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基于电化学技术的重金属离子的检测和乳酸传感器的研究

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基于电化学技术的重金属离子的检测和乳酸传感器的研究

作者：童基均浙江大学

学位级别：硕士

电化学分析技术已越来越引起分析者的重视，而其中的电化学传感器由于在生物医学、环境分析领域中的应用拓展已成为当前电化学研究的焦点。开发便携式的、适用于现场检测和便于操作的检测仪器是我们的主要目标。而平面印刷电极技术的出... 详细信息

电化学分析技术已越来越引起分析者的重视，而其中的电化学传感器由于在生物医学、环境分析领域中的应用拓展已成为当前电化学研究的焦点。开发便携式的、适用于现场检测和便于操作的检测仪器是我们的主要目标。而平面印刷电极技术的出现使得这样的检测系统成为可能。平面印刷技术为大规模生产廉价和重复性良好的电极提供了很好的方法。由于碳材料的可塑性和良好的导电性以及比较低的成本，具备了印刷生产的条件，结合现代丝网印刷技术，可以保证印刷电极的稳定性和一致性。重金属即使在微量存在的情况下对人类也会产生极大的危害，尤其由于他们的不可生物降解性，重金属以各种形态长期存在，所以对他们的检测就变的尤为必要。测量血液中的乳酸的含量非常重要。一方面可以揭示某些疾病的严重程度，另一方面可以指导糖尿病患者适当服用降糖灵，过量服用降糖灵会引起糖酵解，使乳酸的含量升高，引起酸中毒，危及患者的生命。乳酸的检测在运动医学和食品科学中也有广泛的应用。本论文中我们对平面印刷碳电极在重金属离子检测和乳酸检测中的应用进行了广泛研究，开发了基于平面印刷碳电极的电化学离子传感器和电化学生物传感器。并对传感器的检测条件进行研究和优化，对传感器的特性进行评价。同时我们通过对电极过程及其动力学特征的分析，对酶促反应机理的研究，建立酶电极反应体系的动力学模型，仿真、指导我们的研究。我们建立的电极i-t暂态响应模型能够比较真切的反应整个电极反应过程，很好的模拟我们的实验。将新型功能材料应用到传感器的开发能够极大的促进传感技术的发展。碳纳米管是上世纪90年代才被发现的一种碳结构。由于其特殊的结构，纳米碳管修饰电极具有明显的促进生物分子的电子传递作用。我们将平面印刷电极用碳纳米管进行修饰，并进行电化学表征，结果表明经过预处理后碳纳米管对于酶反应体系有很好的催化作用。最后，我们将研制的电极进行污水中重金属离子的检测和临床实验，取得了理想的效果。

关键词：电化学传感器平面印刷电极重金属离子乳酸检测建模碳纳米管

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基于边缘频谱分析的针灸镇痛效果研究

浙江大学学报（工学版） 2009年第7期43卷 1214-1217页

作者：童基均朱丹华陈裕泉陈华德浙江大学生物医学工程系浙江杭州310027 浙江理工大学信息电子学院浙江杭州310018 浙江中医药大学第三临床医学院浙江杭州310053

为了对疼痛进行有效的治疗和控制以及得到疼痛的客观评价标准,通过建立人体疼痛实验模型,利用现代脑电分析技术从脑部神经电活动的调制研究针灸镇痛过程中脑电信号的特征变化,以取得针灸镇痛的中枢机制和客观评价标准.实验对12个志愿者... 详细信息

为了对疼痛进行有效的治疗和控制以及得到疼痛的客观评价标准,通过建立人体疼痛实验模型,利用现代脑电分析技术从脑部神经电活动的调制研究针灸镇痛过程中脑电信号的特征变化,以取得针灸镇痛的中枢机制和客观评价标准.实验对12个志愿者建立疼痛模型,然后进行经皮穴位电刺激(TEAS)治疗以及不进行任何刺激治疗两组实验,记录实验过程中的脑电信号,提取边缘频谱(SEF)特征,同时对志愿者进行视觉模拟评分(VAS).实验发现,SEF在疼痛刺激后明显升高,然后逐渐降低,但是经皮穴位电刺激实验组降低速度更快,程度更高,这和VAS具有相同的变化趋势.研究表明,经皮穴位电刺激具有一定的镇痛效果,并且SEF有望成为疼痛的客观评价指标之一.

关键词：疼痛针灸经皮穴位电刺激边缘频谱分析视觉模拟评分

基于飞行时间信息与稀疏正则化的PET图像重建

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计算机辅助设计与图形学学报 2015年第5期27卷 792-798页

作者：童基均刘进亢艳芹蔡强浙江理工大学信息学院杭州310018 浙江清华长三角研究院先进制造技术研究所嘉兴314000

正电子发射型计算机断层成像(PET)作为一种重要的临床影像技术,其图像重建技术非常重要.本文将γ光子飞行时间信息(TOF)加入到系统响应矩阵并提出基于TOF的图像重建算法.基于压缩感知原理,利用全变差和小波变换对图像进行稀疏化,以它们... 详细信息

正电子发射型计算机断层成像(PET)作为一种重要的临床影像技术,其图像重建技术非常重要.本文将γ光子飞行时间信息(TOF)加入到系统响应矩阵并提出基于TOF的图像重建算法.基于压缩感知原理,利用全变差和小波变换对图像进行稀疏化,以它们为正则项构建目标函数;并运用惩罚函数的方法将目标函数求解分解为二次优化和稀疏约束2个子问题,运用交替求解的方法逐一求解,降低了求解的复杂性.采用蒙特卡罗对Derenzo模型进行仿真重建并比较不同算法的成像效果,结果表明,加入TOF信息和利用稀疏约束能够更好地拟制噪声,图像重建效果优于传统算法.文中进一步研究了系统时间分辨率和时间采样间隔对图像重建的影响,结果表明,时间分辨率越高、时间采集间隔越短,重建效果越好.

关键词：正电子发射型计算机断层成像图像重建飞行时间稀疏正则化全变差小波变换

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经皮穴位电刺激镇痛的脑电研究

浙江大学学报（工学版） 2009年第12期43卷 2319-2322页

作者：朱丹华童基均潘敏陈裕泉陈华德浙江大学生物医学工程系浙江杭州310027 浙江中医药大学第三临床医学院浙江杭州310053

通过对经皮穴位电刺激镇痛实验中记录的脑电信号进行分析,提取表征时间序列规则性的样本熵参数,研究了脑电样本熵与疼痛之间的关系,以及它的变化趋势.样本熵的独立样本T检验分析结果表明,样本熵在致痛状态与静息状态之间存在显著性差异(... 详细信息

通过对经皮穴位电刺激镇痛实验中记录的脑电信号进行分析,提取表征时间序列规则性的样本熵参数,研究了脑电样本熵与疼痛之间的关系,以及它的变化趋势.样本熵的独立样本T检验分析结果表明,样本熵在致痛状态与静息状态之间存在显著性差异(P<0.01),其平均值在致痛状态下要高于静息状态;在致痛状态与TEAS治疗状态之间存在显著性差异(P<0.01),其平均值在致痛状态下要高于治疗状态.样本熵能反映疼痛程度变化趋势,从非线性角度说明了穴位电刺激疗法对大脑的疼痛处理过程有一定的调制作用,样本熵有望用于客观的评价疼痛.

关键词：脑电镇痛样本熵经皮穴位电刺激

采用平滑伪Wigner-Ville分布的SSVEP脑机接口系统

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浙江大学学报（工学版） 2017年第3期51卷 598-604页

作者：童基均李琳林勤光朱丹华浙江理工大学信息学院浙江杭州310018 浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室感染性疾病诊治协同创新中心浙江杭州310003

提出基于多频率刺激源诱发SSVEP的脑机接口(BCI)系统.针对脑电信号的微弱性和非平稳性特点,在对其进行预处理和空间滤波的基础上,采用平滑伪Wigner-Ville分布的时频分析方法将时间窗口长度内的脑电信号转换为时间-频率分布的信号.分类... 详细信息

提出基于多频率刺激源诱发SSVEP的脑机接口(BCI)系统.针对脑电信号的微弱性和非平稳性特点,在对其进行预处理和空间滤波的基础上,采用平滑伪Wigner-Ville分布的时频分析方法将时间窗口长度内的脑电信号转换为时间-频率分布的信号.分类汇总视觉刺激时间内的脑电频率,并提取脑电信号中的最大频率成分作为目标频率.实验结果表明:随着分析时间窗的增大,平滑伪Wigner-Ville时频分析方法具有一定的优势.当时间窗为4s时,其分类准确率达98.29%,信息传输率达28.01bits/min,超过经典的典型相关分析(CCA)和功率谱密度分析(PSDA)的结果.

关键词：脑机接口(BCI) 脑电信号(EEG) 稳态视觉诱发电位平滑伪Wigner-Ville分布

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共轭导电聚合物及其在传感器中的应用

传感技术学报 2003年第3期16卷 335-340页

作者：童基均陈裕泉浙江工程学院信息电子学院杭州310033 浙江大学生物传感器国家专业实验室杭州310027

分析了共轭导电聚合物的结构特征和导电机理 ,综述了共轭导电聚合物在离子传感器、气体传感器、湿度传感器和生物传感器中的应用和原理。

关键词：共轭导电聚合物孤子极化子离子传感器气体传感器湿度传感器生物传感器

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基于平面印刷碳电极的重金属离子检测

传感技术学报 2004年第1期17卷 22-25页

作者：童基均汪亚明黄文清康锋陈裕泉浙江工程学院信息电子学院杭州310033 浙江大学生物传感器国家专业实验室杭州310027

重金属离子对人类产生了极大危害。基于平面印刷技术的电化学传感器由于其便于大规模生产、重复性好、成本低已引起人们的广泛关注。我们采用丝网印刷技术制备了以碳为工作电极和对电极、Ag/AgCl为参比电极的三电极系统 ,结合微分脉冲... 详细信息

重金属离子对人类产生了极大危害。基于平面印刷技术的电化学传感器由于其便于大规模生产、重复性好、成本低已引起人们的广泛关注。我们采用丝网印刷技术制备了以碳为工作电极和对电极、Ag/AgCl为参比电极的三电极系统 ,结合微分脉冲溶出伏安技术 (DPASV) ,实现了多种离子的同时检测 (Cu ,Pb ,Zn) ,并对溶出条件进行了优化。该电极具有很好的灵敏度和精度 ,检测限达× 10 - 9,并对污水中的重金属离子进行了检测 ,取得了较好的效果。

关键词：重金属离子平面印刷电化学传感器碳电极 DPASV 微分脉冲溶出伏安

基于阳极溶出伏安法对PLS算法的重金属离子的同时测定

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传感技术学报 2003年第2期16卷 132-135页

作者：童基均陈裕泉浙江大学生物传感器国家专业实验室杭州310027

重金属离子对于环境的污染和人类的危害越来越大 ,利用阳极溶出伏安法可以提高检测的精度和实现多种离子 (Cu、Pb、Cd、Zn)的同时测定。而利用化学统计的方法可以有效的消除溶液中各种离子之间的相互干扰 ,我们利用偏最小二乘回归方法... 详细信息

重金属离子对于环境的污染和人类的危害越来越大 ,利用阳极溶出伏安法可以提高检测的精度和实现多种离子 (Cu、Pb、Cd、Zn)的同时测定。而利用化学统计的方法可以有效的消除溶液中各种离子之间的相互干扰 ,我们利用偏最小二乘回归方法建立的模型对未知溶液具有很好的预测能力 ,预测误差不超过 15 %。另外我们采用超微组合圆盘铂电极 ,提高了检测的灵敏度 ,测量精度达ppb。

关键词：阳极溶出伏安法 PLS 重金属离子同时测定偏最小二乘回归超微电极

用于室内有毒气体快速检测的便携式CC/SAW电子鼻

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传感技术学报 2006年第1期19卷 68-73页

作者：郭希山童基均陈裕泉杨祥龙浙江大学生物医学工程系生物传感器国家专业实验室杭州310027 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310027

开发了一种用于室内空气质量快速检测的便携式电子鼻气体分析仪。该仪器利用毛细管分离柱(CC)将混合气体选择性分离,实现对气体的分类识别,然后借助声表面波(SAW)传感器频率响应测量每种组分对应的浓度,实现对气体的量化。实验针对17种... 详细信息

开发了一种用于室内空气质量快速检测的便携式电子鼻气体分析仪。该仪器利用毛细管分离柱(CC)将混合气体选择性分离,实现对气体的分类识别,然后借助声表面波(SAW)传感器频率响应测量每种组分对应的浓度,实现对气体的量化。实验针对17种有毒有害气体进行测试,结果表明该系统能对低浓度复杂混合气体进行快速检测,且具有较高的灵敏度,良好的选择性和重复性。这为不同应用场合下的痕量气体检测提供了一种可行的技术。

关键词：毛细管分离柱,声表面波传感器电子鼻 VOCs