌肉疲劳程度越重,其肌电信号恢复至正常值越久。非线性拟合结果显示,上肢肌肉疲劳的发展趋势呈现出"S型"的趋势。据此提出,疲劳失稳期前让受试者休息,可以减缓或延迟生理疲劳的发生。     

卡介苗胞壁脂聚糖诱导鼠巨噬细胞增殖后凋亡的研究

研究卡介苗胞壁脂聚糖提取物对小鼠巨噬细胞株Ana-1的影响.采用超声波破碎细菌、Triton X-114相分离和酒精沉淀等方法分离得到卡介苗胞壁总脂聚糖的提取物;采用苯酚-硫酸法检测提取物中多糖含量,用不同浓度梯度的提取物刺激后,采用XTT法检测24h后Ana-1细胞增殖的情况,选择40×10-6g/mL胞壁脂聚糖刺激细胞48h,72h后,用流式细胞仪检测Ana-1细胞凋亡的结果.卡介苗胞壁脂聚糖提取物对Ana-1细胞的增殖活力有促进作用,而继续作用后诱导了细胞凋亡.卡介苗胞壁脂聚糖促进了鼠巨噬细胞的增殖,可能引起巨噬细胞的细胞因子的分泌而诱导了细胞凋亡,有较强的免疫活性.     

一种无磁流量计量芯片的设计

分析了无磁传感器的工作原理,提出一种高灵敏度的无磁计量算法.设计了一款无磁流量计量芯片的系统架构,通过I2C接口可完成对芯片的工作模式、传感器设置、采样频率等参数的智能控制,采用0.6.μm工艺进行了流片.仿真测试结果表明,该芯片可实现90°叶轮转角的测量.在3.3.V供电电压下,芯片正常工作时电流为5.μA,休眠模式下电流为0.01.μA,可广泛用于流量和热能仪表中.     

基于LabVIEW和生理电信号的综合实验设计

脑电及心电等生理实时电信号对于异常情绪疾病监测及病理诊断具有重要价值，基于此，该文设计了基于LabVIEW的生理电信号处理实验范式.实验采用综合性模块设计，界面简洁，可实现生理电信号的小波降噪处理、脑电节律提取、心电R波节律检测等功能.实验内容涉及机器学习、自动检测技术、生物医学等课程，有助于提高学生自主学习能力、知识整合能力与创新实践能力.     

基于碳纳米线圈的细胞应激性测试探针

外界力、电刺激对细胞行为具有显著影响,细胞的力、电应激特性研究广受关注. 使用碳纳米线圈对单个活体细胞定量施加局域力学和电学刺激,探究了细胞的应激特性. 研究发现碳纳米线圈的局域力刺激可以引起细胞的整体响应,且受激响应程度与外力的作用形式和大小有关. 另外,细胞在碳纳米线圈施加的局域电刺激下会产生显著极性响应,并可在撤掉电刺激后逐渐恢复至初始状态,表明其生理结构和功能未受到破坏. 基于碳纳米线圈的非侵入性柔性生物探针具有安全可控、易操作和低成本等优点,在活体细胞对的应激和传导机制研究、细胞行为调控等领域具有广阔的应用前景.     

高通量、多组分表面等离子体谐振生化分析系统研究

基于表面等离子体谐振(surface plasmon resonance,SPR)原理,利用图像分析技术和自动进样技术,研制成一种新型高通量、多组分图像SPR生化分析系统;对微阵列SPR敏感芯片进行动态检测,实现高通量、多参数、多组分快速检测和定量分析．以15单元的阵列芯片为例,对兔IgG和人IgG分别与羊抗兔IgG和羊抗人IgG的免疫结合反应进行了实验检测．结果表明,该分析系统可进行实时高通量、多参数检测,具有灵敏度高、免标记等优点,而且阵列芯片中所设置的参比单元可以消除溶液本体折射率和温度变化的影响,提高了测量精度和准确性;另外芯片可以再生重复使用,降低了测试成本．