1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 苏州光环科技有限公司, 苏州 215123
3 江南大学 理学院, 无锡 214122
为了研究在人体血糖快速变化情况下, 皮肤组织液糖浓度与血液(指血、静脉血)中血糖变化的延迟关系,采用光学相干层析技术, 通过人体口服葡萄糖耐量测试和血糖钳夹实验, 测量了随血糖变化的皮肤光衰减系数, 并对人体血糖平衡延迟时间问题做了研究。为了避免由于延迟因素造成预测血糖值误差过大, 选择700μm ~800μm以下皮肤深度的真皮网状层作为分析计算区域。结果表明, 延迟时间一般随着皮肤区域深度的增加而缩短;在不同的皮肤深度区域, 血糖平衡延迟时间存在一定的差异性。此研究有助于提高光学无创血糖检测的准确性和可靠性。
医用光学 光学相干层析 无创血糖检测 血糖平衡延迟时间 medical optics optical coherence tomography noninvasive blood glucose measurement blood glucose lag time
为了研究稳恒磁场对离体血红细胞的活性衰变产生的影响，采用非接触、无损伤的光镊技术进行了实验与分析。光镊中的高斯激光光束作用使红细胞发生形变，待细胞稳定后切断光路，得到形变血红细胞的相对形变量值，该量值大小与红细胞活性相关;对比了正常离体血液与静置于稳恒磁场中的红细胞活性衰变规律。结果表明，0.20T稳恒磁场可以提高红细胞的变形能力，增强红细胞的活性；同时加速了细胞体内能量的消耗，因离体环境没有能量的补充，能量的消耗加速了红细胞的衰老。这一结果为磁场对细胞的活性影响和动力学分析提供了一些参考。
生物光学 光镊 红细胞 磁场 活性衰变 biotechnology optical tweezers red blood cells magnetic field activity decay
1 江苏理工学院 机械工程学院，常州 213001
2 江苏大学 光子制造科学技术中心，镇江 212013
为了寻求激光加工的最佳工艺参量，采用纳秒激光在人工心脏瓣膜材料热解碳的表面加工微细结构，分析脉冲能量、激光扫描次数、脉宽、扫描速率、扫描间距对热解碳消熔规律的影响。根据热解碳的消熔规律构建了3种微结构模型；根据经典超疏水Cassie理论，分析了热解碳表面发生超疏水的条件，计算出在单位面积上，经硅烷化的热解碳表面微结构占总面积的百分数小于20%，表面就可产生超疏水性。以表面接触角值为实验指标，采用正交实验法优化出了激光诱导热解碳表面周期性结构的最佳实验方案，设计了6组实验参量，成功地在热解碳表面构建了凹坑阵列、平行光栅、乳突阵列微结构。结果表明，6种微结构表面硅烷化后都具备超疏水性。这对制备具有抗凝血性的人工心脏瓣膜表面具有很大帮助。
激光技术 超疏水性 微结构 热解碳 laser technique superhydrophobicity micro-structure pyrolytic carbon
重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
为了获取流体中血红细胞精确的光散射信息，以反常衍射近似理论为基础，采用扁椭球构建了流体中血红细胞的数学散射模型。应用数值仿真模拟技术，分别讨论了血红细胞形体变化、体积变化、取向角和相对折射率变化对光散射幅值分布的影响，建立了相应的图谱分布，并通过实验对此模型进行了验证。结果表明，在前向小角度内，不同血红细胞大小、不同相对折射率对光散射信息有着较大影响。这一结果对于病理血红细胞的快速准确检测和流式细胞仪等细胞测量仪的精确测量是有帮助的。
散射 图谱分布 反常衍射近似 红细胞 扁椭球模型 数值分析 实验验证 scattering spectrum distribution anomalous diffraction approximation red blood cell oblate ellipsoid model numerical analysis experiment proving
为了实现光声信号的快速采集和图像重建，采用基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集，由LABVIEW调用MATLAB程序对采集到的数据进行处理，最后利用滤波反投影重建算法，实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0．15mm，重建图像与实物十分吻合。结果表明，该系统具有快速、方便、直观等特点，有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。
医用光学与生物技术 光声成像 光声信号 虚拟仪器 medical optics and biotechnology photoacoustic imaging photoacoustic signals virtual instrument
1 军械工程学院 光学与电子工程系，石家庄 050003
2 清华大学 精密仪器与机械学系 精密仪器测试技术与仪器国家重点实验室，北京 100084
为了研究工作波段在近红外的激光安全问题，建立了连续激光辐照生物组织的热学模型，通过分离变量法求解热传导方程，得出了生物组织在激光辐照阶段和扩散阶段皮肤组织瞬态温度分布的精确解析解，并以氧碘激光辐照皮肤组织为例，计算了皮肤组织在激光辐照下的温度场分布。结果表明，皮肤组织温升随激光辐照时间和功率密度的增加而增加，辐照结束后，皮肤表面温度缓慢下降，深处温度先缓慢上升，再缓慢下降。分析结论与相关实验结果取得一致，证实了所建模型的合理性。该结论对于其它连续激光对物质的热损伤研究是有帮助的。
激光物理 温度分布 解析计算 皮肤组织 laser physics temperature distribution resolution calculation skin-tissue
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
3 深圳大学 光电工程学院，深圳 518060
类胡萝卜素作为一种强抗氧化剂在人体的抗氧化防御系统中起着重要作用，它在人体中的含量可以用来表征人体的健康状况。为了研究人体中的类胡萝卜素含量，采用了共振喇曼光谱法检测人体皮肤中的类胡萝卜素。经过反复实验得到了实验参量的最佳选择。例如选择测量部位为拇指内侧，入射波长473nm、入射光强度20mW、曝光时间5s。同时通过甘油匹配的方法增加了探测到的喇曼信号的强度。利用拟合差分算法有效去除了荧光背景噪声。最终获得了明显的人体皮肤中类胡萝卜素的喇曼光谱。结果表明，用共振喇曼光谱法检测人体皮肤中类胡萝卜素是一种行之有效的方法。
医用光学与生物技术 喇曼光谱 类胡萝卜素 人体皮肤 medical optics and biotechnology Raman spectra carotenoid human skin
1 华南师范大学 激光生命科学研究所 激光生命科学教育部重点实验室，广州 510631
2 广东药学院 临床医学系 外科，广州 510224
3 广东省江门市中心医院 泌尿外科，江门 529071
4 中山大学 第一附属医院外科，广州 510080
5 中山大学 第一附属医院眼科，广州 510080
为了研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532nm，670nm，830nm和1064nm的光穿透深度的变化及其差异。采用了双积分球测量系统以及反向倍增法获取组织的光学特性。得到的实验结果为：在20℃～80℃的温度范围内，BPH组织对532nm，670nm，830nm和1064nm的光穿透深度都是随着激光波长的增大而增大，随着热作用温度的变化而改变的。随着热作用温度的升高，BPH组织对1064nm的光穿透深度的变化显著地较其对532nm，670nm，830nm的光穿透深度的变化都要大得多。其对532nm，670nm，830nm和1064nm的光穿透深度的最大值分别在50℃，50℃，50℃和70℃，其值分别为0．404mm，0．539mm，0．699mm和5．917mm；最小值分别在20℃，20℃，80℃和60℃，其值分别为0．251mm，0．449mm，0．621mm和1．542mm。该测量结果可为激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考。
医用光学与生物技术 组织光学 积分球 人良性前列腺增生组织 激光 光穿透深度 medical optics and biotechnology tissue optics integrating-sphere human benign prostatic hyperplasia tissue laser optical penetration depth
