基于MEMS的生物微传感技术

微电子机械系统(MEMS)技术为生物微传感器和生物芯片的研制以及实现小型化、便携式、低成本,高灵敏度的生化片上系统提供了有力的技术支持。综述了基于MEMS的生物微传感技术,介绍了生物微传感器和生物芯片的原理、结构、分类及应用,并探讨了其发展和应用前景。     

热驱动微型电场传感器干燥技术

介绍了热驱动微型电场传感器的工艺流程,主要介绍了微型电场传感器的释放干燥工艺.热驱动微型电场传感器工艺存在的最大问题是牺牲层释放以后容易产生粘连,为了避免粘连现象的产生,采用了不同的干燥方法,如蒸发干燥法、CO2临界点干燥法、自组装膜方法,并对这些方法的优缺点进行了比较.对不同干燥方法制备的热驱动微型电场传感器的性能进行了测试,得到自组装膜法制备的热驱动微型电场传感器具有更好的灵敏度.     

基于流形正则化极限学习机的语种识别系统

支持向量机 (Support vector machine, SVM) 在语种识别中已经起到了重要的作用.近些年来,极限学习机 (Extreme learning machine, ELM) 在很多领域取得了成功的应用.相比于 SVM, ELM 最大的优点在于极易实现、训练速度快,而且通常可以取得与 SVM 相近甚至优于 SVM 的识别性能. 鉴于 ELM 这些优异的特点,本文将 ELM 引入到语种识别中,并针对 ELM 由于随机初始化模型参 数所带来的潜在问题,提出了流形正则化极限学习机 (Manifold regularized extreme learning machine, MRELM) 算法.实验结果表明,在高斯超矢量(Gaussian supervector, GSV)特征空间上,相对于 SVM 基线系统,该算法对30秒语音的识别性能有明显的提升. 同时该算法也可以成功地应用到 i-vector 特征空间中,取得与当前主流的打分算法相近的识别性能.     

低轨道卫星表面充电模拟

卫星在太空运行过程中,在周围等离子体和光电效应等综合作用下,会带上与周围等离子体环境不同的悬浮电位,这个电位会影响星上测量载荷的测量精度和测量范围。利用航天器与等离子体相互作用系统软件SPIS,采用粒子分室法模拟了低轨道(710km)卫星的充电特性。结果表明,由于等离子体温度低、浓度高,卫星的充电电位较低(-0.719V);而周围的等离子体环境受卫星尾迹效应的影响显著。     

基于电聚合蛋白A固定抗体的免疫微传感芯片

采用MEMS工艺在硅衬底上制备了电极型免疫微传感芯片,重点探索了微传感器敏感表面抗体固定化的方法。尝试采用蛋白A与吡咯共同电化学聚合,进而由蛋白A结合抗体的方法,实现了抗体的固定。将该免疫传感器对人免疫球蛋白G(HIgG)进行检测,在5~160ng/mL以及160~640ng/mL呈分段线性的特性,实现了微剂量、低浓度的免疫检测,验证了该固定化方法的可行性。此法具有省时、简便、易控、适合微传感器固定的优点。     

基于免疫微传感器的微流体系统

作为提高免疫微传感器一致性及稳定性方法的关键研究内容之一，在MEMS工艺制备的电极型免疫微传感芯片的基础上，设计和制备微反应室以及微进出样沟道，以期利用微流体系统配合完成敏感膜固定化及免疫检测过程，探索提高生物敏感膜固化的稳定性和一致性，提高免疫微传感器检测一致性的技术和方法。设计了不同结构的微流体结构，并通过软件对不同结构对免疫检测过程所带来的影响进行了分析和比较。该研究对于面向应用的微型免疫生物传感器的研制有着重要的研究意义和实用价值。     

用音频信号实现无线传感器网络节点间距测量

介绍了一种利用音频信号实现节点间距自主测量的无线传感器网络节点。节点硬件系统包括dsPIC6014A微控制器，512KB的SRAM，2.4G波段的RF收发模块、音频收发模块及电源管理模块等。节点通过测量RF同步信号与音频信号的时间差来测量节点间的间隔距离。与国内外的研究相比，节点可以自主完成测距信号的采集、存储和数据分析、计算工作。节点通过采用多次测量数据累加平均及IIR数字滤波技术提高了测距信号的信噪比，利用幅度分析实现了测距信号的到达时刻判别。测试数据表明，该节点最远测距距离可达30m，误差小于3%。     

两种热驱动结构在微型电场传感器中的应用

设计并制备出两种新型电热驱动微型静电场传感器.一种利用了V型梁阵列作为驱动结构,另一种引入了位移放大机构.针对传感器的弱电流输出信号,建立了基于锁相放大器的测试系统对两种传感器的输出信号进行检测.测试结果表明,两种传感器都具有线性的输出特性,且带有位移放大机构的电场传感器具有更高的灵敏度.     

小型三维电场传感器设计与测试

目前电场传感器只能探测大气电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中电场强度大小。该文介绍一种结构新颖的小型三维空中电场传感器,由轴向(Z)和径向(X, Y)三路电场测量单元和驱动单元以及电路单元组成,用于探测电场强度的三维方向矢量。在地面实际测试中,传感器输出信号与电场强度的理论关系得到了验证,证明了三维电场传感器结构设计和检测方法的合理性。     

用于水质检测的微传感器及微系统

着重介绍了用于水质检测的电化学、声学、光学三种类型微传感器以及微分析系统、微传感片上系统两类微系统的基本原理、特点和研究进展;比较了不同类型微传感器的性能差异;讨论了目前水质检测微传感器及微系统在研究中存在的主要问题及解决方法,并对其未来的发展前景进行了展望。