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若干中药太赫兹光谱研究及其数据管理系统

作　者: 郭帅
导　师: 何明霞
学　校: 天津大学
专　业: 仪器仪表工程
关键词: 太赫兹时域光谱 中药鉴别与检测 数据管理系统 系统聚类方法
分类号: O441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


太赫兹波在电磁波谱中位于微波与红外光波之间,太赫兹技术在包括中国传统中药在内的药学领域具有巨大的科研潜力。太赫兹时域光谱技术是一种新型的远红外相干光谱技术,近年来得到了飞速的发展。由于太赫兹波所处的独特位置,使其具有独特的性能。许多有机物大分子的振动和转动能级位于太赫兹波段。这使得太赫兹探测技术能够鉴别和分析有机分子的组成部分。大部分药物,包括西药和中国传统中药,基本上都由生物大分子构成,这使得采用太赫兹技术来研究药物组成部分与药物特性成为了可能。本文结合太赫兹技术的特点和实际需要,主要进行了以下几方面的研究：1.将太赫兹时域光谱技术用于若干种中药样品,进行了光谱探测实验研究,证明通过吸收系数和折射率的不同可以作为药品鉴别与分析的依据。针对太赫兹探测的实验要求,设计了样品所需的专属实验装置。中药样品包括了五组十种,其中有牛膝、川牛膝；浙贝母、川贝母；黄芪、炙黄芪；车前子,车前草；丹参和它的提取物丹参酚酸B,通过计算了他们的吸收系数和折射率,发现不同种中药由于所在产地、所含化合物含量不同,导致了吸收系数和折射率也存在着明显的差异,这证明采用太赫兹光谱来实现中药的鉴别与检测是可行的。2.率先开发了中药太赫兹光谱数据管理系统,有效地解决了目前太赫兹光谱数据处理方法复杂和数据量大的问题,实现了便捷运算。从用户操作的角度出发,综合考虑了需求分析与设计要求,确定了软件的总体设计规划。采用Matlab软件进行了中药太赫兹光谱数据管理系统的开发工作。依据用户操作的习惯,设计了主界面和5个菜单栏,以下拉菜单的方式实现了数据采集、导入、导出、自动运算、谱图分析等将近20不同的功能。3.设计了针对中药样品的专属太赫兹数据光谱数据库模块。可以便捷的将数据进行建档、读取、删除,并设计了人性化的操作界面,可以实现对光谱数据进行初步的检索查询功能。4.编写Matlab算法,将目前通用的系统聚类方法和3种不同的相似度计算方法,运用到中药太赫兹光谱数据处理与分析中,证明太赫兹光谱技术用来鉴别中药是可行的。在导入新样品的谱图之后,采用以上算法完全可以将不同种类的样品区分出来。随着研究的深入,太赫兹时域光谱技术在药学领域逐渐显示出它的潜力。本研究开发的中药太赫兹光谱数据软件系统填补了太赫兹技术在中药领域的软件技术的空白,有效地减少了太赫兹光谱数据处理的时间,实现了系统的创新。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-22
  1.1 光谱技术的发展及其在药学领域的应用  8-10
  1.2 太赫兹技术在药学领域的应用成果  10-15
    1.2.1 太赫兹光谱技术在药学领域的应用成果  10-13
    1.2.2 太赫兹成像技术在药学领域的应用成果  13-15
    1.2.3 太赫兹技术应用于药品鉴定的优势与不足  15
  1.3 中药现代化进程中所需的鉴别与分析技术  15-20
    1.3.1 传统鉴别方法  16-17
    1.3.2 现代技术手段  17-19
    1.3.3 中药指纹图谱  19-20
  1.4 太赫兹光谱技术应用于中药现代化研究  20
  1.5 本论文的主要研究工作与创新点  20-22
第二章 太赫兹成像技术与太赫兹时域光谱技术  22-28
  2.1 太赫兹成像技术  22-23
  2.2 太赫兹时域光谱技术  23
  2.3 太赫兹时域光谱探测的实验装置与实验方法  23-24
  2.4 透射式太赫兹时域光谱技术提取材料参数的计算方法  24-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 若干中药的太赫兹时域光谱实验研究  28-39
  3.1 样品制备方法  28-31
    3.1.1 太赫兹波探测对中药样品的制备要求  28-29
    3.1.2 样品池的要求与设计  29-31
  3.2 若干中药实验样品简介  31-34
  3.3 若干中药样品的太赫兹时域光谱信号及其特性系数  34-37
  3.4 实验数据结果分析  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 中药太赫兹光谱数据管理系统的设计  39-53
  4.1 软件系统开发环境  39-40
  4.2 软件的需求分析和设计要求  40
  4.3 软件的总体设计规划  40-42
  4.4 软件的具体功能实现  42-51
    4.4.1 样品图谱文件菜单栏  42-44
    4.4.2 数据预处理菜单栏  44-46
    4.4.3 谱图分析菜单栏  46-49
    4.4.4 数据库管理菜单栏  49-50
    4.4.5 帮助菜单栏  50-51
  4.5 软件的实用性与美观性  51-52
  4.6 本章小结  52-53
第五章 中药太赫兹光谱数据管理系统的实现  53-60
  5.1 中药太赫兹光谱的采集、导入与预处理  53-55
    5.1.1 光谱数据的采集  53-54
    5.1.2 光谱数据的导入与显示  54
    5.1.3 光谱数据的预处理  54-55
  5.2 谱图分析  55-58
  5.3 数据库管理  58-59
  5.4 本章小结  59-60
第六章 总结与展望  60-62
  6.1 全文工作总结  60-61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 电磁学、电动力学 > 电磁学 > 电磁波与电磁场
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