SPR光谱信号的一阶矩数据分析方法

为了降低光源光强波动对表面等离子体共振(SPR)光谱信号的影响,提出一种基于幅值的SPR光谱信号动态基线一阶矩分析法.光源光强的波动会导致SPR光谱信号的幅值出现整体偏移,但SPR光谱信号的幅度变化较小,该方法的基线根据SPR光谱信号的最小幅值而动态调整.运用自行研制的SPR检测系统,测量了多种质量浓度的氯化钠和葡萄糖溶液得到光谱信号.采用固定基线法、固定宽度的动态基线法、基于面积的动态基线法和基于幅值的动态基线法等4种不同的一阶矩分析法得到光谱信号的共振像素.结果表明：动态基线法明显好于固定基线法,基于幅值的动态基线法其检出限（LOD）接近或者略好于其他2种动态基线法,且其在计算时间上明显少于另外两者,更适合于采样频率更高、实时性要求更强的SPR检测器.     

使用SPR生物传感器快速检测大肠杆菌E.Coli 0157∶H7

利用大肠杆菌抗体的免疫吸附反应,使用集成化手持式 SpreetaTM SPR传感器快速检测大肠杆菌E.Coli 0157∶H7,采用亲和素 生物素系统放大检测的响应信号,并引入复合抗体作为二次抗体,使该传感器对大肠杆菌的检测限由106cfu/mL下降到105cfu/mL。     

使用SPR生物传感器快速检测大肠杆菌E.Coli 0157∶H7

利用大肠杆菌抗体的免疫吸附反应，使用集成化手持式Spreeta^TM SPR传感器快速检测大肠杆菌E.Coli0157：H7，采用亲和素一生物素系统放大检测的响应信号，并引入复合抗体作为二次抗体，使该传感器对大肠杆菌的检测限由10^6cfu／mL下降到10^6cfu／mL。     

SPR检测器在流动分析系统的应用

为实现通用性强、样品消耗小、成本低新型检测器的开发,设计一种应用于流动分析体系的表面等离子共振（SPR）检测器.以3种糖的标准溶液为样品,开展检测器性能指标测试,得到相对标准偏差（RSD）值在1.3%以下,D 木糖、蔗糖、葡萄糖的检测下限分别为92、123、132 ng,在最低检测限至10 000 mg/L的检测范围内,线性拟合相关系数大于0.999.将SPR检测器作为液相色谱系统的检测器,测得分离后标准样品RSD值在2.3%以下,蔗糖和半乳糖的检测下限分别为6、9 μg.结果表明,SPR检测器对于紫外检测或荧光检测不敏感,或者需要通过衍生化才可进行测量的成分,具有优势.     

SPRi传感器的数据处理方法

为了消除传感器输出数据中的高频噪声和低频漂移,以SPRi传感器的NaCl折射率样品和BSA生物样品检测的实验数据为例,研究零相移数字滤波、小波分析和希尔伯特-黄变换（HHT）3种数据处理方法及实际应用.结果表明,与零相移数字滤波相比,小波分析和HHT变换这两种时频分析方法在有用细节信息的提取方面更具优势.经这两种方法处理后,SPRi传感器的折射率分辨率达到1.4×10^-6 RIU,最小可检测0.025 g/L NaCl溶液和将原液稀释51 200倍的BSA抗体溶液.HHT变换具有自适应的特点,针对不同的实验数据,自动产生相应的基函数,并且操作简便,能够获得较理想的滤波效果,从而提高传感器的性能.     

基于光寻址电位传感器的单细胞传感器设计

为了测量细胞电生理特性和进行药物分析，提出了一种基于光寻址电位传感器（LAPS）的单细胞传
感器.用峰峰值为2 mV、频率为1 kHz的正弦信号模拟细胞动作电位，作为传感器的输入信号来观测系统的
灵敏度；采用涂敷法和改变器件表面粗糙度的方法，将细胞固定在器件表面以改善传感器灵敏度；选择1
μm/mL、10μg/mL两种质量浓度乙酰胆咸（Ach）作为大脑皮层神经细胞的刺激药物，检测在不同浓度药
物作用下神经细胞的动作电位.实验结果表明，涂敷法固定细胞提高了传感器的灵敏度，该细胞传感器能
够检测出模拟动作电位，并能够检测出不同浓度的乙酰胆碱.     

表面等离子体子共振光化学传感器用于葡萄糖溶液的测定

采用平面衍射光栅作分光系统，光电耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)作检测器，自行组装了一台基于波长变化的表面等离子体子共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)传感器，将其用于葡萄糖溶液的检测。实验结果表明：传感器的响应值与葡萄糖溶液的质量百分比浓度呈线性关系，其线性方程为：λ=647．56 330．90C，回归系数为0．9904。采用SPR方法对5％和10％的两种医用葡萄糖注射液进行测定，同时采用药典法进行对比，二者的相对标准偏差分别为2％和3％。     

利用胶体金复合抗体提高SPR生物传感器的微生物检测精度

使用集成化手持式SpreetaTMSPR传感器快速检测大肠杆菌,将亲和素生物素系统用于SPR免疫传感器以保证检测的准确性。利用大肠杆菌抗体的免疫吸附反应,采用一次抗体抗原二次抗体的夹心式方法增加质量,扩大检测大肠杆菌的信号。引入胶体金复合抗体作为二次抗体大幅度增加质量,进一步扩大了检测信号。同时延长胶体金复合抗体与微生物的结合过程,使检测信号进一步稳定与放大,从而显著提高了检测精度,使该传感器对大肠杆菌的检测精度由106cfu/mL提高到101cfu/mL。     

多孔Si光学干涉法生物传感器的研究

实验制备多孔Si材料作为传感器载体,通过H2O2浸泡的方法使其表面形成Si-OH键,然后对样品进行硅烷化处理。用戊二醛作为偶联剂,通过共价键偶联法将血管紧张素-Ⅱ(Ang-Ⅱ)抗体固定到多孔Si的孔洞中。分别滴加不同浓度的抗原使其发生反应,测量傅里叶变换红外谱(FT-IR)和加入抗体前后反射谱的变化,结果表明,硅烷化效果明显,生物抗原较好固定,抗原抗体反应前后反射谱有明显红移,且红移量于滴加抗原浓度增加而增加,并呈现抗原抗体浓度于红移量的非线性关系。     

波长指示型表面等离子共振传感器的研究

介绍了自行设计的波长指示型表面等离子共振传感器装置,该装置由光源系统,传感器系统及测试系统三部分组成.通过固定入射角,以波长为变量,利用检测反射光归一化光谱强度的方法,进行化学液体的等离子共振现象的研究.在实验中,利用去离子水作为待测样品,每隔一周监测其表面等离子共振现象,结果表明该传感器装置具有良好的稳定性和重复性.该装置可以实现酒精溶液质量分数的测量且具有较高的灵敏度.实验数据显示,该装置对质量分数为0%~40%酒精溶液检测时,其灵敏度为0.3%;对质量分数为40%~60%溶液检测时,其灵敏度为0.5%.     

测量技术中的混沌方法

提出了一种在极不稳定的混沌系统中进行信号测量的方法．将敏感元件作为混沌电路的一部分,在初值一定的条件下,利用混沌系统的参数敏感性,敏感元件的参数随待测信号变化并使系统的混沌轨道变化,定义了轨道距离,通过测量混沌轨道的距离即可得到待测信号．经仿真验证了此方法是可行的．     

印刷机的色标检测自动变增益系统

针对现有色标检测技术误差测量失真较大和人为操作对准确度的影响等缺点,提出1种以嵌入式主板为核心控制单元的色标检测自动变增益技术.该技术先通过放大电路模块调整放大系数,放大系数调整好后,将色标传感器检测到的色标信号经放大电路模块送入嵌入式主板,嵌入式主板中DSP完成了信号采样的功能,FPGA完成自动调整基准电压的功能,实现电子轴印刷机在色标检测时基准电压随色标检测信号的变化而做出相应的调整.避免了现有的色标检测技术遗漏或增加色标信号的现象,从而可以达到准确检测色标的目的.此外,设计了电子轴印刷机的色标检测自动变增益系统,实际运行表明,该系统运行可靠,色标检测准确.     

基于弱磁效应的管道应力检测技术

应力集中是造成铁磁性金属管道破坏的主要原因，通过应力的有效检测，可对金属管道的使用状态进行预判，有效保障设备的使用安全。利用铁磁材料能量平衡理论，对应力作用下的材料弱磁效应进行了分析；通过基于金属能带理论的仿真软件建立铁磁材料三维仿真模型，计算了拉应力作用下体系的磁效应特征；设计制作基于差动对称结构的微弱磁场检测传感器，通过基于弱磁传感器的应力检测系统对不同类型的管道应力集中状态进行检测，并利用其他应力检测手段对应力集中情况进行了验证。结果表明，弱磁传感器可有效检测管道表面的弱磁场信号；在应力集中区，弱磁场信号表现出剧烈的波动特征；各种检测手段均验证了弱磁应力检测的有效性，弱磁应力检测技术可有效检测由缺陷或变形等导致的管道应力集中。     

测量海水温度分布的光纤光栅传感系统研究

介绍了基于光纤光栅的传感原理,完成了对光纤光栅温度传感器的实验室标定,得到了每个传感器专门的参数.通过对传感器进行铠装封装,排除了海水压力等因素的影响;设计了200m的光纤光栅传感器阵列,并将其应用到海洋环境探测中.试验对中国南海海域200m深的海水剖面温度进行了测试.提出了对测量数据应用Levenberg-Marqu...     

Surface plasmon resonance sensor based on molecularly imprinted films for the detection of pentaerythritol tetranitrate (PETN)

A novel surface plasmon resonance(SPR)sensor based on molecularly imprinted films(MIFs)was developed for the detection of pentaerythritol tetranitrate(PETN).In this work,the thin MIFs were formed on a gold sensor chip through thermal co-polymerization of functional monomers(methacrylic acid,MAA)and crosslinking monomers(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA)in the presence of template molecules PETN.The template molecules PETN were subsequently removed from the MIFs simply by rinsing the MIFs with a mixture of acetonitrile and acetic acid 9∶1(v/v),thus the recognition sites were formed for specific detection of PETN.According to the mass coverage equation,the surface coverage of removed PETN from MIFs was about 10.8 ng/mm2.The developed SPR sensor allowed for the detection of PETN at concentration down to 10-10 mol/L.A control experiment utilizing an analogue cyclotrimethylenetrinitramine(RDX)showed MIFs' good selectivity to PETN.     

基于纳米金和辣根过氧化物酶信号放大的 癌胚抗原电化学免疫传感器

以癌胚抗原(CEA)为检测目标构建CEA电化学免疫传感器:壳聚糖为生物活性膜,纳米金和生物素标记的辣根过氧化物酶为放大元,CEA、链霉亲和素标记的癌胚抗体免疫反应形成的复合物为固定的酶标免疫复合物,并对检测条件进行了优化。通过竞争性酶联免疫法检测不同浓度CEA的电化学响应。结果表明,该新型免疫传感器表现出良好的线性范围(4～16 ng/mL,R2=0.992 7),检测限为1 ng/mL。     

基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器

本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术的光纤传感器并应用于葡萄糖浓度检测。采用光纤熔接机拼接多模光纤-光子晶体光纤-光子晶体光纤-多模光纤(MPPM)的结构,然后利用磁控溅射在其表面沉积金膜。对传感区的金膜进行巯基乙胺修饰,采用戊二醛固定葡萄糖氧化酶(GOD),使传感器具备了葡萄糖特异性识别功能,并实现了低浓度葡萄糖传感,在0-0.8 mg/mL的浓度范围内表现出良好的线性关系,并且获得了29.61 nm/(mg/mL)葡萄糖灵敏度,拟合系数达到了~0.954。得益于其易制备、良好的生物相容性以及优异的传感性能,该光纤SPR传感器有望成为生物医学领域中具有发展潜力的传感器之一。     

岩溶地下水中总有机碳测定结果的不确定度评定

建立了高温催化氧化-非分散红外吸收法测定岩溶地下水中总有机碳（TOC）测定结果不确定度的评定方法,采用不确定度连续传递模式,对TOC测定结果的不确定度进行评定。结果表明,测定结果的不确定度主要来源于标准溶液引入的不确定度、曲线拟合产生的不确定度和测定过程产生的不确定度三部分。采用双误差回归方式对标准曲线进行拟合,实验结果计算表明,TOC含量越低,其相对不确定度越大,且标准曲线在拟合过程中所引入的不确定度对其测定结果的总不确定度具有较大的贡献率,与实际测定情况相吻合。