微纳机电系统(MEMS/NEMS)前沿

微纳机电系统(MEMS/NEMS)将处理热、光、磁、化学、生物等结构和器件通过微电子工艺及其他一些微加工工艺制作到芯片上,并通过与电路以及相互之间的集成来构筑复杂的微型系统.由于微纳机电系统具有高度的交叉性与渗透性,而使其研究和发展呈现出多样性.本文立足于微纳机电系统与集成电路的交叉,侧重讨论微纳机电系统与CMOS集成电路的集成、微纳机电系统技术与纳米技术的融合,以及与现代生物技术的交叉,就一些典型的器件与工艺,介绍一些前沿发展和趋势.     

基于电喷印集成制造阵列化嵌金属电极柔性微流体管道

微流控芯片在生物、化学、医学等领域受到了研究者们的广泛关注,尤其是含有金属电极的微流体管道在毛细电泳、电化学微量检测、生物医学工程和柔性电子领域具有广泛的需求前景.文章提出了一种简单按需制备阵列化嵌金属电极柔性微流体管道的方法.该方法基于电喷印直写技术并结合翻模和湿法刻蚀工艺,实现了嵌金属电极柔性微流体管道阵列的制备.首先,通过在线性转动接收基底上叠加直写聚乙烯醇(PVA)纤维,制备了可嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)的表面光滑的线性凸起微结构(线宽为10～100μm,高宽比可大于1:2),并以此作为模板,实现了阵列化柔性微流体沟道的制造;其次,通过在平动接收基底上直写光刻胶作为保护层,并结合湿法刻蚀工艺,实现了在含有微流体沟道阵列的柔性基底上金属图案化导电电极(线宽低至5μm)的灵活制造;最后,对通入不同浓度盐溶液的微流体管道进行电学测试,验证了其管道的导通性和金属电极的导电性.结果表明:基于电喷印的集成制造流程可以灵活、简单、高效、低成本的按需加工阵列化嵌金属电极柔性微流体管道,有望应用在生物医学工程和柔性电子等领域.     

用于数字微流体器件的介质上电润湿(EWOD)液滴产生器

介质上电润湿(EWOD)是指通过在介质层下面的微电极阵列上施加电势来控制液体和固体介质层表面之间的润湿特性. 研制出了EWOD液滴产生器的原型. 它采用“三明治”结构: 液体被夹在上下电极之间; 下极板用硅作为微电极阵列衬底、低压化学气相淀积(LPCVD)制备的Si3N4薄膜作为介质层, 感应耦合等离子体化学气相淀积(ICP-CVD)制备的碳氟聚合物薄膜作为厌水层; 上极板是覆盖有厌水层的透明导电玻璃板. 为了得到产生液滴所需要的最小电压, 对液滴产生的过程和临界条件进行了理论分析. 在35V电压下实现了包围在硅油中的去离子水液滴的产生.     

基于磁力场与速度场协同的高效微通道磁泳分离

磁泳是实现生化分离的重要手段之一.根据微通道内磁珠运动基本方程导出了影响磁泳分离效率的新因素,即磁场力矢量与流体速度矢量的夹角,提出改善磁力场与流场的协同性是提高磁泳分离效率的重要途径之一,并基于此设计了T型结构微通道磁泳分离芯片.通过建立磁珠运动的二维动力学模型,并运用有限元和龙格库塔法,对微通道内的磁泳分离效率进行了数值模拟研究.结果发现：相同条件下T型微通道分离效率较普通平直微通道明显提高;在高流速下直通道对小粒径磁珠的磁泳分离失效时,T型微通道仍能实现高效分离.进一步分析表明,T型微通道内分离效率提高的本质在于磁力场与流场的协同作用使得磁珠产生更大的偏转速度,从而增加了分离效率.研究结果对磁泳芯片优化设计具有理论指导意义.     

基于脉宽收缩和累积寄存器的片上时钟抖动测试电路

本文提出一种基于脉宽收缩和累积寄存器的片上时钟抖动测试电路,用于监测片上时钟信号的抖动,测量精度可达到亚门级.该测试电路是由脉宽收缩环路、累积寄存器、异或阵列、计数器和控制电路组成的.以环形方式连接脉宽收缩单元,可减小由于工艺波动带来的影响,节省面积开销.在监测模式下,累积寄存器同时记录多个时钟周期脉宽的测量结果,并以数字序列码的形式输出,能够直观地显示时钟的抖动.该电路是采用65 nm CMOS工艺设计的,仿真结果表明该电路可测量数GHz的时钟信号,测量精度为1 ps.     

基于MEMS和A蛋白自组装膜抗体定向固定技术的安培型免疫传感器

采用微机电系统（micro electromechanical systems，MEMS）技术制备安培型免疫传感器电极系统，并利用A蛋白和硫醇白组装单层膜（self-assembled monolayer，SAM）设计传感界面，用于抗体的定向固定，研制了一种新型的安培型免疫传感器．首先采用MEMS技术，在硅片上制备“Au，Pt，Pt”微型三电极系统和SU-8微型反应池；然后基于自组装技术，先在金电极上制备巯基乙胺自组装单层膜，利用静电吸附作用在巯基乙胺单层膜上组装A蛋白，再利用A蛋白对抗体的定向吸附作用实现抗体在金电极表面的定向固定．该传感器的研制以低成本、微型化、高度集成，以及实现“片上系统”生物传感器为目标．采用循环伏安法和计时电流法研究传感器的响应特性，与采用块体电极的传统传感器以及采用在电极上直接吸附A蛋白的抗体固定方法相比，该传感器体积小，与CMOS集成电路工艺兼容，对人免疫球蛋白（HIgG）的测定响应快（20s），线性范围宽（50--400μg／L），检出限低（10μg／L），并且易于实现传感器的阵列化和实时多参数检测．     

印制电路板中微埋盲孔的研究进展

概述了国内外微埋盲孔制作的最新研究成果,主要包括微埋盲孔钻孔工艺、去钻污工艺以及孔金属化研究等;重点介绍了激光钻孔技术、微孔填铜技术的发展及应用;并提出了今后的研究方向。     

微动力系统的若干研究动态和进展

本文介绍了微动力系统的研究意义，简要地描述了当前微动力系统的若干研究动态和进展。开发并展示了我们研究小组的一种全新的无运动部件、不需高制造、装配精度的微TPV系统，介绍了我们实验和分析的最新研究结果。     

基于恒模特性的单通道时频重叠信号盲分离算法

针对单通道同调制方式、同调制参数时频重叠信号的盲分离问题,基于MSK信号的恒模特性,及对MSK混合信号分量幅度的准确估计,构建了单通道信号盲分离欠定方程组.为解决该方程组的解模糊问题,根据MSK信号相位连续特性,提出了相位方差最小模糊解消除准则.但相位对噪声较为敏感,该准则可能会产生严重的误判现象,又提出了一种基于最小斜率的补充准则.基于以上两种模糊解消除准则,可对单通道信号盲分离欠定方程组的模糊解进行合理选择,有效地实现了MSK时频重叠信号的单通道盲分离.仿真结果表明:在信噪比大于5 dB的条件下,该算法对混合信号具有较好的分离效果.并且该算法具有复杂度低、计算量小的优点.     

基于反馈机制的抗混合噪声的盲图像源分离方案

针对基于稀疏成分分析的盲图像源分离算法无法解决混合噪声问题,本文提出一种采用反馈机制的盲源分离算法.通过小波域稀疏成分分析和置零反馈的方法,逐次分离出各支路信号.实验结果表明,该方法无需大量的迭代运算,与传统稀疏成分分析法相比,能有效地分离高斯白噪声参与的混合图像,与经典快速独立成分分析法相比,取得了更高的分离精度.     

Integrase, LEDGF/p75 and HIV replication

HIV integrates a DNA copy of its genome into a host cell chromosome in each replication cycle. The essential DNA cleaving and joining chemistry of integration is known, but there is less understanding of the process as it occurs in a cell, where two complex and dynamic macromolecular entities are joined: the viral pre-integration complex and chromatin. Among implicated cellular factors, much recent attention has coalesced around LEDGF/p75, a nuclear protein that may act as a chromatin docking factor or receptor for lentiviral pre-integration complexes. LEDGF/p75 tethers HIV integrase to chromatin, protects it from degradation, and strongly influences the genome-wide pattern of HIV integration. Depleting the protein from cells and/or over-expressing its integrase-binding domain blocks viral replication. Current goals are to establish the underlying mechanisms and to determine whether this knowledge can be exploited for antiviral therapy or for targeting lentiviral vector integration in human gene therapy. Received 25 November 2007; received after revision 7 January 2008; accepted 10 January 2008     

Profile identification of disease-associated humoral antigens using AMIDA, a novel proteomics-based technology

We describe AMIDA (autoantibody-mediated identification of antigens), a novel target identification technology based on the immunoprecipitation of disease-specific antigens by autologous serum antibodies followed by two-dimensional electrophoretic separation, and their identification via mass spectrometry. Twenty-seven potential carcinoma antigens were identified including proteins of hitherto unknown function. Validation of one of the identified antigens, cytokeratin 8, revealed its de novo expression in hyperplastic tissue, gradual overexpression with increasing malignancy, and ectopic localization on the cell surface. Furthermore, a strong prevalence of CK8-specific antibodies occurred in the serum of cancer patients already at early disease stages. In situ hybridization for one marker of unknown function, KIAA1273/TOB3, demonstrated its strong overexpression in head and neck carcinomas, thus making it a likely tumor antigen candidate. Eventually, AMIDA could foster significant improvements for the diagnosis and therapy of human diseases eliciting a humoral immune response, and allows for the rapid identification of new target molecules.Received 30 January 2004; received after revision 3 March 2004; accepted 8 March 2004     

基于AMEsim/Simulink的转向架分离装置液压系统的建模及联合仿真分析

为了提高轻轨转向架分离装置平台的两个升降液压缸的同步精度,提出采用单个零位负重叠比例阀来同时控制两油缸同步的方法,并对该液压系统进行了AMEsim数学建模和频率特性分析,发现开环增益K_v为4时幅值裕度和相位裕度比较宽裕,且系统频宽达到1.34dB。由AMEsim/Simulink的联合仿真的结果可知,双缸在偏载情况下正、返行程位移同步效果良好。因此,采用单个零位负重叠比例阀双缸液压同步系统能有效满足转向架分离装置升降平台快速性、稳定性、准确性等方面的要求,降低了成本,并且在实际中得到了很好的应用。     

基于RTP/RTCP协议的音视频同步算法研究

视频和音频是流媒体传输的主要数据,各个媒体流在时间上彼此关联,互相约束.针对多媒体业务传输中出现的音视频不同步问题,提出一种将RTP时间戳映射到RTCP绝对时间NTP轴的方法,建立音视频之间的同步点和同步检测判决准则.通过仿真实验,该算法能够实现音视频的基本同步.     

大型客机座舱快速制冷／加温计算方法研究

以某大型客机座舱为例,取座舱空气为控制对象,在考虑舱壁、座椅及设备热容的基础上,通过建立座舱传热控制方程,对地面停机工况时极热／板冷条件下的座舱快速制冷／加温过程进行了计算研究,并分析了供气温度、供气流量和附加干扰等因素的影响。研究工作对于大型客机环境控制系统初步方案的选择、优化设计具有参考价值。     

Comparison of short period InAs/GaSb superlattices on GaSb and GaAs substrates

Type Ⅱ superlattices(SLs) short period InAs(4ML)/GaSb(8ML) were grown by molecular-beam epitaxy on lattice-mismatched GaAs substrates and on GaSb substrates.A smooth GaSb epilayer was formed on GaAs substrates by inserting mulit-buffer layers including an interfacial misfit mode AlSb quantum dot layer and AlSb/GaSb superlattices smooth layer.SLs grown on GaAs substrates(GaAs-based SLs) showed well-resolved satellite peaks in XRD.GaSb-based SLs with better structural quality and smoother surface showed strong photoluminescence at 2.55μm with a full width at half maximum(FWHM) of 20 meV,narrower than 31 meV of GaAs-based SLs.Inferior optical absorption of GaAs-based SL was observed in the range of 2-3μm. Photoresponse of GaSb-based SLs showed the cut-off wavelength at 2.6μm.