基于FPGA的光学微腔生物传感器控制系统

为了促进光学微腔生物传感技术向集成化、智能化和小型化发展,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字辅助控制系统.系统通过三角波信号驱动可调谐激光器进入连续扫描模式,周期性扫描光学微腔谐振波长,得到激光中心波长信号的偏移量,从而得到光学微腔的灵敏度.设计了控制系统的硬件电路及软件辅助程序.经实验验证表明:控制系统实现了光学微腔生物传感器的数据采集处理以及对激光器的调谐.     

外壁涂覆介质层的微泡谐振腔热响应特性数值模拟分析

通过建立4层结构模型对涂覆介质层的微泡谐振腔进行热响应特性理论建模,研究了回音壁微泡腔外壁涂覆介质层时的热响应特性;利用有限元数值模拟的方法计算了涂覆介质层微泡腔的模式场分布和温度传感灵敏度.计算结果表明:具有氟化钙(CaF2)涂覆层的微泡腔在径向一阶和径向二阶模式下能够有效降低温度升高引起的红移效应,而在径向三阶模式下,其温度灵敏度较传统的二氧化硅微泡腔提升了约55%,研究结果对进一步提升微泡腔的潜力具有重要意义.     

基于凹点检测的卵母细胞极体识别方法

为解决卵母细胞极体不明显时无法有效识别的问题,提出一种基于凹点检测的极体识别方法.结合Otsu算法和形态学操作提取细胞轮廓;通过角点检测和圆形掩膜方法搜索轮廓上的深凹点,设计自适应确定掩膜半径方法和凹凸特征参数判别深浅凹点,筛选出卵母细胞与极体粘连形成的深凹点,确定识别结果.实验结果表明,该方法在极体不明显时识别准确率...     

基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法

针对细胞培养箱温度控制具有非线性、时滞性、易受干扰且难以建立精确的数学模型的特点,传统的PID控制方法对于快速维持系统箱内温度稳定存在一定的局限性。提出了以温度误差和误差变化率为控制输入,培养箱内温度为控制量的模糊PID参数自整定的温度控制算法,实现了对PID参数的实时在线修正。实验表明,该模糊PID参数自整定温度控制算法,温度从26℃上升到目标温度37℃,建立稳态的时间为2890s,温度超调极小。系统温度控制精度为±0.05℃,并在相同型号的细胞培养箱上同样得到验证。在控制稳定性方面获得了比传统PID控制更好的控温效果,稳定快,极小超调,温度控制精度高,能满足细胞培养箱温度控制的要求。     

载气中N2浓度影响介质阻挡放电离子化效率的数值模拟研究

随着公共安全、食品安全检测领域对现场质谱检测需求的日益增加,介质阻挡放电离子源技术得到了较快的发展.其中的工作气体浓度通过影响介质阻挡放电的离子化效率从而对质谱检测信噪比产生较大作用.本文建立了在He-N2混合载气作用下的包含7种反应离子的等离子体流体动力学模型,并采用该二维模型,探究了N2浓度对介质阻挡放电离子源离子...     

产品创新中技术冲突的粒度分类与可拓协调方法

针对产品化创新过程中技术冲突的复杂性与分类模糊问题,提出一种冲突问题粒度分类与可拓协调方法。该方法通过多种技术需求的基元集成运算,明确技术创新设计意图;结合粒化方法,建立了冲突问题剥离与传导机理,构建了冲突问题的多层次粒化模型;应用公理化设计理论,建立了最细粒度冲突问题的结构化映射模型,并作为问题协调的考核指标;在此基础上,建立了多粒度层次的冲突问题协调技术创新流程,设定关键的变换步长与传导效应动态调控机制,给出技术创新产品化方案。以敞开式质谱离子源产品化创新及其样品检测应用为例,验证了该方法的有效性与可行性。     

直接电离质谱结合扩口毛细管用于毒品检测研究

直接电离质谱具有快速、原位、实时离子化等优势，被广泛用于毒品、爆炸物、食品添加剂等成分的检测。直接电离源与质谱真空的耦合通常是通过毛细管或分离锥等窄小导孔实现的，导致离子传输效率大幅降低，成为提高仪器灵敏度的主要瓶颈。本研究基于脉冲直流电喷雾离子源与快筛质谱联用平台，探究了扩口和平口毛细管中喷雾电压、喷针位置、喷针内径、毛细管入口内径对仪器性能的影响。流体仿真和离子轨迹模拟结果表明，扩口毛细管因径向气流分布范围宽，扩大了可聚焦喷雾羽流面积，提高了直接电离源到质谱锥口之间的离子传输效率。与传统的平口毛细管相比，入口内径6 mm的扩口毛细管大气压接口搭配20μm喷针内径，可将10μg/L甲基苯丙胺离子信号强度提高3.3倍，甲基苯丙胺、3,4-亚甲双氧甲基苯丙胺、氯胺酮、可卡因、O⁶-单乙酰吗啡等5种常规毒品在毛发中的信噪比均有明显提升。本研究表明，采用扩口毛细管无需对仪器进行大规模修改，易与直接电离源相结合，可显著提高仪器灵敏度。