快速检测大肠杆菌O157:H7的电化学阻抗免疫生物传感器

建立了一种采用电化学阻抗谱技术快速检测大肠杆菌O157∶H7的生物传感器,它是通过石英晶体金电极表面附着一层蛋白A膜来固定抗体的。该生物传感器采用了三电极系统-工作电极石英晶体金电极、Ag/AgCl/Cl-SAT参考电极和铂对电极。和以往的普通金电极不同,第一次采用了石英晶体金电极。试验结果说明抗体的固定以及大肠杆菌O157∶H7与抗体的结合都增加了石英晶体金电极表面的电子传递阻抗,在[Fe(CN)6]3-/4-氧化还原对存在的情况下,用电化学阻抗谱测量该阻抗。该免疫生物传感器的检测限是103cfu/mL,石英晶体金电极的电子传递阻抗变化值和大肠杆菌O157∶H7的浓度在一定范围内呈线性关系,检测时间少于10 min。     

基于壳聚糖/碳纳米管/石墨烯/铁氰化镍纳米复合材料构建的电化学适体传感器用于凝血酶的检测

该文利用壳聚糖/碳纳米管/石墨烯/铁氰化镍（CS-CNTs-Gra-FP）纳米复合材料作为电化学探针FP的固载基质,并采用纳米金（nano-Au）吸附凝血酶适体（TBA）,构建了一个高灵敏、无标记的电化学适体传感器。其中CS-CNTs-Gra-FP纳米复合材料和nano-Au的引入不仅增大了电极的比表面积、增强了电子的传输速率,也增加了电活性物质铁氰化镍（FP）的固载量,从而极大地提高了该传感器的灵敏度。实验结果表明,该传感器对凝血酶测定具有良好的线性关系,其线性范围是为0.01 nmol/L-30 nmol/L,检测下限为0.003nmol/L。此外,该传感器制备简单,操作简便,稳定性好,特异性强。     

DNA电化学传感器的研制

利用自组装单分子膜技术将巯己基修饰的单链DNA固定在金电极表面，以电活性的Hoechst 33258为指示剂，考察了单链DNA修饰电极（ssDNA/Au电极）双连DNA修饰电极（dsDNA/Au电极）的指示剂氧化峰电流，并利用其差值（Δip)与互补DNA浓度成线性关系对待测DNA浓度进行定量，因此，DNA电化学传感器可用于特定DNA序列的识别和测定。     

核酸适体-捕获探针预杂交修饰制备免标记腺苷电化学传感器

核酸适体（Aptamer）是单链寡核苷酸片段,对靶分子具有高亲和力和高特异性,具有常规识别分子（如抗体和酶）所不具备的一些优点,该文基于核酸适体制备了一种用于检测腺苷的免标记电化学传感器。将腺苷的核酸适体与带巯基的捕获探针通过硫-巯键组装到金电极表面,用6-巯基己醇（MCH）作为缺陷探针封闭电极表面,得到的MCH／Aptamer-Capture／Au界面,构筑的电化学传感器对腺苷具有特异性识别功能,检测腺苷的线性范围为1×10-6mol／L～2．5×10-4mol／L,检测限为0．1μmol／L,相对标准偏差（R．S．D）为2．0％。该传感器对腺苷的检测具有灵敏度高、检测范围宽、制作简便、成本低,并且具有良好的选择性和重现性。     

基于酶的直接电化学构建新型的适体传感器用于凝血酶的检测

基于酶的直接电化学,利用PDDA保护的石墨烯复合物（P—Gra）作为酶的固载基质,并采用纳米金（nano—Au）吸附凝血酶适体,制备出性能良好的适体传感器。通过循环伏安法考察了电极的电化学特性。在最优的条件下,该传感器在凝血酶浓度为0．05～80nmol／L范围内有良好的线性关系,检测下限为0．01nmol／L。此外,该传感器制作简单,检测快速,稳定性优良。     

辣根过氧化物酶修饰电极的直接电化学行为研究

采用预混合自组装方法将辣根过氧化物酶修饰到玻碳电极表面,运用循环伏安法(CV)、电化学阻抗法(EIS)等方法研究了该电极的电化学行为.讨论了H2O2在GC/PDDA/PSS-HRP/PDDA修饰电极上的响应.在最佳实验条件下,修饰电极对H2O2在1.66×10-6～1.14×10-4 mol/L浓度范围内与电流呈线性关系,检测极限为9.76×10-7 mol/L.     

戊二醛偶联组氨酸修饰金电极测定铜离子的研究

本文主要研究了一种基于戊二醛偶联组氨酸修饰金电极的方法 ,并以该修饰电极为工作电极利用方波伏安法建立了一种检测痕量铜离子的新方法。在铜溶液中搅拌富集 ,铜离子与修饰电极表面的组氨酸形成配合物吸附在电极表面 ,在磷酸缓冲液 (pH 6 8)中 ,该配合物具有良好的电化学响应。在对不同浓度的铜离子进行检测时发现在 1× 10 - 1 2 ～ 1 8× 10 - 1 1 mol/L和 5× 10 - 7～ 2 1× 10 - 5mol/L之间方波伏安还原峰电流与铜离子浓度呈现良好的线性关系 ,其最低检测限可达 0 5× 10 - 1 2 mol/L ,并对可能的检测机理进行了探讨     

基于Hg~(2+)诱导DNA双链形成的汞离子检测试纸条研制

Hg2+能特异性地与2个胸腺嘧啶碱基(T)共价结合,介导T-T错配形成稳定的T-Hg2+-T结构。基于DNA修饰的纳米金探针研制了一种可检测水溶液中Hg2+浓度的层析试纸条。试纸条包含1条控制线和2条测试线,检测结果在5 min内可见,裸眼可见检测灵敏度为100 nmol/L。金标条阅读仪分析结果在10 nmol/L~10μmol/L范围内具有良好的线性关系,且对常见二价重金属离子Cu2+,Ni2+,Mg2+,Zn2+,Pb2+具有很好的选择性。该试纸条灵敏特异、快捷简单、操作方便、成本低廉,在环境监测和食品安全的现场快速检测中具有很好的应用前景。     

电化学DNA传感器中DNA的固定与杂交条件探讨

利用自组装单分子膜法,将人工合成的乙肝病毒单链DNA片断作为特异性探针固定在金电极表面,结合电活性指示剂Hoechst33258构成DNA电化学传感器。在乙肝特异性DNA探针的自组装固定过程中,探讨了自组装单分子膜的成膜条件,总结出在探针浓度为100mg/L,自组装固定时间为12h对DNA探针的固定较为有利。考察了单链DNA修饰电极的伏安特性和单链DNA修饰电极的电子传递性能。在对标准互补DNA溶液的杂交检测过程中,探讨了杂交时间、杂交温度、指示剂的作用时间等对DNA传感器检测的影响。当杂交时间为90min,杂交温度为25℃,杂交溶液中NaCl浓度为0.3mol/L时,指示剂的伏安信号较好。     

基于纳米金颗粒放大的电化学传感器用于三聚氰胺的检测

三聚氰胺与胸腺嘧啶（T）之间能够通过三个氢键结合,以富T的DNA探针为识别元件,结合DNA修饰的纳米金颗粒放大技术,以电活性物质钌胺作为信号分子,发展了一种高灵敏检测三聚氰胺的电化学传感器,该传感器具有良好的特异性和灵敏度,检测下限低至0．5nmol／L。     

优化极限学习机算法及其在力信息解耦中的应用

高性能解耦算法有助于提高多维力传感器的检测精度。针对传统非线性解耦算法存在精度较低等缺点,对极限学习机算法进行了优化和改进,并将其应用于多维力信息解耦。在基于粒子群和遗传算法两种改进极限学习机算法(PSO-ELM、GA-ELM)的基础上,提出了一种基于天牛须算法的改进极限学习机(BAS-ELM),天牛须算法针对极限学习机隐含层节点参数的每一维进行逐步的优化,使得整体损失函数最小。为验证算法性能,本文以六维力/力矩传感器为实验对象,将各类改进算法应用到力/力矩传感器的非线性解耦中,通过解耦实验可知,与其他算法相比,BAS-ELM解耦精度更高、收敛时间更短,对于非线性解耦具有更强的适应性。     

基于微纳传感器的有毒有害气体检测方法研究

提出了一种基于微纳电离型传感器的苯类毒害气体检测方法,构建基于微电离型微纳气体传感器构成的毒害气体检测系统,在室温常压、相对湿度75%的实验条件下分别检测0.01mg/m^3～0.3mg/m^3等8个浓度梯度的苯和甲苯气体,采用双层叠加非线性信号分析检测数据,依据信噪比特征值实现气体浓度的区分,以特征值对应的参量作为气体种类的判断。检测过程中,传感器工作在可逆电离平衡状态,并且具有无毒害、重复性好、无需预热等优点,在有毒有害气体检测领域具有广阔前景。     

基于双光路荧光强度法的水体叶绿素a原位传感器设计

设计了一款基于双光路荧光强度法的叶绿素a原位传感器。使用430 nm LED作为系统光源。通过参考光路补偿光源变化对测量结果的影响,提高测量准确度,降低维护成本。使用光电二极管作为探测器测量参考光强度和水体在680 nm处的荧光强度。使用锁相放大电路提高传感器的噪声和背景光抑制能力,设计低功耗模式降低传感器的平均功耗。使用不同浓度的叶绿素a溶液测试传感器的性能,测试结果表明传感器在动态范围(0～200μg/L)内的线性度为0.998,测量准确度为±2μg/L,通过与荧光光谱仪进行对比测试传感器的可靠性,测试结果表明两者的相关性为0.94,功耗测试表明传感器的连续工作时间可达5个月以上。     

基于压电阻抗技术的结构初始裂纹监测研究

针对工程结构早期裂纹损伤,提出了利用压电阻抗法检测损伤区域高频局部动力学特性,通过监测局部动力学特性变化实现对早期损伤监测的方法。建立了压电阻抗有限元仿真模型并进行数值分析,结果显示压电导纳信号峰值频率即为结构某阶谐振频率,压电阻抗法能有效检测结构的动力学特性。针对不同大小裂纹的铝梁结构进行压电导纳仿真和试验研究,仿真和试验结果表明:压电材料的导纳峰值频率随着裂纹损伤增大而减小;同样的损伤程度下,高频谐振频率对损伤更为敏感。利用高频谐振频率变化来监测早期裂纹损伤的产生及发展,具有较好的重复性和信噪比,具有重要的应用前景。     

胶粘剂对表贴式聚酰亚胺光纤布拉格光栅应变传递的影响分析

光纤布拉格光栅传感器用于测量结构的应变时,需与被测基体相粘黏,使其与基体协调变形,故胶粘剂的选取对其测量结果有直接的影响。针对此问题,本文对表面粘贴式应变传递模型进行了改进,建立了更为合理的模型,并通过理论分析出了影响应变传递率的主要因素,得到了其传递率随胶体剪切模量的增大而增大的结论。通过控制变量法,用480胶、AB胶、401胶、环氧树脂、3311胶这五种不同胶粘剂,将聚酰亚胺光纤光栅粘贴于等强度梁表面进行对比实验,得到了相应的应变传递率,其结果与理论模型计算值相比误差在5%左右,为表面粘贴式光纤光栅测量应变的工程应用提供了重要的参考。     

电感变化率对涡流传感器性能影响的仿真研究

为了提高涡流传感器的电感灵敏度和热稳定性,研究了探头线圈的结构、激励频率和温度对线圈电感变化率的影响。首先通过COMSOL Multiphysics仿真软件构建稳态物理模型并加入瞬态温度模块,通过参数化扫描仿真,验证该模型的合理性。其次在稳态恒温实验条件下对线圈内外半径、厚度、匝数进行仿真,得到导线直径不超过40μm、内半径0.1mm^0.5mm、外半径2.5mm的60匝单层平面线圈的电感灵敏度和测量分辨率最佳。最后在瞬态变温实验条件下得到激励频率900kHz时可以最大程度的提高传感器热稳定性和电感灵敏度,减小温度引起的误差。     

基于谐振型无源SAW传感器的制造系统 热监测通信特性实验研究

为研究声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)传感器在制造系统中的通信特性,基于SAW技术,应用单端口谐振器,构建了制造系统中常见的两种情形,金属环境和旋转结构的温度测量装置。首先,分析了谐振型无源SAW传感器的温度测量原理,使用功率指标表示信号强度,以接收功率的对数来表达;其次,使用CST NWS仿真软件进行了金属板对无线信号通信特性影响的仿真实验,基于上述仿真模型在实际环境中使用金属板来验证仿真结果;最后,使用模拟主轴进行了旋转条件下的传输特性实验。实验结果表明,为保持SAW传感器的测量和数据传输性能,在制造系统中SAW传感器的最佳位置应考虑天线角度、方向、主轴转速、金属板位置和质询器天线与SAW传感器天线间隔距离等因素。研究结果将指导制造系统监测中SAW传感器的应用,并提供SAW传感器性能优化的理论依据。     

一种航空配套微压传感器芯片设计及制备

针对航空领域微小压力测量需求,介绍了一种沟槽梁膜复合结构压力芯片的设计和制备方法。设计的压力芯片解决了传统硅压阻压力传感器灵敏度与线性度的固有矛盾,通过有限元分析可动膜片应力应变输出,并结合曲线拟合分析,提出了一种优化芯片可动膜片结构尺寸的设计方法。利用MEMS加工工艺,实现了沟槽梁膜双重应力集中结构压力芯片的制备。在量程0~1 psi范围内,传感器灵敏度30.9 mV/V/psi,非线性误差0.25%FS,综合精度0.34%FS,实现了灵敏度和线性度的同步提高,满足了飞行器高度、风洞测试等领域的微压测试需求。     

R基团搜索技术用于硫代氨基甲酸酯类非核苷类逆转录酶抑制剂的分子设计

硫代氨基甲酸酯（TCS）被确认为一种新的非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂。本文采用基于R基团搜索技术的Topomer Co MFA方法。实验一对111个硫代氨基甲酸酯衍生物分子进行了三维定量构效关系分析,得到3D-QSAR模型的q^2为0.616,r^2为0.751,实验二对前60个分子进行同样的分析,得到q^2为0.777,r^2为0.913。两次实验结果表明所建立的模型在统计上都有较好的稳定性和预测能力,但相比之下,实验二更有利于抗艾滋病药物的设计。     

基于Φ-OTDR的煤层气管线外界入侵振动检测系统

为实现长距离煤层气管线外界入侵振动检测,采用基于相位敏感型光时域反射原理(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统,融合FPGA与USB2.0技术开展传感数据的实时采集与高速传输,并通过时间-空间二维分析来获得振动信号典型特征,进而实现煤层气输送管道危险源的实时检测。实验结果表明,本系统可借助差分信号波峰位置实现精确定位,系统的频率响应范围是可覆盖入侵振动特征频率的1 Hz～3 k Hz,且在4 km和9 km光纤位置处的定位误差均可保持在20 m范围以内,因此本系统可有效检测到输送管道外界入侵振动。