【摘要】：實(shí)驗(yàn)證明超聲可以通過(guò)空化效應(yīng)來(lái)加速病理組織處理的過(guò)程,超聲誘發(fā)的空化狀態(tài)與病理組織處理的結(jié)果直接相關(guān)。次諧波信號(hào)檢測(cè)法是被用來(lái)檢測(cè)空化活動(dòng)的眾多檢測(cè)方法之一。常規(guī)的次諧波信號(hào)檢測(cè)法被用于檢測(cè)空化時(shí)大多是在超聲功率密度穩(wěn)態(tài)空化或瞬態(tài)空化的條件下進(jìn)行的,一方面穩(wěn)態(tài)空化或瞬態(tài)空化所要求的超聲功率密度值遠(yuǎn)高于組織樣品可以承受的范圍,因而會(huì)造成待處理組織樣品的損壞,而這種情況在臨床上是無(wú)法接受的;另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的次諧波信號(hào)檢測(cè)法在超聲功率密度遠(yuǎn)低于穩(wěn)態(tài)空化或瞬態(tài)空化的區(qū)域內(nèi)(我們定義為臨界空化區(qū))變得不穩(wěn)定,因此有必要研究在臨界空化區(qū)對(duì)空化的檢測(cè)方法。本文研發(fā)了一款可以加速病理組織處理且具有空化檢測(cè)功能的超聲病理組織處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作頻率為200k Hz、功率值可調(diào),通過(guò)側(cè)壁貼裝的超聲傳感器可以檢測(cè)由空化氣泡振蕩而產(chǎn)生的次諧波信號(hào)。在本文中,我們使用次諧波信號(hào)檢測(cè)法檢測(cè)超聲加速病理組織處理期間的空化活動(dòng),將空化檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的目標(biāo)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、低通濾波以及離散化處理等信號(hào)處理過(guò)程后,最終對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行FFT處理,以提取到的目標(biāo)信號(hào)幅度作為評(píng)估空化活動(dòng)的指標(biāo)。在本文的研究工作中,我們根據(jù)常規(guī)的次諧波信號(hào)檢測(cè)法在不同的超聲功率密度下對(duì)病理組織處理環(huán)境中的多個(gè)次諧波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。為了模擬超聲加速病理組織處理的實(shí)際過(guò)程,在處理容器中分別加入了不同體積和材質(zhì)的物體,如組織包埋盒、橡膠塊或磁環(huán)等,觀察檢測(cè)到的次諧波信號(hào)的特性及變化規(guī)律。最后,我們探究了溫度因素對(duì)空化活動(dòng)的影響。研究發(fā)現(xiàn),在液體環(huán)境中檢測(cè)到的每一個(gè)次諧波信號(hào)都可以比較明確的劃分為非空化區(qū)域、臨界空化區(qū)域以及空化區(qū)域,但信號(hào)幅度和空化閾值等特征因素有些許不同。當(dāng)我們模擬超聲加速病理組織處理的實(shí)際過(guò)程,嘗試在處理容器中加入不同的物體后發(fā)現(xiàn),檢測(cè)到的新的次諧波信號(hào)變得極不穩(wěn)定且不具有單調(diào)性,因而無(wú)法判定空化的狀態(tài)。所以,本文提出了將次諧波信號(hào)作為特征向量的方法。本文將次諧波信號(hào)作為特征向量,不同頻率下的多個(gè)特征向量在不同參數(shù)的組合下可以得到全新的組合特征向量,并以此作為評(píng)估空化活動(dòng)的依據(jù),實(shí)現(xiàn)了在超聲處理容器中存在異物的條件下對(duì)空化進(jìn)行穩(wěn)定檢測(cè)的目的。此外,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)空化效應(yīng)的快速判定,本文以超聲功率密度和次諧波信號(hào)強(qiáng)度為信號(hào)特征,采用線性分類(lèi)的方法對(duì)特征向量進(jìn)行線性分類(lèi),得到了可以快速判定是否出現(xiàn)空化的判定曲線。最后,本文在探究溫度參數(shù)對(duì)空化活動(dòng)影響的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn):在一定范圍內(nèi),適當(dāng)?shù)奶岣邷囟?有助于空化活動(dòng)的發(fā)生。本文首次提出在超聲加速病理組織處理期間對(duì)空化活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的研究。并且,在通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),常規(guī)的次諧波信號(hào)檢測(cè)法不適合用于超聲加速病理組織處理期間對(duì)空化的檢測(cè)。本文創(chuàng)新性的提出以次諧波信號(hào)作為特征向量,以不同頻率的多個(gè)特征向量在不同參數(shù)的組合下得到的組合特征向量為依據(jù)檢測(cè)空化活動(dòng)的方法。本文的研究?jī)?nèi)容可以為超聲加速病理組織處理提供環(huán)境參數(shù)的參考,能夠極大地促進(jìn)病理診斷在臨床治療中的應(yīng)用,同時(shí)也為超聲空化在臨床快速病理組織處理中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

(a) (b) (c)圖 1-1 使用不同方法制成的病理切片。（a）冰凍切片（b）常規(guī)石蠟切片技術(shù)制成的石蠟切片（c）超聲加速技術(shù)制成的超聲切片在使用超聲輻射組織細(xì)胞的情況下，空化泡振蕩形成的聲微流與微射流可以在細(xì)胞膜表面形成孔狀結(jié)構(gòu)的小孔，可以加速組織處理試劑滲透進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,因而可以縮短病理切片的制作時(shí)間。在超聲驅(qū)動(dòng)下，液體環(huán)境中的微氣泡的運(yùn)動(dòng)方程有很多[6]，其中最為研究者們所認(rèn)可的則是Rayleigh-Plesset方程。脈動(dòng)氣泡運(yùn)動(dòng)的完整性方程[7, 8]如公式1-1所示：3γ2 00 00..3 2 2ρR 4 sin2 V V a aR RR R P P P P PtR R R R 1-1在該等式中，R0與 R 分別是微氣泡的標(biāo)準(zhǔn)半徑和瞬時(shí)半徑；ρ和μ分別是液體密度和液體粘度；σ是液體的表面張力；γ是多變指數(shù)；P0和 Pa分別是環(huán)境壓力幅度和入射壓力幅度。

范圍內(nèi)的區(qū)域定義為臨界空化區(qū)，其示意圖如圖 1-2 所示。圖1-2 圖中描述了在理想情況下空化泡振蕩生成的次諧波信號(hào)的幅度與超聲功率密度的關(guān)系，并給出了非空化區(qū)、臨界空化區(qū)以及空化區(qū)的定義范圍。在臨界空化區(qū)域，如果采用常規(guī)的次諧波信號(hào)檢測(cè)法檢測(cè)空化，通常僅檢測(cè) 1/2 次諧波信號(hào)[25, 26]，并以它作為檢測(cè)空化的信號(hào)特征。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，，當(dāng)將不同體積或材料的物體放入超聲處理容器中后，信號(hào)特征會(huì)變得極不穩(wěn)定。所以，使用單一頻率的 1/2 次諧波信號(hào)檢測(cè)方法在臨界空化區(qū)域是不穩(wěn)定的。為了在超聲加速病理組織處理期間實(shí)現(xiàn)對(duì)空化的穩(wěn)定檢測(cè)，本文將次諧波信號(hào)作為特征向量，提出了一種基于特征向量的空化檢測(cè)方法。該方法在處理容器內(nèi)加入不同物體的情況下仍可穩(wěn)定的檢測(cè)空化，且目標(biāo)信號(hào)具有很好的單調(diào)性，同時(shí)該方法具有參數(shù)提取方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適用于實(shí)時(shí)空化檢測(cè)系
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O426.9;R445.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賀慶華;;微孔超聲沖擠[J];電加工;1987年04期

2 Wells P N T;丁仲奇;;超聲成象[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè);1989年06期

3 唐玉華;熊大蓮;朱巖;;超聲功率測(cè)量裝置的首次全國(guó)比較[J];計(jì)量技術(shù);1986年10期

4 高爽,陳亞珠,倪養(yǎng)華;智能型超聲功率計(jì)的設(shè)計(jì)與分析[J];儀表技術(shù)與傳感器;2000年01期

5 霍彥明,齊紅,宋文章,王智彪;智能控制在超聲功率計(jì)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];測(cè)控技術(shù);2004年03期

6 趙天川;;我國(guó)第一臺(tái)超聲功率標(biāo)準(zhǔn)裝置研制成功[J];計(jì)量技術(shù);1982年06期

7 高爽,陳亞珠;一種新型的智能化超聲功率計(jì)[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2000年11期

8 V.N.Bindal;葛立峰;;測(cè)量超聲功率的浮子法研究[J];國(guó)外計(jì)量;1985年04期

9 蔣炳炎;齊鵬程;張勝;吳旺青;鄒洋;;超聲功率對(duì)聚合物超聲熔融塑化的影響[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年12期

10 楊德俊;陳沈理;何卓斌;李廣智;陳華;;輻射力天平超聲功率吸收靶測(cè)量方法探討[J];電子質(zhì)量;2018年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前4條

1 段漢一;邵琛琛;閔玉勤;張興宏;;Diels-Alder基團(tuán)超聲力化學(xué)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題A：高分子化學(xué)（1）[C];2017年

2 張琦;左開(kāi)宇;張鵬飛;周驥平;姜婭妮;;超聲功率對(duì)木屑微觀結(jié)構(gòu)及特性的作用[A];2016年全國(guó)超聲加工技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2016年

3 鄧正泉;張愛(ài)家;王秒;張彥哲;朱永偉;;超聲復(fù)合電加工振動(dòng)參數(shù)檢測(cè)控制與試驗(yàn)研究[A];第16屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2015年

4 馮中營(yíng);吳勝舉;周鳳梅;黃利波;;超聲及其聯(lián)用技術(shù)的殺菌效果[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2007年青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 李歡;基于數(shù)值模擬的超聲焊及電阻熱輔助超聲焊過(guò)程研究[D];華南理工大學(xué);2018年

2 李輝;超聲、微波助萃取及分子印跡技術(shù)在中草藥活性成分分離分析中的研究與應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2005年

3 李姜;聚合物共混物熔體在超聲作用下的物理化學(xué)反應(yīng)以及在注射過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變[D];四川大學(xué);2005年

4 姚焰;超聲消融心肌治療心律失常的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué);1999年

5 王金剛;空化效應(yīng)在強(qiáng)化EDTA降解及在模擬放射性廢水處理中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)原子能科學(xué)研究院;2007年

6 李素云;超聲和超聲協(xié)同堿預(yù)處理對(duì)大米蛋白酶解效果影響及過(guò)程模擬研究[D];江蘇大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳繼康;具有空化檢測(cè)功能的超聲病理組織處理系統(tǒng)[D];山東師范大學(xué);2019年

2 曹惠華;聚醚廢水超聲協(xié)同臭氧預(yù)處理方法及應(yīng)用研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

3 王明;攪拌及超聲復(fù)合作用下氣泡上浮過(guò)程數(shù)值模擬分析[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

4 陳曉艷;超聲駐波與空化效應(yīng)對(duì)Al/C界面行為影響的研究[D];東北大學(xué);2015年

5 李英睿;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料超聲輔助增材制造技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 李毅花;超聲協(xié)同高壓靜電場(chǎng)提取黃花菜多糖的機(jī)理研究及其結(jié)構(gòu)表征[D];廣西大學(xué);2018年

7 程瑤;超聲/H_2O_2體系與超聲/K_2S_2O_8體系降解環(huán)丙沙星模擬廢水[D];河南師范大學(xué);2018年

8 楊明斌;超聲熔鹽復(fù)合清洗多物理場(chǎng)仿真研究及工藝參數(shù)優(yōu)化[D];山東大學(xué);2018年

9 王文超;超聲蒸發(fā)過(guò)程中能量評(píng)估的研究[D];天津科技大學(xué);2017年

10 闞紅;超聲蒸發(fā)器濃縮果汁對(duì)品質(zhì)影響的研究[D];天津科技大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2592107