微悬臂梁阵列在细胞牵引力测量中的应用

精确测量细胞牵引力的大小及分布对细胞生物学、组织工程等研究具有重要意义。近年来,基于生物微机电系统技术制作的高深宽比聚;甲基硅氧烷（PDMS）微悬臂梁阵列作为细胞牵引力测量传感器受到广泛关注。不同于传统基于连续基质的测量方法,细胞在致密、垂直、离散的微悬臂梁阵列顶端贴附并延展、迁移,引起微悬臂梁形变。通过对扫描电子显微镜图像处理,细胞牵引力测量精度可以达到数十nN/m。我们综述了基于微悬臂梁阵列细胞牵引力传感器测量方法,重点论述了实验原理、制作工艺和细胞实验,并讨论了微悬臂梁阵列结构倒塌机理。     

基于BioMEMS微柱矩阵的细胞牵引力测量

本文综述了基于生物微机电系统 (BioMEMS) 微柱矩阵的细胞牵引力测量方法。细胞牵引力对于许多生物学过程非常关键,决定着许多细胞功能,包括细胞迁移、细胞外基质构建、信号传导等。细胞通过纳牛顿量级的牵引力使细胞外基质局部变形来探测其机械顺从性。精确测量细胞牵引力大小及分布对细胞生物学、组织工程等生物医学研究具有重要意义。BioMEMS 的进步使高深宽比聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 微柱矩阵被开发出来作为传感器用来探测细胞纳牛力学及在体外研究细胞的机械性质。细胞贴附在微柱矩阵顶端,并且在多个柱顶端间延展迁移,这个过程会造成微柱发生如垂直悬臂梁般的弯曲形变。采用这种致密、垂直、离散微柱矩阵结构替代传统测量的连续介质,通过对微柱形变的显微图像处理,细胞牵引力可以被直接定性定量测量,精度可以达到数十 nN/?m 量级。首先简要总结了传统细胞牵引力测量方法,接下来着重于基于 BioMEMS 微柱矩阵的测量方法,论述了其原理、制作工艺、表面处理及细胞实验等。最后对微柱矩阵结构的坍塌问题进行了讨论。     

光寻址单细胞传感器的设计及药物检测的研究

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。     

基于线阵电荷耦合器件的数字差分式肌张力传感器

基于线阵电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)设计了一种数字差分式肌张力传感器,以悬臂梁为弹性元件,线阵CCD为检测元件,将张力变化转化为激光光斑在CCD感光窗口上的位置变化,实现了肌张力的数字差分式测量。采用两组线阵CCD对称式设计,使传感器具有差动式测量的优点;位移变化是以线阵CCD像元的数量来体现,使传感器具有数字化测量的特点。结果证明,测量方法具有数字差分的特征,显著降低了传感器的非线性误差和迟滞,适用于微张力的数字化测量。     

基于微机电系统运动传感器在人体运动测量中的应用**

背景：基于微机电系统的运动传感器以其安装简易、使用便利、成本低廉的特点给人体运动测量变革带来了契机。 目的：分析总结运动传感器中适合人体运动测量的几型传感器,以及利用这些运动传感器取得的研究成果。 方法：应用计算机检索CNKI和ISI数据库中2005/2011-08关于基于微机电系统运动传感器技术的文章,在标题和摘要中以“微机电系统、运动传感器、人体运动”或“micro electro mechanical systems sensor,human motion,human movement”为检索词进行检索。选择内容与微机电系统运动传感器技术在人体运动测量中的应用相关的文章,且尽量选择近5年发表或发表在权威杂志的文章。 结果与结论：初检得到180篇文献,根据纳入标准选择34篇文章进行综述。人体运动测量中对各种运动传感器技术的关注和应用越来越多,运动传感器能够迅速简便地检测人体的运动信息,而其捕获的运动信息可广泛运用于各种临床领域。随着软硬件技术的不断发展将成为人体运动测量的主流手段。 关键词：运动传感器;微机电系统;人体运动测量;测量;应用;进展 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.09.041     

硅微通道法测量红细胞变形性的双参数模型

本文对硅微通道法测量红细胞变形性的理论进行了针对性的分析和推导,提出了在硅微通道法中以细胞通过阻力β和细胞堵塞比率ε分析红细胞变形性的双参数方法,并结合我们利用该技术研制的红细胞流变性测量芯片系统进行实验研究,验证了理论方法的适用性.     

基于PDMS微结构的气道平滑肌舒张药物评测装置

本研究设计并制备了一种基于PDMS微弦结构的细胞力学测量装置.将平滑肌微组织培养在该柔性微型传感器上,通过检测PDMS微结构因微组织牵拉作用而产生的形变,实现了对其收缩力动态的测量.利用临床抗哮喘药物,我们验证了该装置的灵敏度和可靠性.该方法的建立将将有助于未来筛选平滑肌舒张作用药物.     

传感器阵列数据采集和处理的虚拟仪器设计

设计了基于LabVIEW的传感器阵列数据采集和处理的虚拟仪器.使用LabVIEW编程软件,通过微机化数据采集系统和通用虚拟仪器对传感器阵列数据采集和信号处理.采用分析折线补偿法,有效减少传感器的非线性误差,提高了传感器的测量准确性.通过对每个传感器进行校正和补偿,使各个传感器的特性归一化.只要修改软件,就可以增减此虚拟仪器系统的功能.     

微机器人结肠镜样机及离体肠道试验研究

为了对结肠进行微创无创检查，依据仿生学原理，使用微细加工技术，开发了一种基于电磁蠕动的仿蚯蚓微机器人结肠镜样机，进行了离体肠道试验。微机器人结肠镜使用电磁直线驱动器，运动单元之间由万向节连接，机器人整体柔软灵活。头部通过形状记忆合金控制行走方向和成像方向。在试验中，对机器人的运动效率、运动能力进行了深入的分析，测量了运动速度、牵引力。设计并制造出样机，进行了猪结肠离体实验，结果表明机器人结肠镜运动可靠、控制方便，该研究对机器人结肠镜进人临床应用具有一定的参考价值。     

利用微悬臂梁传感对瘦肉精进行非标记检测

目的 利用微悬臂梁传感技术对瘦肉精抗原抗体的特异性结合进行检测。 方法 将巯基化的瘦肉精抗体通过自组装修饰到微悬臂梁的金面,在加入不同浓度的瘦肉精标准样品的过程中,通过光杠杆原理监测微悬臂梁的实时弯曲信号。巯基化瘦肉精抗体的活性和微悬臂梁上抗原抗体的结合得到酶联免疫吸附（ELISA）实验的验证。结果 该系统能够检测至少1ng/ml浓度的瘦肉精标准样品,而且具有很强的选择性,在对照实验中加入不含瘦肉精的1μg/ml氯霉素溶液没有响应。另外,瘦肉精抗原抗体的结合导致微悬臂梁产生压应力,而且微悬臂梁表面应力的改变与样品浓度的对数成线性关系。 结论 利用微悬臂梁传感技术对瘦肉精的检测是可行的。