摘要：提出了一种新的细胞光阱力标定的实验方法，利用细胞电泳原理，设计并研制了一套符合用光镊测力的电动样品池系统，用它替代单光镊操作系统中的普通样品池和高精密压电位移驱动平台，可以用电压调控细胞运动速度，系统相对简单、经济．实验测量结果为：在2～18V／cm电压梯度范围内，酵母细胞的运动速度与电压梯度成正线性关系，即在皮牛量级以下，最大光阱力与光镊光源的功率成线性增加关系．测量结果表明，该方法可实现对细胞光阱力的测量，还可用来测量细胞表面电量．

摘要：本文针对侧流试纸检测灵敏度低的问题,根据Brinkman流动方程及化学反应方程,建立了流动-反应耦合数值模型,研究了侧流试纸不同组成部分的材料性能对流动的影响,分析了PDMS疏水障碍的设置对侧流试纸速度场和被测物质浓度场的影响,得到PDMS疏水障碍对侧流试纸分析仪改进的原理,为侧流试纸的设计提供理论指导。

摘要：纸基微流控芯片由于成本低、比表面积大以及良好的生物兼容性等优势在即时检测领域得到快速发展,但是纸基孔隙结构对于检测性能的影响规律和机制尚不清晰。本文针对侧流试纸这一典型纸基微流控芯片,通过将硝酸纤维素膜多孔结构简化为毛细平板通道,首次建立了耦合毛细流动和反应输运过程的数值模型,研究了样品液滴流速以及硝酸纤维素膜比表面积对检测信号生成的竞争机制。研究结果表明,样品液滴流速的增加以及更大的膜比表面积均可增强检测信号,且硝酸纤维素膜孔径存在最优值以提高检测灵敏度,为硝酸纤维素膜材料的微观设计优化指明了方向。

摘要：为了进一步揭示脑深部电刺激术中微脑电极的结构与电刺激参数之间的关联作用对神经活动的抑制机理,利用有限元方法,研究微脑电极刺激触点结构对其作用区域的刺激范围和刺激程度.分析结果表明,电极触点阵列,特别是触点长度和触点间距是微脑电极结构尺寸中的关键因素,也是对脑电极作用区域影响最大的结构尺寸.电极触点长度或触点间距的增加将会增大对脑部的刺激强度和刺激范围,同时触点长度2倍于触点间距将使得脑部的刺激更加平稳、有效.电极触点长度和触点间距不仅直接影响其作用位置,而且影响其对脑部作用区域的刺激强度和刺激范围的变化规律.研究结果为微脑电极的构建提供了新的设计依据.

摘要：提出利用网格技术,将现有普通计算机计算资源联合起来,共同完成复杂的三维可视化任务.参与可视化任务的每个任务节点都提供一个网格服务,用户可以在任意的一个节点上提交任务.可视化网格平台根据资源信息列表,从使用状态动态变化的计算机当中选择出合适的机器作为任务节点参与可视化工作.测试结果表明,提出的网格平台可用于开发基于网格的医学图像归档与传输系统,实现图像后处理.

摘要：提出非线性-非理想-平衡色谱过程的局域Lagrangian(LLA)方法的矩阵形式。基于Lagrangian描述、局域平衡假设和热力学状态函数等基本物理原理,设计了局域热力学路径(LTP),采用LTP获得了完全热力学状态递推方程的矩阵形式。该递推方程具有Markov特性。对基于LTP的LLA方法的收敛性、相容性和稳定性进行了理论分析和数值实验,给出LLA的稳定性条件。以矢量形式表示了该LLA计算机程序,并模拟了空间分布、轴向扩散和进样量等因素对洗脱曲线的影响。在遍历空间中,建立了离散时间形式的溶质带演化轨线和离散时间控制矢量之间的对应关系。按Bellman动态规划思想,给出对于非线性-非理想-平衡色谱进行优化控制的多段决策问题的简明算法,以此可获得状态矢量和控制矢量的优化轨线。该LLA的矩阵形式消除了制备色谱理论和Markov决策过程或其他基于离散时间状态的现代控制方法之间的鸿沟。

摘要：为了使欠驱动式手指康复训练装置可提供的手指关节活动范围满足训练需求,以某一连杆机构为例,通过分析运动学模型空间状态进行结构优化。首先建立机械机构与手指的简化空间模型,以关键构件及手指关节的旋转角度作为空间向量元素,求得某一机械尺寸及手指长度下所有可能的空间向量,形成空间状态集;然后通过考察空间状态集选择最佳机构尺寸,使得手指关节活动范围满足训练需求。仿真及样机佩戴测试结果表明,经过优化设计后的连杆式机构能够辅助手指在所需的关节活动范围内进行屈曲伸展运动,对手指长度变化的适应能力较强。所提结构优化方法对于欠驱动式肢体康复训练装置的结构优化设计具有一定的参考价值。

摘要：近几年来,光学标测技术已经成为心脏电生理研究中一种非常重要的手段。它利用对嵌在细胞膜上的电压敏感染料随着膜电位变化而产生的荧光光谱迁移进行成像,来进行心律失常与电击除颤等电生理研究。文章测量了常用的电压敏感染料di-4-ANEPPS的荧光光谱,并根据该染料的光谱迁移,设计了一套包括一个通用CCD相机的单波长光学标测系统,可以达到较高的时空分辨率。记录心肌细胞中的电兴奋传导过程,从而可以为今后国内心律失常作用机制的研究工作提供一个有力的工具。

摘要：多色荧光的激发检测光路是多重定量聚合酶链式反应(PCR)系统的核心组成部分。根据系统对荧光激发的均一性、荧光检测的时间和灵敏度需求,提出一种基于磁光开关和光电倍增管(PMT)的多色荧光激发检测光路。通过四色LED单独激发和PMT检测来提高灵敏度;利用磁光效应实现光路的电控切换,配合一维扫描机构和滤光片切换装置,完成96孔标准PCR板的四色荧光扫描。该设计避免了多色荧光光路的系统串扰。由于荧光染料本身光谱特性产生的荧光光谱串扰是通过标准迭代的四维聚类分析算法计算串扰矩阵,并通过4种常用染料的实验研究,对所建荧光检测系统进行荧光光谱串扰评估。

摘要：用于细胞培养的常规培养皿无法直接用于激光共聚焦显微镜的观察,在很大程度上限制了细胞水平上的太赫兹生物效应研究的开展.本文采用了对太赫兹吸收率低的材料——环烯烃聚合物(COP),与聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行共键合,借用软蚀刻、光刻、等离子清洗和高温高压孵育技术将两种材料整合成新型微流控芯片,并利用该微流控芯片探索太赫兹对肠道细胞的生物效应.该微流控芯片可实现肠上皮细胞Caco-2的动态培养,原位免疫荧光染色及激光共聚焦显微镜的直接观察,为太赫兹细胞水平的生物效应研究提供了高效便捷的实验环境.研究中将微流控芯片中培养的肠上皮细胞Caco-2经15 mW/cm^(2)的0.1 THz波辐照10 min,免疫荧光染色结果显示细胞贴附生长的形态改变,胞间紧密连接蛋白ZO-1及桩蛋白Paxillin的水平及分布发生变化,提示太赫兹对细胞的胞外连接及胞间连接均可产生影响,可减弱细胞与培养界面的黏附.本研究设计制备的COP-PDMS共键合微流控芯片为探索太赫兹对细胞的生物效应提供了便捷有效的平台,有望在未来进一步用于太赫兹对细胞分子效应的实时研究.