用于无创血糖检测的调频连续波激光雷达技术理论分析

连续无创血糖检测能够更好地实现对糖尿病的管理和治疗.提出一种利用调频连续波(FMCW)激光雷达技术实现无创血糖测量的方案,通过检测皮肤散射系数的改变来测量血糖浓度的变化.与传统的光学相干层析成像血糖检测法相比,结构更简单,利于实现仪器的小型化、便携化.FMCW激光雷达无创血糖测量系统采用差分干涉的方法,将时域的信号转移...     

用人工神经网络方法测量生物组织光学参数γ

提出了一种利用亚扩散空间分辨漫反射预测生物组织约化散射系数μ_s'和相函数参量γ的人工神经网络方法 .采用蒙特卡罗方法得到光子经生物组织漫反射的数据样本,利用这些数据样本训练反向传播神经网络,用于从亚扩散散射光中预测γ的信息.为了解决同时预测μ_s'和γ两个参数时会产生较大误差的问题,分段数据训练两个BP网络,依次识别μ_s'和γ.研究发现3.64l_(th)(l_(th)表示平均输运自由程)是对γ的不敏感点,可用该点附近的数据样本训练网络用于预测μ_s',用2l_(th)范围内的数据样本训练网络用于预测γ.蒙特卡罗仿真结果表明,在1.3≤γ≤1.9范围内,预测结果与真实值的相对均方根误差在1%以内.与现有的测量方法相比,所提的人工神经网络方法更加简单,且提高了预测精度.     

基于蒙特卡罗模拟的无创生化检测最佳探测距离的研究

人体内各种血液生化成分含量的变化是评价健康状况的重要信息。人体皮肤中,血糖、胆固醇等生化成分主要存在于真皮层的血液中,本文通过研究最佳的探测距离,提高真皮层的近红外光谱信号强度,排除表皮层、皮下组织产生的干扰。首先,通过对人体皮肤的组织结构进行分析,计算得到了皮肤各层的组织光学特性参数,以葡萄糖在合频波段吸收峰2 270 nm处的组织光学参数为例建立了皮肤的蒙特卡罗模型;然后,利用蒙特卡罗方法模拟了光在皮肤中的传输规律,得到了平均路径长度、平均探测深度以及各层吸收光子能量比例随入射角度、探测距离的变化情况。结果表明,光子以小于45°角入射时,可以忽略入射角度对光子传输路径的影响。探测距离为1 mm时,真皮层吸收光子能量所占比例最大,同时又能保证探测器接收到较多的能量。本文确定1 mm作为最佳的探测距离,可以有效降低皮肤中其他组织的干扰,获取真皮层中血液的光谱信息,有利于生化成分的近红外无创检测,为后续实验奠定理论基础。     

紫激光辐射人肺组织的光学特性

应用光纤探测系统和自行研制的光纤探针深度针,成功实现了Ｋｒ＾＋紫激光辐射新鲜离体人肺组织体表面漫反射率和内部光能流率分布的精确测定,并利用漫射理论和加倍（ＡｄｄｉｎｇＤｏｕｂｌｉｎｇ）方法的部分结论,获得了紫光从肺癌组织和正常组织的主要光学特性参数,与蒙特卡罗法拟合实验的光分布曲线得出的结果一致秋临床实际应用提供了重要的原始参数。     

无创人体血糖检测光学方法的研究现状与发展

糖尿病威胁着人类健康,血糖有创检测的弊端使无创检测方法成为糖尿病患者的迫切需求,无创血糖检测也因此成为国内外学术界研究的热点。但到目前为止还没有一种无创检测仪器有足够的精度能够应用于临床。文章中介绍了研究较多的光声光谱法、拉曼光谱法、荧光法、偏振光旋光法、光学相干层析成像法,近红外光谱法等光学光谱检测方法的原理、方法、特点以及当前国内外研究现状和进展。从中分析了限制血糖浓度无创检测应用于临床的技术难点问题及未来的研究方向,指出动态光谱方法是无创血糖测量中最有应用前景方法之一。     

双层半无限生物组织光学背散射的MonteCarlo模拟

用MonteCarlo方法模拟了漫散射光在双层半无限生物组织中的传输，并与半无限情形相比较，给出了一定表层厚度d下，组织表面的光强值、传输深度及分布范围随着各项异性因子g、吸收系数μa以及散射吸数μs变化而变化的关系，分析了其变化原因。     

生物组织光学参数与热物性参数的相关性研究

基于组织光学和人工神经网络理论,提出了一种全新的确定生物体热物性参数的方法.利用积分球系统测量介质组织光学特性参数,以该特性参数作为人工神经网络输入变量,以热物性参数为目标变量,利用神经网络的自学习系统,最终建立光学特性参数与热物性参数间的非线性映射一黑箱模型.为验证模型,测量了多种热物性参数已知物质的光学特性参数,然后由黑箱模型得到热物性参数计算值,计算值和已知真实值的相对误差均在5%以内.该方法可用于测量生物体的各种热物性参数.     

温度对生物组织模拟液光学特性影响的研究

采用牛奶作为生物组织的模拟液,研究温度变化对生物组织光学特性的影响。应用双积分球技术对牛奶在光波波长为1100~1700 nm、温度25~40℃范围内的光学参量进行了测量,分析光学参量随温度的变化规律。结果表明,温度对散射作用的影响比吸收作用更大,随温度的升高,约化散射系数具有明显减小的趋势。与25℃相比,40℃下的约化散射系数下降了约10%;而吸收率的变化趋势不明显且规律复杂。以上研究结果与公开发表的人体离体皮肤组织光学参量随温度变化的研究结果基本一致,从而为深入研究温度对生物组织光学测量的影响提供了理论和实践上的指导。     

基于光信息处理技术的无创血糖测量方法

血糖无创检测技术是在不损伤皮肤的条件下测量出人体血液中血糖浓度的新方法。它能解除糖尿病患者经常化验所需要的针刺取血的痛苦，避免病毒通过血液传染的危险。同时它能有效地提高对血糖监测的水平，降低患者的危险。本文对国际上无创血糖测量技术的研究现状进行了综述和分析，介绍了几种具有代表性的无创检测仪器的原理，分析了各种测量方法的优缺点，指出了未来血糖无创检测技术研究的发展方向。     

两层生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的光学特性参数是与疾病的无损光诊断有关的重要的光学参数，一般的测量所应用的模型是假设生物组织为半无限厚的均匀结构。为了更能反映生物组织的真实特性，本文应用两层结构模型，即假设第一层为有限厚的均匀组织，第二层为半无限厚，由漫射方程经过傅立叶变换得到传输方程的漫射解。为检验漫射解的准确性，将漫射解的表面漫射光分布与Monte Carlo模拟结果进行了比较，结果表明两者符合得很好。为了研究由漫射解是否可以获得两层组织的光学特性参数，将漫射解与Monte Carlo模拟数据进行了非线性拟合，反演获得组织的光学特性参数，结果表明，由漫射解可以获得两层组织的有效散射系数和吸收系数。     

组织光学概要

组织光学是研究光辐射能量在生物组织体内的传播规律以及有关组织光学特性的测量方法的一门新兴交叉学科．文章综述了组织光学的产生背景、发展状况、基本概念、主要理论方法和研究内容，并说明了它的应用前景．     

光学相干层析信号的模拟分析与计算

对传统的模拟介质散射响应函数的蒙特卡罗算法的计算过程进行了改进，提出光子不可分割的假设，这样可以避免人为选定光子被吸收阈值的不确定性；同时采用双曲线法模拟入射高斯光束，解决了对表面为非平面介质的传输信号进行模拟的问题.通过对盖玻片（平面）与眼角膜（曲面）的光学相干层析探测信号及层析图的数值模拟，并与相应实验结果进行比较，证实了该方法与假设的可行性. 关键词： 光学相干层析 蒙特卡罗法模拟 散射     

Magnetic properties for cobalt nanorings: Monte Carlo simulation

In this paper, two structure models of cobalt nanoring cells (double-nanorings and four-nanorings, named as D-rings and F-rings, respectively) have been considered. Base on Monte Carlo simulation, the magnetic properties of the D-rings and F-rings, such as hysteresis loops, spin configuration, coercivity, etc., have been studied. The simulated results indicate that both D-rings and F-rings with different inner radius (r) and separation of ring centers (d) display interesting magnetization behavior and spin configurations (onion-, vortex- and crescent shape vortex-type states) in magnetization process. Moreover, it is found that the overlap between the nearest single nanorings connect can result in the deviation of the vortex-type states in the connected regions. Therefore, the appropriate d should be well considered in the design of nanoring device. The simulated results can be explained by the competition between exchange energy and dipolar energy in Co nanorings system. Furthermore, it is found that the simulated temperature dependence of the coercivity for the D-rings with different d can be well described by H_c=H₀ exp[−(T/T₀)^p].     

Comparison of Kinetic Theory and Hydrodynamics for Poiseuille Flow

Comparison of particle (DSMC) simulation with the numerical solution of the Navier–Stokes (NS) equations for pressure-driven plane Poiseuille flow is presented and contrasted with that of the acceleration-driven Poiseuille flow. Although for the acceleration-driven case DSMC measurements are qualitatively different from the NS solution at relatively low Knudsen number, the two are in somewhat better agreement for pressure-driven flow.     

R32热力学性质的蒙特卡罗模拟

建立在统计热力学和分子力学理论基础上的分子模拟方法逐渐运用于计算制冷剂的热力学性质。文中首先在NVT系综条件下,采用吉布斯蒙特卡罗模拟方法(GEMC),模拟了R32的气液相平衡的密度、饱和蒸汽压及蒸发焓;其次在NPT系综条件下,采用蒙特卡罗模拟方法(MC),模拟了R32在4MPa条件下的过冷液态密度。模拟结果同美国国家标准研究所(NIST)的Refprop 8.0相比,有很好的一致性。结果表明,运用该方法预测单一制冷剂的热力学性质是可行的。     

Random alloy diffusion kinetics for the application to multicomponent alloy systems

In this paper, extensive Monte Carlo simulation results are reported on tracer and collective diffusion correlation effects in the random ternary alloy, as an example of a multicomponent alloy system. The problem of analytically describing both collective and tracer diffusion kinetics is also addressed for the random multicomponent alloy by application of a combination of the Manning theory and Holdsworth and Elliott theory. It is found that the overall results from the combined theory agree reasonably well with Monte Carlo results. This combined approach is much more accurate than Manning’s approach itself and much more manageable than the almost exact, but unfortunately difficult to use, self-consistent theory of Moleko, Allnatt and Allnatt. Some relations between the Onsager phenomenological coefficients and tracer diffusion coefficients are derived and are tested with our Monte Carlo data. Good agreement is found.     

利用空间分辨漫反射无损测量生物组织的光学参量

利用空间分辨漫反射光确定生物组织的光学参量进行了实验研究，分别用光纤探测器和CCD无损测量了半无限大生物组织(牛脂肪和牛肉)表面的漫反射光的径向分布．由漫射方程对漫反射光强的相对分布值作非线性拟合确定了生物组织的吸收系数和约化散射系数，所得结果与国外报道的绝对测量法测量的结果相比，其差别小于9．4％．研究结果表明，光纤测量和CCD测量有较好的一致性，而CCD探测具有测量准确、简单和快捷的特点。     

非视线散射大气光通信的光学天线

由于大气衰减的影响,非视线散射大气光通信需要使用光学天线以提高对光信号的采集能力,进而增加通信距离。针对非视线大气光通信的需求,利用ZEMAX软件对半球透镜、复合抛物面聚光器（CPC）和卡塞格伦望远镜等光学天线进行了性能分析。分析表明：半球透镜和CPC视场较大,增益值高。利用蒙特卡罗法模拟计算了一定条件下,非视线散射光通信在有无半球透镜或CPC作光学天线时到达探测元件的能量随通信距离的变化。结果表明：CPC聚光能力更强,适合作为非视线散射光通信的光学天线。     

光学合成孔径成像技术的uv覆盖与孔径排列研究

从地平坐标系和时角坐标系出发,运用坐标旋转公式推导出光学合成孔径成像技术中干涉阵排列和uv覆盖之间的几何关系式,以特定观测天区为例,在南京模拟三孔径Y型阵,并运用蒙特卡洛法对2个目标函数分别优化,将其优化结果进行比较,找到比较适合该文的目标函数。