新工科背景下生物医学传感技术教学模式探究

生物医学传感技术是生物医学工程专业的核心专业课之一,是有关生物医学信息获取的技术,也是生物医学工程技术中的一个先导和核心技术,它与生物力学、生物材料、人体生理、生物医学电子与医疗仪器、信号与图像处理等其他生物医学工程技术直接相关,并且是这些技术领域研究中共性的基础和应用研究内容,具有非常旺盛的生命力。因此,提高该课程的教学质量是关系生物医学工程专业本科教学质量的重要一环,只有不断研究和选择先进的教学理念及教学方法.

基于多交叉置换扩增和纳米生物传感技术快速检测肺炎支原体方法的建立

目的建立一种简单、灵敏、快速的肺炎支原体(MP)检测方法,并对其应用性进行验证和评价。方法利用多交叉置换扩增(MCDA)技术对肺炎支原体特异基因CARDS毒素基因进行扩增,利用侧流免疫层析生物传感(LFB)技术读取扩增结果,命名该方法为MP-MCDA-LFB。分析扩增反应在60~67℃(间隔1℃)的扩增效率,筛选最适反应温度;分析分别扩增10、20、30、40 min时能够检测到的最低核酸浓度,筛选最佳反应时间。利用10倍系列稀释的肺炎支原体核酸分析MP-MCDA-LFB方法的灵敏度和检测限,利用35株非肺炎支原体菌株分析MP-MCDA-LFB方法的特异性。利用MP-MCDA-LFB方法检测80份疑似MP感染的临床样本,并与RT-PCR法检测结果进行比较,分析MP-MCDA-LFB方法的临床应用性。结果MP-MCDA-LFB能够实现对肺炎支原体CARDS毒素基因的快速检测。其最佳反应温度为63℃,最短反应时间为40 min,整个检测过程可在1 h内。MP-MCDA-LFB方法具有较高的灵敏度和特异性,其检测限低至45 ng/L,与其他临床表现相似的病原体无交叉反应,特异性为100%。MP-MCDA-LFB方法从80份临床样本中检出45份阳性样本(56.3%),检出率与RT-PCR方法一致。结论本研究建立的以CARDS毒素基因为靶标的MP-MCDA-LFB检测方法具有简单、快速、灵敏度高、特异性强的优点,在基层医疗机构和现场检测具有较好的应用潜力。

基于可穿戴柔性RFID传感技术的呼吸监测研究进展

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)传感技术可实现多个用户的同时低功耗无线呼吸监测,在可穿戴智慧医疗健康领域倍受关注。在概述各种呼吸监测技术基础上,重点回顾了采用柔性RFID传感技术,特别是纺织基柔性传感器监测呼吸的基本原理和相关研究现状,比较分析了不同RFID传感方法用于呼吸监测的优缺点,最后提出了在呼吸监测领域应用纺织基RFID传感技术时面临的主要挑战和研究方向。

基于可穿戴惯性传感技术的人体步态阶段识别

为了实现基于可穿戴惯性传感技术的人体步态阶段识别,开发了基于特征选择的人体步态阶段识别模型、基于时间比例优化的人体步态阶段识别模型和基于机器学习多数据类型、多特征、多分类器的人体步态阶段识别模型,并对比了3种模型的步态阶段识别效果。结果表明:基于特征选择的人体步态阶段识别模型的平均识别准确率为73.66%;基于时间比例优化的人体步态阶段识别模型的平均识别准确率为90.96%;利用脚背处俯仰角数据和加速度数据训练得到的基于机器学习的人体步态阶段识别模型的平均识别准确率分别为97.04%、86.80%;针对不同的步态阶段和使用场景,可差异化选择不同的识别方法以获得理想的识别效果;综合采用时间比例优化算法和机器学习方法可以获得较高的综合识别准确率。该研究可为进一步开展基于可穿戴式传感器的人体行为相关研究提供参考。

嵌入式技术下无线传感通信网络拥塞控制系统

无线传感通信网络在数据传输过程中容易出现网络拥塞,存在全局吞吐量小、端到端延时大、节点丢包率高的问题,导致网络拥塞控制效果不佳。为了解决这个问题,设计一种嵌入式技术下无线传感通信网络拥塞控制系统。设计嵌入式以太网拥塞数据交换接口电路,采用嵌入缓冲器开环控制模块结构,根据排队长度变化控制数据包丢弃率。计算接收方通告窗口大小,检测高、低优先级传输网络拥塞情况。通过计算拥塞节点发送速率来控制高、低优先级传输网络局部拥塞。将全局拥塞竞争窗口变为当前窗口,使用检测缓存队列占空率方式控制全局拥塞。测试结果表明,所设计系统最大吞吐量为2600 b/s,最大端到端延时为18 s,最大节点丢包率为2.0%,使用该系统能够提升网络拥塞控制效果。

生物传感技术在农产品农药残留检测中的运用

生物传感技术具有高专一性、便捷性和实时分析等性能,能够满足当前农产品农药残留检测对实时快速与便捷性的需求。在农药残留检测中运用合适的生物传感技术,不仅能够提高检测的准确度与精度,而且能够保障农产品质量安全,更好地保障人民健康。基于此,本文主要分析当前农产品农药残留产生的原因及主要危害,解析在农产品农药残留检测中运用生物传感技术的意义,并探讨生物传感技术在农产品农药残留检测中的具体运用,旨在保证农产品农药残留检测工作质量,有效控制农产品安全。

基于项目式学习的小学物联网传感技术教学研究——以“摇杆传感器的使用——小猫抓鱼”一课为例

当前,物联网传感技术在社会各领域应用广泛,对社会发展产生了深远的影响。结合具体课例,分析基于项目式学习的小学物联网传感技术的教学过程,针对项目式教学法各流程的具体实施过程及产生的问题进行分析,并提出解决对策。

穿戴式生物传感系统的研究新进展

穿戴式生物传感系统是近年发展起来的一种新型生命参数动态监测系统。该系统通常由无线的小型传感器、手持单元和专家系统构成。其中,穿戴式生物传感器和数据分析处理部分是生物传感系统中的两大技术。其研究发展分基础和应用两方面。在未来的发展中,穿戴式生物传感器将与多学科相结合并向小型化、智能化方向发展。

医学仪器未来发展的一种崭新模式——述评可穿戴传感技术和相关系统的研发

随着医学模式的转变,传统医学仪器已难以适应其发展需求,可穿戴传感技术和相关系统的研发,是突破传统设计的重大尝试。本刊以此为专题组织了五篇论文,希望能给我国医疗器械行业企业决策者、设计人员以启迪,旨在激励业界审时度势,抓住这一难得的机遇,努力创新开发,以满足我国民众对医疗卫生保健市场的巨大需求,从而开创医疗器械产业的崭新局面。

食品安全检测中脱氧核酶生物传感技术研究进展

脱氧核酶(deoxyribozymes,DNAzymes)是一类具有催化活性的人造脱氧核糖核酸(DNA),因其在生物传感领域存在巨大潜力而受到广泛关注。这些功能性寡核苷酸不仅可以作为特异性的分子识别元件,还能直接通过本身的酶催化活性报告或者传递信号。近年来,基于DNAzyme的生物传感技术在食品安全领域的研究和应用得到了迅速发展。本文重点关注了近3年来的文献资料,综述了DNAzyme的催化机制和生物传感策略以及它们在食品安全快速检测中的研究进展,并讨论了未来该生物传感技术在食品样品分析检测中可能的发展趋势和方向。

合成生物学细胞传感技术在食品安全快速检测中的应用研究

食品安全一直是社会各界关注的焦点,迅速准确地检测食品中的有害物质至关重要。合成生物学细胞传感技术在食品安全快速检测中的应用是一个备受关注的领域。本文重点讨论了合成生物学细胞传感技术在食品安全快速检测中的应用研究,包括感应元件、报告元件以及其在食品安全领域的潜在应用,旨在探讨合成生物学细胞传感系统的感应元件和报告元件,以及基于这些技术的食品安全检测应用。

基于项目式学习的《物联网与传感技术》仿真实验课程探究

一、引言传统的仿真实验教学较注重技术性,忽略了教育性。已不能适应教育部在《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》中明确指出的“要深化改革教育教学等领域,实现更加重视学习者的能力和素质的培养”目标,因此根据项目式教学“做中学”的特点和课程的教学目标,设计了具体的项目式学习模式、构建了仿真实验教学平台及多元评价体系。

面向可穿戴多模生物信息传感网络的栈式自编码器优化情绪识别

情绪识别是指采用无生命的传感器和计算机感知测量识别人类情绪状态,其主要环节包括情绪相关信号获取、特征提取以及分类识别.情绪识别可为人类情绪健康监测乃至情绪相关心理精神疾病的初筛提供科学依据.该文构建了多模可穿戴生物信息传感网络测量被测个体的多模情绪相关信号(脑电、脉搏以及血压),经由身体主站将信号传输至远程网络数据中心,并将情绪识别的结果进行网络发布,简化了测量结构,使得被测个体日常情绪监测和远程监控成为可能.由于信号测量和特征提取过程中存在不确定性,该文提出了栈式自编码器(基于深度学习理论)优化的情绪识别算法.71天时间跨度的实验结果表明,栈式自编码器预学习后的特征向量具有更高的一致性与可分性,情绪识别率较相关研究提高了约5%.

生物传感技术在食品重金属检测中的应用

传统的检测方法通常需要复杂的实验室设备和高技能的操作人员,而生物传感技术则可以提供一种快速、简单、准确的检测方法。生物传感技术在食品重金属检测中的应用前景非常广阔。本文首先概述生物传感技术,探讨重金属危害,最后研究生物传感技术在食品重金属检测中的应用。希望通过本文,能够为生物传感技术的应用提供一些参考和帮助。

生物传感器技术在分离赤芍抗内毒素单体成分中的研究

目的 :利用生物传感技术从赤芍中分离抗内毒素单体成分。方法 :以LipidA包被生物传感器样品池表面 ,建立筛选靶点 ,并以传感器上回收物的紫外扫描结果为参照 ,通过跟踪测定硅胶柱层析、高效液相色谱 (HPLC)流出组分与LipidA的结合能力 ,分离抗内毒素的单体成分 ,并应用鲎试剂法测定单体成分与体外脂多糖 (LPS)的中和作用。结果 :从生物传感器回收到可与LipidA结合的组分 ,其紫外吸收峰分别为194、215、275nm波长。通过HPLC分离出与LipidA具有较高结合活性的单体成分为1 ,2 ,3 ,4 ,6—O—五没食子酰—β—D—葡萄糖 (PGG ) ,浓度为8、4、2μg/ml的PGG分别能够中和0 1EU/mlLPS活性的68 8 %、43 7 %、31 4 %。结论 :利用生物传感器技术 ,以LipidA为靶点分离赤芍抗内毒素单体成分是可行的 ,且具有高效、快速、准确等优点 ,适合于大规模地从中草药中分离抗内毒素的单体成分。

基于微纳加工技术的生物传感器研究进展

微/纳电子机械系统MEMS/NEMS(Micro/Nano Electro-Mechanical Systems)技术作为一种成熟的微结构制造技术,可实现硅基纳米级传感器器件的批量化、集成化制造,形成具有体积小、质量轻、性能高的微型传感器及其测试系统.生物传感技术可以将生物敏感反应信号转化为光电等信号而被检测.与其他生物传感器相比,采用MEMS/NEMS技术制备的生物传感器,灵敏度更高、响应时间更短、检测性能更强,更为实现自动化高通量的医学诊断提供了有力的支持.本文着重探讨MEMS/NEMS生物传感器常见的器件类型和对应器件的制备工艺、材料、传感机理、分类及其传感局限,通过综述MEMS/NEMS生物传感器及其国内外研究进展,最后总结MEMS/NEMS生物传感器关键的技术难点与重点,并展望未来MEMS/NEMS生物传感技术的发展前景以及存在的挑战.

表面等离子共振技术及其生物传感研究进展

表面等离子共振传感器将生物学识别机制与光电装置相结合,把生物信号转化为光电信号,非常适合于对生物分子相互作用进行动态实时研究。表面等离子共振技术具有检测过程方便快捷,灵敏度高;无需标记样品,大多数情况下,不需要对样品进行处理;能在混浊的甚至不透明的样品中进行等特点。本文以表面等离子技术为基础,分析了当前应用广泛的Kretschmann模型特点,回顾和讨论了表面等离子共振传感系统的研究概况,旨在将表面等离子共振技术及相关研究成果展示给读者。

基于嵌入式技术的水声传感网和VHF通信网络的互联网关设计

针对水上船舶用户对水下网络监测存在长延时和高费用问题,结合水声传感网特点和水上船舶常用VHF通信设备,采用嵌入式技术,提出一种面向水上船舶用户的水声传感网和水上VHF通信网的无线网关设计方案,对网关的软硬件系统进行设计。仿真结果表明,嵌入式网关实现了水声传感网和VHF通信网的互联互通,具有较高的理论与实际应用价值。

仿生物嗅觉传感技术在卷烟品牌识别中的应用

正品卷烟与假冒品牌卷烟在感观上几乎没什么差别,很难通过肉眼观测或凭人鼻闻嗅来识别。近年发展的仿生物嗅觉传感技术在食品工业的产品分类中获得较好的应用。本文在介绍生物嗅觉传感机理的基础上,概述了仿生物嗅觉传感的基础理论,给出了基于仿生物嗅觉传感技术的气味识别系统(电子鼻)的软硬件结构及设计思想,并探讨了仿生物嗅觉传感技术在香烟品牌识别中的应用。

用于环境监测的生物传感技术

论文评述了用于水、大气及其他环境监测的生物传感技术,展望了生物传感技术和传感器的前景。具体评述了水环境中BOD(生化需氧量)、酚、NO_3^-、有机磷盐的检测和赤潮的监测;大气环境中CO_2,SO_2和NO_x检测;残留有毒有害物、持久性有机污染物的检测,污染物毒性评价,细菌总数的测定等方面。