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第1部分 微流体技术及生物传感器1

第1章 用于生物样本制备和分析的基于微滴的微流体技术1

1.1 引言1

1.2 基于微滴的操作2

1.2.1 微滴的产生2

1.2.2 微滴内试剂的组合及混合4

1.2.3 微滴的培养6

1.2.4 微滴的读出策略6

1.3 基于微滴的微流体的前景9

1.3.1 基于LC/MS的蛋白质组增强分析9

1.3.2 单细胞化学分析13

1.4 结论13

参考文献13

第2章 微流控技术中被动流体控制的裁剪润湿性17

2.1 引言17

2.2 润湿理论18

2.2.1 热力学平衡18

2.2.2 润湿迟滞19

2.2.3 动态润湿21

2.3 微通道的润湿性裁剪22

2.4 微通道中的流体控制25

2.4.1 毛细管流25

2.4.2 毛细管拉普拉斯阀28

2.4.3 润湿性流导引30

2.4.4 分散相微流体34

2.5 总结与展望38

参考文献39

第3章 用于自动多步骤过程即时诊断的二维纸网络46

3.1 低资源环境下性能改进试验的需求46

3.2 纸基的诊断是一个潜在的解决方案46

3.3 用于自动多步样品处理的纸网络47

3.4 纸流体工具箱：纸网络中的泵控制和阀48

3.5 二维纸网络（2DPN）的应用52

3.5.1 样本稀释和混合53

3.5.2 小分子提取53

3.5.3 信号扩增54

3.5.4 与纸基微流体技术互补的特定技术进展55

3.6 总结57

参考文献57

第4章 碳纳米纤维作为硅兼容平台上的电流生物传感器60

4.1 引言60

4.2 背景60

4.2.1 第一代电流传感器61

4.2.2 第二代电流传感器61

4.2.3 第三代电流传感器61

4.3 碳纳米纤维作为生物传感器的电极62

4.3.1 碳纳米纤维生长技术62

4.3.2 纳米纤维电极的功能化64

4.4 基于碳纳米纤维的生物传感器的具体应用67

4.5 与传感器结构的集成68

4.6 硅的兼容性68

4.7 相关挑战69

4.8 结论69

参考文献70

第5章 传感器技术到医疗器械环境的转化73

5.1 引言73

5.2 医疗器械的FDA监管控制过程73

5.2.1 器械如何使用74

5.2.2 安全性和有效性74

5.2.3 实质等效比较的建立74

5.2.4 监管途径75

5.2.5 独立的器械测试76

5.2.6 引起监管决策点的传感器特性的一些具体实例76

5.3 葡萄糖传感器78

5.4 胶囊内窥镜80

5.5 人工耳蜗植入80

5.6 FDA监管的当前趋势81

5.7 总结83

参考文献83

第2部分 化学及环境传感器85

第6章 多区域表面等离子体谐振光纤传感器85

6.1 引言85

6.2 平面SPR理论概述85

6.3 光纤标准90

6.4 光纤SPR理论91

6.5 建模结果93

6.6 实验94

6.6.1 纤维制备94

6.6.2 MATLAB算法97

6.6.3 GAS样品生成97

6.7 结果97

6.7.1 Pd/H297

6.7.2 Ag/ H2S98

6.7.3 SiO2/H2O100

6.8 多功能SPR纤维101

6.9 结论103

参考文献103

第7章 有源纤芯光纤化学传感器及应用105

7.1 AC- OFCS和EW- OFCS的原理105

7.1.1 用光纤芯作为传感器的OFCS106

7.1.2 用定制包层作为传感器的OFCS106

7.2 AC-OFCS与EW- OFCS的比较107

7.3 AC-OFCS和应用107

7.3.1 用裁剪定制的PSOF作为传感器的AC- OFCS107

7.3.2 用LC W作为传感器的AC- OFCS111

7.3.3 用HWG作为传感器的AC- OFCS116

参考文献117

第8章 全聚合物柔性平板波装置119

8.1 引言119

8.1.1 动机119

8.1.2 声波微传感器120

8.1.3 重量测量121

8.2 柔性平板波121

8.2.1 背景121

8.2.2 灵敏度122

8.2.3 低刚度衬底效应123

8.2.4 传感限制124

8.3 制造124

8.3.1 材料、制备和表征124

8.3.2 封装127

8.3.3 喷墨打印127

8.3.4 FPW设备测试128

8.4 FPW设备性能128

8.4.1 质量加载129

8.4.2 气体传感130

8.4.3 聚合物表征131

8.4.4 FPW设备的性能极限132

8.5 结论132

参考文献133

第9章 耳语画廊微腔传感135

9.1 引言135

9.2 耳语画廊微谐音器的基础135

9.3 微腔的材料138

9.4 微腔的结构138

9.4.1 二氧化硅微球140

9.4.2 微盘140

9.4.3 二氧化硅微型环芯141

9.4.4 双盘微型谐振器141

9.4.5 硅环谐振器141

9.4.6 液芯光环谐振器141

9.4.7 瓶颈微谐振器141

9.4.8 二氧化硅微泡谐振器142

9.5 反应敏感142

9.6 参考干涉仪检测144

9.7 分频检测145

9.8 等离子体激增147

9.9 光机械传感148

9.10 利用二次谐波生成进行感测149

9.11 结论和未来研究149

参考文献150

第10章 动态纳米约束的耦合化学反应：Ⅲ蚀刻轨道及其前体结构中Ag2 O膜的电子表征153

10.1 引言153

10.2 试验153

10.2.1 形成具有嵌入式Ag2 O膜的蚀刻轨道153

10.2.2 电子表征154

10.3 电子表征在PET箔蚀刻轨道内的Ag2 O膜的形成过程：结果和讨论155

10.3.1 电流/电压谱155

10.3.2 伯德图160

10.3.3 傅里叶光谱161

10.3.4 四极参数162

10.4 总结165

参考文献166

第11章 走向无监督的智能化学传感器阵列168

11.1 引言168

11.2 智能化学传感器阵列169

11.2.1 电位传感器169

11.2.2 电位传感器的选择性问题169

11.2.3 化学传感器阵列170

11.3 盲源分离170

11.3.1 问题描述171

11.3.2 盲源分离的执行策略171

11.3.3 非线性混合173

11.4 盲源分离方法在化学传感器阵列中的应用174

11.4.1 第一个结果174

11.4.2 不同价情况下的基于独立成分分析的分析方法174

11.4.3 使用先念信息估计电极的斜率176

11.4.4 贝叶斯分离在化学传感器阵列中的应用176

11.5 实用问题178

11.5.1 尺度歧义的处理178

11.5.2 ISEA数据库179

11.6 结论179

参考文献179

第12章 金属氧化物半导体气体鉴别传感器中的沸石转化层181

12.1 引言181

12.1.1 MOS简介181

12.1.2 气体相互作用模型：p型传感器响应182

12.1.3 等效电路模型182

12.1.4 丝网印刷183

12.1.5 什么是沸石183

12.1.6 在该领域工作的其他团体184

12.2 实验准备184

12.2.1 材料的制作184

12.2.2 材料表征185

12.2.3 传感器特性和测试186

12.2.4 相关理论：扩散反应建模187

12.3 测试结果188

12.3.1 增加识别度188

12.3.2 分析物调谐的气体传感器：乙醇189

12.3.3 分析物调谐的气体传感器：二氧化氮190

12.3.4 测试结果的扩散反应建模191

12.4 讨论192

12.4.1 实验结果192

12.4.2 实验结果的扩散反应建模194

12.5 结论196

参考文献196

第3部分 汽车及工业传感器198

第13章 微机械非接触式悬浮装置198

13.1 引言198

13.2 基于非接触式悬浮的微机械动力调谐陀螺仪201

13.2.1 动力学模型及工作原理201

13.2.2 数学模型203

13.2.3 特定情况下的模型分析205

13.3 零性系数的悬浮209

13.3.1 悬浮的运动学特性及工作原理209

13.3.2 数学模型210

13.3.3 稳定悬浮的条件212

13.3.4 弹性系数的补偿215

参考文献217

第14章 汽车、消费和工业应用中的非接触角度检测219

14.1 引言219

14.2 非接触式电位计的应用220

14.2.1 汽车行业中的应用220

14.2.2 工业应用221

14.2.3 消费应用221

14.3 非接触角度检测技术222

14.3.1 光学传感器222

14.3.2 电容传感器222

14.3.3 感应传感器223

14.3.4 霍尔效应传感器223

14.3.5 磁敏感晶体管和MAGFET223

14.3.6 磁阻223

14.3.7 各向异性磁阻传感器224

14.3.8 巨磁阻传感器224

14.4 案例研究：基于巨磁阻传感器的非接触式电位计224

14.4.1 非接触式电位计的物理布置225

14.4.2 巨磁阻传感器桥226

14.4.3 传感器误差和温度补偿227

14.4.4 放大和电气误差补偿228

14.4.5 传感器信号线性化230

14.4.6 测量结果和性能比较235

14.5 结论238

参考文献239

第15章 用于安全应用的电容式传感器241

15.1 引言：目的、目标和现状241

15.2 电容测量242

15.2.1 电容测量中的物理学特性242

15.2.2 应用示例242

15.2.3 在开放环境中的寄生效应246

15.2.4 屏蔽与耦合248

15.3 测量电路及模式249

15.3.1 应用示例中的测量系统250

15.3.2 不同的方法：电容层析成像252

15.4 测量系统254

15.4.1 评估电路的设计254

15.4.2 与最先进的电容式传感器的比较255

15.4.3 机器手臂上高反应性接近度检测传感器的测量258

15.5 结论260

参考文献261

第16章 保形微机电传感器265

16.1 引言265

16.2 保形微机电传感技术266

16.3 制造方法267

16.4 封装268

16.5 设计和特殊考虑270

16.6 保形微机电传感器的例子270

16.6.1 温度传感器270

16.6.2 压力/力/触觉传感器271

16.6.3 绝对压力传感器273

16.6.4 加速度计273

16.7 结论和未来的方向275

参考文献275

第17章 射频毫米波模拟电路的嵌入式温度传感器表征279

17.1 引言279

17.2 用于射频电路测试的温度监测的物理原理280

17.3 模拟电路的电气性能与温升产生之间的关系285

17.4 温度感测策略：差分温度传感器287

17.5 实验例子291

17.6 结论294

参考文献295

第4部分 软件和传感器系统298

第18章 多传感器系统的集成可靠性298

18.1 背景和相关工作299

18.2 容错筛选过程300

18.3 最佳线性数据融合302

18.3.1 问题描述302

18.3.2 问题的确定解303

18.3.3 精确度分析304

18.4 实验设置和结果305

18.4.1 具有温度传感器的系统配置305

18.4.2 具有加速度计的系统配置306

18.4.3 温度传感器的校准306

18.4.4 加速度计的校准309

18.4.5 准确度比较310

18.5 总结和讨论313

参考文献313

第19章 非静态干扰破坏信号模型的可用信号处理构建及干扰的检测与消除315

19.1 可用信号段的一般统计分析315

19.1.1 引言315

19.1.2 段长度建模315

19.1.3 语音音素段相关性的建模320

19.1.4 语音音素段的目标干扰比建模324

19.1.5 结论328

19.2 鲁棒信号段干扰的物理建模实例328

19.2.1 引言328

19.2.2 语音的分类329

19.2.3 语音分割特征330

19.2.4 主成分分析339

19.2.5 语音音素段分类342

19.2.6 结论348

19.A附录TIMIT数据库348

参考文献350

第20章 用于实时观测和遥感数据采集的集成地理信息系统352

20.1 引言352

20.2 相关工作353

20.3 地理环境的建立354

20.3.1 传感器网络354

20.3.2 网格计算355

20.3.3 网络实现356

20.4 架构的必要性356

20.5 环境网络实现和遥感方案357

20.5.1 空气质量监测系统359

20.5.2 空气污染预防模型360

20.6 实验结果362

20.7 结论364

参考文献364

第21章 基于Haar- Like特征的人体感知多功能识别366

21.1 引言366

21.1.1 传感器网络366

21.1.2 潜在的应用366

21.1.3 上下文识别中的常规方法368

21.1.4 方法概述：多功能识别371

21.2 为声音设计Haar- like特征373

21.2.1 声音信号的特征373

21.2.2 设计一维Haar- Like特征373

21.2.3 Haar- Like特征值的计算377

21.2.4 Haar- Like特征计算成本的降低378

21.2.5 用于评估的声音数据集378

21.3 加速度信号的Haar- like特征的设计379

21.3.1 引言379

21.3.2 人类活动识别的传统研究380

21.3.3 传感器的技术参数和人类活动数据集381

21.3.4 评估标准381

21.3.5 统计特征的集成381

21.4 紧凑型分类器的设计384

21.4.1 引言384

21.4.2 正向估计386

21.4.3 冗余特征选择388

21.4.4 动态查找表388

21.4.5 性能评估390

21.5 结论和讨论393

参考文献393

第22章 远程RF探测信息学398

22.1 引言398

22.2 背景398

22.2.1 Shannon和Weaver的总体框架398

22.2.2 互信息399

22.2.3 可观测量、观测和逻辑推理400

22.3 远程RF探测模式402

22.3.1 有效性问题和查询方403

22.3.2 语义问题是有效性和技术问题之间的接口404

22.3.3 技术问题405

22.3.4 应用信息理论来分析问题的各个方面407

22.4 讨论408

22.5 未来展望409

参考文献410

第23章 电磁污染环境中集成过温传感器的可靠性411

23.1 引言411

23.2 热关断过温保护电路：正常工作状态412

23.3 无线电频率干扰环境下的热关断过温保护电路414

23.4 试验结果418

23.5 结论420

参考文献421

第24章 动态纳米约束的耦合化学反应：Ⅱ蚀刻轨道中Ag2O膜的制备条件423

24.1 引言423

24.2 实验：嵌入Ag2 O膜蚀刻轨道的形成424

24.2.1 预蚀刻步骤424

24.2.2 膜形成步骤424

24.2.3 电子表征424

24.2.4 膜形成的细节425

24.3 结果与讨论426

24.3.1 预蚀刻时间对蚀刻轨道内Ag2 O膜形成的影响426

24.3.2 PET箔蚀刻轨道中Ag2 O膜的去除430

24.4 总结430

参考文献431