光學氣體成像技術

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光學氣體成像技術范文第1篇

在家庭生活中，“男主外、女主內”的習慣雖說不是一成不變，但多數家庭如此。所以在寒冷的冬季，不懂顏色搭配的男性仍然很多。要是沒有女性幫助，許多男人都可能為圍巾顏色如何與外套顏色搭配感到茫然。日本科學家最近發明的自動變色圍巾，則較好解決了這一令男人棘手的色彩搭配問題。人們編織變色圍巾時，嵌入了一些能發出紅、藍、綠光的二極管。發光二極管的開關與亮度，均由設置在圍巾內的微型傳感器控制，它可按照主人的想法隨時變色，實現整體顏色協調一致。

最近，美國康涅狄克大學的研究者發明的“電致變色聚合物”纖維，頗受外界關注?！缎驴茖W家》周刊說，這種新纖維的分子吸收不同頻率的可見光后，立刻顯示不同顏色。這表明該纖維的顏色，可隨外加電場的變化而改變。現在，科學家已將橙色和紅色纖維，轉化為藍色。下一步打算將紅色、藍色和綠色纖維變成白色。最終實現將不同色彩的纖維交叉織成布料，加工成服裝。這樣的服裝在電場中，上面的每個交叉點，都成為一個像素，和熒光屏上的小光點一樣，迅速變出適合人意的顏色。

大家知道，傳統的高樓竣工后，其外貌和色調一般不再改變，像凝固了一樣，所以顯得單一呆板。為改變這一狀態，英國科學家發明了一種“變色龍”混凝土。用“變色龍”混凝土建造的建筑物，能在計算機控制下，對預先設置在變色混凝土中的某些部位進行加熱，使混凝土墻壁像熒光屏幕那樣，將黑色外套變成白色，或者將從紅色、灰色外套變成白色。而完成顏色變化或圖案變幻的全過程，不超過5秒鐘。設計者說“變色龍”混凝土構造的墻，還能通過色彩轉換，完成像時鐘一樣報時，像溫度計一樣指示溫度高低。

冷戰雖然結束了，但冷戰時期播下的地雷卻遠未肅清。據國際禁雷組織報告，世界上還有1000多萬顆地雷，埋在70多個國家和地區的地下?，F在，全世界每年仍然有上萬人因誤踩地雷或傷或亡。那些曾飽受戰火蹂躪的國家，為防止地雷再度暗箭傷人，從未停止掃雷工作。只因技術落后，掃雷工作進展緩慢。不久前，丹麥科學家發明一種植物尋雷新法。新方法是在擬南芥菜中植入一種新基因，使之變成轉基因擬南芥菜。轉基因擬南芥菜有一個特點：遇到二氧化氮氣體時，就自動打開變色開關，使綠葉漸漸變紅。眾所周知，地雷的主要成分是炸藥，炸藥會緩慢釋放二氧化氮。所以，轉基因擬南芥菜的根須，接觸到地下的二氧化氮后，會在3～5周內將綠葉染紅。在飛機上，很容易發現這種顏色的變化情況，并根據顏色變化確定藏雷區，繪制雷區分布圖。有關掃雷專家認為，推廣種植轉基因擬南芥菜，將大大提高掃雷效率，從而能挽救成千上萬人生命。

其實，體內含有熒光蛋白基因的植物，受不同的外部物質激活時，將發出不同頻率的光，即顯示出不同的顏色，轉基因擬南芥菜只是其中一例。如果這一科技成果被推廣，科學家就能根據這類植物發出的不同色光，判斷它們是受化學氣體污染，還是遭有害微生物侵襲。而“植物以變色方式，預先向人類發出警告”的技術，又形象地稱為植物的“預警變色服”。

光學氣體成像技術范文第2篇

穿過患者的鼻腔進行腦手術，是目前廣受歡迎的外科治療手段。它使用微型手術器械、改良的內鏡成像、計算機指導的手術向導。這種技術能成功去除垂體腫瘤。

該治療方案同時減少了腦脊液漏出、頭痛、感染、腦膜炎等并發癥的危險。經計算機定位系統和內鏡指導，外科醫生在鼻子的后方的骨頭上鉆幾個小孔并穿過硬脊膜。通過圖像在屏幕上放大，外科醫生可以清晰看到微型外科器材的方位。腫瘤通過鼻孔完全取出。為了完成整個手術，鼻腔后方硬脊膜上的小孔必須完全密封防止腦脊液漏出。外科醫生使用來源于尸體皮膚的材料構建一個支架。幾層這種材料加上來源于病人的脂肪堵住這些孔洞，這些材料隨后會延展并把孔洞密封起來。

“而開放性手術，我們必須移開腫瘤周圍的腦部組織。使用上述經鼻的新方案不會造成腦部的損傷?！?美國拉什大學神經外科主任理查• 拜恩說，“按照這種方案可以獲得與開放手術相同的效果并且不會對腦部造成太大的影響?！?但這種經鼻方案并不適用于所有的腦部腫瘤；它可用來治療大多數頭顱腫瘤、頭骨連接部的腫瘤以及鼻部和脊椎的腫瘤。施行這種方案必須通過具有經驗的神經外科醫生和頭頸部外科醫生的密切合作才能完成。

捕捉流星的短暫輝煌

經過調查，于2008 年11 月20 日點燃加拿大薩斯喀徹溫省和阿爾伯達省天際的火球的本體是一個小行星的碎片。經估測，該碎片進入加拿大草原之上的大氣層前重約10 噸?？柤永锎髮W的學者阿倫• 希爾布藍德已經圈出來一個可能找到隕石碎片的地理范圍（薩斯喀徹溫省西部）。

火球最開始出現在邊陲城市勞埃德明斯特東部上空80 千米，接著帶著一連串驚悚的爆炸劃過薩斯喀徹溫省和阿爾伯達省的天際。除了幾萬人目擊了 這一壯觀的情景之外，薩斯喀徹溫省的安保攝像頭也捕捉了這一場景。當地人說，當時有好像電弧光一樣的藍色光芒閃過，隨后聽到劇烈的爆炸聲。加拿大西安大略大學流星物理學的首席教授彼得• 布朗博士捕捉到了行星碎片進入大氣層時產生的次聲波，他講解道：“從格陵蘭到猶他至少有10 來個次聲觀測點記錄到了火球爆炸時釋放出的能量。數據顯示這股能量大約有三分之一千噸當量”。

流星的生命只有一瞬，但對于科學家來說，研究才剛剛開始。布朗博士和希爾布藍德博士正在訪問目擊者和分析安保攝像頭得到的畫面。

龜殼起源

烏龜特立獨行地背著骨質的龜甲完美地保護了自己。而烏龜是如何經由進化得來如此獨特的構造，對于科學家來說長久以來是個謎。從恐龍橫行的年代起，烏龜便保持著和現在差不多的模樣，科學家們缺少能夠見證烏龜完整進化過程的證據。但在中國發現了最古老――距今2.2 億年前的烏龜化石之后，科學家們對于烏龜如何長出龜甲這個問題有了一個清晰的認識。

在中國學者和加拿大學者合作下，菲爾德自然博物館地理系主任奧利弗• 利普博士分析了中國的烏龜化石，找到了支持“龜甲即是延伸的烏龜脊柱和烏龜延展的肋骨融合的產物”這一觀點的證據。這次被發現的烏龜化石被稱作半甲齒龜，和之前發現的化石相比半甲齒龜更具有研究價值，因為半甲齒龜是第一個被發現沒有完整龜甲的烏龜。利普表示龜甲是進化的產物，如果沒有進化的中間階段的證據，就無法了解進化的整個過程。

盡管古生物學家還無法解釋烏龜解剖上的進化過程。但半甲齒龜化石具有部分延伸的脊柱，并且肋骨也有一定程度的增寬。

大麻與止疼藥

大麻是一種十分有效的止疼藥物，但由于社會因素和不健康的吸入法使大麻的使用十分局限。因此科學家們試圖摸清大麻止疼的化學機制，并在此理論基礎上研制新型的止疼藥。

大麻止疼的機制在于其能激活大麻素受體，而這種受體不光參與調控疼痛，還參與控制食欲、免疫和記憶。另外在人體內有兩種內生的大麻素被稱作AEA 和2-AG，它們可以像大麻一樣激活大麻素受體。因此針對大麻素系統的研究中不光包括對慢性疼痛的治療還包括對肥胖、抑郁癥和焦慮癥的治療。

過去人們對AEA 已經有了比較深入的了解，并發現脂肪酸酰胺水解酶可以降解AEA，反過來使用拮抗脂肪酸酰胺水解酶的藥物便可以起到止疼的作用。但人們對2-AG 的了解還很模糊，美國斯克利普斯研究院的學者們在11 月23 日于《自然》雜志發表的文章揭示了，拮抗2-AG 的降解酶――單酰基甘油脂酶不僅可以起到減少疼痛的作用，還可以誘導出一系列大麻素系統的效應。

曬太陽護心臟

寒冷的天氣不再是冬天讓人感到壓抑的唯一因素了。最新的《循環》雜志揭示, 在冬天很多人都會出現維生素D 缺乏的現象，進而有可能導致心臟疾病的發生。文章指出，維生素D 缺乏通常是由于沒有接受足夠的日光照射導致的。而在冬天日照時間大大縮短了，而且人們更多選擇在室內活動，所以在冬天人們很可能會出現維生素D 缺乏癥。

在研究冬天由于遠離戶外而患維生素D 缺乏癥的人群時，蘇• 蓬克菲爾博士發現這些人罹患心臟病的幾率竟然高出正常人的30% ～ 50%。并且，飲食中的維生素D 顯然是不夠的，蘇• 蓬克菲爾博士建議人們攝入一些維生素D2、D3 的制劑，盡量讓體內維生素D 的濃度保持在30 ～ 60 納克每毫升左右。他還指出，對于患心臟病、關節疼痛和抑郁癥的患者都應該檢查患者體內維生素D 的含量。

只有訓練讓你眼疾手快

每一個偉大的運動員都知道，比賽不光是拼體能或是技巧，做出決策的速度和效率往往更決定比賽的勝負。蒙特利爾大學視光學院的兩名研究人員發現了可以提高運動員成績的訓練方法。約斯林• 福貝特教授和他的博士后募集了20 個足球、網球和曲棍球運動員，通過多目標視覺追蹤來訓練這些運動員。運動員同時汲取多種信息的能力的增強最終能夠提高多目標視覺追蹤的成績多達53%。

在實驗中，受試者在一個全自動的虛擬視覺空間中，通過觀察迅速運動的物體，并要在其變色的時候將其辨認出來。福貝特教授說這不是體力的訓練而是對大腦的訓練。

這項嘗試已經漸漸在運動員之間流行起來，從王牌守門員圣皮埃爾到北美拳擊冠軍安東尼都開始接受這項訓練。福貝特教授對此表示：“過去運動員都是一味訓練體力，沒有一個評估運動員認知功能的標準?！?/p>

圖注：當運動員在體能和認知上都進行了最佳的準備后，他們會更有信心并拿出更好的表現。

捍衛健康的納米武士

美國賓州大學的科學家開發的無毒納米顆粒，最近經過試驗證實其可以有效地向機體運輸藥物，并且使用熒光染色技術可以追蹤這些納米顆粒。一個包括材料科學家、化學家、生物工程學家、物理學家和藥學家在內的跨學科小組通過試驗發現20 ～ 50 納米大小的磷酸鈣顆?？梢猿晒M入細胞并釋放其攜帶的藥物或染料，這項研究發表在最近一期的《納米通信》在線版上?？茖W家們試圖利用機體內環境pH值的改變來操縱納米顆粒內藥物的釋放，例如正常的血液的pH 值約為中性，而腫瘤周圍的pH 值一般呈酸性，這時納米顆粒就會溶解釋放出相應的藥物。這項技術不光針對治療癌癥，藥學家使用神經酰胺和磷酸鈣納米顆粒研究其抗癌和抗心血管病的功效。得出的結果是只用正常劑量的幾十分之一就可以起到抑制細胞增殖的作用。

空間站的電子鼻

“奮進號”航天飛機STS-126 的任務之一就是為國際空間站添置一個新的設備――電子鼻。從人類航天的歷史上來看，無論是國際空間站、宇宙飛船還是俄羅斯空間站MIR 都出現過空氣質量的問題，但大多數情況是宇航員們已經聞到了化學氣體的氣味才發現空氣質量出了問題。美國國家航空航天局推進實驗室電子鼻研究的尖端課題主持人瑪格麗特說，電子鼻將成為“反應最快”的報警裝置，并就太空艙內可能污染物的種類和數量發出警報。

空間站的宇航員們在2008 年12 月6 日啟用電子鼻，該裝置開始進入為期6 個月的試用階段。如果試驗成功，電子鼻將成為未來空間計劃中監測宇航員生活環境不可缺少的裝備。這次使用的電子鼻有鞋盒大小，容納32 個傳感器，可以感知各種不同的化學物質。從本質上來說，探測器的原理是通過探測器中的聚合物薄膜與不同的化學物質發生接觸，電阻隨之改變，從而以信號的形式反映出空氣中化學物質的種類和數量。

埃博拉再次來襲

近期《公共科學圖書館• 病原體》雜志公布了科學家發現了埃博拉病毒新品種的報告，并將這種病毒命名為本迪布焦• 埃博拉病毒。亞特蘭大疾控中心、佐治亞烏干達病毒研究所、烏干達衛生部和哥倫比亞大學最近聯合公布了這種新病毒。埃博拉病毒是一種致死的傳染病病原體，目前還沒有疫苗或治療方法。感染該病毒后死亡率在53% ～ 90% 之間，目前各國的研究人員都在努力攻克這一惡性傳染病，但新出現的變種病毒無疑為這個難題增加了許多難度。埃博拉病毒的新品種本迪布焦•埃博拉病毒和以前的病毒有很大的區別，從基因上來看有至少30% 的基因序列不相同?，F在針對埃博拉病毒的快速檢驗、疫苗和治療研究又要算上一個新的成員了。

新能源――緩緩的水流

緩慢流動的海水或河流將可變成一種全新的清潔能源。地球上大多數的河流的流速都小于3 節，而能有效驅動渦輪機和水磨的流速最少需要5 ～ 6 節，這就意味著大多數的水力能源我們常規無法利用。但密歇根大學的工程師設計出了一個裝置可以在流速低于2 節的水域里工作，將頗具破壞力的振動轉化為清潔能源。這種裝置被稱作VIVACE（渦激振動水力清潔能源裝置）。這套裝置不依賴潮汐、波浪、渦輪機或是水壩，而是靠一種獨特的流體能量系統――渦激振動來供能。渦激振動曾一直是工程師們可怕的噩夢，1940 年美國華盛頓的塔科馬橋坍塌和1965 年英國渡橋電廠冷卻塔的倒塌，罪魁禍首都是渦激振動。發明者伯尼薩斯教授說道：“在過去的25 年里，包括我在內的所有工程師都在想方設法減少渦激振動的發生。但我們現在在密歇根做的工作卻逆其道而行之，我們嘗試去駕馭并加強這種極具破壞性的能量”。

火星中緯度地區的冰川

研究人員通過美國航空航天局火星偵察軌道探測器上的穿地雷達，在較之前更低緯度的地區發現了大塊巖屑覆蓋下的大量冰川。由于水是生命存在的必要元素之一，所以在火星上發現了如此大量冰的存在將人類地外文明的探索向前推進了一大步。整個冰川從懸崖開始延伸了幾十千米長，并且有2 千米厚。田納西大學杰克遜地球科學學院的約翰• 霍爾特形容整個冰川有3 個洛杉磯那么大，而且很厚。這次發現的冰川是火星上除了極地地區之外發現的最大的冰川。

“除了研究價值之外，這樣大量的固態水將成為我們后續火星探索的水源?！被魻柼匮a充道。從1970 年美國航空航天局的維京火星偵察軌道器探測到了緩坡面冰川前砂礫層開始，這種地貌就困擾著科學家們?；魻柼芈撓氲降厍蚰蠘O地區巖石下發現冰川的情況，設想火星上的這種地貌下可能也存在冰川。而這次的雷達探測獲得了確鑿的證據，火星的中緯度地區存在超乎想象的大量冰川！同時布朗大學的詹姆斯• 海德認為像地球一樣，深埋火星地下的冰川內蘊藏著遠古時期的生命和氣候信息。

喝紅酒，抗癡呆

有個現象被科學家稱作“法國悖論”，即法國人吃的食物里膽固醇和飽和脂肪酸非常之多，但法國人因為心臟病而死亡的幾率又非常之小。有研究指出，吃了那些脂肪只要佐以紅酒就會避害趨利，而且飲用紅酒不僅能夠保護心血管系統，減少幾種特殊腫瘤的發生，最近的研究表明紅酒甚至還能預防阿爾茲海默氏?。ɡ夏臧V呆癥）。

加州大學洛杉磯分校和紐約西奈山醫學院的學者共同研究發現了紅酒降低阿爾茲海默氏病發病幾率的機制。這個研究發表在2008 年11 月21 號的《生物化學雜志》上，加州大學洛杉磯分校神經科學教授大衛• 泰普洛在文章中展示了紅酒中的一種天然多酚如何阻斷損傷腦細胞元兇――毒性蛋白斑塊的形成。而這種多酚不僅能夠阻斷毒性蛋白的形成，還能降低已存在的蛋白斑塊的毒性，進一步緩解患者的癥狀。

泰普洛教授在研究β 淀粉樣蛋白（Aβ）在阿爾茲海默氏病發病過程中的作用的時候，他利用從葡萄種子里提取的多酚在鼠身上做實驗，結果是葡萄種子內的多酚可以阻止β 淀粉樣蛋白的毒性聚集，從而起到抗阿爾茲海默氏病的作用。在動物模型身上獲得了成功，泰普洛教授的下一步就是進行人類臨床實驗。希望泰普洛教授的研究能夠從一個迷人的角度打開治療老年癡呆癥的一扇嶄新的大門

地外生命的分子

羥乙醛分子作為最小的單糖分子，由于能和丙烯醛分子發生反應而生成RNA。而RNA 被認為是生命起源的關鍵分子。最近天文學家們在銀河系中可能出現生命的區域發現了這種簡單的糖分子――羥乙醛。

這項國際合作的研究課題中，一名來自倫敦大學學院的學者利用法國的射電望遠鏡在距離地球2.6 萬光年的恒星形成區觀察到了羥乙醛。

之前這種分子只在銀河系的中心發現過，而銀河系中心的環境和其他地區完全不一樣。這次的發現意味著羥乙醛可能飄散在整個銀河系之中，從而預示著銀河系某處可能存在著和地球一樣居住著生命的星球。