紅外光譜細(xì)胞水分檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、水分子普遍存在于生物體系中，研究水分子在生物細(xì)胞體系中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)揭示細(xì)胞體系特征和細(xì)胞環(huán)境作用機(jī)制和水分子作用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系具有十分重要的意義。本文運(yùn)用紅外光譜技術(shù)檢測細(xì)胞水分，首次提出單個(gè)細(xì)胞排列的細(xì)胞流道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)水分子量化無創(chuàng)探測和對(duì)單個(gè)細(xì)胞水分檢測。 本文通過對(duì)細(xì)胞水分無創(chuàng)探測方法研究，設(shè)計(jì)研制了紅外光譜細(xì)胞水分檢測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。整機(jī)主要由信號(hào)獲取系統(tǒng)、細(xì)胞排列流動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。信號(hào)獲取系統(tǒng)采用半導(dǎo)體

2、激光二極管作為紅外源器件，選用碲鎘汞半導(dǎo)體探測器，設(shè)計(jì)合適的偏置電路和低噪聲信號(hào)放大器組成信號(hào)采集系統(tǒng)，運(yùn)用數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)基于PC數(shù)據(jù)操作。測試結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)了細(xì)胞排列的細(xì)胞流道、真空腔，選擇了合適的細(xì)胞流動(dòng)真空泵，實(shí)現(xiàn)了無重合信號(hào)細(xì)胞流動(dòng)排隊(duì)方法。數(shù)據(jù)處理模塊采用Daubechies緊支集濾波器系數(shù)，作為Mallat塔式算法快速分解和重構(gòu)的小波變換系數(shù)對(duì)采集的紅外信號(hào)降噪濾波，取得了滿意的濾波效果。討論了在微量水分檢測條件下和

3、更一般的情形，分別采用最小二乘法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了細(xì)胞的紅外光譜與其水分含量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果表明，細(xì)胞樣品集的化學(xué)檢測值與近紅外預(yù)測值的相關(guān)系數(shù)為：R=0.952。 同時(shí)，本文為紅外探測系統(tǒng)提出了一種新型的無活塞壓縮微型制冷技術(shù)，采用經(jīng)典而成熟的逆卡諾熱力循環(huán)，波紋管的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)替代傳統(tǒng)活塞壓縮具有無泄漏無油潤滑等性能，具有制冷性能穩(wěn)定，制冷量大，節(jié)能高效，易于微型化的顯著優(yōu)點(diǎn)。 本文研究內(nèi)容得到了航空科