生物媒质组分定征中声速混合定则的比较

本文分析研究了各种声速混合定则的异同,以及这些定则在预言生物媒质组分含量时的有效性.分析计算表明,各种声速定则对实际生物媒质声速的模拟符合程度有所差异,在一定条件下这些定则是兼容的;尚没有能完整描述生物媒质声速特征的统一的、最佳模拟定则。     

生物组织的组分和结构特性对非线性超声参量值的影响

非线性声参量是非线性声学的一个重要参量。本文利用有限振幅插入取代法测量了正常的和八种病变猪肝脏组织的非线性参量B/A值。利用混合定律对生物组织的组分进行了分析和预测。结果表明,非线性声参量对生物组织的病理状态反映敏感且B/A值依赖于组织的组分和结构特性的变化。     

超声速度与生物组份关系研究

本文研究了人和猪的肝、心、脑、肾、肌肉和猪的脂肪等六种组织的声速与组份关系。结果表明:Sarvazyan A.P.得出的兔肝声速主要由组份决定,组织结构的影响可忽略不计的结论也适用于人肝和猪肝,且它们的声速与水份含量关系,可由蛋白质水溶液的声速理论所描述;生物组织的声速随蛋白质含量增高而增大,随水份和脂肪含量增高而减小。     

多元有机混合液声速特性与非线性声参量B/A的数值计算

根据Jacobson的液体分子自由程理论和液体声速与分子自由程的关系,推导出多元有机混合液声速的温度系数、压力系数和非线性声参量B/A的计算公式,并根据组成多元有机混合液各组分特性参量(密度、自由程、非线性声参量B/A、等压膨胀系数、等温压缩系数等),利用给出的公式对声速的温度系数、压力系数、非线性声参量B/A进行了数值计算,并将计算结果与实验结果进行了比较.     

便携式近红外仪检测牛奶中脂肪、蛋白质及干物质含量

采用便携式近红外光谱仪,结合偏最小二乘回归法,研究了牛奶脂肪、蛋白质和干物质含量的测定方法,建立了近红外漫反射定最分析模型.结果显示,脂肪、蛋白质和干物质模型相关系数(R2)分别为0.98,0.95,0.98,建模集标准残差(RMSEC)分别为0.187,0.105,0.217,验证集标准残差(RMSEP)分别为0.1...     

基于超声非线性参数的油水两相流相含率检测

超声法相含率检测,主要基于声速与声衰减这两个声学参数计算流体的分相含率。然而,对于油水两相流,油与水的声速与声衰减差异较小,检测灵敏度较低。相比之下,油水两相介质的超声非线性参数区别较大,在检测灵敏度上有明显优势。本文提出了基于超声非线性参数的油水混合物相含率检测方法,以油水两相混合液体中超声非线性传播模型与混合液体超声非线性参数的混合定则为基础,归纳含水率对流体超声非线性参数的调制规律。结合插入比较法的非线性参数测量方法,明确含水率与二次谐波幅值的关系基础上,构建相含率测量模型,实现油水混合流体相含率准确测量。     

利用复合换能器测量反射的二次谐波及介质的非线性参量

计算了有限振幅声波在层状媒质中的传播和反射,研究了用二次谐波反射模式的非线性声参量测量方法,设计制作了用于反射法测量非线性声参量的复合结构超声换能器,利用该换能器及有限振幅插入取代法建立了脉冲反射式测量非线性声参量Ｂ／Ａ的实验系统,对若干流体和生物样品进行了非线性声参量的测量,其结果与现有文献上的值吻合的很好。     

牛奶变质的超声非线性定征

本文利用有限振幅声波插入取代法实验研究了牛奶变质过程中非线性参量B／A的变化。变质初始阶段,非线性声参量B／A的值显著增加。结合物理化学性质(PH值和粘度)对实验结果进行了讨论。与线性声参量相比,非线性声参量对牛奶的变质更为敏感,可应用于乳品质量检验及质量控制。     

非线性声参量B/A的参量阵成象

非线性声参量B／A描述了有限振幅声波在媒质中传播的非线性特性,有可能成为生物组织定征的一个新参量,有重要的应用前景。本文在声与声相互作用的理论基础上,研究了参量阵的非线性声参量成象,用滤波边投影算法对无损及损耗样品模型进行了计算机模拟成象,在成象过程中讨论了声波衰减对重建象的影响,并提出了衰减修正办法。     

多参量光声成像及其在生物医学领域的应用

光声成像兼具声学成像和光学成像两者的优点, 因而成为近十年来发展最迅速的生物医学成像技术之一. 本文介绍了光声成像的特点及其相对于广泛应用的光学成像技术和声学成像技术的优点; 其次, 解释了光声成像的成像原理, 在此基础上介绍了光声断层成像和光声显微镜这两种典型的光声成像方案, 并介绍了它们的技术特点; 然后, 介绍了光声成像对生物组织的生化特性、组织力学特性、血液流速分布、温度分布参数、微结构特性等多信息参量的提取能力, 及其在生物系统的结构成像、功能成像、代谢成像、分子成像、基因成像等多领域的应用; 最后, 展望了光声成像在生物医学领域的应用潜力并讨论了其局限性.     

蛋白质的分子结构对非线性声参量B／A的影响

本文研究蛋白质分子结构对非线性声参量Ｂ／Ａ的影响，即由生化技术采用变性剂十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）溶液对三种蛋白质（牛血清蛋白、牛血红蛋白、胃蛋白酶）进行作用，以破坏其维持蛋白质空间构象的四、三、二级结构，而不改变其一级结构，也就是仅改变结构而不改变蛋白质的化学成份，用改进热力学法测量Ｂ／Ａ值受其影响的程度。实验结果表明：ＳＤＳ溶液浓度越大对蛋白质分子结构的破坏越严重，非线性参量Ｂ／Ａ中蛋白质的贡献就越小；Ｂ／Ａ能够反映蛋白质分子结构遭破坏的程度。该文对此现象作出一定的解释。     

多声源共同作用下的混合声剂量值预测方法研究

本文借助单一声样本与人工合成的混合声样本,重点研究了由多个单一声源共同作用形成的混合声的剂量值预测方法.首先,提出了一种基于对作用时长短时化处理的声音样本剂量值确定流程,并利用该方法分别确定了单一声样本与人工合成的混合声样本的剂量值.随后,分析了混合声样本剂量值(亦称总剂量,记为LTotal)与构成混合声样本的每个单一声样本剂量值(亦称组分剂量,记为Li,i=1,2,···,K;K为单一噪声样本的个数亦称组分数量)之间的关系,实现了在已知所有单一声剂量值的前提下成功预测混合声的剂量值,为深入开展复杂声环境下的噪声源控制和噪声总剂量控制、实现高效的环境噪声治理提供了理论依据.     

非线性光学腔中的相位调制光机械动力学

研究了Fabry-Perot光学腔中包含一个光学参量放大器来增强腔场与机械振子之间的耦合的光机械动力学行为.在解析边带机制下用量子郞之万方程具体研究了振子的涨落光谱、光学多稳态行为、机械阻尼与修正共振频移和基态冷却.通过数值解讨论了辐射压力诱导机械振子和腔场的稳态振幅所展现的光学多稳态行为,同时也分析了辐射压力引起的修正共振频移和机械阻尼与参量增益、输入激光功率和参量相位这三个因素的关系.此外,随着调节泵浦场的参量相位,振子的涨落光谱呈现简正模式分裂.通过精确求解最终有效声子数论证了基态冷却.结果表明,机械振子的冷却由初始浴温度、机械品质因数和参量相位这个三个因素控制.参量相提供一个新的方法来操控非线性光机械动力学.     

单波长光声光谱血氧饱和度检测技术研究（英文）

血氧饱和度(SO_2)为临床观察病情变化提供了有意义的指标。传统血氧饱和度检测研究工作多采用双光源和多光源光电容积脉搏波描记法实现无创检测来减少病人痛苦。通过研究生物组织对光的吸收和散射特性,将光谱学和光声技术相结合提出了一种无创式单光源检测血氧饱和度(SO_2)、脱氧血红蛋白浓度[HBR]和氧合血红蛋白浓度[HbO_2]的新方法。该方法基于血液对光信号的吸收和散射理论基础和光声信号呈现吸收线形关系建立单波长光声光谱血氧饱和度检测技术,不仅可以进行指标性参数分析还可以对组织成像。为了验证该技术可行性,在实验中采用单波长激光脉冲光源,以绿色和红色墨水的混合液体作为含有脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的血液模型注入软管模拟人体血液环境。其中红色墨水的含量类比于血液中含氧血红蛋白含量,从而可通过测量计算出红色和绿色墨水浓度来表征伪血氧饱和度(poseudo-SO_2)。实验结果表明,所测的伪血氧饱和度与实际浓度误差不超过6.97%,采用该方法量化血氧饱和度是可行的;同时利用实验结果,结合光声成像技术完成了对伪血液中单圆管截面成像。该方法替代多波长光谱分析的方法能显著降低激光系统和便携式实现成本。     

用异核多维NMR技术研究蛋白质动力学

蛋白质在溶液中的三维空间结构、动力学与蛋白质生物功能的关系是在分子水平上理解生命现象的重要基础. NMR技术在研究蛋白质动力学方面具有独特的优势,所能表征的运动过程相关时间尺度很广. 文章综述了异核多维NMR技术研究蛋白质动力学的实验技术和理论方法,介绍了描述蛋白质动力学的内运动参量的意义和Model-Free 方法,并举例说明¹⁵N弛豫测量实验被用于研究蛋白质及其与配体复合物的动力学.      

血液的超声研究

对血液超声性质的研究,超声生物物理学界和医学界一直表现出极大的兴趣。本文研究表明:红细胞压缩性与其血红蛋白质含量成反比。在血液的由细胞级结构引起的超声衰减中,红细胞超声吸收的贡献为主,红细胞相对血浆运动的粘滞损耗小于15%,而红细胞超声散射损耗则可略而不计。血液凝固状态的变化伴有超声参量的明显改变,用超声技术检测血液凝固比传统的粘滞法有较大的优越性。血液凝固使其超声衰减增大,但衰减的频率关系无明显变化。血液凝固使其超声背向散射和非线性参量B/A值明显增大。这些研究结果对发展超声医学具有十分重要的现实意义。     

微型近红外光纤光谱仪用于奶粉中蛋白质脂肪的定量检测研究

提出利用微型近红外光谱仪、结合Y型光纤探头,在900～1 700 nm范围内对奶粉中蛋白质、脂肪含量进行快速、无损检测的漫反射光谱检测方法。基于Unscrambler 9.7化学计量学软件,选择合适的光谱波段,通过PLS算法分别建立了蛋白质、脂肪的校正模型,得到蛋白质、脂肪校正模型的决定系数R2分别为0.987和0.986,均方根误差RMSC分别为0.385和0.419。利用所建模型对预测样本数据集进行预测验证,得到蛋白质的标准差SEP_Protein=0.768、脂肪的标准差SEP_Fat=1.109,表明所建模型具有较高的预测能力,已基本达到实用化要求。     

冰水混合云对量子卫星通信性能的影响

根据冰-水混合云中冰晶和水滴粒子的谱分布函数及消光因子,得到冰-水混合云的冰水含量比例与量子卫星通信信道之间的衰减关系;针对比特翻转信道和退极化信道,分别建立冰水含量比例与信道容量、信道保真度之间的方程;分析了冰水含量比例对信道建立速率的影响.仿真结果表明:当冰水含量比例分别为1∶2和1∶9时,比特翻转信道、退极化信道的容量分别为0.65和0.92、0.59和0.95;当信源字符的概率为0.9时,比特翻转信道、退极化信道的保真度分别为0.60和0.83、0.89和0.95;当传输距离为2km,纠缠粒子对保真度为0.8时,信道建立速率分别为7.40 Hz和15.57 Hz.因此,当量子卫星信号出现较大衰减时,应根据冰-水混合云的冰水含量比例,自适应调整量子卫星通信系统的各项参量,以提高量子卫星通信的可靠性.     

石墨烯低温热膨胀和声子弛豫时间随温度的变化规律

考虑到原子非简谐振动和电子-声子相互作用,用固体物理理论和方法研究了石墨烯格林艾森参量和低温热膨胀系数以及声子弛豫时间随温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动项对它们的影响.结果表明:1)在低于室温的温度范围内,石墨烯的热膨胀系数为负值,随着温度的升高,其热膨胀系数的绝对值单调增加,室温热膨胀系数为-3.64×10~(-6)K~(-1);2)简谐近似下的格林艾森参量为零.考虑到非简谐项后,格林艾森参量在1.40-1.42之间并随温度升高而缓慢增大,几乎成线性关系,第二非简谐项对格林艾森参量的影响小于第一非简谐项;3)石墨烯声子弛豫时间随着温度的升高而减小,其中,温度很低(T10 K)时变化很快,此后变化很慢,当温度不太低(T300 K)时,声子弛豫时间与温度几乎成反比关系.     

量子隧道系统与两声子库关联压缩基态的变分法研究

用变分法研究了量子隧道系统与两声子库的关联压缩变换的基态能量．发现：1)对两个声子模式,在一定模型参量下,考虑关联效应后的声子基态能量比不考虑关联效应的声子基态能量更低．2)对于不同的模型参量,关联效应的影响也不同：在声子与二能态系统的共振区内,随着两个声子间的耦合度及对共振峰值的逼近,关联效应将随之增强.