面向植入式脑机接口系统的微型化设计 被引量：3

1

作者 刘朝旭 王明浩 +2 位作者 郭哲俊 王晓林 刘景全 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第9期74-76,80,共4页

研制了一种微型化、高质量、低成本的,面向植入式神经信号采集的便携式脑机接口系统。系统主要包括前端的神经信号采集模块、信号转换模块、控制器模块、数据传输模块和电源管理模块。此外,使用上位机实现了实时数据流接收和可视化的图... 研制了一种微型化、高质量、低成本的,面向植入式神经信号采集的便携式脑机接口系统。系统主要包括前端的神经信号采集模块、信号转换模块、控制器模块、数据传输模块和电源管理模块。此外,使用上位机实现了实时数据流接收和可视化的图形界面。实验结果表明:设计的16通道的脑机接口的单通道采样频率可高达20 kHz,采样精度为16位,系统输入噪声低至7μV,与主流采集设备的性能接近。系统满足植入式脑机接口对于多通道、高采样率、高精度、低噪声神经信号采集的要求。 展开更多

关键词 微型化 植入式 脑机接口 神经信号

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一种新型单细胞微流控捕获芯片的制作及系统搭建 被引量：1

2

作者 何玲宇 王疏影 +2 位作者 赵飞 龙妍婷 陈翔 《功能材料与器件学报》 CAS 2020年第6期412-418,共7页

本文基于捕获检测释放的机制,采用集成片上阀门的三层微流控芯片工艺,设计并制作了一种用于捕获和释放单细胞的芯片。利用COMSOL仿真优化芯片结构来增大细胞被捕获率。比较了芯片阀门在不同聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)... 本文基于捕获检测释放的机制,采用集成片上阀门的三层微流控芯片工艺,设计并制作了一种用于捕获和释放单细胞的芯片。利用COMSOL仿真优化芯片结构来增大细胞被捕获率。比较了芯片阀门在不同聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)制作比例、不同进样压力时的状态以及长时间工作的性能,测试了芯片捕获与释放机制的有效性,能实现捕获、检测及释放过程。芯片的制作工艺简单,成品率可达95%以上,这种先捕获检测后再释放的方式为单细胞分离收集提供了新的技术途径。 展开更多

关键词 微流控 片上阀门 三层芯片 单细胞

原文传递

用于线虫药物筛选的微流控梯度芯片和自动化平台 被引量：3

3

作者 张维军 赵世坤 +5 位作者 于洋 何希文 奚晶 栾洋 李遥 陈翔 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第1期78-84,共7页

作为一种在微米尺度操作流体的技术,微流控芯片具有反应体系小、通量高、自动化且操作灵活等优势,被越来越多地应用于细胞和微米尺度生物的研究中。秀丽隐杆线虫作为一种重要的模式生物被广泛地用于神经生物学、衰老及发育和药物筛选等... 作为一种在微米尺度操作流体的技术,微流控芯片具有反应体系小、通量高、自动化且操作灵活等优势,被越来越多地应用于细胞和微米尺度生物的研究中。秀丽隐杆线虫作为一种重要的模式生物被广泛地用于神经生物学、衰老及发育和药物筛选等研究中。提出了一种用于研究线虫和环境毒素相互作用的微流控自动化平台,该平台集成了基于微振荡原理的快速梯度形成的微流控芯片、自动化控制系统及基于OpenCV的线虫长度及摆动频率估计的自动化图像分析软件。通过染料和荧光实验验证了基于振荡原理的快速梯度形成芯片,该芯片可以在7min内形成线性浓度梯度,并通过该芯片和平台验证了线性浓度梯度的双氧水对秀丽隐杆线虫活性的影响。 展开更多

关键词 微流控芯片 秀丽隐杆线虫 自动化平台 药物筛选 环境毒素

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基于CNT/aPDMS柔性干电极的可穿戴电生理信号采集系统 被引量：8

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作者 杨汉嘉 赵楠 +2 位作者 高鲲鹏 廖璐璐 刘景全 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第1期60-62,67,共4页

研制了基于一种多壁碳纳米管(MWCNT)和粘性聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合物干电极的可穿戴生理信号采集系统。干电极主体采用聚酰亚胺(PI)-铜箔-聚酰亚胺三明治结构,表面具有MWCNT掺杂的粘性PDMS涂层,可直接粘附于表皮采集生理信号,并提供... 研制了基于一种多壁碳纳米管(MWCNT)和粘性聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合物干电极的可穿戴生理信号采集系统。干电极主体采用聚酰亚胺(PI)-铜箔-聚酰亚胺三明治结构,表面具有MWCNT掺杂的粘性PDMS涂层,可直接粘附于表皮采集生理信号,并提供了良好的接触性能。采样系统包括发送端及接收端,使用ADS1299集成模拟前端进行采集及模数转换。信号传输使用蓝牙协议,整体尺寸为45 mm×20 mm×10 mm,使用锂电池供电,数据可直接使用MATLAB程序接收并进行分析。系统使用CNT/aPDMS电极采样的信号质量和传统湿电极获取的信号质量相当。 展开更多

关键词 碳纳米管 柔性电极 可穿戴 生理信号

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面向人工耳蜗的柔性生物微电极稳定性研究 被引量：1

5

作者 包步峰 吉博文 +5 位作者 王明浩 郭哲俊 杨斌 陈翔 王晓林 刘景全 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期416-420,共5页

提出了一种面向人工耳蜗的基于聚酰亚胺的柔性微电极阵列。采用薄膜微加工工艺,形成金属-聚酰亚胺-金属三明治结构。为研究器件的长期稳定性,进行了加速老化实验。将器件放置在质量分数为0.9%的生理盐水中,并在恒温97℃下浸泡6个月后,... 提出了一种面向人工耳蜗的基于聚酰亚胺的柔性微电极阵列。采用薄膜微加工工艺,形成金属-聚酰亚胺-金属三明治结构。为研究器件的长期稳定性,进行了加速老化实验。将器件放置在质量分数为0.9%的生理盐水中,并在恒温97℃下浸泡6个月后,微电极的平均电荷存储能力由10.34mC/cm2下降到2.44mC/cm2,1kHz下的平均阻抗则从3.66kΩ上升到5.76kΩ。实验结果表明,微电极的电化学性能没有受到较大影响。根据实验结果,可推算出在人体温度(37℃)的情况下,器件工作寿命可达32年。 展开更多

关键词 聚酰亚胺 加速老化 人工耳蜗 柔性电极

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压电式微固体模态陀螺谐振频率自动跟踪电路 被引量：3

6

作者 曾小润 吴校生 《半导体光电》 CAS 北大核心 2019年第2期171-175,共5页

压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时,感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路,使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率... 压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时,感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路,使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率合成器(DDS)产生频率精确可调的激励电压,驱动陀螺振子振动。检测谐振点对应的激励电压和感应信号间的相位差,作为反馈信号调节激励电压频率。实验结果表明,当相位差锁定区域处在98.48°～100.27°时,振子感应电极输出信号最大,振子处于谐振状态,实现了振子谐振频率的跟踪锁定。该系统可用于以谐振器为核心器件的振子工作模态锁定与跟踪。 展开更多

关键词 压电振子 相位锁定 频率跟踪 现场可编程门阵列 直接数字频率合成器

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基于微流控芯片技术的秀丽隐杆线虫药物筛选体系研究进展 被引量：5

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作者 吴佳颖 李栋基 +1 位作者 陈翔 栾洋 《药物分析杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期929-942,共14页

活性化合物筛选和早期药物毒性筛选是创新药物研究的起点,整合新技术的高通量筛选成为研究热点。秀丽隐杆线虫作为一种常用的体内模式生物,既可以模拟化合物在体内的代谢变化,又可以实现药物的高通量筛选。微流控芯片通道与线虫大小尺... 活性化合物筛选和早期药物毒性筛选是创新药物研究的起点,整合新技术的高通量筛选成为研究热点。秀丽隐杆线虫作为一种常用的体内模式生物,既可以模拟化合物在体内的代谢变化,又可以实现药物的高通量筛选。微流控芯片通道与线虫大小尺度相匹配,能实现线虫在芯片内分选、固定、长期培养、自动化给药、高分辨率成像和图像自动分析等,为基于线虫的高通量高内涵药物毒性筛选研究提供了良好的平台。本文对近年来用于药物线虫毒性测试的微流控技术进行综述,并针对此领域的未来发展提出展望。 展开更多

关键词 秀丽隐杆线虫 微流控芯片 分选 线虫追踪识别 给药技术 毒理研究 药物筛选 高通量

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面向人体运动检测的纸基柔性压力阵列传感器 被引量：10

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作者 廖璐璐 高鲲鹏 +2 位作者 杨汉嘉 王晓林 刘景全 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第10期57-60,共4页

针对制备同时具有高灵敏度和大工作范围的柔性压力阵列传感器的挑战,以无尘纸作为基底,采用石墨烯-碳纳米管导电涂料和聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行混合作为涂层,利用PDMS的粘性与涂料的导电性进行电气连接,使用激光切割进行阵列设计,高灵... 针对制备同时具有高灵敏度和大工作范围的柔性压力阵列传感器的挑战,以无尘纸作为基底,采用石墨烯-碳纳米管导电涂料和聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行混合作为涂层,利用PDMS的粘性与涂料的导电性进行电气连接,使用激光切割进行阵列设计,高灵敏度(3.29 kPa-1)、大工作范围(0~45 kPa)的压力阵列传感器研制成功,同时纸基材料不易连接的问题也得到了解决。该传感器不仅可以用于检测大幅度的肢体运动,还可以用于探测细微的人体动作。由于该传感器具有柔软、灵敏度高、制造工艺简便、成本低、电气连接简便等优点,显示了其在可穿戴传感器领域和智能机器人触觉领域的应用潜力。 展开更多

关键词 纸基 压力传感器 传感器阵列

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用于秀丽隐杆线虫毒理学实验的类桥式微流控芯片平台 被引量：1

9

作者 李栋基 吴佳颖 +5 位作者 李闯 高林耿 何希文 杨光 栾洋 陈翔 《药物分析杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1160-1168,共9页

目的:为了解决传统微孔板中线虫毒理实验的试剂消耗量大、人工操作烦琐等问题,搭建半自动化微流控实验平台,进行秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称线虫)药物毒性试验。方法:设计并使用MEMS技术制作了一种类桥式微流控芯片,并基... 目的:为了解决传统微孔板中线虫毒理实验的试剂消耗量大、人工操作烦琐等问题,搭建半自动化微流控实验平台,进行秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称线虫)药物毒性试验。方法:设计并使用MEMS技术制作了一种类桥式微流控芯片,并基于该芯片搭建了一个半自动化微流控平台。以一种有机磷农药久效磷(MCP)作为工具药物,考察平台对于毒性评价研究的可行性。结果:该芯片可将有限条的线虫限制于微流控芯片腔室内而不影响其正常生长运动,由于对腔室的高度做了限制,减少了线虫在Z轴方向上重叠的情况,便于后续的观察和图像处理。基于芯片的微流控平台可以半自动换液以维持药物浓度稳定,并半自动化地保存视频信息。经测试,此微流控平台可实现线虫进样和片上长期培养,结果与传统微孔板培养体系无差异;芯片内毒性测试结果显示MCP对线虫具有明显的生长发育毒性和神经毒性,与经典线虫毒性实验的结果基本一致,表明其可用于药物和线虫相互作用研究。结论:该研制平台的优势在于能实现定时半自动化换液,试剂消耗量与传统微孔板试验相比减少约50%,且便于图像分析线虫生理信息,后期可应用于药物高通量筛选和大量复杂环境化学物的复合暴露毒性测试。 展开更多

关键词 秀丽隐杆线虫 微流控 半自动化平台 长期培养 毒理实验 高通量药物筛选

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对大气压低温等离子体刻蚀聚合物薄膜的工艺研究 被引量：2

10

作者 胡明山 王涛 +1 位作者 奚野 刘景全 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第12期5-9,共5页

研究了使用两种大气压等离子体射流(APPJ)刻蚀Parylene-C薄膜所产生刻蚀区域的形貌和成分之间的差异。两种APPJ分别由单环电极装置和双环电极装置产生。由单环电极APPJ刻蚀的Parylene-C表面是非均匀的,从刻蚀区域的中心到边缘可分为三部... 研究了使用两种大气压等离子体射流(APPJ)刻蚀Parylene-C薄膜所产生刻蚀区域的形貌和成分之间的差异。两种APPJ分别由单环电极装置和双环电极装置产生。由单环电极APPJ刻蚀的Parylene-C表面是非均匀的,从刻蚀区域的中心到边缘可分为三部分:区域(Ⅰ)是中心区域,此处Si衬底严重受损;区域(Ⅱ)是有效的刻蚀区域;区域(Ⅲ)是刻蚀边界。与单环电极APPJ相比,双环电极APPJ刻蚀的Parylene的形貌要好得多。特别是在区域(Ⅰ)中,Si片受到轻微损坏。X射线光电子能谱分析(XPS)结果表明:单环电极APPJ刻蚀区域的O元素原子含量多于双环电极。此外,还研究了两种APPJ的刻蚀速率,相比于双环电极APPJ,单环电极APPJ具有较高的刻蚀速率。 展开更多

关键词 大气压等离子体射流 单环电极 双环电极 聚合物薄膜刻蚀 表面形貌

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基于毛细限制阀的线虫库尔特计数芯片研究

11

作者 高林耿 龙妍婷 +5 位作者 吴佳颖 韩超 李栋基 何希文 杨光 陈翔 《功能材料与器件学报》 CAS 2019年第4期264-270,共7页

库尔特原理是一种利用微粒随导电液通过电敏感区域时形成的脉冲信号来测量微粒的尺寸和数量的电学方法。目前库尔特计数器主要通过两种方法制作检测电极,一是直插法,二是利用微纳加工(MEMS)图形化工艺在微流道内部集成微电极。直插法常... 库尔特原理是一种利用微粒随导电液通过电敏感区域时形成的脉冲信号来测量微粒的尺寸和数量的电学方法。目前库尔特计数器主要通过两种方法制作检测电极,一是直插法,二是利用微纳加工(MEMS)图形化工艺在微流道内部集成微电极。直插法常采用电化学稳定金属如铂丝插入开孔芯片作为检测电极,存在易引入气泡、检测灵敏度较低等缺点;微纳加工集成电极方式工艺复杂,制作成本高,且难与检测芯片流道集成。本文介绍了一种基于RPS(resistive pulse sensing)检测方式的新型微流控库尔特计数器。该芯片使用微管道直接灌注液态金属制作三维检测电极,通过微尺度下的毛细限制阀作用使液态金属电极凝固后精确限制在相关区域内。通过对检测区域的尺寸设计以及电极位置的精确控制,我们制作了秀丽隐杆线虫计数芯片。实验证明该方法制造工艺简单方便、电极位置准确性好、检测时稳定快、提高了检测信噪比。 展开更多

关键词 库尔特原理 毛细限制阀 线虫计数

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