Treatable focal region modulated by double excitation signal superimposition to realize platform temperature distribution during transcranial brain tumor therapy with high-intensity focused ultrasound

Recently, the phase compensation technique has allowed the ultrasound to propagate through the skull and focus into the brain. However, the temperature evolution during treatment is hard to control to achieve effective treatment and avoid over-high temperature. Proposed in this paper is a method to modulate the temperature distribution in the focal region.It superimposes two signals which focus on two preset different targets with a certain distance. Then the temperature distribution is modulated by changing triggering time delay and amplitudes of the two signals. The simulation model is established based on an 82-element transducer and computed tomography(CT) data of a volunteer's head. A finitedifference time-domain(FDTD) method is used to calculate the temperature distributions. The results show that when the distances between the two targets respectively are 7.5–12.5 mm on the acoustic axis and 2.0–3.0 mm in the direction perpendicular to the acoustic axis, a focal region with a uniform temperature distribution(64–65℃) can be created.Moreover, the volume of the focal region formed by one irradiation can be adjusted(26.8–266.7 mm~3) along with the uniform temperature distribution. This method may ensure the safety and efficacy of HIFU brain tumor therapy.     

PPCP用固态脉冲电源的实验研究

 介绍了一种采用半导体开关与磁开关、可饱和脉冲变压器相结合技术的固态脉冲电源，此电源可用于脉冲放电等离子体烟气治理。在理论分析的基础上建立了实验模型，通过实验验证了此类电源的可行性，解决了8支晶闸管开关串联的动静态均压及开通同步性问题，并对可饱和脉冲变压器及磁开关的工作特性进行了分析计算。电源在阻性负载上得到峰值电压37.5 kV、前沿101 ns、脉宽1 μs的脉冲，重复频率300 Hz，输出功率10 kW。     

多相条件下亚硫酸镁非催化氧化反应动力学及机理

副产物的氧化回收利用是影响镁法脱硫工艺发展的关键.本文通过真空旋转蒸发的方式制备了高纯度的亚硫酸镁样品,并利用鼓泡式反应装置,研究了亚硫酸镁非催化氧化的反应动力学,考察了pH、氧分压、亚硫酸镁浓度、气体流量、温度等因素对亚硫酸镁氧化反应速率的影响,得到了各反应物的分级数及表观活化能.结合三相反应过程的数学模型推断出亚硫酸镁氧化的本征反应在慢反应区进行,且氧的传质扩散是总反应的速率控制步骤.研究结果为氧化回收镁法脱硫副产物提供了理论依据.     

超疏水磁性Fe3O4/聚多巴胺复合纳米颗粒及其油/水分离

借助于多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺薄膜制备出Fe3O4/聚多巴胺(Fe3O4/PD)复合纳米颗粒,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对样品的形貌、结构及成分进行分析.所制备的颗粒经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷化学修饰后表现出超疏水性.有趣的是,超疏水性的Fe3O4/PD纳米颗粒包裹在水滴表面能形成磁性液珠,该液珠(4μL)在亲水性玻璃表面上的接触角高达164°、滚动角为8°.这些磁性液珠具有良好的机械稳定性和强度,同时研究了外部磁场驱动液珠在平面、曲面、油相中运动.结果表明,磁性液珠能够有效应用于操作微流体装置中的液体输送.水滴在Fe3O4/PD纳米颗粒构成表面的接触角超过150°,而油滴则接近0°,因此,在磁场存在下,这些颗粒能用于吸收油水混合物中的油滴而实现油水分离.此外,回收的Fe3O4/PD纳米颗粒保持着超疏水性且能再次利用.     

仿生超疏水性表面的生物应用

自然给科学家和工程师带来仿生的灵感和启发. 近年来, 受自然界中荷叶的启发, 在充分考虑表面形貌和化学组成协同效应的基础上, 人们已经制备出许多仿生超疏水性表面, 这些表面在抗结冰、微流体、生物相容性等领域具有很多潜在的应用价值. 仿生超疏水性表面在生物领域的应用逐渐崭露头角, 研究发现, 超疏水性表面所俘获的空气能够减缓药物释放的速率, 因此利用此类表面作为药物的载体有望实现长期供药. 超疏水特性能在一定程度改善和提高生物体与材料表面之间的相互作用, 例如, 血小板几乎不在超疏水表面上进行粘附和活化避免了造成血栓和血凝, 因此仿生超疏水性表面可用于制备人造血管和与血液相接触的仪器. 细胞和生物分子在不同特殊润湿性表面具有不同的行为和现象, 如粘附、繁殖、吸附等差异, 这有助于进一步探索研究细胞和生物分子的信息功能, 是当前仿生超疏水性表面应用的重要研究方向之一. 本综述简单介绍了经典的润湿模型, 重点总结了仿生超疏水表面在生物领域的应用, 其主要包括控制药物释放、提高血液相容性、蛋白质吸附研究、细胞行为研究、生物分子和细胞微图案化等. 最后, 对仿生超疏水性表面在生物领域研究应用进行了展望.     

稳定超疏水性表面的理论进展

自然界中很多动植物都具有稳定的超疏水性, 它们既拥有高接触角, 又拥有低滚动角, 且能长期稳定存在.通过对它们的研究, 发现表面的润湿性与表面的化学成分、表面的几何形貌有关, 并且表面几何结构的影响更为显著, 甚至可以实现由亲水性表面向超疏水转变. 虽然目前在这个领域已经有大量的实验验证了表面粗糙结构的重要作用, 但是对于表面微纳米结构对表面疏水性机理的理论研究还并不完善. 本文详细介绍了超疏水表面的基本理论及其适用性、 接触角滞后现象, 分别从经典理论和能量的观点探讨了润湿状态转化发生的条件, 重点介绍了通过仿生理念对表面几何形貌的优化设计, 包括单尺度和多尺度表面结构对于设计稳定超疏水表面的作用. 最后, 对超疏水理论的不足和未来发展进行了展望. 关键词： 超疏水 仿生 接触角 滞后