基于电子扫描的Image J图像处理系统在多孔材料中的应用

扫描电镜由于其高分辨率而被广泛应用在材料微观结构的观察,为了能定性地分析出不同材料表面拓扑结构的差异,一种基于电子扫描的Image J图像处理算法系统被开发,结果表明:这种算法系统能够定性分析出材料表面微观拓扑结构的差异,具有较高精确性和广泛适用性。     

基于一种新型强迫振荡仪器的呼吸道阻抗测量研究

强迫振荡技术被越来越多地应用于呼吸系统力学研究中。为了检验一种新型强迫振荡仪器的临床应用前景,设计了一组实验用于测量哮喘病人和正常人,从而证明这种新型的仪器对哮喘病诊断是否有帮助。实验征集了5个哮喘病人和5个正常人。测量结果表明:所测得的呼吸系统阻抗在两组人之间有明显差异,展示了这种新仪器在哮喘病诊断中的应用潜力。     

第一性原理计算NbTaTiZr系多组元合金骨科植入物材料的力学性能

基于第一性原理密度泛函理论,结合广义梯度近似(GGA),对采用虚拟晶格近似(VCA)法建立的NbTaTiZr系体心立方结构模型,进行结构性质、弹性性质、各向异性以及硬度和耐磨性的计算,并结合骨科植入物材料的力学性能指标对计算结果进行了讨论。结果表明,Nb、Ta元素可以提高材料的延展性和金属键特性。Ti元素含量的增加有利于多组元合金杨氏模量和剪切模量的降低,显著提高合金的塑性,但考虑到泊松比与天然骨的匹配,应该严格控制Ti的含量。Ta、Nb、Zr、Ti对合金各向异性的影响依次增强。NbTa_1.4TiZr合金的泊松比与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)人工髋关节相当,最接近人体皮质骨的显微硬度。     

常见哺乳动物源胶原蛋白的提取及其性能表征

为了评价不同哺乳动物源胶原蛋白理化性能和生物学性能,采用酶法提取从常见哺乳动物猪、鼠、牛中提取胶原蛋白,并对其提取的胶原蛋白氨基酸组成、理化性能和生物相容性进行评价。结果表明,不同来源胶原蛋白氨基酸组成及含量不同;FT-IR图谱显示所提取3种胶原蛋白都较好地维持其三螺旋结构;TG结果表明3种胶原蛋白具有较为相似的热行为,其中猪皮胶原(pig skin collagen,PS-col)对热降解具有更高的稳定性;SEM照片显示鼠尾胶原膜(rat tail collagen,RT-col)具有微粗糙结构表面,猪皮胶原膜表面较为光滑,牛跟腱胶原膜(bovine tendon collagen,BT-col)适中;AFM观察到3种胶原蛋白都呈现胶原纤维束状结构,但不同来源胶原蛋白形成胶原纤维存在差异性;力学性能测试表明牛跟腱胶原能够较好抵抗外界作用力且材料柔性好,猪皮胶原杨氏模量最大,较其它二者不易发生形变,鼠尾胶原力学性能介于二者之间。体外细胞实验结果表明,3种胶原蛋白都具有良好的生物相容性。为优选以胶原基为生物材料满足不同需求匹配提供更多参考。     

全场光学相干层析在细胞成像中的应用研究

研制了一套基于Linnik干涉仪的全场光学相干层析（full-field optical coherence tomography, FF-OCT）系统,以对细胞进行层析成像。不同于其它全场OCT系统的成像方法,该系统采用了基于希尔伯特（Hilbert）变换的图像恢复算法,只需要两幅移相干涉图就可以恢复出样品的结构信息,即使移相出现误差,仍然能够得到样品层析图。系统的实测纵向分辨率达到了1.1 μm,实测横向分辨率达到了2.5 μm。通过对洋葱表皮细胞的初步成像实验,验证了该FF-OCT系统的可行性,为进一步实现高分辨率细胞成像奠定了基础。     

基于LabVIEW的脊柱生物力学测量系统研究

设计了一种能够模拟脊柱侧弯、前屈、后伸、轴向压缩等方向的运动、快速分析脊柱生物力学特性的测量系统。对脊柱不同方向的加载通过万能材料试验机结合特制夹具实现,椎骨的应变由应变式传感器测量。基于LabVIEW平台开发的应变记录模块通过RS—232读取应变信号并实时显示。数据综合处理模块对传感器所测的信号和试验机记录的载荷、位移数据进行整合分析,最终由数据分析模块得出反映脊柱应变、刚度、运动范围等生物力学特性的参数或曲线。实验结果表明:该测量系统操作简单,能够模拟脊柱的三维运动,实现对脊柱多个生物力学特征参数的快速测定。     

体外直接或间接共培养条件下压力经上皮细胞层对气道平滑肌细胞的影响

通过建立气道上皮细胞与平滑肌细胞体外共培养模型,研究气体压力经上皮细胞对气道平滑肌细胞的作用和机制,为理解真实气道内气体压力作用下气道上皮与平滑肌细胞层之间的信息交流方式及其生理病理效应提供科学依据。首先在体外分别单独培养原代大鼠气道上皮细胞和气道平滑肌细胞,然后以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜为介质建立气道上皮细胞与气道平滑肌细胞直接或间接的共培养模型,同时利用自制的气体增压装置对共培养模型中的上皮细胞层施加0-6kPa的压力。之后,采用倒置显微镜、MTT法和原子力显微镜（AFM）等观测共培养模型中气道平滑肌细胞在不同压力作用下和不同时间点的形态特征、细胞增殖和杨氏模量。无论在直接和间接共培养模型中,经上皮细胞施加外部压力都导致气道平滑肌细胞形态变宽、变扁,促进细胞增殖和硬化。而且在直接共培养模型下,气道平滑肌细胞对外加压力的响应更为明显。外加压力透过气道上皮细胞确实能够影响气道平滑肌细胞的结构与功能,这种影响很可能随着上皮细胞和平滑肌细胞间的距离靠近而增强。这一发现对于揭示不同细胞之间的力学信号传导方式有重要的意义,特别是有助于理解哮喘病中气道上皮细胞挤压与气道平滑肌细胞病理变化的关系及其在哮喘病理机制中的作用。     

一种基于虚拟仪器的生理信号测量系统

针对当前生理信号测量领域中因构建相关检测系统而遇到的一些问题,结合生理信号的频段特性,设计了一种基于通用计算机的虚拟仪器系统、通过LabVIEW开发环境采用声卡作为采集设备来克服构建相关检测系统过程中遇到相关问题,其中涉及调幅移频、时分复用和频分复用等原理,从而实现了具有可靠性高、实用性强的多通道生理信号测量系统。实例实验说明:该系统不仅适用于学科研究,也具有提供远程医疗服务的性能,具有广阔的应用前景。     

基于动物模型研究的气体实验系统的设计

针对环境电SO2浓度与哮喘发病关系的动物模型研究,设计了可以模拟含有特定SO2浓度的气体环境的实验系统.通过以单片机C8051F310为核心,构建了气路流体系统、传感检测系统和智能控制系统,实现了SO2浓度在密闭环境中的智能化控制.实验系统能够模拟SO2浓度为0～28.56 μg/L的大气环境,在长期的实验中表现出良好...