1 江西环境工程职业学院通讯与信息学院, 江西 赣州 341000
2 江西农业大学, 江西省高校生物光电及应用重点实验室, 江西 南昌 330045
为提高激光诱导击穿光谱 (LIBS) 寻峰中重叠谱的分辨能力并抑制随机噪声的干扰, 提出用Gold去卷积算法结合平滑处理的自动寻峰方法。对于标准样品NIST 1256b和NIST 1762的LIBS光谱, 先进行平滑处理, 然后采用高斯形系统函数去卷积, 最后用五点法对去卷积结果进行自动寻峰。实验研究了平滑处理结合不同半峰全宽 (FWHM) 的系统函数对重叠峰分辨能力和抗随机噪声干扰能力的影响。结果表明, 采用0.140 nm (比弱峰的FWHM稍大) 作为Gold去卷积系统函数的 FWHM, 结合平滑处理能取得高达0.039 nm的重叠谱分辨能力, 且寻峰峰位、峰值、曲线拟合与NIST数据库的数据都能较好地吻合。研究初步表明基于Gold去卷积算法的自动寻峰可应用于LIBS数据处理。
光谱学 光谱自动寻峰 激光诱导击穿光谱 Gold去卷积算法 重叠峰分辨 spectroscopy automatic peak detection laser-induced breakdown spectroscopy Gold deconvolution algorithm resolving overlapped spectra
1 中南大学湘雅二医院普外科, 长沙 410011
2 湖南师范大学医学院, 长沙 410006
3 珠海市人民医院急诊科, 珠海 519000
本文主要对大鼠、小鼠盲肠结扎穿刺术(CLP)脓毒血症模型进行分析, 从模式动物角度发现潜在的脓毒血症相关基因, 为脓毒血症诊疗提供理论依据。从NCBI-Gene Expression Omnibus数据库下载原始微阵列数据集, 然后纳入盲肠结扎穿刺术脓毒血症及假手术组模型数据。运用生物信息学方法将数据标准化处理后, 筛选差异基因进行富集分析和通路分析, 并构建蛋白质相互作用关系网络, 筛选出具有重要生理调节功能的核心蛋白质和关键候选基因。通过大鼠盲肠穿刺脓毒血症诱导后肝组织的差异基因表达芯片筛选, 共获得350个能上调1.5倍及以上的差异基因, 1 337个能下调2倍及以上的差异基因; 通过小鼠盲肠穿刺脓毒血症诱导后肝组织的差异基因表达芯片筛选, 获得3 532个上调1.5倍及以上的差异基因, 4 020个下调1.5倍及以上的差异基因; 对上述芯片结果的差异基因取交集, 得到29个共同上调表达1.5倍以上的差异基因和84个共同下调表达1.5倍以上的差异基因。利用String数据库对上述基因进行蛋白质-蛋白质的相互作用(PPI)网络分析, 并利用David数据库从生物过程(BP)、分子功能(MF)、细胞组分(CC)和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路4个角度进行基因功能分析, 发现共有10条通路与脓毒血症肝组织关系密切, 其中最主要的通路为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路, 其次, 缺氧诱导因子1(HIF-1)、叉形头转录因子的O亚型(FoxO)、乙型肝炎、血小板激活及胆汁分泌等通路调控也与脓毒血症相关。本研究为进一步探讨脓毒血症相关病理生理机制及诊疗方法提供了理论基础。
脓毒血症 差异基因分析 盲肠结扎穿刺术模型 MAPK通路 sepsis differential gene analysis cecal ligation and puncture model MAPK pathway
1 吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130061
2 吉林大学口腔医学院, 吉林 长春 130021
临床上脑血流量(cerebral blood flow, CBF)等脑血管血流动力学参数是脑血氧水平及脑血管储备功能诊断依据, 现有检测手段存在技术复杂及相应试剂或设备不适用于所有诊断人群等缺点。 为解决以上问题, 利用近红外光谱技术(NIRS)结合吲哚青绿(indocyanine green, ICG)脉搏色素浓度法, 研究了一种无创、 快速、 可重复测量的脑血流量床旁检测方法NIRS-ICG。 该方法根据静脉注射ICG后脑组织及脑动脉血流中三种主要吸光色团氧合血红蛋白(oxygenated hemoglobin, HbO2)、 还原血红蛋白(reduced hemoglobin, HbR)及ICG的浓度变化情况, 建立脑组织及脑动脉血流中ICG积累量及引入量模型, 以获得脑血氧及CBF等脑血流动力学参数。 为验证该方法的可行性, 将NIRS-ICG应用于血碳酸正常及高碳酸血症病理模型的实验猪的脑血流情况检测。 具体方法是: 分别对四组实验猪用按0%, 3%, 6%, 9%比例调制的CO2和空气混合气体施行机械通气, 静脉快速推注ICG后, 利用NIRS-ICG方法测量CBF、 脑动脉血氧饱和度(cerebral arterial oxygen saturation, SaO2)及脑血管管床平均循环时间(mean transit time, MTT)。 实验结果表明, NIRS-ICG测得的CBF随CO2比率升高而升高, SaO2随着CO2比例的升高而降低, MTT并无显著变化, 与生理变化一致。 因此, 该方法可为脑血氧及脑血管储备功能诊断提供可靠依据。
近红外光谱技术 脑血流量 脑血管血流动力学参数 脉搏色素浓度法 吲哚青绿 NIRS Cerebral blood flow Cerebral vascular hemodynamic parameters Pulse-dye densitometry ICG 光谱学与光谱分析
2017, 37(4): 1069
宜春学院物理科学与工程技术学院, 江西 宜春 336000
从非线性薛定谔方程出发,用变分法得出了描述锐度因子为不同自然数的超高斯脉冲在光 纤色散(二阶和高阶)和非线性(三阶和五阶)作用下传输的微分方程组,用龙格-库塔算法对微分 方程组进行数值求解。结果表明对于给定的较小的光纤色散和非线性系数,都存在特定的三阶和 五阶非线性系数使非线性有效地对高阶和二阶色散给脉冲传输造成的展宽影响加以补偿,此时 超高斯脉冲在光纤以近似保形的状态稳定传输。当色散系数与非线性系数之比太大时脉冲将被无限展宽。
导波与纤维光学 有效补偿 高阶色散 五阶非线性 变分法 龙格-库塔算法 guided wave and fiber optics effective compensation high-order dispersion the quintic nonlinearity variational method Runge-Kutta algorithm
宜春学院物理科学与工程技术学院, 江西 宜春 336000
用龙格-库塔算法对描述超高斯脉冲在光纤中传输的微分方程组进行了数值求解,数 值结果表明归一化二阶色 散系数的大小合适且初始啁啾较小时脉冲的脉宽和频率啁啾随距离振荡演化,脉冲的频率和相位则出现随传输距离增 大而增大的抖动。求出了高斯脉冲的锐度因子为不同值(小于等于7) 能使超高斯脉冲在光纤中持续保形传输的归一 化二阶色散系数和初始啁啾大小条件(小于), 当二阶色散系数太大或太小或初始啁啾太大时脉冲在传输过程中 各重要参量都会严重偏离它们的初始值。
导波与纤维光学 保形传输条件 归一化二阶色散系数 龙格-库塔算法 waveguide and fiber optics condition of conformal transmission normalized coefficient of second-order dispersion Runge-Kutta algorithm
宜春学院物理科学与工程技术学院, 江西 宜春 336000
根据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分得出矩孔菲涅耳衍射的光强分布表达式, 对该表达式作了数值计算,分析了矩孔尺寸 对衍射光强分布的重要影响。当光源的孔面投影位于矩孔中心且矩孔尺寸很小时,光强分布具有夫朗和费衍射的特征; 随着矩孔尺寸增大,在离几何照明区边界距离相等的几何阴影区域内相邻光强峰值与谷值的比值越小,几何照明区出现的 光强峰值越多。当光源的孔面投影不在矩孔中心时光强分布的对称性不复存在。最后计算分析了多矩孔菲涅耳衍射的光强分布。
傅里叶光学 光强分布 矩孔菲涅耳衍射 数值积分 Fourier optics light intensity distribution Fresnel diffraction at rectangular aperture numerical integration
宜春学院物理科学与工程技术学院，江西 宜春 336000
根据含三阶色散微扰修正项的非线性薛定谔方程，采用变分法，导出了三阶色散效应作用下光纤中具有初始啁啾的类明孤子各参数随距离演化的微分方程组，并用龙格－库塔算法对微分方程组进行了数值求解，数值结果表明：正三阶色散使脉宽展宽，负三阶色散使脉宽压缩，而初始啁啾总是使脉宽展宽，它们都导致相位与频率的抖动和更为严重的频率啁啾。为保证类明孤子稳定传输必须控制三阶色散系数和初始啁啾在很小(如≤0．0001)的范围内，采用三阶色散符号正负交替改变的光纤也有助于类明孤子稳定传输。
纤维与导波光学 传输特性 变分法 类明孤子 龙格－库塔算法 fiber and waveguide optics propagation characteristics variational method bright-soliton-like pulses Runge-Kutta algorithm
宜春学院物理科学与工程技术学院,江西,宜春,336000
根据含五阶非线性微扰修正项的非线性Schr (o)dinger 方程,采用变分法,导出了光纤中高斯脉冲各参数随传输距离演化的微分方程组,用龙格-库塔算法对该方程组进行了数值求解.数值结果表明:五阶非线性使高斯脉冲的脉宽压缩,可在一定程度上抵消初始啁啾对脉宽的展宽作用,五阶非线性还可减小高斯脉冲频率、相位的抖动,因而适度的五阶非线性(γ=0.001-0.3)有利于高斯脉冲的稳定传输.
纤维与导波光学 脉宽压缩 变分法 高斯脉冲 龙格-库塔算法
1 宜春学院物理科学与工程技术学院，江西 宜春 336000
2 江西师范大学物理与通信电子学院，江西 南昌 330027
根据含五阶非线性微扰修正项的非线性薛定谔方程，采用变分法，导出了光纤中类明孤子各参数随传输距离演化的方程组，研究了脉宽与距离、啁啾与脉宽之间的关系，并对描述相位和频率的方程组用龙格－库塔算法进行了数值求解。结果表明：五阶非线性使类明孤子的脉宽压缩，可在一定程度上抵消初始啁啾和三阶色散对脉宽的展宽作用；五阶非线性对类明孤子的相位和频率演化特性的影响不明显，因而适度的五阶非线性(γ在0．0001到0．1之间)有利于类明孤子的稳定传输。
纤维与导波光学 脉宽压缩 变分法 类明孤子 龙格－库塔算法 fiber and waveguide optics compression of width variational principle brightsoliton-like pulses Runge-Kutta algorithm
1 江西师范大学物理与通信电子学院,江西,南昌,330027
2 上饶师范学院物理系,江西,上饶,334001
从含修正项的非线性薛定谔方程出发，采用变分法，导出了在三阶色散情况下光学高斯型脉冲参数随传输距离的演化方程组；在此基础上，求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系；并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解；讨论了三阶色散对光纤中高斯型脉冲传输特性的影响。
纤维与导波光学 三阶色散 变分法 高斯型脉冲 传输特性 fiber and waveguide optics third-order dispersion variational method Gaussianshaped pulse propagation property
