武汉大学:研究微流控电化学集成传感器,快速、高效分离和灵敏检测致病菌

2024-06-21
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【武汉大学:研究微流控电化学集成传感器,快速、高效分离和灵敏检测致病菌】

病原体,包括真菌、细菌和病毒,是导致疾病的传染源。白色念珠菌作为一种机会性病原体,存在于40-80%的正常人的口腔、肠道和阴道中。传统的病原菌检测方法耗时、效率低、灵敏度高,影响了感染控制,导致疾病恶化。在临床上诊断致病性疾病和指导合理使用抗生素是非常重要的。


武汉大学谢敏开发一种治疗这些问题的方法,研究了微流控电化学集成传感器(MEIS),该传感器具有快速、高效分离和灵敏检测致病菌的功能。成功地将三维大孔PDMS和Au纳米管电极组装到建模微芯片中,分别起到“三维混沌流分离器”和“电化学检测器”的作用。微流控电化学集成传感器可以成功分离唾液基质中30−3000000 CFU范围内的白色念珠菌,捕获效率超过95%,并在1小时内灵敏检测口腔唾液样品中的白色念珠菌。

研究要点

要点1.作者提出了一种微流体电化学集成传感器(MEIS)来有效地分离和检测白色念珠菌。分别制备了三维大孔PDMS支架和金纳米管包覆PDMS电极(Au-NT电极),并将其组装在单通道微芯片中,分别起到细菌分离(三维混沌流分离器)和检测(电化学检测器)的作用。


要点2.三维混沌流分离器具有互连的大孔和大的表面积,可以固定更多的抗体,增强通道中流体的湍流,增加细菌与抗体碰撞的频率,提高细菌的捕获效率。然后用辣根过氧化物酶(HRP)偶联的多克隆抗体标记捕获的细菌,氧化底物3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB),通过Au NT电极的电化学检测器对其进行定量。


要点3.微流控电化学集成传感器可以成功分离唾液基质中30−3000000 CFU范围内的白色念珠菌,捕获效率超过95%,检测限为166CFU。并在1小时内灵敏检测口腔唾液样品中的白色念珠菌。


MEIS已成功检测到在真实人类唾液样本中掺入的白色念珠菌,证明了其在细菌传感中的应用潜力。


研究图文

图1. MEIS捕获和检测白色念珠菌的过程。


图2.(A)MEIS制造过程。(B)MEIS的照片。(C)3D PDMS支架的SEM。插图:3D PDMS支架的大孔尺寸的统计图。(D)抗C白色念珠菌抗体功能化3D PDMS支架DyLight 488−标记的山羊抗兔二级抗体的研究。(E)Au NT电极的SEM。比例尺:2 μm。(F)Au NT电极的SEM(左)和EDX(右)。比例尺:200 nm。(G)Au NT电极、ITO电极和金平面电极的灵敏度。

图3. MEIS的捕捉性能。


图4. MEIS的检测性能。


图5. 唾液样本检测。


传感动态

【长光旭阳旋变传感器项目在苏州启动量产!】

长春旭阳工业(集团)股份有限公司成立于1999年,现有35家分(子)公司,遍布全国18个地区30家工厂,下设智行事业部、新材事业部、新能事业部等五大事业部,专业生产汽车座椅骨架、汽车地毯、顶棚、衣帽架、轮罩、门板、仪表板、隔音降噪产品、汽车内饰表皮材料、金属冲压/热压模具,城市环卫及道路养护专用车和官方定制个性化改装车,清洁能源和新能源解决方案。

长春禹衡光学有限公司成立于2005年,是中科院长春光学精密机械与物理研究所下属重点企业。企业一直专注于位移传感器的研发和生产,已成为细分行业的龙头企业,主导产品光栅编码器广泛应用于自动化领域,是控制系统构成的重要部件。


2023年5月,长春旭阳工业(集团)股份有限公司和长春禹衡光学有限公司携手合作,合资成立长光旭阳精密机电(长春)有限公司,2023年11月决定在苏相合作区设立国内生产基地,成立苏州长光旭阳精密机电有限公司,打造长光旭阳旋变传感器项目。

项目致力于旋转变压器、编码器等角度和位移传感器研发与生产,产品广泛应用于新能源汽车、航空航天、特种装备等领域,预计达产销售额为1.5亿元。


作为新能源汽车的重要部件之一,旋变器的性能和稳定性关系整车的安全和用户体验长光旭阳旋变传感器项目启动量产后。将着力研发和生产更高品质、更高性能和更低成本的旋变传感器产品以满足市场和客户的需求。


【中国科学院上海光机所在基于分布式声波传感的长距离声敏光缆姿态感知技术上取得进展】

近日,中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部,中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室团队,提出一种基于分布式声波传感技术(DAS)的长距离声敏光缆姿态感知方法,为海洋分布式水听器拖曳阵阵型校正、大尺寸结构形状探测提供了一种新思路。


声敏光缆在水声探测、目标定位等海洋应用领域发挥着越来越重要的作用,但是其姿态在水流、载具运动等作用下不断变化,给水声增强和阵列处理带来了极大困难。因此,实现长距离声敏光缆姿态感知有着极其重要的意义。

图 1 原理示意图


研究团队提出了一种基于DAS的长距离声敏光缆姿态感知技术。利用已知位置的辅助声源阵列,精确获取每个光缆单元和辅助声源阵列的位置关系,并提出自适应峰值寻峰算法解决实际环境下声波混响的峰值畸变难题;充分发挥DAS的易于大规模组网、阵列可灵活重构等独特优势,获得整条声敏光缆的实时姿态。验证实验表明,在空气环境下该技术可以实现声敏光缆的姿态感知,三维定位精度为6.53厘米。该成果提供了一种新型的结构姿态感知方式,具有适用结构尺寸大、探测密集高、布设方便灵活等优势,有望解决拖曳阵姿态校正等难题,将在水声探测、海洋安全等领域中发挥重要作用。

图 2 (a)单点高精度定位结果 (b) U形缆形状探测结果


【柯力战略投资米德方格,谋求传感器数字信号处理芯片自主可控】

近日,柯力传感(603662)与宁波米德方格半导体技术有限公司(简称“米德方格)正式签署投资协议,完成了对米德方格的战略投资。未来,柯力将携手米德方格在传感器的后端信号处理、传感器的数字化微型化设计、批量低成本等方面进一步展开深度合作。


宁波米德方格半导体技术有限公司成立于2021年11月,是一家高端模拟芯片设计企业,专注于高性能、高品质传感器、模拟芯片及混合信号集成电路的设计、销售。公司汇集了来自中、韩、意的20余名平均20年工作经验的资深芯片设计技术专家,具有极为稀缺的高压模拟工艺经验、数模混合设计经验和车规级产品设计经验。


产品化方面,米德方格专注于国产替代空间大、市场增速快、技术要求高的模拟芯片产品进行研发创新,重点面向工业、汽车、传感器和特定应用场景。目前已经在模拟前端芯片(AFE)和传感器应用芯片两个产品线量产了8款芯片,成功进入到国网系统企业、头部汽车企业等供应链。在传感器芯片应用领域,公司自主研发的微光能量芯片、核辐射探测芯片为国内独创设计,已经获得众多市场认可。


一直以来,柯力的研发团队在供应链端的稳定性、可靠性和低成本方面持续投入,其中在传感器的上游数字信号处理芯片上与全球多个顶尖的模拟芯片团队接触,最终米德方格脱颖而出。双方通过近一年的联合技术攻关,配合默契。同米德方格的技术合作,一方面将可能解决柯力每年数百万颗力学传感器配套ADC芯片的国产替代,供应链安全可控;另一方面,米德方格也能针对柯力的传感器产品提供定制化的设计,进一步提升柯力的传感器的稳定性、可靠性等指标。


柯力传感践行多物理量传感融合、培育传感器产业森林的发展路径,传感器后端的信号处理是至关重要的通用技术。此次战略投资米德方格,双方在传感器领域的数字化、集成化、智能化方面的战略不谋而合,除了在力学传感器的配套芯片研发外,米德方格也将与柯力旗下的电量传感器、温湿度传感器等多款传感器产品研发合作,加速柯力集团的传感器产业森林的战略落地。同时,柯力也将助力米德方格成为国际领先、国内一流的模拟芯片企业。


【车用芯片需求恢复缓慢,安森美宣布计划裁员约 1000 人并合并 9 座工厂】

6 月 14 日消息,车用半导体领域重要企业安森美昨日向美国 SEC 递交文件,宣布计划裁员约 1000 人并合并 9 座工厂,另有 300 名员工将被要求调整岗位。


截至 2023 年 12 月 31 日,安森美拥有约 30000 名全职员工。


安森美此举旨在降低运营成本,推进其“Fab Right”战略,优化自身制造网络,并“巩固其全球企业足迹的整体努力”。


安森美此次经营调整预计于 2025 年完成,预计将在今明两年产生 6500~8000 万美元的相关人事费用。


安森美表示此次行动节省下的大部分资金将被再投资于员工队伍建设和业务计划中,整体来看不会对企业未来运营开支造成实质性的减少。


安森美在 2024 年一季度实现 18.627 亿美元(当前约 135.19 亿元人民币)营收,环比、同比分别下滑 7.7% 和 4.9%。


目前车用半导体市场仍受客户库存过剩和下游需求疲软影响,台积电也预估今年车用领域将成为整体芯片业情况最糟糕的细分行业之一。


【传感器在结构测试中的应用】

传感器作为一种能够感知和测量物理量的装置,在结构测试中发挥着至关重要的作用。通过采集和分析传感器提供的数据,我们能够深入了解结构的性能状态,及时发现潜在的安全隐患,并采取有效措施进行预警和修复。那么传感器在结构测试方面的主要应用有哪些呢? 


一、压力分布监测 

在结构测试中,压力分布监测是评估结构受力状态的重要手段。通过布置压力传感器,可以实时监测结构表面的压力分布,从而了解结构的受力特点和潜在风险。例如,在建筑结构的屋顶或墙面上布置压力传感器,可以监测风压、雪压等外部荷载对结构的影响,为结构设计和安全评估提供数据支持。 二、内部应力测量 内部应力是结构在受力过程中产生的内部力,对于评估结构的稳定性和安全性具有重要意义。通过应变力传感器、光纤光栅等传感器,可以实时监测结构内部的应力变化。这些数据有助于了解结构的受力机制和变形情况,为结构的安全评估和加固提供重要依据。


三、温度变化监控 

温度是影响结构性能和稳定性的重要因素之一。通过温度传感器,可以实时监测结构内部的温度变化,了解结构在不同温度条件下的性能表现。这对于防止结构因温度变化引起的热应力、热膨胀等问题具有重要意义。 


四、位移振动检测 

位移和振动是结构在动态荷载作用下的重要响应参数。通过加速度传感器、位移传感器等设备,可以实时监测结构的位移和振动情况。这些数据有助于了解结构的动态特性和稳定性,为结构的抗震、抗风等性能评估提供重要依据。 


五、结构安全评估 

传感器采集的数据可以为结构安全评估提供重要依据。通过综合分析压力、应力、温度、位移和振动等监测数据,可以对结构的整体性能和安全性进行客观评价。这有助于及时发现潜在的安全隐患,为结构的维护和管理提供科学指导。 六、损伤预警机制 传感器可以实时监测结构在运营过程中的性能变化,通过对比历史数据和实时监测数据,可以建立损伤预警机制。当监测数据出现异常或超过预设阈值时,预警机制可以及时发出警报,提醒相关人员对结构进行进一步检查和维护。这有助于预防因结构损伤导致的安全事故,保障结构的安全运营。


七、数据采集与分析
传感器技术不仅提供了实时的监测数据,还能够进行数据采集和存储。通过对这些数据的处理和分析,我们可以深入了解结构的性能和变化规律。例如,通过时间序列分析、频谱分析等方法,可以提取出结构在不同条件下的动态响应特性,为结构的性能评估和优化设计提供有力支持。


八、智能化监测管理
随着物联网、云计算等技术的发展,传感器在结构测试中的应用也逐步实现智能化。通过构建智能化的监测管理系统,可以实现传感器数据的自动采集、传输、存储和分析,提高监测效率和精度。同时,智能化的监测管理系统还可以实现远程监控和预警功能,提高结构的安全管理水平。


综上所述,传感器在结构测试方面具有广泛的应用前景。通过充分利用传感器技术,我们可以更好地了解结构的性能和安全性,为结构的设计、施工、维护和管理提供有力支持。未来,随着传感器技术的不断发展和创新,其在结构测试中的应用将更加广泛和深入。

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来源:网络

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