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第九届全国微全分析系统学术会议、第四届全国微纳尺度生物分离分析学术会议、2014国际微流控芯片与微纳尺度生物分离分析学术会议

作者：王丽李刚赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室上海200050

目前蛋白质结晶是限制结构生物学研究的一个重要瓶颈。近年来，为了降低样品消耗、提高结晶筛选的通量和效率，人们将微流控技术引入了蛋白质结晶领域[1]，但是从结晶筛选模式来说，现有的微流控蛋白质结晶芯片大多是围绕液-液扩散结晶... 详细信息

目前蛋白质结晶是限制结构生物学研究的一个重要瓶颈。近年来，为了降低样品消耗、提高结晶筛选的通量和效率，人们将微流控技术引入了蛋白质结晶领域[1]，但是从结晶筛选模式来说，现有的微流控蛋白质结晶芯片大多是围绕液-液扩散结晶方法和批量结晶方法来设计制作的，而目前结构生物学实验室中应用最广泛的气相扩散结晶筛选方法还未在微流控平台上真正实现，因此导致现有的微流控结晶芯片并未得到广泛接纳和应用。针对现有蛋白质结晶芯片的局限，本文研究了一种可实现气相扩散结晶模式的微流控蛋白质结晶芯片。图1显示了该气相扩散型蛋白质结晶芯片的结构示意图。该芯片由含管道结构的疏水性PDMS片和亲水性玻璃基片可逆键合而成，包括24个结晶单元，每个单元均包含结晶剂定容管道、蛋白质定容管道、结晶反应腔、隔离腔及结晶剂储液管道等关键功能结构，其中隔离腔两侧通过连接管道分别与结晶反应腔和结晶剂储液管道相连，使得反应腔中的结晶液和储液管道中的结晶剂处于一个共通的空间，彼此之间可以发生气相物质交换，从而可以实现基于气相扩散模式的结晶实验。该芯片中的流体操控类似于我们以前研制的圆盘式批量型蛋白质结晶芯片，是通过毛细作用和离心力的协同作用来实现的[2]，首先加入进样口的样品和结晶剂在毛细力的作用下自动充满进样管道和定容管道，在定容管道与结晶反应腔结合处，由于毛细微阀的作用，流体自动停止于此处;然后，将完成充样的结晶芯片放置于离心机上，通过旋转离心，使得定容管道中的样品和结晶剂克服毛细微阀的阻力进入结晶反应腔中，实现定量分配和混合。由于连接管道与隔离腔结合处截面很小，所形成的毛细微阀阻力极大，因此可保证离心过程中结晶反应腔中的液体不会因离心力的作用而进入隔离腔中。图2a和图2b分别显示了结晶芯片中毛细自动充样后和离心分配后的照片。为了评估本文所提出的气相扩散型蛋白质结晶芯片的实用性，我们以结晶模式蛋白溶菌酶为实验对象，进行了芯片上的蛋白质结晶实验。实验结果初步证明了该芯片可以实现基于气相扩散结晶模式的蛋白质结晶条件筛选(如图3所示)。本文所提出的气相扩散型蛋白质结晶芯片将结构生物学实验人员最熟悉和偏爱的气相扩散结晶方法移植到微流控芯片上，有可能提高微流控技术在结构生物学实验室的接纳度，充分发挥微流控技术低耗样、高通量、快速的优势，为提高蛋白质结晶效率服务，同时气相扩散型蛋白质结晶芯片也更有利于传统结晶方法积累的大量宝贵经验有效地转移至微流控结晶芯片上，实现传统方法与新技术的充分融合，促进结构生物学的快速发展。

关键词：微流控气相扩散离心式蛋白质结晶

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石墨烯三维微电极生物传感器研究

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传感器与微系统 2017年第2期36卷 4-7页

作者：唐琳吴蕾周麟杜晓薇吴春艳赵建龙传感技术联合国家重点实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 上海科技大学上海200120

基于石墨烯优良的导电性和透明性,为改善生物传感器存在透明性不足的缺陷,提出了石墨烯三维微电极传感器的研究。利用SEM,Raman对其形貌进行表征,以及采用电化学测试电极电化学性能,结果表明:研究的石墨烯三维电极生物传感器在透明性和... 详细信息

基于石墨烯优良的导电性和透明性,为改善生物传感器存在透明性不足的缺陷,提出了石墨烯三维微电极传感器的研究。利用SEM,Raman对其形貌进行表征,以及采用电化学测试电极电化学性能,结果表明:研究的石墨烯三维电极生物传感器在透明性和电化学性能方面优于传统微电极生物传感器,为透明生物传感器的制作提供了新思路。

关键词：微电极阵列石墨烯三维电极平面电极电化学

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ZnO纳米线阵列波导对表层聚合物荧光增强的影响

ZnO纳米线阵列波导对表层聚合物荧光增强的影响

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中国化学会第28届学术年会

作者：朱德峰贺庆国付艳艳华康毅曹慧敏程建功中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室中国科学院研究生院

＜正＞微纳结构因大比表面积和光调制等特性被大量用作发光材料光波导[1]。亚波长纳米线作光波导时,其倏逝波传输特性可被用来提高表面荧光聚合物包层的激发能量场密度,继而增强荧光发射[2-3]。本工作研究了

关键词： ZnO 纳米线阵列荧光聚合物光波导取向性

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塑性形变对单晶硅微结构的影响研究

塑性形变对单晶硅微结构的影响研究

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第十八届全国半导体集成电路、硅材料学术会议

作者：蒋万里姚邵康徐德辉熊斌王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海 200050 中国科学院大学北京100049

在MEMS器件高温工艺过程中,单晶硅微结构在载荷的作用下会产生塑性变形.本文以MEMS器件中常见的单晶硅圆膜微结构为研究对象,研究其发生塑性变形的临界条件以及发生塑性变形后对微结构应力分布的影响.基于Von Mises屈服准则,微结构发生... 详细信息

在MEMS器件高温工艺过程中,单晶硅微结构在载荷的作用下会产生塑性变形.本文以MEMS器件中常见的单晶硅圆膜微结构为研究对象,研究其发生塑性变形的临界条件以及发生塑性变形后对微结构应力分布的影响.基于Von Mises屈服准则,微结构发生塑性变形的临界条件可以通过比较微结构的最大等效应力和单晶硅的屈服强度来预测.通过ANSYS 有限元软件仿真塑性变形后微结构上的应力分布,得到不同结构尺寸微结构的应力随塑性形变大小的变化.研究表明,Von Mises应力随着塑性形变量的增加而下降,下降速度与微结构尺寸有关,圆膜厚度变化对Von Mises应力影响比圆膜半径更大.塑性形变所导致的应力变化使微结构刚度变大,灵敏度降低,严重影响器件性能.

关键词：半导体材料单晶硅微结构塑性形变

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微悬臂梁气敏材料表征系统中基线校正方法

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现代电子技术 2021年第17期44卷 100-104页

作者：费超陆天海于海涛徐大诚苏州大学微纳传感技术研究中心江苏苏州215006 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050

在微悬臂梁称重的气敏材料表征系统中,常存在输出频率曲线基线漂移的问题,会导致相关特征参数的计算出现较大偏差。针对此问题提出一种气敏材料表征系统中输出频率曲线基线校正方法,采用Douglas-Peucker算法实现频率曲线的压缩,结合曲... 详细信息

在微悬臂梁称重的气敏材料表征系统中,常存在输出频率曲线基线漂移的问题,会导致相关特征参数的计算出现较大偏差。针对此问题提出一种气敏材料表征系统中输出频率曲线基线校正方法,采用Douglas-Peucker算法实现频率曲线的压缩,结合曲线特征及动态时间规整方法获取基线处理所需的特征点。为解决动态时间规整中曲线匹配次数过多、计算量较大的问题,提出选择匹配动态时间规整方法,准确获取各浓度特征点,通过分段线性拟合的方式计算基线,最终得出相应的标准频率曲线。实验结果表明,与传统手工标记特征点拉平基线的方式相比,误差在3%以内,降低了人工成本,有效提高了表征实验的效率,减小了人员因素带来的偶然误差,为进一步的特征参数计算提供了良好的预处理方法。

关键词：基线校正气敏材料表征微悬臂梁基线漂移频率曲线压缩特征点获取基线计算

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同位镀铋膜平面金电极测定水样中铜离子的研究

同位镀铋膜平面金电极测定水样中铜离子的研究

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2016中国环境科学学会学术年会

作者：金妍黄善洛宿子琪郭慧金庆辉赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 上海师范大学上海200234 上海师范大学上海200234 中国科学院大学北京100049

采用MEMS工艺技术制备平面金电极,并利用阳级溶出伏安法检测水溶液中的铜离子浓度.考察了平面金电极和同位镀铋膜平面金电极对铜离子的响应情况,使用铋膜电极可以提高检测的灵敏度,同时避免使用汞膜电极带来的污染.实验结果表明,在pH=4.... 详细信息

采用MEMS工艺技术制备平面金电极,并利用阳级溶出伏安法检测水溶液中的铜离子浓度.考察了平面金电极和同位镀铋膜平面金电极对铜离子的响应情况,使用铋膜电极可以提高检测的灵敏度,同时避免使用汞膜电极带来的污染.实验结果表明,在pH=4.5的醋酸-醋酸钠缓冲液中,当沉积时间为3min时,平面金电极和同位镀铋膜平面金电极对铜离子的检出限分别达3μg/L和0.5μg/L.同时,由于每次检测溶出完成后可方便地将铋膜溶解更新,可以保证各次测定的重复性。

关键词：水环境铜离子铋膜平面金电极检测灵敏度

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基于重掺杂的谐振式传感器频率温度系数补偿研究

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传感器与微系统 2016年第2期35卷 39-41,45页

作者：杨力建游卫龙张磊杨恒李昕欣复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海200433 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100040

MEMS谐振式传感器具有精度高、准数字输出、抗干扰能力强等特点,高精度压力传感器、应力传感器等多采用谐振式工作原理。频率温度系数补偿是实现高精度谐振式传感器的关键技术。通过实验研究了利用重掺杂改善硅频率温度系数的技术。实... 详细信息

MEMS谐振式传感器具有精度高、准数字输出、抗干扰能力强等特点,高精度压力传感器、应力传感器等多采用谐振式工作原理。频率温度系数补偿是实现高精度谐振式传感器的关键技术。通过实验研究了利用重掺杂改善硅频率温度系数的技术。实验表明:P型掺杂浓度达到7×1019/cm3时,〈110〉晶向频率温度系数降低到-11.68×10-6/K;N型掺杂浓度达到6×1019/cm3时,〈100〉晶向谐振频率是温度的二次函数,在80℃左右频率温度系数有过零点。首次实验演示了利用低功耗加热控制结合N型重掺杂,当环境温度由30℃变化到40℃时,谐振频率温度漂移仅为1.13×10-7/℃。利用该技术可实现超高温度稳定性的谐振式传感器。

关键词：谐振式传感器振荡器频率温度系数温度补偿

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溶解氧的测定

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化学传感器 2011年第4期31卷 39-43页

作者：刘彬张缓缓金庆辉刘咏松浙江理工大学理学院浙江杭州310018 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050

在环境水质监测和医学上,溶解氧都是一个非常重要的指数。因此如何准确快速地测定溶解氧的值,对于指导很多领域的工作都是很有现实意义的。从溶解氧的现行方法出发,重点介绍了以传感器为核心的溶解氧测定方法及其优越性,展望了基于MEMS... 详细信息

在环境水质监测和医学上,溶解氧都是一个非常重要的指数。因此如何准确快速地测定溶解氧的值,对于指导很多领域的工作都是很有现实意义的。从溶解氧的现行方法出发,重点介绍了以传感器为核心的溶解氧测定方法及其优越性,展望了基于MEMS工艺下溶解氧传感器的应用前景。

关键词：溶解氧碘量法光学法电化学法传感器

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化工厂排放污水水质自动在线监测系统的设计和实现

化工厂排放污水水质自动在线监测系统的设计和实现

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2016中国环境科学学会学术年会

作者：齐同张超赵辉郭慧朱海兵董湘子徐甲强金庆辉中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 上海大学理学院上海200444 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 能讯传感技术(上海)有限公司上海200436 上海大学理学院上海200444

化工厂污水排放是造成目前水污染的主要原因,因此各个地区环保部门均十分重视对化工污水的水质监测;同时生产者也需要监控自身工厂的污水水质情况,监控生产环节,以实现达标排放,满足污水处理的需求.本文实现了一种基于物联网技术的集成... 详细信息

化工厂污水排放是造成目前水污染的主要原因,因此各个地区环保部门均十分重视对化工污水的水质监测;同时生产者也需要监控自身工厂的污水水质情况,监控生产环节,以实现达标排放,满足污水处理的需求.本文实现了一种基于物联网技术的集成多参数传感器的污水水质在线监测系统,该系统具有耐化工腐蚀、高可靠性、自清洁、数据实时可见、全自动实时在线等优点,能够对污水的温度、pH、浊度和COD等指标进行检测,并可根据用户的需求进行拓展.该系统由采样模块、检测模块、冲洗模块、控制模块、数据显示模块、云后台等组成,由采样模块从排污井中抽取污水至检测池检测,检测完成后用自来水冲洗传感器,采集的数据通过控制模块以3G/4G等方式传送至云服务器,终端用户可以通过网页、手机APP或者组态监控软件获取实时数据以及历史数据,预警报警通过手机短信形式及时发送给管理者与化工生产者,由此形成一个闭环,方便生产者与管理者及时掌握水质情况,及时接收水质预警,为政府监管部门以及化工生产者提供成套的解决方案.

关键词：化工厂污水水质在线监测系统模块设计

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集成式多参数水质监测光学传感器研制

集成式多参数水质监测光学传感器研制

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中国环境科学学会2016年学术年会

作者：刘思乡范卫华赵辉王帅超金庆辉中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室中国科学院大学上海师范大学

水质监测是环境科学中的一项重要课题,水质监测能够为水污染的预防和治理提供数据依据,复杂而严峻的水污染形势对水质监测的技术提出了新的要求。紫外分光光度法提供了一种新的水质监测方法,其具有简便高效、无二次污染等优点。本文介... 详细信息

水质监测是环境科学中的一项重要课题,水质监测能够为水污染的预防和治理提供数据依据,复杂而严峻的水污染形势对水质监测的技术提出了新的要求。紫外分光光度法提供了一种新的水质监测方法,其具有简便高效、无二次污染等优点。本文介绍了一款基于光度法的多波长多参数集成式水质监测传感器,能够测量从紫外到近红外波段内多个波长的吸光度从而测量多个水质参数,包括化学需氧量、硝酸盐氮、UV254以及浊度。传感器的相关性能指标也可满足应用要求。

关键词：紫外分光光度法集成式多参数化学需氧量

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