温度和LED光源对夹竹桃天蛾幼虫行为的影响

为探明温度和光照对夹竹桃天蛾幼虫行为的影响,在实验室条件下观察了5个温度(20、25、30、35和40℃)和5个不同波段的LED光源(红光620—625、黄光580—585、蓝光465—467、绿光520—523和白光460—465 nm)下夹竹桃天蛾幼虫的行为,结果表明:(1)温度对夹竹桃天蛾幼虫行为发生频率和时间分配有影响,各实验温度下休息时间分配均较多。(2)LED光源对夹竹桃天蛾幼虫行为发生频率和时间分配亦有影响,绿色LED光源下的瞭望行为发生频率最高,取食时间分配也最多。(3)各种行为的昼夜节律性因光照条件不同而异。爬行、瞭望、取食和休息行为在16L∶8D光照条件下均显示了昼夜节律性,16L∶8R光照条件下的行为(除第2天的瞭望行为外)具有类似的节律性,爬行行为在黄光处理下保持了节律性,而在蓝光和绿光处理各种行为节律性不明显。这些研究结果揭示了光温对夹竹桃天蛾幼虫行为的影响因温度高低和LED光源颜色(波段)及自身行为种类不同而异。     

超短脉冲微波高效激发的高分辨率热声成像

微波热声成像综合了微波成像和超声成像的优点,具有很好的穿透深度及较高的图像分辨率。热声成像的激发源通常为基于脉冲调制的亚微秒级脉冲微波,激发能量密度约为几mJ/cm2,激发出的热声信号主频通常为2 MHz,成像分辨率约为500μm。随着热声成像向着临床应用方向发展,能否有效的减小辐射剂量并提高成像分辨率,是热声成像系统设计成败的一个关键因素。为了有效改善微波热声成像中热损伤及分辨率,设计开发了超短脉冲微波热声成像系统,实验结果表明该系统提高了热声转化效率约两个数量级,成像分辨率达到105μm,为热声成像的临床应用铺平了道路。     

水下LED 光照对凡纳滨对虾养殖水体环境因子和浮游植物群落变化的影响

为了研究水下LED 光照对凡纳滨对虾养殖环境的影响, 从2013 年5 月到12 月对架设水下LED 光源和未加光源的养殖池塘进行水质和浮游植物样品的分析。结果显示, 在有水下LED(LED 组)和未装光源(对照组)的养殖池塘内温度、碱度、pH、透明度、总悬浮物、溶解氧、硅酸盐和磷酸盐变化趋势均相似。养殖前期LED 组和对照组各项指标变化相似。在养殖中期LED 组的叶绿素a 含量高于对照组, 说明水下LED 有助于提高微藻生物量的积累。同时养殖中期LED 组的浮游植物群落的多样性指数和均匀度指数高于对照组, 说明水下LED 光照有助于提高浮游植物群落稳定性。而在养殖后期LED 组的硝酸盐和亚硝酸盐的含量低于对照组, 说明水下LED 光照有助于水质的稳定。养殖周期内LED 组和对照组优势种变化趋势体现为前期蓝藻-绿藻-硅藻, 中期蓝藻-绿藻(少量)和后期蓝藻-绿藻。     

两种微体化石三维无损成像技术的对比

近年来,各种X射线三维无损成像技术在古生物学领域的应用越来越广泛。但是,不同的X射线三维无损成像技术针对不同保存类型和尺寸的化石标本在成像效果上各有利弊。本文以埃迪卡拉纪陡山沱组磷酸盐化的动物胚胎化石为研究对象,将目前应用最广的两种X射线三维无损成像方法,即基于实验室X光源的吸收衬度显微断层成像技术和基于同步辐射光源的相位衬度显微断层成像技术进行了对比分析。通过对两种技术的原理、效率、空间分辨率和图像衬度的对比,认为基于同步辐射光源的相位衬度显微断层成像技术是目前对于均一矿化的微体化石最佳的三维无损成像解决方案。     

基于阵列式换能器的光声成像系统的实现

目的:本文设计了一套光声成像(photoacoustic imaging,PAI)系统,由脉冲激光、阵列换能器、临床超声(ultrasound,US)主机、软件平台以及成像样品组成。系统的图像质量、最大成像深度等重要参数需通过实验进行确定。方法:使用本系统对黑色头发丝横截面进行成像,比较、分析光声(photoacoustic,PA)信号幅值的半极大处全宽度以量化图像分辨率。此外,使用系统对特定的光吸收体和鸡胸肉组织进行成像,确定系统的成像深度。结果:实验结果证明了PAI系统的实现,其PA图像的平均轴向和横向分辨率分别约为0.18 mm和1.44mm,系统的最大成像深度达到4.6 cm。结论:本PAI系统PA图像分辨率优于US主机获得的US图像分辨率,系统最大成像深度与其他国际研究组的系统成像深度的数量级一致。通过进一步优化与活体组织实验的开展,本PAI系统将有望实现临床成像诊断。     

基于频域反卷积滤波器的光声成像

采用探测器的脉冲响应在频域反卷积滤波光声信号以进一步提高光声成像的分辨率.由仿真和实验结果表明,频域反卷积滤波重建相对于时域反投影重建和滤波反投影重建具有更好的成像效果,明显地提高重建图像的分辨率,经仿真结果的计算,其重建图像的分辨率由2.58 mm提高到了0.16 mm.实验所用的光源为YAG激光器,波长为1064 ...     

不同波长脉冲LED光源的频率和占空比对植物光合速率和光碳能力的影响（英文）

本文分析了脉冲发光二极管(LED)光源的研究进展,制作了不同波长的脉冲LED光源面板;测量了灯面板下方25 cm处光合光子通量密度(PPFD)随光源波长、频率和占空比的变化;在固定光源工作周期条件下,研究了光合速率随频率的变化,发现在不同波长下,植物光合速率具有最佳频率;在固定光源频率条件下,研究了光合速率随占空比的变化,发现在不同的占空比下,植物的光合速率有其最佳的占空周期;由于在固定频率或固定占空比条件下,其PPFD不能随着占空比和频率的变化而保持恒定,因此提出了光碳能力的概念(光碳能力=光合速率·PPFD^-1=P_n·PPFD^-1,其中P_n为光合速率,其生物学意义是一个光子能量转换多少二氧化碳分子进行光合作用);在固定光源占空比条件下,研究了光碳能力随频率的变化。每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的光合速率;每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的PPFD;每种光源,均有对应优化的频率,对应得到此种光源下最大的光碳能力。本文通过提出光碳能力来衡量植物光照参数与碳减...     

同步辐射在显微CT中的应用

计算机X射线断层成像技术（CT）是利用X射线的穿透能力对物体进行扫描,所得信号经过反投影的算法而得到物体二维分布的一种成像方法,已经在医学诊断、工业探伤等领域广泛应用。但是由于实验室光源的低通量,光源点大小及其单色性等限制了其向高分辨发展,通常其分辨率在0．5mm左右。利用微焦点X射线源作为光源的显微CT分辨率可以达到微米量级,但是由于其光通量低且为非单色光,对不同样品有不同程度的束线硬化,影响了其真实分辨率。同步辐射作为一种新兴的光源有高亮度、高光子通量、高准直性、高极化性、高相干性及宽的频谱范围的特点,配合高分辨的X射线探测器,可以发展同步辐射显微CT,其分辨率可达10μm以下。利用同步辐射的高空间相干性开展位相衬度显微CT的研究,对低吸收物质也可以清晰三维成像。新建的上海光源的X射线成像及生物医学应用线站开展了三维显微CT方面的研究,经过初步试验,得到了较好的结果。     

用侧向光源进行前列腺光声扫描成像的研究（英文）

光声成像技术是近年来兴起的前列腺早期检测与成像的新技术。前列腺组织的结构特征需要一种无创的且光穿透深度足够大的光声激发方式。本文设计了一种可用于经由尿道对前列腺光辐照的侧向光源,并结合直肠处长焦区聚焦式超声换能器的光声探测展开了前列腺仿体的光声扫描成像。结果表明,侧向光源有利于单侧吸收体的定位和成像,具有较好的成像范围和深度,结合侧向光源的旋转可实现全方位成像。因此该侧向光源有望成为早期前列腺肿瘤光声成像技术中一种新型的光源结构,具有重要意义。     

用侧向光源进行前列腺光声扫描成像的研究

光声成像技术是近年来兴起的前列腺早期检测与成像的新技术.前列腺组织的结构特征需要一种无创的且光穿透深度足够大的光声激发方式.本文设计了一种可用于经由尿道对前列腺光辐照的侧向光源,并结合直肠处长焦区聚焦式超声换能器的光声探测展开了前列腺仿体的光声扫描成像.结果表明,侧向光源有利于单侧吸收体的定位和成像,具有较好的成像范围和深度,结合侧向光源的旋转可实现全方位成像.因此该侧向光源有望成为早期前列腺肿瘤光声成像技术中一种新型的光源结构,具有重要意义.     

LED光源对柳圆叶甲成虫行为的影响

【目的】探明LED光源对柳圆叶甲Plagiodera versicolora(Laicharting)成虫行为的影响,为城市亮化工程中害虫的预测预报或干扰其行为、控制其为害提供参考依据。【方法】在实验室条件下观察了6种LED光源(红光620~625 nm、黄光580~585 nm、蓝光465~467 nm、绿光520~523 nm、白光460~465nm和频闪)下柳圆叶甲成虫的行为。【结果】(1)在4 d的节律行为观察中,雌或雄成虫不同光处理下暗时相活动频率差异均不显著,但在12 h暗期︰12 h光期和12 h白光︰12 h光期处理下雌成虫活动高峰在中午、12 h黄光︰12 h光期和12 h绿光︰12 h光期下均在18:00—19:00、其余处理下均在上午;12 h黄光︰12 h光期和12 h蓝光︰12 h光期处理下雄成虫活动高峰分别是18:00—19:00和08:00—09:00,其余活动高峰均在11:00—12:00;同一光照条件下,雌雄成虫在暗时相的活动频率差异均不显著。(2)在3 h的连续行为观察中,雌成虫各行为发生率在不同光处理间差异不显著,而雄成虫的爬行、休息和展翅发生率在不同光处理间则有显著差异;同一光照条件下,雌或雄成虫爬行和休息行为发生率高于其他行为发生率。雌虫以白光下休息时间分配率最高、绿光下最低;雄虫以绿光下爬行时间分配率最低、黄光下休息时间分配率最高;同一光照条件下的同一种行为发生率和时间分配在两性间也有差异。【结论】LED光源对柳圆叶甲成虫行为有影响,但因LED光源颜色(波段)及性别、自身行为种类不同而异。     

自发光学信号成像系统在生物成像中的发展与应用

自发光学信号成像系统是近年来比较新颖的一项用于活体生物的基因或细胞活动的微观检测的光学技术,具有直观、操作简便以及分辨率高的特点。该技术主要分为生物发光成像技术和荧光成像技术,目前主要用于测定活体动物体内的细胞以及分子的活动或变化情况。由于该技术能够对动物体内的微观形态的变化进行精确的捕捉,对于癌症、基因表达、肿瘤以及其他病变均具有较好的监测作用。在本文中,将就自发光学信号成像系统在生物成像中的发展与应用进行详细的阐述。     

基于LED作为照射光源的血疗法可行性研究

通过对LED在生物医学领域的应用分析发现,LED光存在与激光相类似的生物刺激效应。目前弱激光血疗已由血管内照射发展到体表照射、黏膜照射。这为LED光照射体表、黏膜实现血疗提供了良好的预期。为了证明LED光可以代替激光作为净血治疗仪的光源,本实验设计了激光与LED光对自由基损伤模型红细胞变形性作用的对比实验,结果表明,两种光照方法均对红细胞变形性有改善作用。LED相比激光安全性更好、成本更加低廉,特别适合往家用小型化方向发展。     

综述: 光学显微水平全脑成像方法的研究进展

在全脑水平研究哺乳动物复杂的脑神经网络是现代脑科学的重要研究目标之一,但由于缺乏合适的研究方法,已有的研究还局限于高等动物的局部脑回路或低等动物的脑网络．为了实现大范围的高分辨三维成像,近10年来,发展出了一些光学显微成像新方法,已经或有希望应用于哺乳动物全脑的神经元网络成像研究中．本文对上述方法进行了归纳和比较,综述了各种成像技术在空间分辨率、探测范围、数据配准和成像速度等方面的性能表现及面临的挑战．     

基于非线性热扩散效应的亚衍射极限光声二次谐波显微成像技术

本文提出了一种基于非线性热扩散效应的光声二次谐波显微SH-PAM成像技术,用于实现亚衍射极限光声成像。生物组织受到强度调制的高斯激光束辐射时,组织吸收光子形成高斯分布的温度场,由于热扩散系数非线性热效应引起的非线性光声PA效应,从而产生光声二次谐波信号。模拟和试验结果均表明,重建后的光声二次谐波成像的横向分辨率超过了传统光学成像分辨率。本文通过仿体样品验证了该方法的可行性,并且对人表层皮肤细胞进行了成像,以证明其对生物样品的成像能力。该方法扩展了传统光声成像的范围,为超分辨成像开辟了新的可能性,为生物医学成像和材料检测提供了新的方法。     

光强对入侵植物加拿大一枝黄花光合指标与克隆生长的影响

对入侵植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）在不同光强下的光合作用特性和克隆生长规律进行了研究。结果表明：（1）随着光强的降低,加拿大一枝黄花叶片净光合速率（Pn）、最大净光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）和表观量子效率（AQY）均下降,但Pn、Pmax和LSP在高光照（1x：50000）和中光照（1x：30000）下差异不显著;（2）虽然生长在低、弱光照条件下的加拿大一枝黄花克隆生长明显受到抑制,克隆分株数（〈2）、根茎数（〈4）、分枝强度（〈6）、根茎平均长度（〈17cm）、根茎直径（〈0．33cm）均显著降低,但克隆生长主要指标[克隆分株数（〉15）、根茎数（〉7）、分枝强度（〉30）、根茎平均长度（〉64em）、根茎直径（〉0．59cm）]在高、中光照条件下差异不显著。研究结果证明,高光照生境对加拿大一枝黄花的生长最为有利,虽然在弱光下光合和克隆生长受到一定抑制,但能通过较强的可塑性适应不同强度的光照条件,这可能是其广泛成功人侵的一个原因。     

PALM成像中激光强度和定位精度相关性的研究

近十年来,基于单分子定位的PALM成像技术快速发展,将显微镜的分辨率提高到了2-25nm。本文发现PALM成像过程中采用的激发光强度与成像的定位精度之间有密切的联系。我们分别选择了PALM成像使用的光激活荧光蛋白、光转换荧光蛋白和光开关荧光蛋白中最常用的荧光蛋白进行验证。实验发现伴随激光强度的增加,大部分荧光蛋白的光子数先升高然后趋于饱和,背景噪声几乎线性升高。进一步分析发现荧光蛋白的定位误差随着激光强度增强先降低后升高,因此选用合适的激光强度在PALM成像实验中至关重要。如何提高PALM成像的分辨率一直是科学家研究的热点,本研究内容可以指导研究人员在PALM成像中选用合适的激发光强度,从而得到高分辨率的图像。     

几种超分辨率荧光显微技术的原理和近期进展

在生命科学领域,人们常常需要在细胞内精确定位特定的蛋白质以研究其位置与功能的关系．多年来,宽场/共聚焦荧光显微镜的分辨率受限于光的阿贝/瑞利极限,不能分辨出200 nm以下的结构．近年来,随着新的荧光探针和成像理论的出现,研究者开发了多种实现超出普通共聚焦显微镜分辨率的三维超分辨率成像方法．主要介绍这些方法的原理、近期进展和发展趋势．介绍了光源的点扩散函数(point spread function, PSF)的概念和传统分辨率的定义,阐述了提高xy平面分辨率的方法．通过介绍单分子荧光成像技术,引入了单分子成像定位精度的概念,介绍了基于单分子成像的超分辨率显微成像方法,包括光激活定位显微技术(photoactivated localization microscopy, PALM)和随机光学重构显微技术(stochastic optical reconstruction microscopy, STORM)．介绍了两大类通过改造光源的点扩散函数来提高成像分辨率的方法,分别是受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion, STED)和饱和结构照明显微技术(saturated structure illumination microscopy, SSIM)．比较了不同的z轴提取信息的方法,并阐述了这些方法与xy平面上的超分辨率显微成像技术相结合所得到的各种三维超分辨率显微成像技术的优劣．探讨了目前超分辨率显微成像的发展极限和方向．     

高时空分辨的脑功能光学成像研究进展

脑功能成像技术对深入分析脑的信息加工过程,揭示脑的高级功能至关重要,是目前国际研究热点,已经在神经科学研究和神经系统疾病的临床诊断方面取得了很大的进展.已有脑功能成像技术如:功能磁共振成像(fMRI)、正电子断层成像(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等等,虽然已被成功用于脑功能研究,但是目前这些方法也存在着时间或空间分辨率不够的局限.比较而言,光学成像方法表现出其独特魅力.激光散斑衬比成像和内源信号光学成像由于能提供空间取样、时间分辨率及空间分辨率三者的最佳组合和不需加入外源性标记物等特点,与其他脑功能成像技术相比其优势可能更为突出.具有较高的时间和空间分辨率的这两种脑功能光学成像技术及其应用都取得了重大发展,成为研究脑皮层功能构筑和脑病理生理的有力工具.但是目前这两种成像方法也面临着一些挑战.     

多方式认知功能成像研究进展

对大脑结构和功能的深入研究要求认知功能成像技术同时具有高时间分辨率和高空间分辨率.多方式认知功能成像通过不同成像技术fMRI/PET和EEG/MEG的结合,能够同时在空间定位和时间过程上研究大脑认知活动的动态过程.多方式认知功能成像已经被成功地应用于选择性注意、视觉通路、随意运动和语义加工等的研究,并揭示了相关大脑活动的空间和时间特征.今后的研究将进一步提高多方式认知功能成像的时空分辨率和准确性,以更深入地探索认知功能的神经机制.