一种力–电协同驱动的细胞微流控培养腔理论模型

细胞培养液在微流控生物反应器中受到外界物理场(如压力梯度或者电场)作用流动而产生流体剪应力,并进一步刺激种子细胞调控其内部基因的表达,从而促进细胞的分化和生长,这个过程在自然生命组织内的微管中亦是如此.考虑到细胞培养微腔隙中液体流动行为很难实验量化测定,理论建模分析是目前可行的研究手段.因此建立了矩形截面的细胞微流控培养腔理论模型,将外部的物理驱动场(压力梯度与电场)与培养腔内液体的流速、切应力和流率联系起来,分别得到了压力梯度驱动(pressure gradient driven,PGD)、电场驱动(electric field driven,EFD)及力–电协同驱动(pressure-electricity synergic driven,P-ESD)三种驱动方式下的液体流动理论模型.结果表明该理论模型与现有的实验结果基本一致,即力–电协同作用下的解答为压力梯度驱动和电场驱动结果的叠加.细胞培养腔内的流体流速、剪应力及流率幅值均正比于外部物理场强幅值,但随着压力梯度驱动载荷频率的增大而减小,随着电场驱动频率的变化不明显.在压力梯度驱动作用下,细胞贴壁处的切应力随着腔高的增大而线性增大,流率则随着腔高的增大而非线性增大,而电场驱动下的结果不受腔高的影响.生理范围内的温度场变化对压力和电场驱动的结果影响不大.另外,在引起细胞响应的流体切应力水平,电场驱动能提供较大的切应力幅值而压力梯度驱动则能提供较大的流率幅值.该理论模型的建立为细胞微流控生物反应器实验系统的设计及参数优化提供理论参考,同时也为力–电刺激细胞生长、分化机理的研究的提供基础.     

基于 DSP和S1D13305的EL屏显示控制系统设计

针对野外恶劣使用环境,设计了一种环境适应性强的显示控制系统。该系统采用基于DSP和S1D13305控制EL显示屏的设计方案,从软硬件两方面阐述了DSP和显示控制芯片之间的接口电路和设计方法,解决了显示控制芯片内部字库内容单一的问题,并给出了系统设置和显示控制芯片初始化程序,开发了显示驱动模块。经过实战考核和应用,该显示系统在野外恶劣环境中工作稳定,显示效果良好。该显示系统达到了预期效果。     

一种骨小管中液体流动产生的流量及切应力模型

骨组织受力变形后其内部液体就会流动,同时在其微观结构——骨单元壁中扩散,并进一步产生一系列与骨液流动相关的物理效应,如流体剪切应力、流动电位等,这些物理效应被细胞感知并做出破骨或成骨等反应,来使骨适应外部载荷环境.鉴于骨组织产生的内部液体流动很难实验测定,理论模拟是目前的主要研究手段.基于骨单元的多孔弹性性质建立了骨小管内部液体的流动模型,该模型将骨单元所受的外部载荷与骨小管内部液体的压力、流速、流量和切应力联系起来,并进一步可以研究其力传导与力电传导机制.骨小管模型的建立分别基于中空和考虑哈弗液体的骨单元模型,并考虑了骨单元外壁的弹性约束和刚性位移约束两种边界条件.最终得到骨单元在外部轴向载荷作用下,骨小管内部液体的流量及流体切应力的解析解.结果表明:骨小管中的液体流量与流体切应力都正比于应变载荷幅值和频率,并由载荷的应变率决定.因此应变率可以作为控制流量和流体切应力的一种生理载荷因素.流量随着骨小管半径的增大而非线性增大,而流体切应力则随着骨小管半径的增大而线性增大.此外,在相同的载荷下,含哈弗液体的骨单元的模型中,骨小管中液体的流量和切应力均大于中空骨单元模型.     

单频网外辐射源雷达定位算法分析

单频网外辐射源雷达存在测量-发射站关联模糊的问题,在进行目标定位时必须考虑测量-发射站关联解模糊问题。基于此,建立了单频网外辐射源雷达系统测量-发射站关联模型,推导了三维TOA定位方法以及估计目标高度的二维TOA定位方法原理,给出了相应算法的GDOP定位精度分析,并通过一个三发单收的外辐射源定位模型仿真验证,分析了不同算法对定位精度以及对测量-发射站关联的影响。结果表明,采用估计目标高度的二维TOA定位方法能够提高单频网外辐射源雷达测量-发射站关联概率。     

High-peak-power passively Q-switched 1.3 μm Nd:YAG/V~(3+):YAG laser pumped by a pulsed laser diode

We demonstrate a high-pulse-energy, short-pulse-width passively Q-switched(PQS) Nd:YAG∕V3t:YAG laser at 1.3 μm, which is end-pumped by a pulsed laser diode. During the PQS regime, a maximum total output pulse energy of 3.3 m J is obtained under an absorbed pump pulse energy of 21.9 m J. Up to 400 μJ single-pulse energy is realized with the shortest pulse width of 6.16 ns and a pulse repetition frequency of 34.1 k Hz,corresponding to a peak power of 64.9 k W. The high-energy laser pulse is operated in the dual wavelengths of 1319 and 1338 nm, which is a potential laser source for THz generation.     

Wildly Tunable,High-Efficiency MgO：PPLN Mid-IR Optical Parametric Oscillator Pumped by a Yb-Fiber Laser

We demonstrate a wildly tunable, high-eFficiency mid-infrared （mid-IR） output-coupled single resonant optical parametric oscillator （OC-SRO） pumped by a Yb-fiber laser. The compact mid-infrared source employs a 50- mm-long, multi-grating MgO-doped periodically poled lithium niobate （MgO-PPLN） crystal, providing as much as 1.73 W idler power at 3.012#m, and 1.27W signal power at 1645nm, corresponding to an overall conversion efficiency of 41.7% and a slope efficiency of 77.9%. In particular, the mid-infrared output power of 1.03 W and 0.67W are obtained at 3.7μm and 3.9μm, respectively, with an optical-to-optical conversion efficiency of 14.3% and 9.3%. Furthermore, the idler light is tunable from 3 μm to 3.9 μm by changing the periods from 31 to 28.5μm, with the output power 〉1 W over 78% of the tuning range. Our experimental results are pump power limited and further mid-IR power and conversion efficiency could be obtained with a suitable high-power pump source. The total OC-SRO output power rms at 2.6 W is about 0.6% during 2 h measurement.