细胞阻抗传感器优化设计及其在毒素监测中的应用

介绍我们设计的微结构细胞阻抗传感器,采用微电子加工技术在硅基底上制作了以叉指结构金电极为工作电极的传感芯片,将脐静脉内皮细胞系ECV304培养和固定在器件上,进行连续的细胞阻抗监测。研究细胞阻抗随频率和时间改变的定量关系。结合细胞贴附前后的叉指电极等效电路模型,进一步分析细胞贴附对阻抗变化的影响,给出细胞阻抗传感器的优化设计方法。最后,采用该细胞传感器对有毒素进行实验分析,分析毒素对哺乳动物血管的毒性作用,初步的实验结果表明,该设计的细胞阻抗传感器具有实时无标记快速检测的优点,可应用于毒素监测等生物医学领域。     

一种新型的混合平面结构电导率传感器的设计与实现

基于水体-电极系统的机理分析,设计并实现了一种新型的电导率传感器.传感器采用平面矩形线圈与叉指电极混合结构.通过搭建自动化实验平台,采用交流阻抗技术,对研制的传感器进行实测,以获得传感器在不同溶液、不同频率信号激励下的阻抗数据.经过与商用电导率传感器进行数据拟合,找出了阻抗数据与电导率之间的函数关系.实验证明,该电导率传感器是一种灵敏度高、稳定性强的测量工具,其测量精度达到了商用传感器标准,为水溶液电导率的测量提供了一个低成本的解决方案.     

基于TDC的激光测距传感器飞行时间测量研究

激光测距传感器是通过测量传感器与目标之间激光脉冲往返飞行时间来获取待测距离值的,因此激光飞行时间的测量精度是衡量传感器性能的根本指标.采用一种专用的时间数字转换芯片TDC-GP2设计了高精度时间间隔测量模块,介绍了TDC-GP2的测时原理,给出了软硬件的实现方法.实验结果表明:该模块测量频率快,单脉冲测量精度可达100...     

基于AD5933的葡萄糖水溶液阻抗分析系统

介绍了基于AD5933的阻抗检测原理和软硬件实现。系统设计采用阻抗测量芯片AD5933,以低功耗高性能处理器STC89C52单片机作为控制器。该检测仪采用AD5933中的数字频率合成器(DDS)产生激励信号,施加在待测阻抗上,ADC采集相应信号并送到片内DFT模块进行数字处理,测量结果通过I2C送至单片机,再由单片机与计算机上位机通信,计算机显示该阻抗值。该仪器能实现电阻、电容、电感阻抗快速、准确地测量,经实验验证,阻抗幅值和相位测量的相对误差较小,(电阻阻抗平均偏差为0.041 1,相位平均偏差为0.152°)。葡萄糖水溶液浓度与阻抗呈线性相关,相关系数大于0.99。     

石英温度传感器遥测温度计的设计

文章介绍了Y切型石英晶体作为传感器的数字温度计,其输出的频率信号与温度存在较好的线性关系,没有模拟传感器难以克服的温漂、时漂等问题,这种温度计可以用于高精度的温度测量与控制系统中。实验结果显示,该数字温度计分辨力为0.05℃。最终系统使用无线数据模块实现了温度数据的传输.     

微电极阵列细胞阻抗传感器研究

贴壁生长在微电极表面的细胞可引起贴壁电极界面阻抗的改变,从而可以获得细胞生理功能相关的生物信息.本研究采用微机械加工技术,在硅基底上设计了直径为20～50 μm的20通道金微电极阵列(micro-electrode array,MEA),用以构建能实时、连续、定量跟踪哺乳动物细胞形态和增殖分化改变的细胞阻抗测试传感器(electric cell-substrate impedance sens-ing,ECIS),用于细胞与电极间的阻抗测试研究.通过对培养在微电极表面24 h的成骨细胞Saos-2细胞系的阻抗谱测量发现,其阻抗值增加集中在中频102～10<'4>Hz之间,本结果符合细胞阻抗传感测量的理论模型分析.因此,该微电极阵列细胞阻抗传感器的研究,为进一步的细胞生理和药物分析等研究奠定了良好的基础.     

基于C Sharp的锂电池阻抗谱测量系统设计

本文介绍了基于C Sharp的锂电池阻抗谱测量系统设计,该系统主要由PC机、ARM、直接数字频率合成器（DDS）、AD5933、信号调理电路等模块构成。该系统经过校准后,通过对两种阻抗模型的测量和分析,其结果表明该系统的测量精度在3．5％以内。最后,测得了HL－18650M锂电池在充满电时10mHz至100KHz频带的阻抗谱。较之传统分立方式的锂电池电化学阻抗谱测量系统,该系统具有体积小、集成度高、成本低、精度较高的突出优点,有利于锂电池阻抗谱测量系统的大规模生产与应用。     

一种基于感光干膜-铟锡氧化物电极的简易细胞阻抗传感器实现细胞形态学和阻抗信息同时检测

加工一种基于感光干膜-铟锡氧化物DFP-ITO( Dry Film Photoresist-Indium Tin Oxide)电极的细胞阻抗生物传感器并实现细胞形态学和阻抗信息同时检测。35μm厚的感光干膜层压在ITO导电玻璃表面上作为绝缘层,通过照相制版技术在感光干膜绝缘层上蚀刻不同直径圆孔;以DFP-ITO作为工作电极,通过夹具和测量小池与Ag/AgCl参比电极、Pt丝对电极相连构成三电极阻抗测量系统;考察了不同直径DFP-ITO工作电极阻抗谱特征;通过细胞粘附实验及细胞毒性实验考察了感光干膜细胞生物相容性;通过光学显微镜和阻抗谱技术分别对接种在DFP-ITO电极上人肺癌细胞株A549粘附、增殖过程中的形
　　态学和阻抗信息进行检测和分析。研究结果发现不同直径DFP-ITO电极具有相似的阻抗特性;充分固化的感光干膜表面适宜A549细胞粘附且无明显的细胞毒性;基于DFP-ITO电极构建的细胞阻抗传感器能够通过光学显微镜获取A549细胞形态学数据,同时通过阻抗谱技术能够解析A549细胞粘附、增殖过程中的细胞质膜电容、细胞-细胞间隙电阻、细胞-ITO电极间隙电阻变化。本文发展了基于DEP-ITO电极的细胞阻抗传感器结构简单,可实现细胞形态学和阻抗信息的双通道获取,未来可用于细胞生理病理学行为和药物细胞毒性研究。     

基于细胞电阻抗传感器的细胞多生理参数分析系统设计

针对传统的细胞传感器系统存在参数单一的问题,设计了基于细胞电阻抗传感器的细胞多生理参数分析系统。通过阻抗传感器的模型及其生长和搏动原理、阻抗传感器的设计加工,细胞多生理参数分析系统设计等方面对系统进行介绍。该系统具有操作简便,高一致性和高通量等特点。采用系统测试实验和细胞实验对系统的基本性能继续测试。实验结果表明,细胞多生理参数分析系统能同时检测细胞生长和心肌细胞的搏动,具备快速,长期,无损和高通量测量的特点,为细胞生理研究提供了实用的平台。     

便携式生物电阻抗测量系统设计

针对生物组织的电阻抗特性,给出了一种便携式生物阻抗测量系统的设计方法;该系统采用DSP控制,进行高分辨率多频率点生物阻抗测量,根据Cole-Cole阻抗圆图理论,对多频率点阻抗进行数据拟合后可获得测量范围内任意频率生物电阻抗特性;现了对生物电阻抗的快速、自动测量;该系统结构紧凑,简单实用,试验结果表明系统稳定可靠,具有足够的精度,重复性好,在生物电阻抗研究工作中有良好的应用价值。     

基于容栅技术的数显角度尺的研发

针对机械式角度尺存在的测量过程较为繁琐、测量结果不易读数、测量功能单一等问题,文章设计了一款数显角度尺.该数显角度尺利用容栅测量技术和单片机技术进行开发.基于容栅测量原理,设计开发符合要求的圆容栅传感器,该圆容栅传感器具有角位移信号输出功能,通过单片机对该位移信号进行数据运算及处理,从而实现0°～90°、90°～180...     

数字气压传感器的一种高效标定和补偿方法

硅压阻式压力传感器受制造工艺和测量环境的影响,其输出大都具有一定的非线性,其中以温度的影响最为明显。鉴于此,传感器需要准确地标定测试和温度补偿,首先制作一种带有高精度AD和微处理器的数字气压传感器,用它采集数据;然后分析测试设备,确定采用恒压变温的标定方案,它不仅效率高,而且能准确反映传感器的温度和输出特性;最后用最小二乘算法在微处理器上实现温度补偿,补偿后传感器的输出精度满足了应用需求。     

风速传感器测量结果的不确定度分析与评定

研究以自动气象站风速传感器为实例,采用性能稳定、状态良好的被测风速传感器、计量标准器皮托静压管、主要配套设备风洞、数字微压计、自校式铂电阻数字测温仪、数字式标准干湿表、数字气压表.以大量的重复性检定试验为数据基础,通过后期数据分析处理,评定其在风洞试验室检定影响检定结果的测量不确定度.针对风速传感器的测量不确定的评定方...     

拾取回波信号时脉冲声控制方案的设计

在空气声中采用脉冲声进行吸声与隔声测量时,由于声源与传声器是分置工作的,脉冲声生成过程中,传声器与声源是同步工作方式.但在水声管中测量时,换能器往往采用“收发合置”的工作方式,脉冲声生成的方式是不同的.因此,提出了在拾取回波信号时脉冲声的时序控制方案.以MSP430F149单片机为硬件核心,设计了满足其时序要求的控制电路,利用MSP430F149单片机串行口通信,开发了基于LabWindows/CVI虚拟仪器技术的上位机测试平台,辅以信号发生器、数字示波器、功率放大器、信号调理器等测试仪器,通过对响应及驱动信号进行截短处理,在消声室中成功产生了可控脉冲声信号,为“收发合置”方式在水下环境中产生可控脉冲声奠定了基础.     

光学测量传感器的设计与分析

在非接触式检测技术中,基于主动视觉检测技术的光学测量传感器因能快速给出准确的结果而被广泛应用。这里设计的是一种基于激光三角法原理的光学测量传感器。该传感器由CCD摄像机和激光器组成,主要用于测量路面面型的整体情况。实验结果表明,此传感器在竖直方向的测量范围可达到1100mm,横向测量范围可达到1300mm;横向平均绝对误差约为0．05mm,最大绝对误差约为0．09mm;纵向平均绝对误差约为0．08mm,最大绝对误差约为0-2mm。     

无线传感器网络节点能耗测量及分析

传感网能量高效是无线传感器网络研究中的关键性问题,而对节点能耗的准确测量评估是基础。现有的传感器网络节点能量测试方法,难以满足长时间、细粒度和高精确的测量需求。设计了一款传感器网络节点能耗测量设备,它利用电流采样、高速模拟数字转换芯片和可编程逻辑阵列构成的功耗测量电路实现对节点功能的准确和连续的测量,并对测量结果进行进一步分析。结果表明,该功耗测量设备符合传感网节点的实际运行情况,测量结果为传感器网络节点在线的能耗评估提供了数据依据。     

一种无线温湿度检测装置的设计与实现

设计了一种基于温湿度数字式传感器的无线温湿度检测装置,以单片机为控制核心,采用数字式温湿度传感器来检测目标的温度和湿度信息,利用软件编程完成温湿度信息的处理及系统功能实现,并通过LED显示相应测量数据。该装置具有温度及湿度数据的测量及显示、工作模式选择和无线通信等功能。     

智能化测控系统在分层注汽实验中的应用

设计了一套用于分层注汽实验的智能化测控系统.主要介绍了该系统的结构组成、功能以及技术指标;系统以计算机技术、现代传感器技术、自动控制技术为基础,能够对实验过程中16路模拟信号(包括压力、温度、液位、流量等)、32路开关信号进实时采集监测,能够自动控制各设备的运行状态,实现实验流程的自动切换,能够满足分层注汽、井下工具密封性检测以及热采工具的高温高压性能检测等实验要求;在系统中建立实时数据库和历史数据库,对采集的数据、键人的命令等进行管理和相关分析,提供多方面的数据参考依据;另外,为保证系统运行稳定、可靠,采取了多项提高可靠性的措施,包括选用高可靠性工控机和专门设备,设计备用手动操作器和现场显示单元.     

电容传感器的信号处理及其在机床主轴热变形测量中的应用研究

利用电容式传感器,设计一个高精度位移测量系统,对机床主轴的热变形量进行非接触式测量.根据被测对象的特点,阐明了系统的工作原理和数据的处理方法,分析了影响传感器测量精度、稳定性的因素,提出了利用电子学技术和数字信号滤波技术提高传感器精度的技术手段,为机床主轴热变形的高精度、非接触式测量提供了一种技术途径.经长时间实验分析...