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用于低温显微镜的纳米流体和整体式环境腔室
摘要： 我们展示了一种能融合纳米流体技术与冷冻透射电镜（cryo-TEM）的设备，可在近乎天然状态下观测水溶性样品。该设备可设计为多种构型，但基本结构均由两个电子透明氮化硅窗口夹持的通道或腔室构成。通过合理设计，这些设备能实现多样品并行筛选，并消除样品与环境的相互作用（无气液界面）。我们实现了高度80至500纳米、宽度100至2000微米的通道尺寸。所提出的制备流程可在单晶圆上生产中空器件，无需对齐或键合来自不同晶圆的半腔体，从而增强抗热应力能力。利用100千电子伏特电子束的单步穿透膜曝光技术，我们在上下层（200-250纳米）载体膜之间集成了排列整齐的薄型（10-15纳米）电子透明氮化硅膜窗阵列。关键的是，最终器件兼容标准TEM样品杆。此外，它们适用于样品快速冷冻——这对形成玻璃态水至关重要，从而避免会损害TEM成像的晶体冰形成。为验证该技术潜力，我们通过成像实验测试了这些器件，证实其适用于冷冻电镜应用，并证明通过常规芯片坠入冷冻法可制备玻璃态水。
关键词： 纳米制造、透射电子显微镜、环境腔室、微流控芯片、电子束光刻、冷冻透射电子显微镜
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于微流控芯片中监测干酪乳杆菌Shirota生长的微型化pH全息传感器
摘要： 生物反应器既用于开发新型生物制药产品，也用于提高其生物工艺产量。然而，为节省成本和加速工艺开发进程而缩小生物反应器规模的努力，一直受限于该尺度下缺乏现场监测能力。本研究将小体积（3纳升）非消耗型全息传感器集成到玻璃-聚二甲基硅氧烷微流控芯片中，通过全息回放波长的蓝移来监测干酪乳杆菌Shirota菌株微生物生长过程中的pH值变化。在干酪乳杆菌的最佳生长pH范围内，这种微型化pH传感器的准确性与传统pH计相当。可以设想，该方法可扩展为对不同分析物敏感的微型化全息传感器阵列，从而为纳米生物反应器中微生物的可靠、实时、无创监测铺平道路。
关键词： 微型生物反应器、生物传感器、pH监测、全息传感器、细菌生长、微流控芯片、纳米生物反应器
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于层流中等离子体检测的集成微流控平台
摘要： 在这项工作中，我们提出了一种设计集成等离子体纳米颗粒的鲁棒微流控器件的新方法。通过注射泵将分析物载入微流控通道，在连续流动条件下对分子进行体积SERS检测后，证实了AuBPs间隙中因所谓的外在"热点"产生而形成的强电场。总之，我们的微型便携式微流控系统旨在以高精度实时检测和识别层流中的分析物分子，从而为更复杂的生物传感应用奠定基础。
关键词： 金双锥体、层流检测、局域表面等离子体共振、微流控芯片、表面增强拉曼散射
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种用于无标记癌细胞散射检测的准贝塞尔光束波导微流控芯片设计
摘要： 微流控芯片中的光散射检测为无标记识别癌细胞提供了重要工具。然而传统照明设计中，由于入射光束的影响，当散射角小于11°时，微流控芯片内与细胞尺寸和形态相关的正向小角度散射信号难以准确检测。因此，作为临床检测金标准的细胞尺寸和形态特征，在区分癌细胞与健康细胞时可能失效。本文提出一种新型微流控芯片照明设计：通过微棱镜和波导将传统高斯入射光束调制成准贝塞尔光束。准贝塞尔光束理论上具有的无衍射特性，使得小于11°的正向散射(FS)检测成为可能。针对人外周血淋巴细胞和培养的HeLa细胞的实验表明，与传统高斯照明方法相比，采用新型微流控芯片设计的检测率分别提升了47.87%和46.79%。
关键词： 无标记、散射检测、微流控芯片、准贝塞尔光束
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于SPP-LSP等离子体耦合的微流控芯片高级设计，用于高灵敏度与可靠性的SERS检测
摘要： 在本研究中，我们提出了一种具有高表面增强拉曼散射（SERS）增强效应和分析重现性的先进微流控SERS芯片的制备与研究方案。该芯片通过在微流控结构内部构建周期性金属结构（光栅），并在光栅表面固定具有特定形貌边缘的金多枝状纳米粒子（AuMs），实现了表面等离子体激元波（由金光栅激发）与局域表面等离子体（由AuMs锐利边缘激发）之间的等离子体耦合。这种设计使AuMs间隙产生显著的电场增强效应，从而获得极高的SERS增强因子——该结论通过理论计算及典型SERS分析物（罗丹明6G）的实验测量共同验证。特别值得注意的是，采用这种等离子体耦合结构可检测到极低浓度的R6G，其灵敏度显著超越现有微流控SERS测量的报道极限。我们还观测到SERS信号强度与微流控流速的关联性，并证实了恒定流速条件下微流控体系中SERS信号测量的高度可靠性。
关键词： 表面增强拉曼光谱、等离子体耦合、金多枝纳米粒子、微流控芯片、罗丹明6G
更新于2025-09-11 14:15:04
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尿液葡萄糖的定量检测：微流控芯片层流与表面增强拉曼探针技术的结合
摘要： 开发了一种基于交叉型微流控芯片层流技术的尿液葡萄糖表面增强拉曼散射（SERS）传感方法，该芯片使用MPBA功能化银纳米颗粒作为SERS探针。4-巯基苯硼酸（MPBA）作为葡萄糖受体能以2:1的摩尔比识别结合葡萄糖，促使SERS探针在芯片通道特定位置聚集并显著增强MPBA的SERS信号，从而间接实现葡萄糖的定量SERS检测。该方法无需样品预处理和分离——通过层流中尿液葡萄糖与SERS探针的梯度扩散及分子识别过程即可完成检测，简化了样品处理流程，节省检测时间并适用于临床应用。该方法在人体正常生理范围内呈现良好线性关系，具有高灵敏度和选择性，最低检测浓度可达1.0 mg/dL。
关键词： 尿糖、4-巯基苯硼酸、微流控芯片、表面增强拉曼散射（SERS）
更新于2025-09-10 09:29:36
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[2018年IEEE第三届图像、视觉与计算国际会议(ICIVC) - 中国重庆(2018.6.27-2018.6.29)] 2018年IEEE第三届图像、视觉与计算国际会议(ICIVC) - 基于卷积神经网络的低分辨率细胞图像边缘分割
摘要： 本文展示了一种由无透镜成像系统捕获的低分辨率细胞图像。该细胞图像的分辨率受到低质量及实验性细胞分割方法的影响，原始细胞图像的分割方法既不稳健又对噪声敏感。因此，本文基于卷积神经网络提出了一种优化的CSnet方法用于自动分割细胞。在该方法中，首先将生成的数据集输入卷积神经网络进行训练，以获得优化的卷积神经网络分割模型；随后，将无透镜成像系统获取的预分割图像载入该分割模型以得到分割图像。最后，本文提出的方法在Keras构建的神经网络框架中进行测试。实验结果表明，所提方法的准确率可达约96%，同时能够实现批量自动分割，有效缓解了分割任务繁重的问题。
关键词： 卷积神经网络、细胞分割、无透镜成像、微流控芯片
更新于2025-09-10 09:29:36