关于细胞外液温度场光谱检测方法的研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导卜进行的研究，。r作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞注王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：像兹1玉签字日期：弦／睥≥月』>日学位论文版权使用授权书本学何论文作者完全了解云注王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编

2、入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：瑚嘞轻签字日期：如莎年弓月l}日导师签名：签字日期：≥月12-日万方数据学位论文的主要创新点一、建立基于不同离子不同浓度溶液的温度与光谱数据的定量关系，研究了细胞外液中主要阳离子Na+，K+和Ca2+及它们之间的相互作用对测量温度的影响，为研究对细胞生理溶液的非接触式测量提供了基础数据。二、对近红外光谱数据进行预处理后运

3、用偏最小二乘法建立了其与细胞生理溶液的温度的定量关系，以此关系模型来预测细胞生理溶液的实时温度。预测精度较好，相比市面上近红外测温仪有很大提高。万方数据摘要细胞外液是细胞生存的主要外部环境，也是膜片钳实验中重要的实验对象。实验中实验对象的温度是重要的实验指标，而传统接触式测温有对被测物温度场有影响和不适测量瞬时温度的缺点，声波微波测温方法适合测量高温物体温度。综合考虑实验中各项要求条件，选择近红外光谱测温的方式来测量细胞外液温度。所做具体内容包括：1、研究了近红外光谱分析原理与流程，包括分子震动与近红外光谱

4、之间的关系以及平滑，异常点剔除等预处理过程。2、分析了近红外光谱分析中几种数学模型建立方法，并以实际实验数据判定几种建模方法的优劣。3、研究了细胞外液中主要阳离子Na+，K+和Ca2+各自对测量温度的影响和各离子之间的相互作用对测量温度的影响。采集了基于15种溶液20℃．40℃之间41个温度值的光谱数据，分别对原始光谱进行平滑，微分和异常点剔除处理后，建立偏最小二乘模型，以模型的预测均方差(RMSEP)为主要参考参数评价对温度测量精度的影响大小。实验结果表明同浓度条件下Ca2+对温度测量精度的影响最大，K+

5、其次，Na+最小。而离子之间的相互作用力因总体实验结果无规律可寻，故此方案无法证明离子相互作用力与温度之间的关系，实验方案有待后续改进。4、其次采集了基于细胞外液温度为30℃一40。C间51个温度值的光谱数据，对原始光谱进行平滑，微分和异常点剔除处理，分别对处理后的光谱数据建立主成分回归(PCR)和偏最小二乘(PLS)模型，以RMSEP为参考判定各预处理对原光谱模型的优化效果。结果表明PLS模型各项参数均优于PCR模型，故以后的定量建立模型方法均选取PLS法。平滑处理后所建立的模型略优于原光谱模型。微分处理

6、和异常点剔除后的建模效果优于原光谱模型。模型的预测效果增强，实验测量结果与接触式测量方式测得数据相差不大，符合膜片钳实验中对温度测量的要求。关键词：近红外光谱，细胞外液，温度，偏最小二乘，预测误差万方数据ABSTRACTExtracellularfluidisnotonlythemainexternalenvironmentwherethecellsurvival，butalsoaimportantsubjectinPatch—clampexperiment．Temperatureofthesubjecti

7、saimportantexperimentalindexduringthePatch—clampexperiment．TraditionalmethodsincludecontactedmeasurementwouldnotapplytoPatch—clampexperimentsbecausetheywouldaffecttemperatureofthemeasuredobjectandtheydoesnotapplytomeasuretheinstantaneoustemperature．Sonicme

8、thodormicrowavemethodareonlysuitableformeasuringtemperatureofhotobject．It’SappropriatetomeasuretemperatureoftheextracellularfluidbyNearinfraredspectroscopyanalysistechnologyafterconsideringalltherequirementso