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基于甲烷氢呼气的人体胃肠道疾病检测电子鼻及诊断模型: 2019年; 甲烷氢呼气试验已被广泛应用于诊断糖类不耐受、小肠细菌过度增长(small intestinal bacterial overgrowth,SIBO)等胃肠道疾病.SIBO临床诊断的金标准为小肠液培养,但需侵入式取样,因部位受限且易被污染,故临床多采用经验诊疗,但其准确性差且存在滥用抗生素的风险.选取氢气、甲烷作为标志物,设计了人体胃肠道疾病呼气检测电子鼻,可快速检测呼气中氢气体积分数和甲烷的体积分数(检测范围均为1×10^-6~200×10^-6,分辨率为1×10^-6,检测精度小于10%),并根据二氧化碳体积分数修正检测结果以排除室外气体稀释、病人呼吸模式等因素对肺泡气的影响.使用该呼气检测电子鼻实测健康人与患者样本共47例,可以精确判断浓度曲线类型,并根据SIBO诊断模型给出诊断结果.结果表明,设计的检测电子鼻具有准确性高、无创、便捷等优势,可用于大规模的临床与家庭病人的数据采集与诊断分析.; 高凡张旭升王敏张钧煜王平; 关键词：胃肠道疾病电子鼻

Respiration-locked rhythm modulates gamma oscillations in orbitofrontal cortex: Breathing is not only a vital, life-sustaining rhythm, but also known to modulate cognitive brain functions, s...; Liu-Jing ZHUANGMing-Hong MAPing WANG; 关键词：RESPIRATION; 文献传递

基于植入式脑机接口的在体生物电子鼻研究进展被引量：2: 2014年; 气味检测在食品安全控制、环境检测、缉毒、炸药搜索等社会安全防范方面起到重要作用。哺乳动物具有异常高灵敏的嗅觉系统,能检测到空气中极其痕量的气体分子,在缉毒、搜爆、反恐等社会防范方面发挥着重要的作用。本课题组提出了一种新型的基于植入式脑机接口的在体生物电子鼻:利用哺乳动物的嗅上皮作为初级气味感受器,气味信息通过嗅球和嗅皮层修饰处理后,将植入式微电极阵列包埋于嗅球或嗅皮层记录其响应信号,通过对记录到的神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本文重点介绍了在体生物电子鼻的原理、组成结构、技术实现、应用等,最后,对该领域的发展趋势进行了展望。; 庄柳静曹端喜郭添添苏凯麒王平

基于脑-机接口和嗅觉解码的仿生气味识别系统被引量：1: 2015年; 为了探讨利用生物嗅觉传感系统进行气味识别的可行性,提出了一种基于脑-机接口的仿生气味识别系统。该系统利用大鼠嗅觉感受细胞作为气味敏感传感单元,使用16通道植入式微丝电极记录和分析具有气味刺激特征的嗅球僧帽细胞电位响应信号。实验结果显示,该系统对气味具有高度敏感性,通过一定模式识别处理算法,不同的气味刺激具有较好的区分性,证明了该系统有望应用于气味的检测和识别。; 董琪秦臻胡靓庄柳静张斌王平; 关键词：脑-机接口气味识别嗅球

结合光遗传神经调控技术的仿生嗅觉传感系统的研究进展: 2017年; 嗅觉系统是一个极其巧妙的化学感受器,嗅感觉神经元对外界的气味刺激产生响应,然后将此信号传递到嗅球进行信号的整合和处理,最终传递到嗅皮层,嗅皮层作为嗅感觉系统的最高级皮层识别出气味信息,这种响应和传递过程具有高度的灵敏性、特异性和快速性.光遗传学是近年来国际上一个新的发展方向,通过光控制神经细胞可诱发细胞按照某一特定频率发放.仿生嗅觉传感器是一种新型化学传感仿生技术,它以嗅觉受体、细胞、组织等生物材料为敏感元件,结合二级变换器实现对气味物质的特异性和高灵敏的检测,从而达到类似生物体嗅觉的检测性能,将其与光遗传技术结合,可以更深入研究仿生嗅觉系统传递的机制.本文概述了近年来国际上光遗传技术在嗅觉机制研究中的研究进展,并结合光遗传在仿生嗅觉传感技术的研究和我们的研究工作,展望了未来该领域可能的发展前景.; 高克强庄柳静秦臻张斌王平; 关键词：嗅觉气味识别电子鼻

基于Wi-Fi技术的穿戴式动物嗅觉机器人被引量：5: 2015年; 基于Wi-Fi技术的动物嗅觉机器人通过对记录的大鼠嗅觉神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本嗅觉机器人由大鼠和穿戴式动物神经记录系统组成;其中穿戴式动物神经记录系统包括前置探头、动物背包和用户软件,采用IEEE 802.11g网络协议,最大数据传输率为54 Mbit/s,可同步记录8通道嗅觉神经数据。计算机或i Pad对采集的大鼠嗅觉神经信号进行实时的显示和记录,并使用主成分分析法(PCA)对记录到的数据进行离线分析,实现气味识别。; 曹端喜庄柳静苏凯麒周洁胡宁王平; 关键词：动物机器人嗅觉神经信号

仿生嗅觉和味觉传感技术的研究进展被引量：9: 2017年; 生物嗅觉和味觉系统具有敏锐的气味和味质感知能力,被认为是自然界最高效的感测系统之一。随着人类社会的发展,气味和味质传感与检测技术对于提高人类的生存质量,保障人类健康具有越来越重要的意义,已被广泛应用于食品安全、环境监测和疾病诊断等领域。文章介绍了仿生嗅觉和味觉传感技术的发展,包括电子鼻和电子舌化学传感技术,基于生物敏感材料的仿生嗅觉和味觉传感技术的原理、组成、技术实现及其应用;此外,还介绍了基于脑机交互的新型在体生物电子鼻和电子舌的研究进展;并对国际上仿生嗅觉和味觉传感技术领域的发展趋势进行了展望。; 王平庄柳静秦臻张斌高克强; 关键词：生物传感

基于纳米RuO_x的微型电化学胰岛素传感器被引量：1: 2015年; 采用MEMS工艺及C-MEMS工艺制备碳微电极,在其上修饰纳米氧化钌Ru Ox颗粒后,表现出对胰岛素的电催化氧化特性,可实现胰岛素的电化学检测。以此构建的微型电化学胰岛素传感器,具有较好的电化学性能,其检测灵敏度为1 n A/μM,检测限为800 n M。该传感器结合流动注射分析系统,可获得稳定的测量,且所需样品量少,易实现长时、连续检测,具有潜在的临床应用价值,也可构建细胞传感器,在胰腺β细胞分泌胰岛素的机理研究中具有良好的应用前景。; 王君周洁许迎科王慷慨王菊刘涌刘清君王平; 关键词：电化学生物传感器胰岛素检测纳米金属氧化物

结合磁共振成像和脑机接口的新型在体生物电子鼻的研究被引量：2: 2018年; 在体生物电子鼻利用了哺乳动物的嗅觉系统,因此具有很高的灵敏度和特异性,但在嗅球中植入电极的过程中其位置主要根据经验确定,因此成功率并不理想。利用锰离子的钙离子相似性和强顺磁性,在10只大鼠单侧鼻腔中滴入锰离子并给予气味刺激,进行磁共振扫描并标记出大鼠嗅球中的对特定气味的响应区域。在该区域中植入微丝阵列电极,记录电生理信号并就行神经信号解码,实验结果表明,受到该特异性气体刺激后,嗅球神经元的电生理信号中LFP信号β波能量增强,spike信号对该气体刺激也会有响应,并且有些通道的spike发放频率变化与刺激气体的浓度有较好的线性关系。此方法对乙酸异戊酯和正丁酸的检测下限分别为0.033和0.007 2μM。第一次利用锰离子增强磁共振辅助定位的生物电子鼻,未来在爆炸物搜索、食品安全等方面都有广阔的前景。; 张斌吴哲何宏建丁秋萍秦臻高克强钟健晖王平; 关键词：气体检测脑机接口电生理

仿生嗅觉与味觉传感技术及其应用的研究进展被引量：8: 2014年; 动物的化学感受系统具有惊人的能力,能够在极低的浓度下识别数千种分子结构各异的化学物质,其灵敏性、选择性和响应速度都远高于当前的人工识别系统。近年来,研究者致力于利用完善的天然分子识别机制,开发出一种与传统嗅觉/味觉传感器相比更具仿生意义的新型化学探测系统,即仿生嗅觉/味觉传感器。仿生嗅觉/味觉传感器通常将动物嗅觉味觉的受体、细胞和组织作为敏感材料,然后使用多种人工检测方法,如光学、电化学和声波检测器件等,实现对化学物质的检测和识别。文中概述了动物嗅觉/味觉感受系统对化学物质的信息处理机制,并结合本实验室的工作,综述了目前仿生嗅觉/味觉传感器的常用技术及其未来发展趋势,并展望了其在医疗、工业和军事等领域的应用前景。; 秦臻董琪胡靓HUANG Li-QuanHSIA Jimmy王平; 关键词：仿生嗅觉味觉生物传感

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国家自然科学基金(61320106002)

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