Weinbaum_Jiji生物传热方程在低温外科手术中的应用
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相变移热等温低温反应器及等温低温变换技术的应用
相变移热等温低温反应器及等温低温变换技术的应用王卫华【摘要】通过采用湖南安淳公司的等温低温变换技术,对我公司现有的甲醇生产装置变换系统进行改造,将现有只能生产甲醇的变换装置改为灵活调节甲醇和合成氨生产的变换装置.通过三年的运行结果表明,其优势非常明显,经济效益显著,该技术具有创新性和推广应用前景.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2017(043)009【总页数】2页(P14,24)【关键词】甲醇;合成氨;等温低温变换【作者】王卫华【作者单位】山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司,山西运城 044000【正文语种】中文Abstract：With the isothermal and low temperature shift technology of Anchun Company，through the transformation of the current conversion device of methanol，we make it change into device of synthetic ammonia.The application of isothermal shift technology in three year shows obvious advantage and economic benefit，so we can see clearly its major technological innovation and promotion significance.Key words：methanol；synthetic ammonia；isothermal and lowtemperature shift2013年5月，山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司（简称临猗公司）为了实现企业效益最大化，公司决定将10万t/a甲醇装置改为10万t/a的甲醇和合成氨能调节生产的装置。
应用前景广阔的低温超导技术
水 银 的 电 阻 率 并 不 像 预 料 的 那 样 随 温 度 的 降
低逐 渐减 小 ， 而是 当温 度 降低 到 一２ ６ ９℃ （ 液 氦 温 区） 附近时 ， 电阻 忽 然 消 失 了 ， 这 种 特 殊 的导 电性 质 的 特 质 状 态 就 是 “ 超 导” 状态 。
导 电 缆 ”就 制 成 了 ，目 前 成 本 为 ２ ０ ０美 元 ／
后 ， 就制 成 了“ 超 导 磁 体 ”。超 导 磁 体 没 有 电
阻 ， 因而 也就 没有 热损耗 ， 很 容 易 产 生 强 大 的 磁场 ， 非 常节 省 电力 ， ５万 高 斯 的 强 磁 场 只 需
几百 瓦 的 电源 。过 去 ， 通 常 一 个 产 生 ５万 高 斯强磁 场 的磁 体 重 量 达 ２ ０ ｔ以 上 ， 而 利 用 超 导磁体 ， 重 量 只有几 千克 ， 就 是 再 加 上 制 冷 绝 热设 备 ， 也 还 比 原 来 的设 备 要 轻 得 多 。 “ 超 导磁 体 ” 的一 大 贡献 ， 是 使 磁 悬 浮 列 车成 为 了现实 。１ ９ ７ １年 ， 西 德 制 成 了 世 界 上 第 一列 磁悬 浮列 车 ， 时 速 高达 ５ ０ ０ ｋ ｍ／ ｈ。 现 在 ， 只要 看 看 报 纸 或 电 视 ， 就 可 以发 现 ， 世 界 各 国 的 高 速 磁 悬 浮 列 车 都 在 争 相 修 建 ！ 我 国
（ ＫＡ ・ｍ ） ， 价 格 昂贵 。 日本 则 用 一 种 二 硼 化 镁制 成 了“ 超 导 电缆 ” ， 成本 大 大 降 低 ， 为 １美 元／ （ ＫＡ ・ｍ ） ， 但是技术 要求很 高 ， 要 求 在 液
原பைடு நூலகம்来 超 低 温 使 物 质 变 成 了 新 物 态 — — 超
低温微波技术在化学研究中的应用
第22卷第12期2010年12月化学进展PROGRESSINCHEMISTRYVol.22No.12Dec.2010收稿2010年1月收修改稿2010年7月国家自然科学基金项目No.2090508020375050、“十一五”国家科技支撑计划重点项目No.2006BAK03A08和广东省科技计划项目No.2009B010900021资助低温微波技术在化学研究中的应用童星肖小华邓建朝王家玥李攻科中山大学化学与化学工程学院广州510275摘要低温微波技术可用于降低微波反应时体系的温度减少或消除微波辐射时速热效应带来的副反应具有快速高效、反应均匀、安全环保等优势在化学研究中得到了广泛关注和应用。
本文介绍了低温微波技术的实现方法综述了近年来该技术在蛋白质研究、合成反应、天然产物研究和微波化学机理研究等领域中的应用并展望了低温微波技术的发展方向。
关键词低温微波技术蛋白质催化合成天然产物微波化学机理中图分类号TN015TQ025.2文献标识码A文章编号1005-281X201012-2462-07ApplicationsofLowTemperatureMicrowaveTechniqueinChe mistryResearchTongXingXiaoXiaohuaDengJianchaoWangJiayueLiGongkeSchoolofChe mistryandChemicalEngineeringSunYat-senUniversityGuangzhou510275ChinaAbstractL owtemperaturemicrowavetechniquedevelopsnormalmicrowaveheatingtechniqueandexpan deditsapplicationrange.Thetechnologycanreduceoreliminatethesidereactioncausedbysever thermaleffects.Thereareseveralapproachesusedtoachievelowtemperaturesuchasadjustingth emicrowaveradiationsourcecoolingmediumchangeofthereactantsphysicalpropertyandcontr ollingtheinitialtemperatureofreactants.Lowtemperaturemicrowavetechniqueisappliedwide lyforitshighspeedsecurityreactionuniformityinchemistryresearch.Bythisnewtechniquesom eproteinscanexposureundermicrowaveradiationwithoutproteindenaturationsomecatalytics ynthesiscanachievehigheryieldandhigherreactionratethanthatinnormalmicrowavereactiona ndsomenaturalproductscanbeextractedunderprotectionfromdecompositionandoxidization. Inadditionthistechniquecanalsobeusedasatooltoresearchmicrowavechemicalmechanism.In thispaperthelowtemperaturemicrowavetechniqueisintroducedanditsapplicationinproteinre searchcatalyticsynthesisnaturalproductsresearchandmicrowavechemicalmechanismresear charereviewed.Thefuturedevelopmentoflowtemperaturemicrowavetechniqueisprospected. Keywordslowtemperaturemicrowavetechnologyproteinscatalyticsynthesisnaturalproducts microwavechemicalmechanismContents1Introduction2ApplicationofLTMTinproteinrese arch2.1ApplicationofLTMTinproteinenzymatichydrolysis2.2ApplicationofLTMTinimmu noassay2.3ApplicationofLTMTinenzymelinkedimmunosorbentassay2.4ApplicationofLT MTinproteinconformation第12期童星等低温微波技术在化学研究中的应用·2463·research3ApplicationofLTMTincatalyticsynthesis4ApplicationofLTMTinnatural productsresearch5ApplicationofLTMTinmicrowavechemicalmechanismresearch6Prospec ts1引言微波化学是20世纪90年代蓬勃发展起来的一门新兴交叉学科1其内容主要是利用高频微波能使反应物及溶剂中的偶极分子正、负极以每秒几十亿次的速度变换产生偶极涡流、离子传导和高频率摩擦在很短时间内产生大量的热从而促进各类化学反应的进行2。
奶牛GV期卵母细胞OPS法和GMP法超低温冷冻效果
42
动物医学进展
2009 年
第 30 卷
第 3 期 ( 总第 188 期 )
由表 1 可知 , 在 EFS30 和 EF S40 液中 , 形态正 常率分别为 68. 2% 和 69. 6% , 成熟率分别为 17. 9% 和19. 2% , 差异不显著, EDF S30 和 EDF S40 形态正 常率 分 别为 77. 4% 和 76. 1% , 成 熟 率 47. 8% 和 44. 1% , 差 异 也 不 显 著, 而 OP S 法 中 EF S 液 和 EDFS 液两组之间形态正 常率和成熟率 差显著 ( P < 0. 05) , 说明 EDF S 液冷冻 GV 期卵母细胞冷冻效 果好于 EFS 液。 2. 2 OPS 法和 GMP 法对牛 GV 期卵母细胞的影响 由表 2 可 知, OPS 法 和 GM P 法 分 别 采 用
液) , 直接投入液氮冷冻。 1. 7 解冻方法 OP S 管和 GMP 管由液氮中取出后, 直接将其 浸入 37 解冻 液 中解 冻。 在 30 恒 温 台上 在 WM1 中平衡 1 min, 再移入 WM2 中平衡 5 min, 然 后移入成熟培养液中与未冷冻的卵母细胞在同一条 件下进行培养比较。 1. 8 GV 期卵母细胞冷冻 - 解冻后的评价 解冻的冷冻卵母细胞经 1 次 ~ 3 次洗涤后, 置
建立了玻璃化冷冻法 , 不但将
操作时间缩短到 30 m in 之内, 而且方法简易, 设备 简单, 在生产中易于推广使用, 为卵母细胞及胚胎的 冷冻保存提供了有效手段 , 因而日益受到人们的重 视, 并已取得很大进展。目前许多研究者 致力于 人及家畜的卵母细胞冷冻保存技术的研究, 并有初 步成效。卵母细胞和胚胎的有效冷冻保存是保护品 种资源和拯救濒危动物不可缺少的技术保障之一, 通过对卵母细胞的冷冻保存 , 对探讨低温生物学特 性和体外受精机理的研究有着重要意义。玻璃化冷 冻因其具有方便实用的优势 , 在卵母细胞冷冻方面 受到了人们极大的重视。本试验通过使用自制 OPS ( open pulled st raw ) 毛 细 管 和 GM P ( glass mi cropipelt e) 毛细管 , 建立奶牛卵母细胞 GV 期玻璃化 冷冻体系和对玻璃化冷冻效果的对比研究。
液氮温区脉动热管流动及传热特性研究
液氮温区脉动热管流动及传热特性研究马文统;陈曦;唐恺【摘要】脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单、传热性能突出的优点.为了研究低温脉动热管管内工质流动及传热特性,采用液氮为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路结构的低温脉动热管的三维数值模型,并对模型进行了数值模拟.文章对低温脉动热管管内工质的流型变化和传热性能的影响因素进行了研究.结果显示,低温脉动热管从启动阶段到稳定运行阶段管内工质存在多种流型.得出低温脉动热管的倾角、充液率和内径会对低温脉动热管的传热性能产生一定的影响,并分析了倾角、充液率和内径对低温脉动热管传热性能的影响特点.%Pulsating heat pipe (PHP)is a high-efficiency heat transfer device with simple structures and excellent heat-transfer performance. In order to study the pulsating heat pipe which can be used at the liquid nitrogen zone,a three-dimensional numerical model was established and numerically analyzed based on the VOF method in this paper. In this pa-per,the changes in flow patterns of working medium and the influence factors of heat transfer performance of cryogenic PHP were studied. The results indicated that there existed a variety of flow patterns of working medium from the start phase to stable operation phase in cryogenic PHP. The angle,charging rate and inner diameter had certain influences on the heat transfer performance in cryogenic PHP and the characteristics of these factors which influence the heat transfer performance were analyzed.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2017(023)002【总页数】5页(P102-106)【关键词】低温脉动热管;数值模拟;流型;传热性能【作者】马文统;陈曦;唐恺【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院制冷与低温技术研究所,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院制冷与低温技术研究所,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院制冷与低温技术研究所,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TB657脉动热管（Pulsating Heat Pipes，PHP）或称自激式热管（Oscillating Heat Pipes，OHP）因高效的传热特性和结构简单等特点，引起了国内外众多科研工作者的关注，并在过去几十年里得到了一定的发展。
-10℃低温对雄性大鼠抗生育作用的探讨
-10℃低温对雄性大鼠抗生育作用的探讨刘晓梅;金维哲;原德新;王景霞;刘月霞;张辉【期刊名称】《黑龙江医药科学》【年(卷),期】2004(027)001【摘要】目的:探讨低温对睾丸结构和功能的影响.为低温应用于男性抗生育提供科学依据.方法:将大鼠睾丸温度降至-10℃,在降温后不同时段采用光镜、组织化学方法观察睾丸生精细胞、间质细胞、支持细胞的形态学变化,并测定血清性激素水平.结果:-10℃低温作用于大鼠睾丸后,对精子发生和成熟有迅速干扰作用,能快速降低精子活力,35d后有部分恢复.对支持细胞和睾丸间质细胞无明显损伤,性激素水平正常.结论:提示低温作为一种男性抗生育方法是可行的,-10℃低温适合于欲绝育人群.【总页数】2页(P5-6)【作者】刘晓梅;金维哲;原德新;王景霞;刘月霞;张辉【作者单位】佳木斯大学基础医学院组胚教研室,黑龙江,佳木斯,154007;佳木斯大学基础医学院组胚教研室,黑龙江,佳木斯,154007;佳木斯大学基础医学院组胚教研室,黑龙江,佳木斯,154007;佳木斯大学基础医学院组胚教研室,黑龙江,佳木斯,154007;佳木斯大学基础医学院组胚教研室,黑龙江,佳木斯,154007;佳木斯大学基础医学院组胚教研室,黑龙江,佳木斯,154007【正文语种】中文【中图分类】R363.1+23【相关文献】1.乙胺嘧啶对雄性大鼠抗生育作用的实验研究 [J], 胡向农;李虹;魏强;杨建军;姚茂银;张忠林;陈甸英2.川楝子油对雄性大鼠的抗生育作用 [J], 贾瑞鹏3.长期服用昆明山海棠对雄性大鼠抗生育作用可逆性的研究 [J], 王士民;王薏4.昆明山海棠对雄性大鼠的抗生育作用初试报告 [J], 周激文;张宏民5.合并应用甾体激素与低剂量棉酚对雄性大鼠的抗生育效果及其作用机制 [J], 王岚;叶惟三;刘霄因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低温微生物的研究及应用
可提高１：时火化学药·哺的降Ａｇ口Ｂ力、Ｊ盅 承污染处理等生物降解方而；低水活的 条件Ｆ嘻冷酶具有的世鬃性蛋ｎ质结构 使萁比噌温酶和嗜热酶柱生物僻他方面 有更大的优越性和应，口ｎⅡ好。
但一旦筛选到生产菌株，要使其投入工业化ｆＥ产应 用，需要大规模的缃胞培养和酶旧火量合成及分泌条件的
４ｌ
万方数据
优化，生化反应设备的设计等工作。要满足其生长及发酵 条件，将会对没备和环境提出苛刻的要求一因此，把嗜冷 酶基因克隧到嗜温菌中表达，这样产量较高，能够较好地 保持原有的稳定性。实验室中通常在·５＂Ｃ下培养嘈冷茁２－１０ ｈ（据苗种而定），得到较高浓度的细胞和胞外酶，低温下更 多的酶生成可以补偿酶活力柏低速率。高温（＞加℃）可缩短 生Ｙｃｘ，ｔＯＵ，但都ｆ胞浓度低，胞外酶产量少。
３．２嗜冷酶的应ＪＨ
嗜冷酶的特殊性质使其在工业生产应Ⅲ。ｐ具有一些优 势：低温下催化反应可防止污染（同源的噌温酶不活泼）；经 过温和的热处理即可使嗜冷酶纳活力丧失，而低温或适温 处理不会影响产品的品质。。。表ｌ列出一些具体的工业应用 噌冷酶。…
近年来有关低温微生物的研究日益增多，相信随着研 究的持续深入以及生物工程技术的充分利用，低温微生物 在生物技术及生命科学研究中的地位将会越来越丑要。
在地球这个大生态系统中存在着广泛的低温环境ａ如 占地球表面１４％的两极地区及海洋深处（９０％的海水其平均 温度为５℃或更低）等，在这些特殊的环境中生活着一类微 生物即低温微生物（ｈａｌｏｐｂｉｌｉｃ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ）。
ｌ低温微生物
围较宽，从常冷到不稳定ｎ自低温环境中均可分离到。低温 微生物具有广泛的微生物区系，已发现的低温微生物既有 真郭ｌ苗、蓝纠茁、又有酵母茁、真菌和藻类。最近又发现 嗜ｊ母古细菌。…‘
低温微生物及其在环境工程中的应用
关 键 词 ： 温 ； 温微 生物 ； 染 物 治理 低 低 污
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｏ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｃ ｏ ｉｌ ｃ ｌｇ ｎ ｉ ｅ ｅａｗｅ ｅｄ ｓ ｒ ｅ ， ｏｄ ａ ａ ｔｔ ｎｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｌ ｗ－ｅ ｅ ａｕ ｅｍｉｒ — ｓｒ ｃ ： ｈ ｗ－ｅ ｅ ａｕ ｅｍｉｒ ｂ ａ ｏ ｏ ｙａ ｄｍａｎｇ ｎ ｒ ｒ ｅ ｃ ｉ ｄ ｃ ｌ － ｄ ｐ ａｉ ｃ ａ ｉ ｌ ｅ ｂ ｏ ｍ ｆ ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｃｏ ｏ ｇ ｎｓ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ， ｎ ｅ ｅ ｐ ｌ ａ ｉｎｉ ｅ ｅｄｏ ｅ ｖｒ ｎ ｎａ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇｗ ｒ ｔ ｄ ｃ ｄ ｒ ａ ｉｍｓ ｗｅ ｅ ｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｄ ｈ ｎｔ ｐ ｉ ｔ ｔ ｌ ｆ ｎ ｉ ｍｅ ｔｌ ｇ ｎ ｅ ｎ ｅ ｅ ｎｒ ｕ ｅ ． ｄ ｔ ｈ ａ ｃ ｏ ｎｈ ｆ ｉ ｏ ｅ ｉ ｉ ｏ
环境 ，如占地球表面 １％的两极地区、０ ４ ９ ％的海水 ， 其平均温度为 ５ ℃或更低 ， 在高山、 冰川及冷库等地 也存在低温环境 。在这些特殊的环境中生活着一类 微 生物 即冷适应 微生 物 …。根据 Ｍｏｉ 对冷 适应 微 ｒａ ｔ 生 物引述 的概念可 细分 为 ２ 。一类 是必 须生 活在 类 低 温条 件下 ， 且最 高 生长 温度 不 超 过 ２ 、 适 生 ０℃ 最
１ 引言
在 地球这 个大 的生态 系统 中存在 着广泛 的低 温
中分离 到 ，但 是在这 种环境 中从 细菌数 量上看 耐冷 菌却 是优 势菌群 。已发现 的耐冷 菌主要 属于假交 替 单 胞 菌 属 （ｓｕｏｌ ｒｍ ｎｓ 、 嗜 冷 杆 菌 属 Ｐｅｄａｅｏ ｏａ ） ｔ （ｓｃｒｂｃｅ）盐 单胞 菌 属 （ ｌｍ ｎｓ 、 Ｐｙｈｏａｔｒ、 Ｈａ ｏ ａ）假单 胞 菌 ｏ 属 （ｓｕｏ ｏａ）生 丝 单 胞 菌 属 （ ｙｈｍ ｎｓ、 Ｐｅｄｍ ｎｓ 、 Ｈ ｐ ｏ ｏ ａ）鞘
低温恒温仪器在头孢类抗生素合成实验中的运用
低温恒温仪器在头孢类抗生素合成实验中的运用摘要：低温恒温仪器主要是通过全封闭形式的压缩机组进行制冷，并且和XMT模拟数字PID自动控制系统相结合，该仪器所表现出的工作温度范围较大，范围在-80℃-300℃左右。
该仪器目前被广泛的使用在生物、制药等领域中的冷却和加热操作中。
本篇文章主要针对低温恒温仪器在头孢的抗生素合成实验中的实际应用进行了全面详细的探讨，仪器为低温恒温仪的应用发展作出贡献。
关键词：低温恒温仪器头孢合成反应在制药过程中，相应的抗生素合成，实质上有着极为严苛的温度要求，在这样的情况下，就只能够采取相应的温度控制设备，来为抗生素的合成提供一个良好的空间。
低温恒温仪器便是一种有效的温度控制仪器，该仪器本身所表现出性能极为优秀，为抗生素合成起到了良好的辅助作用。
下文主要针对低温恒温仪器在投保类抗生素合成实验中的实际应用进行了全面详细的探讨。
1 实验背景头孢菌素属于β-内酰胺类抗生素，自1926年问世以来已发展到了第五代，具有高效、低毒、抗菌谱广、耐酸、耐酶、结构易改造等特点，使其在临床上得到广泛应用。
目前已证实氨苄西林、阿莫西林、青霉素V、非奈西林、羟苄西林、头孢噻吩、头孢噻啶等半合成β-内酰胺类抗生素能够形成聚合物，并由此引发过敏性反应。
头孢菌素以7一氨基头孢烷酸（7一ACA）为母核，具有3位和7位两个活性取代基，当头孢菌素被碱水解或胺解时，最终产物大多是以侧链7位为主的降解产物，也就是说各种头孢菌素侧链7位可能成为过敏反应的主要抗原决定簇。
⑴：头孢菌素类抗生素的自身聚合主要有两种方式⑵：首先是与母核结构有关的聚合反应（N型聚合反应）：β-内酰胺环开环，形成具有亲核攻击能力的仲氨基结构，再与另一头孢菌素分子的簇基发生亲核加成反应，形成聚合物.其次是7位侧链中的活性基团（主要为自由氮基值接亲核攻击β-内酰胺环中的羰基碳原子，形成聚合物（L型聚合反应）。
有文献报道贮存温度和分装条件等对头孢菌素类抗生素中高分子杂质的增加程度有显著影响，因此，应该尽量低温储存和运输，并控制好湿度和包装条件，以避免聚合物的增加⑶。
微悬臂梁生物传感器及其在生物医学领域的应用
万方数据・９９・ｔｉｏｎｓ．Ｂｉｏｍｏｈｃｕｌａｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，ｗｈｅｎｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈａｍｉｃｒｏｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｐｌａｔｆｏｒｍｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎＭＥＭＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。
ｃａｎｐｒｏ－ｄｕｃｅａｎｅｘｔｒｅｍｅｌｙｐｏｗｅｒｆｕｌｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｈｅｒｅｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ｒｅａｄ—ＯＵｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｃａｎｔｉｌｅ－ＶｅＴ．Ｔｈｅｎｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｆｉｅｌｄｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ；ＭＥＭＳ；ｍｉｃｒｏｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ；ｒｅａｄ－－ｏｕｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ近年来．微悬臂粱传感器由于潜在的可以作为发展各种物理、化学、生物传感器的平台而备受人们重视。
微悬臂粟就像一个缩小的微型跳板锚定在一端质量相对较大的物体上。
微悬臂梁结构应用于传感器已有多年，微梁最早是用于微力检测的传感器【”。
微悬臂粱传感器是最简单的微结构。
利用它可以探测到极小的位移或质量的变化，这使得微悬臂梁成为高精度离灵敏传感器的理想选择。
可以通过传统约徼加工技术进行批量生产。
ｌ徽悬臂梁生物传敷器工作原理微悬臂梁可以通过包括周围热运动（布朗运动）在内的不同方法产生谐振，微悬臂梁的谐振频率可以随着分子的吸附面灵敏韵改变。
】ｌｌ：井，微悬臂粱也可以由于分子的吸附而弯曲。
下面我们分别对悬臂梁的谐振频率的变化和悬臂粱的弯曲进行探讨。
１．１谐振频率变化的探讨［２］微悬臂梁吸附待测物引起质量变化，从而导致微悬臂粱谐振频率偏移，通过测量频率偏移量的大小，就可以反映出微悬臂梁吸附待测物的多少．它的精度可以达到１０～ｌＳｇ。
１．２吸附作用导致悬臂梁偏转的探讨如果把待检测的分子吸附在微悬臂梁的一个表面，而另外一个表面不吸附待测分子．由于分子之间的相互作用会在微悬臂梁上下表面引起应力差。
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第 20 卷 第 2 期 2001 年 6 月
北京生 物医学工程 Beijing Biomedical Engineering
Vol1 20 No 12 June 2001
Weinbaum -Jiji 生物传热方程在低温 外科手术中的应用
张艳婷
摘 要
刘
静
皮肤低温外科手术中的一个关键问题是 对体表 受冷刀作 用后组 织温度 场的准 确预测 和调控 , 而 生
[ 3,4] [ 1, 2]
随着低温外科手术和低温保存技术的发展, 生 物组织中带有相变的传热问题在临床医学中日益得 到了广泛关注, 而基于一定的生物传热模型对受冷 刀作用下的组织温度场进行预示是研究这一复杂物
基金项目 : 中国科 学院 / 百人计 划0 及国 家自然 科学 基金资 助项 目。 作者单位 : 中国科学院理化技术研究所 ( 北京 100080) 作者简介 : 张艳婷 ( 1975) ) , 女硕士研究生。
, 但这显然与实际情况不符。
虽然考虑了血液灌注传热的影响, 但
其分析都 是基于 Pennes 生 物传热方程的 , 即组织 内血液传热的 贡献被归结到一个标量 项即灌注项 上。众所周知 Pennes 方程未考虑局部 组织的血管 结构 , 这也是其受到质疑的主要方面之一 。大量 研究表明, 血管精细解剖结构会对生物传热产生重 要的影响
[ 6]
:
5T l ( x , t ) 5T l ( x , t ) 5 (k ) 5t 5x l 5x 5T l + Qm 5x
其中下标 s 代表已冻结组织相, Q 、 C 、T 、 k 分别 为 密 度、 比 热、 温 度 及 热 导 率。 Q s 、 Cs 取 为 917kgP m ( 冰的密度 ) 和 1800JP kg # e
3 [ 9]
。而未冻结
的生物组织采用三种模型描述, 其中最简单的情形 是纯导热方程, 即 Q l Cl 5T l ( x , t ) 5T l 5 ( kl ) = Qm 5t 5x 5x
[ 10]
1
数学模型
我们将皮表至皮下 21 5 厘米深的人体组织划分
5T l ( x , t ) 5T l ( x , t ) - 5 ( kl ) 5t 5x 5x ( 3)
3
为受冷已冻结区域和未冻结区域, 则可基于如下假 设建立一维相变传热模型 : ( 1) 相变温度为 0 e 。实际上生物组织作为一 种多元混合物其相变温度有一个范围, 后文将讨论 不同相变温度对计算结果的影响。 ( 2) 受冷冻结时 , 单个截面上血管和生物组织 同时冻结 , 不单独列出血管冻结的控制方程。 ( 3) 冷刀紧贴皮肤表面 , 使皮肤外表一直维持 固定温度。 ( 4) 未冻结区域的热导率在 W - J 方程中等效为 有效热导率, 是一个基于血管分布结构的空间变化 量 ; 在 Pennes 方 程和 纯 导热 方程 中两 者 相等 , 均取为 015W P m# e 。三个方程中已冻结区域的热 [ 9] 导率均为常数 2WP m# e 。
3[ 9] 3
( 2)
其中下标 l 代表未冻结组织相 , Qm 为新陈代谢热 , 取为 3318kWP m 。Q P m (水 l 、 C l 分别 为 1000kg
[ 9]
的密度 ) 和 3600JP kg # e
。但这一方程 因其未考
虑血液传热的贡献与实际相比存在很大近似性 ; 较 此进一步的工 作是应用 Pennes 方程描 述未冻结组 织内的传热过程, 其表达式为 Q lC l
物组织内真实血管的空间分布会对这一相变传热过程产生重要的影响。本文将常温情况下建立的 Weinbaum - Jiji 生 物传热方程拓展应用于该问题的分析 , 由此考察血管 空间分 布结构对 皮肤相 变传热 过程的 影响 , 以一 维问题 为 例 , 采用变时 间步长的数值计算方法得到了体表受 冷刀作 用下的 组织冻 结温度 变化情况 。作为对 比 , 本文还 求 解了 经典 Pennes 生物传热方程及普通 导热方程的相应相变传 热问题。三 类方程 的比较 表明在相 同冷冻 和物性 条 件下 , 血管空间分布效应会对一定部位的组织瞬态温 度响应 产生很大 影响 , 这 提示了 在低温外 科手术 中预示 相 变过程时考虑血管传热机制的重要性。文中还考察了 相变温 度和大血 管入口 速度对 温度预 示的影 响情况。就 作 者所知 , 本文是考虑血管分布效应后对皮肤低温相变传热进行分析的首次尝试。 关键词 生物传热 W - J 方程 低温外科 皮肤冻结 血管分布 中图分类号 R3181 03 文献标识码 A 文章编 号 : 1002 -3208 ( 2001) 02 - 0129 -06
= Key words>
Bioheat transferΒιβλιοθήκη W -J equation
Skin cryosurgery
Phase change
Vasculature eff ects
0
前
言
理过程的重要途径之一 , 最简单和常规的方法是采 用纯热传导方程, 即不考虑血液在传热中的影响来 分析这一相变问题 有的研究
phase change heat t ransf er process, which is significantly inf lluenced by local vascular geomet ry and blood f low ing conditions. The well known Weinbaum -Jiji ( W -J) bioheat transfer equat ion for normal t emperature was applied in this paper to investigat e vasculature effects to skin freezing problem. The f inite difference method wit h variable t ime step was applied to solve one -dimensional W -J equat ion, as well as the tradit ional Pennes equation, and the pure heat conduct ion equat ion under phase change. Predict ive result s from these three heat transf er models were compared, and it was found t hat , for the same freezing conditions, existence of local vascular geometry and blood flowing conditions greatly influenced the transient temperature response, which is critical for a successful cryosurgery. This means the importance of considering the vasculature for cryosurgery tem perature prediction. Besides, inf luence of the phase change point due to non - ideal tissue material to the temperature predict ion was analyzed numer ically. Parameter study on W -J equat ion shows t hat the effect ive vascular heat conduct ion t erm has far larger inf luence than that of the convect ion term for temperature prediction. The present study is likely the first att empt to study the skin phase change problem by incorporating vasculature and blood flowing conditions.
[ 6, 7] [ 5]
, 这是 20 世纪 80 年代生物传热取得
重要进展的一个显著特征。Weinbaum 及其同事对
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北京生物医学工程
第 20 卷
各种血管分布形态所造成的生物传热效应进行了详 尽的研究 , 然而遗憾的是 , 目前对此问题的认识主 要集中在常温或高温热疗情况下, 在低温相变情况 下考虑精细血管效应的研究尚未见诸于报道。实际 上, 我们完全有理由相信 , 血管的空间分布也会对 活体组织受冷降温冻结过程产生重要影响。本文旨 在对此问题作一初期研究并从 Weinbaum - Jiji ( W - J) 方程着手试图打开一个研究生物传热相变问题的新 缺口。 W -J 方程是建立在组织细微解剖基础上 的 , 它将组织微结构中血管数密度、尺寸、血流速度及 方向等沿皮肤深度的变化考虑在内 , 包含了逆向动 静脉之间血管灌注效应 , 自 1985 年提出以来得到 广泛关注。文献 分析了 W - J 方程在常温和热疗情 况下的应用问题 , 但目前尚未见到将 W - J 方程拓展 到低温下的相变问题分析。本文将基于 W - J 方程 , 利用文献 的血管解剖学数据研究皮肤表面至皮下 215 厘米处的人体组织在皮表受恒定温度冷刀作用 后的冻结过程 , 并将 其与 Pennes 方程及纯导 热方 程作对比 , 从中分析血管空间分布效应对相变生物 传热的影响。这些研究可为进一步建立更为精细的 相变生物传热模型打下一定的基础 , 其结果对于皮 肤低温外科手术有积极的指导意义。
[ 6] [ 8] [ 6]
北京生 物医学工程 Beijing Biomedical Engineering
Vol1 20 No 12 June 2001
Weinbaum -Jiji 生物传热方程在低温 外科手术中的应用
张艳婷
摘 要
刘
静
皮肤低温外科手术中的一个关键问题是 对体表 受冷刀作 用后组 织温度 场的准 确预测 和调控 , 而 生
[ 3,4] [ 1, 2]
随着低温外科手术和低温保存技术的发展, 生 物组织中带有相变的传热问题在临床医学中日益得 到了广泛关注, 而基于一定的生物传热模型对受冷 刀作用下的组织温度场进行预示是研究这一复杂物
基金项目 : 中国科 学院 / 百人计 划0 及国 家自然 科学 基金资 助项 目。 作者单位 : 中国科学院理化技术研究所 ( 北京 100080) 作者简介 : 张艳婷 ( 1975) ) , 女硕士研究生。
, 但这显然与实际情况不符。
虽然考虑了血液灌注传热的影响, 但
其分析都 是基于 Pennes 生 物传热方程的 , 即组织 内血液传热的 贡献被归结到一个标量 项即灌注项 上。众所周知 Pennes 方程未考虑局部 组织的血管 结构 , 这也是其受到质疑的主要方面之一 。大量 研究表明, 血管精细解剖结构会对生物传热产生重 要的影响
[ 6]
:
5T l ( x , t ) 5T l ( x , t ) 5 (k ) 5t 5x l 5x 5T l + Qm 5x
其中下标 s 代表已冻结组织相, Q 、 C 、T 、 k 分别 为 密 度、 比 热、 温 度 及 热 导 率。 Q s 、 Cs 取 为 917kgP m ( 冰的密度 ) 和 1800JP kg # e
3 [ 9]
。而未冻结
的生物组织采用三种模型描述, 其中最简单的情形 是纯导热方程, 即 Q l Cl 5T l ( x , t ) 5T l 5 ( kl ) = Qm 5t 5x 5x
[ 10]
1
数学模型
我们将皮表至皮下 21 5 厘米深的人体组织划分
5T l ( x , t ) 5T l ( x , t ) - 5 ( kl ) 5t 5x 5x ( 3)
3
为受冷已冻结区域和未冻结区域, 则可基于如下假 设建立一维相变传热模型 : ( 1) 相变温度为 0 e 。实际上生物组织作为一 种多元混合物其相变温度有一个范围, 后文将讨论 不同相变温度对计算结果的影响。 ( 2) 受冷冻结时 , 单个截面上血管和生物组织 同时冻结 , 不单独列出血管冻结的控制方程。 ( 3) 冷刀紧贴皮肤表面 , 使皮肤外表一直维持 固定温度。 ( 4) 未冻结区域的热导率在 W - J 方程中等效为 有效热导率, 是一个基于血管分布结构的空间变化 量 ; 在 Pennes 方 程和 纯 导热 方程 中两 者 相等 , 均取为 015W P m# e 。三个方程中已冻结区域的热 [ 9] 导率均为常数 2WP m# e 。
3[ 9] 3
( 2)
其中下标 l 代表未冻结组织相 , Qm 为新陈代谢热 , 取为 3318kWP m 。Q P m (水 l 、 C l 分别 为 1000kg
[ 9]
的密度 ) 和 3600JP kg # e
。但这一方程 因其未考
虑血液传热的贡献与实际相比存在很大近似性 ; 较 此进一步的工 作是应用 Pennes 方程描 述未冻结组 织内的传热过程, 其表达式为 Q lC l
物组织内真实血管的空间分布会对这一相变传热过程产生重要的影响。本文将常温情况下建立的 Weinbaum - Jiji 生 物传热方程拓展应用于该问题的分析 , 由此考察血管 空间分 布结构对 皮肤相 变传热 过程的 影响 , 以一 维问题 为 例 , 采用变时 间步长的数值计算方法得到了体表受 冷刀作 用下的 组织冻 结温度 变化情况 。作为对 比 , 本文还 求 解了 经典 Pennes 生物传热方程及普通 导热方程的相应相变传 热问题。三 类方程 的比较 表明在相 同冷冻 和物性 条 件下 , 血管空间分布效应会对一定部位的组织瞬态温 度响应 产生很大 影响 , 这 提示了 在低温外 科手术 中预示 相 变过程时考虑血管传热机制的重要性。文中还考察了 相变温 度和大血 管入口 速度对 温度预 示的影 响情况。就 作 者所知 , 本文是考虑血管分布效应后对皮肤低温相变传热进行分析的首次尝试。 关键词 生物传热 W - J 方程 低温外科 皮肤冻结 血管分布 中图分类号 R3181 03 文献标识码 A 文章编 号 : 1002 -3208 ( 2001) 02 - 0129 -06
= Key words>
Bioheat transferΒιβλιοθήκη W -J equation
Skin cryosurgery
Phase change
Vasculature eff ects
0
前
言
理过程的重要途径之一 , 最简单和常规的方法是采 用纯热传导方程, 即不考虑血液在传热中的影响来 分析这一相变问题 有的研究
phase change heat t ransf er process, which is significantly inf lluenced by local vascular geomet ry and blood f low ing conditions. The well known Weinbaum -Jiji ( W -J) bioheat transfer equat ion for normal t emperature was applied in this paper to investigat e vasculature effects to skin freezing problem. The f inite difference method wit h variable t ime step was applied to solve one -dimensional W -J equat ion, as well as the tradit ional Pennes equation, and the pure heat conduct ion equat ion under phase change. Predict ive result s from these three heat transf er models were compared, and it was found t hat , for the same freezing conditions, existence of local vascular geometry and blood flowing conditions greatly influenced the transient temperature response, which is critical for a successful cryosurgery. This means the importance of considering the vasculature for cryosurgery tem perature prediction. Besides, inf luence of the phase change point due to non - ideal tissue material to the temperature predict ion was analyzed numer ically. Parameter study on W -J equat ion shows t hat the effect ive vascular heat conduct ion t erm has far larger inf luence than that of the convect ion term for temperature prediction. The present study is likely the first att empt to study the skin phase change problem by incorporating vasculature and blood flowing conditions.
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, 这是 20 世纪 80 年代生物传热取得
重要进展的一个显著特征。Weinbaum 及其同事对
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各种血管分布形态所造成的生物传热效应进行了详 尽的研究 , 然而遗憾的是 , 目前对此问题的认识主 要集中在常温或高温热疗情况下, 在低温相变情况 下考虑精细血管效应的研究尚未见诸于报道。实际 上, 我们完全有理由相信 , 血管的空间分布也会对 活体组织受冷降温冻结过程产生重要影响。本文旨 在对此问题作一初期研究并从 Weinbaum - Jiji ( W - J) 方程着手试图打开一个研究生物传热相变问题的新 缺口。 W -J 方程是建立在组织细微解剖基础上 的 , 它将组织微结构中血管数密度、尺寸、血流速度及 方向等沿皮肤深度的变化考虑在内 , 包含了逆向动 静脉之间血管灌注效应 , 自 1985 年提出以来得到 广泛关注。文献 分析了 W - J 方程在常温和热疗情 况下的应用问题 , 但目前尚未见到将 W - J 方程拓展 到低温下的相变问题分析。本文将基于 W - J 方程 , 利用文献 的血管解剖学数据研究皮肤表面至皮下 215 厘米处的人体组织在皮表受恒定温度冷刀作用 后的冻结过程 , 并将 其与 Pennes 方程及纯导 热方 程作对比 , 从中分析血管空间分布效应对相变生物 传热的影响。这些研究可为进一步建立更为精细的 相变生物传热模型打下一定的基础 , 其结果对于皮 肤低温外科手术有积极的指导意义。
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