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科学通报 2019年第9期64卷 902-910页

作者：吴谦潘宇祥万浩胡宁王平浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室杭州310027 中国科学院传感技术国家联合重点实验室上海200050 Biomaterials Innovation Research Center Center for Biomedical Engineering Harvard Medical School

目前国际上药物筛选技术主要是依据药效学模型进行细胞和动物实验,测试给药前后的变化,但是这种初筛方法的效率并不够理想.近年来,随着生物技术和信息技术的迅速发展,使得类器官芯片成为生物医学中极具特色而富有活力的新兴领域.相比传... 详细信息

目前国际上药物筛选技术主要是依据药效学模型进行细胞和动物实验,测试给药前后的变化,但是这种初筛方法的效率并不够理想.近年来,随着生物技术和信息技术的迅速发展,使得类器官芯片成为生物医学中极具特色而富有活力的新兴领域.相比传统的平面细胞培养和动物模型,类器官具有更接近在体器官的结构和功能的优势,可以更好地反映人体生理学特性.结合类器官芯片与微流控技术构建的生理微系统,可以在体外模拟人体组织器官的主要结构和功能特征.本文综述了类器官的培养现状、器官芯片的制作和应用以及结合仿生传感技术的研究工作进展.这些技术研究在药物研发、疾病模型和个性化医疗方面具有广阔的应用前景.

关键词：类器官芯片仿生传感技术生物医学工程生物传感药物研发

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结合磁共振成像和脑机接口的新型在体生物电子鼻的研究

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中国生物医学工程学报 2018年第1期37卷 57-63页

作者：张斌吴哲何宏建丁秋萍秦臻高克强钟健晖王平浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室脑影像科学技术中心杭州310007

在体生物电子鼻利用了哺乳动物的嗅觉系统,因此具有很高的灵敏度和特异性,但在嗅球中植入电极的过程中其位置主要根据经验确定,因此成功率并不理想。利用锰离子的钙离子相似性和强顺磁性,在10只大鼠单侧鼻腔中滴入锰离子并给予气味刺激... 详细信息

在体生物电子鼻利用了哺乳动物的嗅觉系统,因此具有很高的灵敏度和特异性,但在嗅球中植入电极的过程中其位置主要根据经验确定,因此成功率并不理想。利用锰离子的钙离子相似性和强顺磁性,在10只大鼠单侧鼻腔中滴入锰离子并给予气味刺激,进行磁共振扫描并标记出大鼠嗅球中的对特定气味的响应区域。在该区域中植入微丝阵列电极,记录电生理信号并就行神经信号解码,实验结果表明,受到该特异性气体刺激后,嗅球神经元的电生理信号中LFP信号β波能量增强,spike信号对该气体刺激也会有响应,并且有些通道的spike发放频率变化与刺激气体的浓度有较好的线性关系。此方法对乙酸异戊酯和正丁酸的检测下限分别为0.033和0.007 2μM。第一次利用锰离子增强磁共振辅助定位的生物电子鼻,未来在爆炸物搜索、食品安全等方面都有广阔的前景。

关键词：在体生物电子鼻气体检测锰离子增强磁共振脑机接口电生理

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基于虚拟气体传感器阵列的新型肺癌检测电子鼻实验研究

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中国生物医学工程学报 2008年第1期27卷 102-107页

作者：曹明富陈星王永清应可净徐凤娟王平浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室杭州310027 浙江大学医学院附属邵逸夫医院心脑外科杭州310016

本研究介绍了一种新型的基于虚拟气体传感器阵列及图象识别方法的新型无创肺癌检测与诊断电子鼻。该电子鼻包含一个由固相微萃取和毛细管柱组成的前处理装置实现病人呼吸气体中有机气体成分的浓缩吸附、脱附和分离,通过一个表面涂覆聚... 详细信息

本研究介绍了一种新型的基于虚拟气体传感器阵列及图象识别方法的新型无创肺癌检测与诊断电子鼻。该电子鼻包含一个由固相微萃取和毛细管柱组成的前处理装置实现病人呼吸气体中有机气体成分的浓缩吸附、脱附和分离,通过一个表面涂覆聚异丁稀薄膜差动结构的声表面波传感器对分离后的有机气体成分进行定量检测。此外,采用由毛细管柱方法实现的虚拟气体传感器阵列及改进的人工神经网络算法实现对肺癌呼吸气味图像的有效识别。通过临床实验验证,表明该电子鼻仪器可以有效地识别出肺癌患者、肺癌疑似病人和健康人,因此将有望在包括肺癌等疾病的早期诊断仪器中发挥重要的作用。

关键词：电子鼻呼吸检测肺癌虚拟传感器阵列医学仪器

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基于苦味受体表达的多组织细胞传感器及其应用

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仪器仪表学报 2021年第12期42卷 127-135页

作者：秦春莲袁群琛庄柳静李蓉王平浙江大学生物传感器国家专业实验室杭州310027 浙江大学生物医学工程教育部重点实验室杭州310027 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心杭州310027 浙江大学滨江研究院杭州310053

非口腔组织中的苦味受体(TAS2Rs)可能成为相关疾病治疗的新靶点。该研究将表达有TAS2Rs的细胞作为敏感元件,根据其生理特性与不同的传感器耦合,探究了味觉受体异位表达及其在个性化药物筛选中的应用,构建了针对不同疾病模型的个性化药... 详细信息

非口腔组织中的苦味受体(TAS2Rs)可能成为相关疾病治疗的新靶点。该研究将表达有TAS2Rs的细胞作为敏感元件,根据其生理特性与不同的传感器耦合,探究了味觉受体异位表达及其在个性化药物筛选中的应用,构建了针对不同疾病模型的个性化药物筛选平台。首先,基于细胞阻抗传感器以及内源性表达TAS2R38受体的结肠癌细胞,开发了异硫氰酸酯类物质特异性药物筛选平台,求得苯硫脲的EC50为157.6μM;其次,结合微电极阵列检测系统,探究了TAS2Rs激动剂地芬尼多(5~160μM)和水杨苷(0.001~100μM)对心肌细胞收缩的抑制作用;此外,基于3D呼吸道平滑肌细胞(ASMCs)阵列,结合凝胶成像系统,探究了TAS2Rs激动剂桔皮素(20μM)对呼吸道平滑肌细胞的舒张作用。

关键词：细胞传感器苦味受体结肠癌细胞心肌细胞呼吸道平滑肌细胞个性化药物筛选

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穿戴式实时环境气体监测系统

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中国生物医学工程学报 2015年第6期34卷 654-661页

作者：高凡张希陈辰星邹莹畅安超郎朗王平浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

为了更好地监测室内或室外常见的有害气体对人体或环境造成的危害及影响,研制一款基于金属氧化物半导体(MOS)型气体传感器阵列的穿戴式实时环境气体监测系统。设计MOS型气体传感器阵列和小型化硬件检测电路,以便长时间连续实时监测环境... 详细信息

为了更好地监测室内或室外常见的有害气体对人体或环境造成的危害及影响,研制一款基于金属氧化物半导体(MOS)型气体传感器阵列的穿戴式实时环境气体监测系统。设计MOS型气体传感器阵列和小型化硬件检测电路,以便长时间连续实时监测环境中某些有害气体的浓度。选取甲醛、苯和总挥发性有机化合物(TVOC)等典型的环境有害气体作为初步检测对象,通过检测标准浓度的气体确定系统检测范围(0.01~0.5 mg/m3),分析稳态峰值与对应浓度的相关性,绘制拟合曲线并作为标定方程,考虑斜率和拟合程度(R^2)同时较大为最优,选择检测使用的传感器。选取多场景进行环境监测实验,通风橱模拟小空间封闭环境,实验室模拟室内环境。系统可记录所在位置的甲醛、苯或TVOC的浓度值,实现多挥发源复杂环境中检测不同浓度的有害气体,并可进行声光报警。在校园室外场景中,随系统移动记录不同位置的TVOC浓度以绘制浓度空间图谱,可观测和分析大数据。传感器响应稳定时间为30 s,系统可任意设置大于30 s的数据发送间隔,把目标气体浓度通过蓝牙上传至手机,数据也可通过串口传输至上位机。该穿戴式系统有望应用于车内污染、室内装潢、室外环境等有害气体的实时和快速监测中。

关键词：穿戴式仪器实时移动监测 MOS传感器阵列环境气体检测

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味觉传导机理及味觉芯片技术研究进展

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科学通报 2005年第14期50卷 1425-1433页

作者：李燕刘清君徐莹蔡华秦利锋王丽江王平浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院杭州310027

在人类的敏感器官方面,味觉的研究明显落后于视觉、听觉、触觉和嗅觉.针对酸、甜、苦、咸、鲜等多种不同味觉,人类及动物的味觉细胞内存在有多种不同的传导感受机制,但由于缺乏在细胞和分子水平上进行有效的研究手段,有关味觉的研究仍... 详细信息

在人类的敏感器官方面,味觉的研究明显落后于视觉、听觉、触觉和嗅觉.针对酸、甜、苦、咸、鲜等多种不同味觉,人类及动物的味觉细胞内存在有多种不同的传导感受机制,但由于缺乏在细胞和分子水平上进行有效的研究手段,有关味觉的研究仍在探索中.近年来,随着分子生物学和电生理研究的不断深入,味觉细胞的传导编码机制研究取得了很大的进展.结合我们实验室多年来在人工嗅觉与人工味觉和细胞传感器方面的研究基础,对近年来国际上有关味觉的传导机理和细胞芯片技术的最新发展进行了综合评述.在此基础上,结合我们当前的研究工作,重点介绍了细胞芯片这一生物学与微电子技术交叉领域研究的最新成果,对味觉细胞芯片及其应用前景进行了论述,提出了仿生味觉芯片和味觉细胞芯片的研究方向,并在细胞和分子水平上对味觉的研究进行了初步探讨.

关键词：味觉传导机理芯片分子生物学感受器

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光寻址单细胞传感器的设计及药物检测的研究

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中国生物医学工程学报 2006年第4期25卷 465-471页

作者：许改霞徐莹刘清君蔡华李燕李蓉王平浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院杭州310027

本研究提出了一种基于光寻址电位传感器(Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)的新型单细胞传感器。该传感器可以通过移动激发对作为敏感元件的单个细胞进行寻址测量,克服了基于场效应管和微电极阵列的细胞传感器中测量位点... 详细信息

本研究提出了一种基于光寻址电位传感器(Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)的新型单细胞传感器。该传感器可以通过移动激发对作为敏感元件的单个细胞进行寻址测量,克服了基于场效应管和微电极阵列的细胞传感器中测量位点固定、细胞定位培养困难等缺欠,探索了这种光寻址单细胞传感器的结构设计和检测活细胞电生理特性的可行性。最后分析了该传感器在药物检测方面的应用。实验结果表明了该细胞传感器在单细胞电生理研究和药物分析中是可行的。

关键词：生物传感器单细胞光可寻址电位传感器

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细胞传感器的研究进展

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科学通报 2002年第15期47卷 1126-1132页

作者：许改霞吴一聪李蓉王平严伟民郑筱祥浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院杭州310027

细胞传感器（cell-based sensor）是生物传感器研究中的一个热点,它利用活细胞作为探测单元,可以测量被分析物的功能性信息,细胞传感器敏感性高、选择性好、响应迅速,在生物医学、环境监测和药物开发中有广泛的应用,近年来,细胞培养技... 详细信息

细胞传感器（cell-based sensor）是生物传感器研究中的一个热点,它利用活细胞作为探测单元,可以测量被分析物的功能性信息,细胞传感器敏感性高、选择性好、响应迅速,在生物医学、环境监测和药物开发中有广泛的应用,近年来,细胞培养技术、硅微机械加工技术及基因技术的发展,进一步推动了细胞传感器的研究。为阐明近年来国际上细胞传感器的最新研究成果和进展,综合评述了各类细胞传感器的研究方法、应用领域和面临的挑战,最后,提出了细胞传感器的发展方向。

关键词：研究进展细胞传感器生物传感器细胞功能分析细胞监测细胞生理性能细胞力学行为

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船载海洋环境重金属检测的电子舌研究

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传感技术学报 2007年第1期20卷 32-37页

作者：李毅王银瓶吝涛胡卫军潘跃峰王平王正方吕海燕浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 国家海洋局第二海洋研究所杭州310012

基于表面光伏技术的集成离子传感器、电化学传感器研制了一种新型的船载海洋环境中重金属自动检测电子舌仪器系统.海水中经过预处理和预富集后,分多路并行同时检测锌,镉,铅,铜,锰,砷,铁,铬和汞九种重金属离子浓度.通过PC机多线程控制恒... 详细信息

基于表面光伏技术的集成离子传感器、电化学传感器研制了一种新型的船载海洋环境中重金属自动检测电子舌仪器系统.海水中经过预处理和预富集后,分多路并行同时检测锌,镉,铅,铜,锰,砷,铁,铬和汞九种重金属离子浓度.通过PC机多线程控制恒电位仪电路以及泵和阀实现自动进样,检测和清洗.对测量结果进行实时处理和识别,采用标准加入法和标准曲线定量计算重金属的浓度,实现了×10-9(ppb)的检测下限.一次测量在90 min内完成,每路只需要5 mL样品,可以连续和在线检测.该电子舌仪器实现了小型、低成本,特别是自动化过程,适合于海水环境污染的现场和实时自动检测.

关键词：化学传感器生物传感器电子舌环境检测

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一种新型的声表面波液相检测系统的研究

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浙江大学学报（工学版） 2004年第8期38卷 1051-1055页

作者：叶学松徐成华樊海涛王平汪元美浙江大学生物医学工程与仪器科学学院生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室浙江杭州310027

为实现工业生产中某些溶液特性参数的全自动实时监测,设计了一种新型的基于虚拟仪器测试平台的双通道水平剪切声表面波(SH SAW)液相传感检测系统,将流动注射分析方法应用于该系统,可分别检测溶液的总盐度和白酒的酒精度,以及食用油、汽... 详细信息

为实现工业生产中某些溶液特性参数的全自动实时监测,设计了一种新型的基于虚拟仪器测试平台的双通道水平剪切声表面波(SH SAW)液相传感检测系统,将流动注射分析方法应用于该系统,可分别检测溶液的总盐度和白酒的酒精度,以及食用油、汽油等有机溶液中水的质量分数.实验表明,对总盐度的检测下限低于1.2×10-4S/m;对白酒酒精度检测的测量误差小于±0.2°;可以有效地识别有机溶液的水质量分数.该传感检测系统具有使用方便、检测速度快、抗干扰强、重复性好等优点,这种微机化后的新型分析仪器适合于工业生产现场的实时监控使用.

关键词： SH-SAW 液相检测虚拟仪器总盐度酒精度

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