西南民族大学学报・自然科学版第32卷第5期 Journal of Southwest University for Nationalities ⋅Natural Science Edition Sept.2006______________________________________________________________________________________________收稿日期：2006-06-10作者简介：何建(1971-)，男，中国民航飞行学院讲师. 图1 ADS1255的排列引脚图2 ADS1255的结构原理及寄存器功能文章编号：1003-2843(2006)05-1036-05 24位A/D 转换器ADS1255及其应用何建, 胡焱, 周超(中国民航飞行学院，四川 广汉 618307)摘 要：ADS1255是TI 公司推出的微功耗、高精度、24位Δ－∑型模数转换器，其内部集成了输入模拟多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器、可编程数字滤波器. 文中介绍了ADS1255的主要特点、工作原理、典型应用实例及应用程序，最后给出了ADS1255的一些使用要点及设计经验.关键词：A/D 转换器；Δ－∑； ADS1255；采样速度；SPI中图分类号: TN911.72 文献标识码: A1 ADS1255概述ADS1255是德州仪器(TI)Burr-Brown 产品线推出针对工业应用、具有业界最高性能的模数转换器 (ADC)[1-3]. 其由模拟多路开关(MUX)、输入缓冲器(BUF)、可编程增益放大器(PGA)、四阶Δ-Σ调制器再加一个可编程数字滤波器组成，完美组合了一流的无噪声精度、数据速率以及多种功能，为设计人员提供了全套高精度测量解决方案，非常适用于包括科学仪器、工艺控制、医疗设备与秤重设备等要求苛刻的工业应用领域[4-6].ADS1255分别采用SSOP-20封装，引脚排列图如图1所示主要特点如下：1)24位无数据丢失——所有数据速度和PGA 设置；2)低非线性度：±0.0010％；3)高达23比特的无噪声精度；4)数据采样率最大30kSPS ；5)ADS1255可配置为2路单极输入或1路差动输入；6)模拟多路开关具有传感器检测功能；7)输入缓冲器；8)具有低噪声可编程增益放大器，PGA ＝1时，可提供高到25.3位有效分辨率；PGA＝64时，可提供高达22.5位有效分辨率,并且所有的PGA 具有自校准和系统校准；9)带有串行外设接口(SPI)；10)可编程数字滤波器；11)模拟电压输入5V ，数字电压输入1.8～3.6V ；12)正常模式电源消耗38mW ，备用模式电源消耗0.4mW. 图2 ADS1255内部结构图图2 ADS1255内部结构图第5期 2.1 ADS1255的内部结构及工作原理ADS1255的内部结构如图2所示，主要由模拟多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器、四阶Δ-∑调制器、可编程数字滤波器、时钟发生器、控制器和串行SPI 接口等组成. 由于ADS1255提供3路模拟输入端，模拟多路开关寄存器的功能就是用来把其配置为1路差动输入或者2路单极输入. 默认情况下，ADS1255被配置为差动输入，通道0为正差动输入通道(AIN P ),通道1为负差动输入端(AIN N ). 作单极测量时，一般用AIN0、AIN1作为单极输入端；AINCOM 作为公共输入端，但是不把AINCOM 接地.ADS1255具有检测连接至输入端外部传感器的完整性的电路，传感器检测电路简化为图3所示，主要用传感器检测电流源(SDCS)来验证外面传感器的完整性，通过ADCON 寄存器的SDCS0和SDCS1来联合控制. 当开启传感器检测功能时，ADS1255自动开启输入缓冲器，SDCS 通过MUX 提供传感器一个约0.5uA 、2uA 、10uA 的电流(I SDC )，从图3知(AIN P －AIN N )＝I SDC (2R MUX ＋R RES )，当传感器短路时(即R RES ＝0)，仍有很小的信号(即I SDC ×2 R MUX )被ADS1255检测到，此时ADS1255有一很微小的转换结果输出；当传感器断路时，ADS1255转换结果异常，或者为正的异常大，或者为负的异常大. 通过此方法可以极其方便地检测出传感器的工作状态，注意在ADS1255正常工作时，一定要关闭传感器检测功能.输入缓冲器用于在信号通路中隔离开关电容器阵列与外部电路，可以简化为一电阻. 阻值在10M Ω～80 M Ω. 内部输入缓冲器由STATUS 寄存器的BUFFER 位控制. ADS1255内部的可编程增益放大器的放大倍数由ADCON 寄存器的的PGA0、PGA1、PGA2联合控制，PGA 的值在１到64之间，增益步长为２. ADS1255内部的调制器是一个四阶Δ-∑系统，通过内部电容不断的充放电来测量输入信号. 四阶Δ-∑调制器的输出经可编程低通滤波器后变成高精度的数字输出. 通过调整滤波次数，用户能够在精度和数据速率之间形成最佳组合. 滤波次数越多，精度越高；滤波次数越少，速度越快.ADS1255采用四线制(时钟信号线SCLK 、数据输入线DIN 、数据输出线DOUT 和片选线CS)SPI 通讯方式. ADS1255只能工作在SPI 通讯的从模式下，可以通过各种主控制器(例如单片机等)来控制ADS1255片上的寄存器，通过串口读或写这些寄存器. 串口通讯时必须保持CS 为低电平. 在SPI 传送过程中，数据被同步地发送和接收，SCLK 和DIN 、DOUT 同步移动，SCLK 信号要尽量保持干净以免发生数据丢失. DIN 结合SCLK 用来向ADS1255发送数据，在SCLK 的下降沿有效；DOUT 结合SCLK 用来从ADS1255读取数据，在SCLK 的上升沿有效. DIN 和DOUT 也可以通过一条双向信号线与主控制器相连，但这种情况下一定不能用RDATAC 命令来读取数据，在空闲时，DOUT 处于高阻态. 图4为SPI 通讯时序关系.ADS1255有2个通用数字I /O 口D0、D1，所有的I /O 口都可以通过IO寄存器设置为输入或输出，DO 脚还可以设置为一个时钟发生器供别的设备使用，如微控制器等. 此时钟可以通过ADCON 寄存器的CLK0和CLK1位设置成以f CLKIN 、f CLKIN /2或f CLKIN /4工作. 如果不需要时钟输出功能，最好在上电或者复位后通过写ADCON 寄存器是其处于无效状态. 不用的IO 引脚可以作为输入接地，也可以设置为输出，这样有利于减小电源的消耗.图3 传感器检测电路图图4 SPI 通讯时序图西南民族大学学报·自然科学版ADS1255的主时钟可以由一个外部晶振或时钟发生器提供. 如果主时钟由一个外部晶振产生，在PCB布线时，晶振应该尽量地靠近ADS1255，同时保证能够起振并得到一个稳定频率的额外电容也是必须的，一般用陶瓷电容. 一般选择晶振频率为7.68M(即f CLKIN ＝7.68M).2.2 ADS1255的主要寄存器功能ADS1255工作过程的建立主要通过对11个独立寄存器的设置来完成，这些寄存器包括所有需要设置的信息，例如采样速度、模拟多路开关、PGA设置、I/O选择、自校准等. 主要寄存器状态如表1所示，即:状态寄存器STATUS、模拟多路开关寄存器MUX、AD控制寄存器ADCON和数据速度寄存器DRATE.状态寄存器STATUS(地址00H)，复位值为X1H. 寄存器的高四个ID位由出厂设定. ORDER位为数据输出顺序选择位，为0时，数据输出时高位在先(默认)；为1时，数据输出时低位在先. ACAL位为自动校准选择位，为0时，自动校准关闭(默认)；为1时，自动校准开启. BUFFER位为输入缓冲选择位，为0时，输入缓冲关闭(默认)；为1时，输入缓冲开启. DRDY位为转换数据状态位，此位完全复制DRDY引脚的状态，DRDY低电平时，表明数据转换结束，结果可以读出；高电平时，表明没有数据转换完成或者正在转换数据，此时不能读数据.模拟多路开关寄存器MUX(地址01H)，复位值为01H. PSEL1～PSEL0为差动信号正输入端的选择位，具体选择如下：0000＝AIN0(默认)，0001＝AIN1，；NSEL1～NSEL0 为差动信号负输入端的选择位，具体选择如下：0000＝AIN0，0001＝AIN1(默认).AD控制寄存器ADCON(地址02H)，复位值为20H. 最高位没用，始终为0. CLK1、 CLK0为输出时钟选择位，具体选择如下：00＝输出时钟关闭；01＝f CLKIN(默认)；10＝f CLKIN/2；11= f CLKIN /4. SDCS1、 SDCS0为传感器检测选择位，具体选择如下：00＝传感器检测关闭(默认)；01＝传感器检测电流源为0.5uA；10＝传感器检测电流源为2uA；11＝传感器检测电流源为10uA. PGA2～PGA0为可编程增益放大器放大倍数选择位，具体选择如下：000＝1(默认)；001＝2；010＝4；011＝8；100＝16；101＝32；110＝64；111＝64.数据速度寄存器DRATE(地址03H)，复位值为F0H. DIR7～DIR0为数据速度选择位，具体选择如下：11110000＝30kSPS(默认)；11100000＝15kSPS；……；00010011＝5SPS；00000011＝2.5SPS.表1 ADS1256主要寄存器状态ADDRESS REGISTER RESETV ALUEBIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2 BIT1 BIT000h STATUS x1H ID3 ID2 ID1ID0 ORDER ACALBUFENDRDY 01h MUX 01HPSEL3PSEL2PSEL1PSEL0NSEL3NSEL2 NSEL1 NSEL0 02h ADCON 20H 0 CLK1CLK0SDCS1SDCS0PGA2 PGA1 PGA003h DRATE F0H DR7 DR6 DR5DR4 DR3 DR2 DR1 DR03 ADS1255的应用3.1 ADS1255的硬件设计ADS1255是精度极高的A/D转换器，为了得到最佳的转换结果，在应用期间要特别注意该器件的外围电路和印刷电路板设计. 同其他高精度A/D转换器一样，ADS1255在实际应用时，也要特别注意电源线和地线的布线. 在模拟电源和数字电源的输入端一般要并联一个小的陶瓷电容和一个大的钽电容或者陶瓷电容，一般采用图5所示的阻容滤波即可，注意电容要尽量靠近输入端，而且应使小电容更靠近ADC. 特别注意要为VREFN 和VREFP提供干净的电源，可以直接由(模拟电压)A VDD或由其分压得到，也可以采用独立的参考电源供电，但一定要该电源具有极低的噪声和温漂，否则将会直接影响ADS1255的性能. 通常在输入端要采用如图5所示的RC低通滤波器来限制高频噪声，特别要注意输入线越短越好. 在接地方面推荐采用模拟电源和数字电源共地，但要注意旁路电容和模拟调整电路的应用，然而一定要避免数字噪声元件也共用此地，例如微处理器. 如第5期果ADS1255采用不同的地网络，一定要注意采用单点接地，避免模拟地(AGND)和数字地(DGND)之间有电压存在. 如果不用D0、D1，可以把其当作输入接地. 如果不用和/引脚，可以使其直接接数字电压输入端(DVDD). 图5为ADS1255的典型应用电路连接图.3.2 ADS1255的应用程序虽然ADS1255具有非常强大的功能，但是应用非常容易. ADS1255的选通可以通过硬件使CS脚接地，也可以通过软件选通. 同理，ADS1255的复位也有两种方式，RESET脚接地或者软件复位. 通过ADS1255的自校准命令，可以纠正内部和外部的漂移和增益错误. 通过写寄存器命令可以初始化状态寄存器STATUS，选择是否开启输入缓冲和输出字节的顺序等；同理可以初始化模拟多路开关MUX，选择模拟输入通道；还可以初始化AD控制寄存器ADCON，选择可编程放大倍数、是否开启传感器检测和是否选择时钟输出等；最后还可以初始化数据采样速度寄存器DRATE，选择采样速度. 具体的选择请参考寄存器状态图.ADS1255的参考应用程序如下所示：void main(void){union { long rlong;struct { unsigned char hbyte; // High byteunsigned char mbyte; // Middle byteunsigned char lbyte; // Low byteunsigned char zbyte; // Zero byte}bytes;}adc_result;ADS1255_RESET=0;ADS1255delay();ADS1255_RESET=1;ADS1255_CS=0;InitADS1255()；ADS1255_Write_Byte(CMD_SELFCAL);while(ADS1255_DRDY == 1);while(ADS1255_DRDY == 0);ADS1255_Write_Byte(CMD_RDATA);adc_result.bytes.hbyte = ADS1255_Read_Byte();adc_result.bytes.mbyte = ADS1255_Read_Byte();adc_result.bytes.lbyte = ADS1255_Read_Byte();printf("\n%08.4fmV",sliding_filter((float)adc_result.rlong/4.0 *5000.00 /0x7fffffff));}图5 ADS1255典型应用西南民族大学学报·自然科学版4 小结通过笔者的实验，在使用ADS1255时，应注意以下几点：1)在ADS1255片外要将模拟地AGND和数字地DGND连接在一起，若AGND和DGND之间有电压存在，将造成ADS1255无法正常工作.2)在印刷电路板布线时，应将外部晶振尽可能地靠近ADS1255，否则将影响输入的幅值大小，当幅值太小时，可以通过减小接入晶振两端的电容来增大其幅值，其范围应在0～20uF，典型值晶振为7.68M，接入电容为18pF.3)为了得到最佳的转换结果，每次改变初始寄存器值时，例如改变输入通道，最好自校准一次.4)ADS1255的参考电压V REF＝V REFP－V REFN，一般在0～5V范围内，典型值为2.5V. 高质量的参考电压对获得最高的转换性能是至关重要的，噪声和漂移都将降低系统性能. 在实际应用中，特别是在采样速度较低的情况下，一定要对参考电压产生电路作特殊处理，以免影响系统性能.5)在使用ADS1255处理微小信号时，最好采用比例测量，最好在DRDY由高变低时读数据.参考文献：[1] 黄正瑾. 在系统编程技术及应用[M]. 南京: 东南大学出版社, 1997.[2] 徐爱钧，彭秀华. Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与uVision2应用实践[M]. 北京: 电子工业出版社, 2004.[3] 胡伟，季晓衡. 单片机C程序设计及应用实例[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2003.[4] 王幸之，王雷，钟爱琴，等. 单片机应用系统电磁干扰与抗干扰技术[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2006.[5] 求是科技. 单片机典型模块设计实例导航[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2004.[6] 戴佳，戴卫恒. 51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M]. 北京: 电子工业出版社, 2006.24-Bit A/D converter ADS1255 and it’s applicationHE Jian, HU Yan, ZHOU Chao(Civil Aviation Flight University of China，Guanghan 618307, P. R. C. )Abstract：ADS1255 is low-power-dissipation, high-resolution, 24-bit, and Δ-∑analog-to-digital converter, provided by Texas Instruments, which integrate input multiplexer, analog input buffer, programmable gain amplifier and programmable digital filter. This article introduces its principal features , operational principle, typical example of application and application program, and provides the principal points of use and design experience.Key words: A/D converter; delta-sigma; ADS1255; sampling rate; serial peripheral interface。
《中文核心期刊要目总览》2008年印刷版（即第五版）于2008年1月1日正式发行.该书已于1992、1996、2000、2004年出版过四版，在社会上引起了较大反响，图书情报界、学术界、出版界和科研管理部门对该项研究成果都给予了较高评价，普遍认为它适应了社会需要，为国内外图书情报部门对中文学术期刊的评估和选购提供了参考依据，促进了中文期刊编辑和出版质量的提高，已成为具有一定权威性的参考工具书。
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该书由北京大学图书馆和北京高校图书馆期刊工作研究会合编，北大图书馆戴龙基馆长和蔡蓉华研究馆员任主编，北京高校图书馆期刊工作研究会成员馆、中国科学院文献中心、中国社会科学院文献中心、中国人民大学书报资料中心等相关单位的百余名专家和期刊工作者参加了研究。
全书约1900千字，16开本，精装，每册定价2 20元。
文章编号:1003—2843(2005)ZK—0074—04β-防御素的生物学活性及应用前景刘海燕,岳华3,杨发龙(西南民族大学生命科学与技术学院,四川成都610041)摘 要:β-防御素是近年来发现的一类具有广谱抗微生物活性的阳离子小肽,在天然性免疫和获得性免疫中发挥着重要的作用.本文对β-防御素生物学活性及应用研究进展进行了综述.关键词:β-防御素;生物学活性中图分类号:S852.4 文献标识码:A 人与动物之所以对病原微生物具有抵抗力是因为机体具有内在防御系统.当病原体侵袭机体时,生物机体自身会产生一系列的拮抗物质,以阻止病原微生物传播和进一步入侵,β-防御素就是其中重要的一类拮抗物质.β-防御素是具有广谱抗微生物活性的内源性抗菌肽.1990年D ia mond等[1]在牛的呼吸道粘膜中发现的称为气道抗菌肽(tracheal anti m icr obial pep tide,T AP)的多肽,后来将其同其它具有同类性质的抗菌肽一起归为β-防御素.1995年Bensch等[2]在血液透析病人血浆中首次分离获得人的β-防御素1(humanβdefensin hβD1). 1997年德国Harder J等[3]首先从牛皮癣病人皮肤中分离并纯化得到人的β-防御素2(humanβdefensin hβD2).最近又发现很多新的β-防御素,如大鼠β-防御素2(rβD-2)[4],骆驼β-防御素-1(caβD-1)[5],粤黄鸡β-防御素(G AL-2)[6]等.这类分子一般由36～45个氨基酸残基组成,分子量约为4.0～5.0K D,富含半胱氨酸和精氨酸,不含糖,带阳离子电荷,广泛存在于皮肤和黏膜等上皮组织.由于β-防御素具有独特的分子特征和广谱抗微生物活性,已受到广泛重视,本文主要介绍β-防御素的生物学活性及应用的研究进展.1 β-防御素的生物学活性体外实验表明,β-防御素具有抗菌[3]、抗病毒[7]的作用,对于某些恶性肿瘤细胞具有细胞毒性[8],此外,β-防御素还有免疫调节和激素调节[9]等作用.1.1 抗菌活性β-防御素对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌都具有较强的杀灭作用.人β-防御素3(hu manβdefensin hβD3)对金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌等G+致病菌,G—的绿脓杆菌、大肠杆菌和放线菌[11]等具有较强的杀伤作用;企鹅的β-防御素(Spheniscins-2,Sphe-2)、鸡和火鸡的β-防御素(Gallicin-1,Gal-1)和(Gallicin-2, Gal-2)对大肠杆菌、沙门氏菌等也具有很强的杀伤力[13].不同防御素的杀菌效率不同,人β-防御素4 (hu manβdefensin hβD4)能杀灭G+细菌,如葡萄球菌,G-细菌如大肠杆菌,且活性比其它已知的人β-防御素强6倍[12];人β-防御素2(humanβdefensin hβD2)杀灭大肠杆菌的能力是hβD1的10倍[10].1.2 抗病毒作用美国研究者[7](2003)用H I V-1感染人类单层上皮细胞培养时发现,hβD2和hβD3的分泌增加了80倍,证明人类上皮细胞中hβD2和hβD3可抑制H I V-1的复制.1.3 细胞毒性防御素对正常的和恶性的哺乳动物细胞都表现了非特异的细胞毒作用,这些都可能与肿瘤免疫有关[8].在急收稿日期:2005-09-27作者简介:刘海燕(1979-),女,西南民族大学生命科学与技术学院预防兽医学硕士研究生.3通讯作者:yhua900@性炎症部位,中性粒细胞释放细胞毒性防御素,损伤周围的组织细胞,即防御素的毒活性作用是非肿瘤细胞特异的.而且,这种非特异性杀伤作用呈剂量、时间依赖性[14].但组织中的血浆蛋白接触到防御素后,可以中和防御素的细胞毒性作用.这与防御素遇到清蛋白或血清时,其抗病毒活性大大减弱的情形有些相似[15].1.4 免疫活性β-防御素不仅可以直接抵抗病原微生物的感染,而且还可以启动获得性免疫系统[16]提高机体抵抗微生物感染的获得性免疫水平.当β-防御素在高浓度时对病原微生物才具有直接杀伤的作用,而低浓度的时就只有趋化活性[12].N iyonsabaF[17]等发现人的β-防御素2(hβD2)能诱导柱状细胞的活化和脱粒,导致组胺和前列腺素D2(PG D2)的释放,这种趋化作用是利用肥大细胞的高亲和力受体,而不是利用趋化因子受体CCR,在这过程中G蛋白-磷脂酶C信号转导途径参与了hβD2诱导肥大细胞的活化.T细胞和树突状细胞是参与机体获得性免疫反应的重要细胞成分,β-防御素是通过趋化因子受体CCR6对不成熟树突细胞和记忆T细胞优先表达,同时还与该受体的配体竞争(M I P-3α),激活细胞免疫和体液免疫,从而提高机体抵抗微生物感染的获得性免疫水平. Perez Canadillas等[18]采用NMR方法观察到β-防御素和趋化因子受体CCR6的配体M I P-3α(macr ophage in2 flammat ory p r otein3α)的三级结构相似,均具有3个β片层和一个α螺旋结构,Yang等[16]的研究证实了防御素可以有效的与M I P-3α竞争结合CCR6.Becker等对LPS诱导hβD2表达,启动机体固有免疫的信号途径进行研究,发现LPS需要一种CD14依赖途径启动人支气管上皮(HT BE)细胞合成和分泌hβD2,并最终激活NF-B.最近杨卫华[19]也证明了NF-B参与小鼠β-防御素3基因在肝脏中表达的转录调节.β-防御素还能够作为T oll 样受体4(t oll like recep t or4,T LR4)的内源性配体与之结合,产生一系列的下游效应.研究观察到[20,21]:β-防御素2作为T LR4的内源性配体,在I L1相关蛋白激酶(I RAK)和肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)等信号传导分子的协同作用下,与T LR4结合后触发一个信号级联反应,导致NF-B激活并迁移到细胞核内,激活细胞因子基因转录(如I L、I L6和I L8),介导协同刺激分子(如B7家族成员)的表达上调和i D C(i m mature dendrtic cell,i D C)的成熟,进而活化T细胞,触发强有力的特异性免疫应答.上述研究提示β-防御素在对病原体的免疫防御、甚至可能在对自身抗原或肿瘤抗原的免疫监视中发挥着重要的作用.2 β-防御素的作用机理2.1β-防御素抗菌作用机理β-防御素具有抗菌活性和细胞毒性不是因为其半胱氨酸数量,而是因为其带正电荷的氨基酸残基和疏水基团的作用[22].β-防御素带的正电荷,能够与带负电荷的细菌表面结合,结合后其分子中的疏水区可插入到细菌的胞膜,破坏其膜的屏障作用,进一步形成电压依赖的离子参透性膜通道,使膜具有通透性.在细胞膜上多个β-防御素分子聚集形成孔隙或通道,使得正常情况下处于胞外的离子、多肽等流入胞内,而胞内重要的盐类、大分子等则泄漏到胞外,最终导致不可逆性的菌体死亡.2.2 β-防御素抗病毒作用机理β-防御素抗病毒作用是通过与病毒外壳蛋白结合而导致病毒失去生物活性.对A I D S的研究提示β-防御素可能通过与病毒颗粒的直接作用、调节CXCR4受体,从而阻断病毒的复制来保护靶细胞免受感染[1,23,24].3 β-防御素的应用由于β-防御素强大的抑菌功能、独特的作用机制,特别是抗感染活性,其医用价值已引起研究者的关注,对某些感染性疾病的治疗进行了探索.3.1 治疗肺部感染Yang等[16]在1999年研究hβD2在治疗肺部疾病时有一定的作用,而hβD1则常规下起着防御作用.人肺泡巨噬细胞不表达α和β防御素,而在其他物种有表达,且能抵抗结核分支杆菌的感染.使用转基因方法把hβD2的基因转导入原始巨噬细胞,可检测到hβD2基因表达,且能有效地杀灭结核分支杆菌.这一研究对耐药性肺结核的治疗有着重要的意义[12].武庆平等[25]观察机械通气大鼠铜绿假单胞菌肺部感染前后肺组织β防御素2 (BD2)基因和蛋白质表达的变化,得出BD2基因和蛋白质表达上调水平的下降可能与肺部的感染的发生和发展有关.这些研究表明β-防御素对于治疗肺部感染有广阔的应用前景.3.2 治疗胃肠疾病Thouzeau等[13]对企鹅的β-防御素(Spheniscins-2,Sphe-2)研究表明其具有广谱的抗菌活性,对肠道杆菌如大肠杆菌、鼠伤沙门氏菌等具有很强的活性.这一研究表明Sphe-2可以抑制企鹅胃内容物有害菌的生长,从而减少胃肠疾病的发生.幽门螺旋杆菌是胃炎、消化性溃疡及胃癌的致病菌.研究表明[12],幽门螺旋杆菌使胃上皮细胞表达hβD-2mRNA增加.同样,另外一项研究发现,正常的人结肠和小肠上皮细胞表达hβD1,而hBD2呈低水平表达;当细菌入侵肠上皮发生炎性改变时,hβD2水平升高.由此可见,β-防御素与胃肠疾病也存在一系列的关系.3.3 治疗其它疾病王成硕等[26]研究了鼻黏膜上皮细胞中hβD1和hβD2分别通过固有性表达和诱导性表达,结果表明β-防御素在鼻黏膜天然免疫中发挥重要作用.黄蓬亮等[27]得到的重组人β防御素3对金黄色葡萄球菌有抑菌活性.王成硕等[28]检测人β防御素(hβD)1,2mRNA在慢性扁桃体炎组织和正常对照组织中的表达,得出扁桃体表达的hβD在天然免疫中发挥着重要作用.这些研究表明β-防御素给治疗鼻炎、扁桃体炎及一些感染性疾病带来了希望.4 结束语β-防御素是抵御病原微生物侵袭的第一道防线,在联系天然免疫和获得性免疫中发挥着重要的作用.传统的抗生素是通过干扰核酸合成、结合于核糖体、阻止细胞壁合成和干扰叶酸代谢杀伤病原微生物,很容易因目的微生物产生抗性突变而失效;而β-防御素则是通过破坏病菌的生物膜结构或病毒外壳蛋白而达到杀灭病原微生物的目的,且微生物难以对其产生抗性突变,与目前使用的抗菌药物相比,具有安全、高效、无残留、无耐药性的特点,具有巨大的市场前景,是当前研究的热点.但是目前仍然存在一些问题,比如建立的高效表达系统不能持续稳定表达出具有生物活性的β-防御素[29],其抗菌机理也不是很清楚[30],有待于进一步深入研究.参考文献:[1] 石卓.β防御素在机体免疫应答中的作用[J].国外兽医学(免疫学分册),2004,7(5):256-259.[2] Bensch K W,Raida M,et al.h BD-1:a novel beta-defensin fr om hu man p las ma[J].1995,368(2):331-5.[3] Harder J,BartelsE,Christ ophers J M,et al.A pep tide antibi otic fr om hu man skin[J].Nature,1997,387(6636):861.[4] 陈新年,黄宁,吴琦,等.大鼠β-防御素r BD-2的分子克隆及其在皮肤组织的诱导表达[J].华西医大学报,2000,31(4):441-444.[5] 杨银凤,唐博.β-防御素ca BDa1mRNA在骆驼组织器官中的表达[J].中国兽医科技,2004,34(11):3-6.[6] 张辉华,张辉华,曹永长,等.鸡β-防御素(Gal-2)c DNA的克隆与序列分析[J].中国预防兽医学报,2004,26(3):185-187.[7] 研究人员发现口腔内抵御艾滋病毒的机制.htt p://,2003.[8] M izukawa N,Sugiyamak,Ya ma chika E,etal l[J].a m ticancer.Res,1999,9(4):2969～2971.[9] Perez-Canadillal J M,Zaball os A,GutierrezJ,et.NMR s oluti on tructure-true of 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Hua3,YANG Fa2long(College of L ife Science and Technol ogy,South west University f or Nati onalites,Chengdu610041,P.R.C.)Abstract:β-defensin is a novel cati onic anti m icr obial pep tides,which has br oad-s pectrum anti m icr obialactivities.It p lays an i m portant r ole in innate i m munity and adap tive i m munity.B i ol ogical Activity and app li2 cati on f oregr oundβ-defensin was expatiated in this article.Key W ords:β-defensin;bi ol ogical activity。
2021年5月第47卷第3期西南民族大学学报（自然科学版）Journal of Southwest Minzu University ( Natural Science Edition)M a y.2021Vol.47 No. 3doi ：10. 11920/xnm dzk. 2021. 03. 013简评四色定理的一种非计算机“逻辑证明”杨军,李高平，李庆(西南民族大学数学学院，四川成都610041)摘要：2020年，Y.W a n g基于构形和可归约性的经典概念提出了一份四色猜想（T h e F o u r C o l o r C o n j e c t u r e J C C)的归谬法证明.首先构造反例指出其“临界A'色图”定义的一个缺陷.其次对比分析表明，把“最小图”改为“临界5色图”的做法产生了逻辑二难困境：若按前者对待，则原文尚缺论证能够抵抗传统的H e a w o o(丨图的反例攻击；若按后者处理，则当今图论无法保证其存在性.关键词：四色猜想；极大平面图；最小图；临界A.-色图；H e a w o o d图中图分类号:0157.5 文献标志码：A文章编号:20954271(2020 )06*0326>04A brief comment on a non - computer "logical proof" of the four - color theoremYANG Jun, LI Gao - ping, LI Qing(School of Mathematics, Southwest Minzu University, Chengdu 610041 , China)Abstract ： In 2020, Y. Wang proposed a proof by contradiction of the Four Color Conjecture (4CC) based on the two classic concepts of configuration and reducibility. This article first constructs a counterexample to point out a defect in the definition of "critical 5 - chromatic graph" . Secondly, the comparative analysis shows that the practice of changing the "minimal graph" to the "critical 5 - chromatic graph" has begot a logical dilemma：If it is treated as the former, then the original still lacks the proof that it can resist the counterexample attack of the traditional Heawood graph；if it is dealt with as the latter, then the contemporary graph theory cannot guarantee its existence.Keywords：Four Color Conjecture (4CC) ；maximal plane graph；minimal graph；critical h - chromatic graph；Heawood graph四色猜想（The Four Color Conjecture，4CC)、Fer-mat猜想、Goldbach猜想和Riemann假设是学界公认 挑战人类智商的四大世界数学难题其中4CC是 指平面图的色数不超过4,即任意地图均可用四种颜 色进行着色，使得有共同边界的区域着色不同.虽在 1976年Appel和Haken采用寻找可约的不可避免构 形集的方法，利用计算机辅助计算宣布证明了 4CC，但证明过程太长，以至于无法手工验证，故有些人从 根本上反对使用计算机，迄今为止不少图论学者（爱 好者）仍在寻找攻克4C C的简洁纯数学（非机器）证 明|3-5].2020年，Y.Wang[6]基于Kempe提出的构形(configuration)和可归约性（reducibility)概念提出了 一份4CC的归谬法证明（以下简称WK-证明）.虽历 史上Kempe方法被Heawood在1890年成功运用到五 色定理的证明，但1879年Kempe在4CC“证明”过程 中最小度5 = 5的情形因无法证明可归约性而遭遇 11年之后Heawood图的反例攻击[2’7'.于是，Y.Wang 尝试将Kempe“证明”中的核心概念“最小图”改为基 于临界5色图的存在性.本文对此展开若干比较性研 究，提出评价及建议.收稿日期:202(M39>09作者简介:杨军(1963-),男，汉族，重庆涪陵人，教授，博士.研究方向:信息安全与密码学、数学建模.E-mail:jimyang898@ 163.co m基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（11401493);西南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金项目（2020N Y B 17)第6期杨军，等：简评四色定理的一种非计算机“逻辑证明3271预备知识定义1[2’5]:若图C存在平面图形表示使它的边 仅在端点处相交，则称C为可平面图（planar graph). C的这种图形表7K被称为平面图（plane graph)定义2[4’8]:平面图C被称作极大平面图（maximal plane) ，若不能添加新边形成平面图 G D C， 且 F(C)= V(C).从直观上等价地看，它是指在任意一 对不相邻的顶点之间添加一条边便可破坏其平面性 的平面图.定义3[2’8]:图C= (K, £)的一个顶点着色(vertex coloring)定义为一•个映射C: S(颜色集），使得任意两个相邻的顶点和均有C(1；)#当基数|S|= A：时，称G 拥有一个 A -着色（A - coloring)•参数;G)= m inU:G拥有A:-着色}被称为C的点色数（（vertex -)chromatic number)，简称色数.当;^(G)= &，称 G 是 i-色的（A: - chromatic);当;G) ^，称 G是 i - 可着色的(A：-colorable).定义4[2_9-"]:设;^(c)= A 2 2.若对任何真子 图//C G，均有尤（//)<1则称C为临界色图(critical A:- chromatic graph)，简称为 A:-临界图（4-critical graph) [5,71.定义4 [6]:—个A -色图被称为临界的（critical), 若任意删除一个顶点或一条边后总得到一个(A - 1)- 色图•定义5[2’12]:若有平面简单图C满足;^G)= 5, 但对于任何阶小于图C的阶〃（C)的平面图W均有 尤(//) <4,则称 G是最小图（minimal graph)•(Heawood)五色定理U_8]:任何可平面图都是5 - 可着色的.2 W K-证明：概述采用归谬法证明.若4CC不真，则在可平面图中 应该存在若干5 -色图.令C是一个临界5 -色图，则 最小度5(G)= 4, 5.情形一：当S(C)= 4,置C的顶点u的度数 deg c(u)= 4.令u的邻点集/vc( «) = i v t , v2, v3, ■如图1所示.V3V1图1degf;( u) = 4Fig. 1deg6( u) = 4V3V3图2若边消失，则该图能变成4-可着色图Fig. 2 If the edge vxv2is missing,the graph can become 4 - colorable.边¥2, ¥3, C i存在的理由是假如它们中的任意一个消失，比如消失，那么通过组合和巧成为〃12的图就是图2中的C'因为G的边数小于C的边数，所以C'应该是一个4-可着色图.在此情形下，只要C被变回到C，我们就能够得到4-可着色图C,这与C是一个临界5-色图的假设相违.其余部分及情形二（当3(C)=5)，详见文献[6]原文.3简析W K-证明失效的原因首先指出，虽有四色猜想（The Four Color Conjecture， 4CC )之说 ，但 WK- 证明中的 5 - color graph及 4 - colored graph均属非专业术语.从其上下文看，应 分别改为5 -色图（5 - chromatic graph)及4 -可着色 图(4-colorable graph)这两个概念.下面我们针对328西南民族大学学报（自然科学版)第47卷评1^-证明提出4点分析.第一点，定义4'值得商榷.下面我们举一反例比 较定义4和定义4 .vi长为3的圈C3图3 C3的一个删点删边运算Fig. 3 An operation of deleting a vertex and an edge由图3可知，奇圈(：3是3色图，而其子图C3 - ag (2阶完全图&的补图）是1色图.根据 定义4及性质[2]“C是临界3色图e C是奇圈”，知 C3是临界3色图.另一方面，根据定义4',我们针对 C3设计一个删点删边运算，使得产生的子图g的色 数火（g) = 1# 3 -1= 2.由此推出“C3不是临界的”的谬论.故我们建议 放弃定义4而回归到定义4.第二点，四色猜想的研究范畴属于极大平面图[1’81，但文献[6]并未阐述其关联性,故我们运用极 大平面图审视WK-证明过程.断言：图1只是临界5 -色图C的一个子图G，但并非极大平面图.证明如 下:利用极大平面图的一个特征[2]设6是〃（23)阶 简单平面图，则G是极大的<=>£ =3v-6.在G中，e =8,z； = 5 ,不满足占=3t； -6，故简单平面图G还 不是极大的.图2的左侧子图是多余的，因通过实施删除新生 的平行边、环及孤立点的“边收缩”运算[m|2]直接 从图1即得图2的右图（边收缩图C.e，其中边e= )，且C.6已进化成为极大平面图（因£ = 6,t; =4满足充要条件s= 3v - 6 ).在图论中没有“把点h和点h组合成为点〃12 ”的运算，应改为上述“边收缩”运算.同时在此谨需指 明一个“一词多义不等价”的图论特有现象:也有部分文献，如文献[5,7，13，14]并不删除“边收缩”运算诱 导出来的平行边.第三点，在WK-证明中把“最小图”改用“临界 5色图”并作为归谬法的起点假设，我们评价这是其 最大的逻辑“硬伤”•理由1[7’1<)]:每个A-色图C均有 一个A:-临界子图（A:- critical subgraph)//，但未必有 C= //.理由2 2’5]:对于色数A 2 4，人类迄今尚未 找到临界A-色图的特征（即充要条件）.我们认为，这是人类尚未发现4CC纯数学证明在基础研究平台 上的一个瓶颈原因.理由3[^|2]:根据5色定理可知，若4CC不真，则必存在最小图.这可能是文[6]认定 “令C是一个临界5 -色图”的依据，但我们指出：最 小图#临界5 -色图（二者的共性是5 -色图，但最 小性的主体对象不同：前者指“图的阶”，后者指“点 色数”）•因此，我们质疑WK -证明的做法产生了如 下的逻辑二难困境:若按“临界5色图”处理，则其存 在性当今图论无法保证;若按最小图对待，则疑似遭 遇传统的Heawood图的反例攻击.事实上，不同于最 小度5 = 4的安全情形，WK -证明对于有逻辑失误 风险的5 = 5情形反而欠缺完整细节.倡议4:在探索 世界级数学难题时，应防止某些学者打着“不妨假设；同理可证；可以证明”的旗号实施“我断言，你验 证——信不信由你”的行文策略;正因为是世界级数 学难题，一般读者不能直接验证或间接补充.故无论 证明或算法的复杂度多高，严谨负责的做法是提供完 整的对应附件（若长）.我们认为，这是人类挑战机器 证明必须付出的智慧代价.巧合的是，WK-证明全程 使用了 4次“应该是”（should be)•对此我们再次倡 议:针对数学猜想的正式证明不能抱持“猜”的态度或 方法.第四点,WK-证明采取“反证法中的反证法”的思路本身是合理合法的，但即使把原文中的anyone (任何一人）改为any one (任何一个），后面的推理 仍然违背了逻辑否定的De Morgan律（全称量词V 与存在量词3的互换）.WK-证明在图2中用反证 法证明断言“（所有的）边¥2, ¥3,都在C 中存在”；该命题的否定应为“存在某一条边（基于在 图1中这4条边关于G的最小度顶点w具有（在同构 意义下的）中心对称性，故不妨设），满足隹£( C) •”这是一种常见、可救但必改的逻辑bug.4结语与展望(1)我们的反例表明：WK-证明中使用的新定第6期杨军，等：简评四色定理的一种非计算机“逻辑证明329义4有缺陷，应首先回归到标准定义4.(2) 最近一项研究成果[1]业已揭示Kempe不能 证明4CC的根本原因：Kempe变换不能从一个4 -着色导出所有的4 -着色.我们的对比分析结果表明：把Kempe“证明”中的核心概念“最小图”改为“临界5色图”的做法产生了如下的逻辑二难困境:若按“临界5色图”处理，则当今图论无法保证其存在性;若按最小图对侍，则原文尚缺论证能够抵抗传统的Heawood图的反例攻击.(3) 展望:视围棋比赛为一系列2色顶点动态演 化（单点增加与多点删除运算）的图变,从近年“围棋人机大战”（指人工智能围棋程序AlphaG。
