這本關(guān)于太赫茲裝置、測量技術(shù)和應用的非常全面的*新研究著作(專門針對生物和生物醫(yī)學的用途)為那些希望調(diào)查和理解這一新興技術(shù)領(lǐng)域且擁有日益增長的興趣的人來說,提供了精彩的介紹和持久的參考.撰稿者包括許多優(yōu)秀的研究團體和當今世界上*著名的專家。具體主題包括太赫茲源和探測器、脈沖和連續(xù)波電路、成像和層析技術(shù)、導波元件、溶劑化合物和生物分子的光譜研究、太赫茲電磁場與生物的相互作用及其*近在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應用(例如,藥物吸收、癌癥檢測和納米顆粒探測)。
許多應用,包括科學技術(shù)、安全檢查、醫(yī)學成像應用都受益于新興的太赫茲技術(shù)的開發(fā)和利用。太赫茲生物醫(yī)學科學技術(shù)通過太赫茲光譜和成像以及太赫茲醫(yī)學技術(shù)的發(fā)展來探索生物學行為的*新發(fā)現(xiàn)和進展,包含了太赫茲生物醫(yī)學領(lǐng)域的科學家和研究人員的貢獻。
本書提供了太赫茲技術(shù)的評估方法,并對使用了太赫茲波的基礎(chǔ)生物學研究進行了匯編。介紹了太赫茲波是一種新興的趨同研究工具,涉及基于激光的產(chǎn)生技術(shù)、固態(tài)器件、探測器等方面,并討論了高電場的產(chǎn)生方法。本書涵蓋了太赫茲成像在醫(yī)學應用中的*新進展,特別是在癌癥診斷方面,回顧了太赫茲成像技術(shù)在癌癥診斷中的應用現(xiàn)狀并且探討了太赫茲輻射的潛在醫(yī)學應用前景,同時考慮了使用了太赫茲技術(shù)的未來醫(yī)療的應用前景。
在過去的 20 多年,自可用飛秒激光驅(qū)動皮秒電脈沖產(chǎn)生太赫茲信號以來,太赫茲科學技術(shù)開始備受關(guān)注.為了彌補電磁波譜的空缺,新的產(chǎn)生技術(shù)、探測技術(shù),以及必要的組件已經(jīng)被開發(fā)并應用于諸如科學光譜學、安全檢查和醫(yī)學成像等眾多領(lǐng)域.
隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展,關(guān)于這一主題的研究論文的出版量也激增,因為其在科學和技術(shù)上都具有巨大的潛力,所以許多介紹這種先進技術(shù)的書在陸續(xù)出版.這些書主要集中介紹太赫茲的產(chǎn)生和探測、層析成像儀器等類似儀器的使用方法,以及諸如半導體和電介質(zhì)等凝聚物質(zhì)的光譜學等方面.*近2年出版的書籍反映了太赫茲技術(shù)及其應用的進展,但限制了利用太赫茲波進行生物醫(yī)學研究的空間,盡管生物醫(yī)學領(lǐng)域是太赫茲應用中發(fā)展*快的領(lǐng)域之一.
因此,一本能展現(xiàn)迄今為止獲得的大部分相關(guān)研究成果的太赫茲生物醫(yī)學研究圖書有著巨大的需求,該項目由泰勒和弗蘭西斯集團的高級出版編輯Luna Han 發(fā)起,他聯(lián)系我編寫這本關(guān)于太赫茲生物醫(yī)學研究的書,我有幸聘請到太赫茲研究的先驅(qū)和太赫茲生物醫(yī)學領(lǐng)域的杰出科學家作為這本書的作者,這本*近被研討了很長一段時間的書是他們研究成果的匯編.本書由三部分組成.第一部分簡要回顧了太赫茲技術(shù),從源和探測器到成像技術(shù)和波導,引導學生和科學家進入太赫茲研究領(lǐng)域.第二部分的內(nèi)容是利用太赫茲波進行的基礎(chǔ)生物學研究的匯編,包括水和液體的特性、生物分子光譜學、蛋白質(zhì)的動力學,以及太赫茲輻射的生物學效應.第三部分介紹了太赫茲成像在醫(yī)療應用方面的*新成果,特別是在癌癥診斷方面.本書還從太赫茲波的原理和應用出發(fā),討論了太赫茲波分子成像技術(shù),*后總結(jié)了太赫茲技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的應用前景.
如果沒有杰出的章節(jié)作者,這本書無法面向讀者出版.在此感謝作者貢獻的知識,并對羅切斯特大學的張希成教授給出的鼓勵和建議表示衷心的感謝.同時對首爾市立大學太赫茲生物醫(yī)學實驗室的學生 Jae Yeon Park 、Kwang Sung Kim 和 Hee jun Shin 表示感謝,感謝他們做的手稿錄入工作.感謝 Luna Han 、 Robert Sims ,以及泰勒和弗蘭西斯集團的工作人員、 SPi Global的 Remya Divakaran ,感謝他們?yōu)檫@本書的出版所做出的辛勤工作.*后,我要感謝我的妻子 Miyoung 和我的女兒 Eunho 和 Jeeho ,感謝她們的愛和支持.
Joo-Hiuk Son 畢業(yè)于韓國首爾大學,后在安娜堡的密歇根大學獲博士學位,并在勞倫斯伯克利國家實驗室做博士后,期間他致力于太赫茲探測研究。1997年他加入首爾市立大學物理系,并榮升教授。這個階段早期他的研究興趣為各種納米材料的光電性質(zhì),包括使用太赫茲時間域探測的碳納米管等。近年來,Son教授的研究興趣轉(zhuǎn)為生物材料及其在醫(yī)藥中的應用中太赫茲電磁相互作用。
第 1 章 太赫茲生物醫(yī)學研究導論 / 1
第 2 章 太赫茲源和探測器 / 8
。玻薄 引言 / 8
2.2 太赫茲源 / 9
。玻场 太赫茲探測器 / 21
第 3 章 臺式高功率太赫茲脈沖產(chǎn)生技術(shù) / 33
3.1 引言 / 33
。常病 鈮酸鋰中傾斜光脈沖的光整流產(chǎn)生太赫茲波 / 34
。常场 氣體等離子體中雙色光激發(fā)產(chǎn)生寬帶太赫茲波 / 42
。常础 結(jié)論 / 49
第 4 章 太赫茲成像與層析成像技術(shù) / 54
4.1 引言 / 54
。矗病 太赫茲成像技術(shù)綜述 / 56
。矗场 太赫茲層析成像 / 65
第 5 章 緊湊型固態(tài)電子太赫茲器件和電路 / 79
。担薄 引言 / 79
5.2 基于二極管的方法 / 80
。担场 基于晶體管的方法 / 88
。担础 封裝問題 / 100
。担怠 總結(jié) / 104
第 6 章 太赫茲內(nèi)窺鏡波導 / 111
。叮薄 引言 / 111
6.2 太赫茲波導研究進展 / 112
。叮场 太赫茲內(nèi)窺鏡 / 119
。叮础 展望 / 132
第 7 章 水和液體的太赫茲特性 / 136
7.1 引言 / 136
。罚病 水的太赫茲特性 / 137
7.3 液體的太赫茲特性 / 144
。罚础 液體混合物的太赫茲特性 / 146
第 8 章 太赫茲吸收光譜法探測溶劑水化動力學特性 / 157
。福薄 引言 / 157
。福病 太赫茲水化作用的概念 / 162
。福场 蛋白質(zhì)水溶液的太赫茲吸收系數(shù) / 165
。福础 蛋白質(zhì)折疊和酶催化的動態(tài)太赫茲吸收 / 168
。福怠 討論與展望 / 172
第 9 章 生物分子太赫茲光譜學 / 182
9.1 引言 / 182
。梗病 太赫茲頻域中的生物分子 / 184
9.3 DNA 和 RNA 的太赫茲光譜 / 185
。梗础G 葡萄糖太赫茲光譜學 / 196
第 10 章 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)功能關(guān)系的太赫茲光譜研究 / 206
。保埃薄 引言 / 206
10.2 蛋白質(zhì)分子的太赫茲研究技術(shù) / 209
10.3 穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)二硫鍵的光譜分析 / 212
。保埃础 酶在無機溶劑中的逆功能 / 218
10.5 結(jié)論 / 224
第 11 章 太赫茲頻率下的蛋白質(zhì)介電響應 / 236
。保保薄 引言:水化蛋白質(zhì)系統(tǒng)與一般介電響應 / 236
。保保病 介質(zhì)弛豫 / 237
。保保场 水 / 241
11.4 蛋白質(zhì)的弛豫反應:氨基酸側(cè)鏈 / 245
。保保怠 分解實例:冷凍蛋白質(zhì)溶液 / 246
。保保丁 結(jié)論 / 251
第 12 章 氨基酸和蛋白質(zhì)與太赫茲波的非線性相互作用 / 256
。保玻薄 引言 / 256
。保玻病 太赫茲誘導的氨基酸熒光調(diào)制 / 257
12.3 太赫茲輻射誘導的蛋白質(zhì)熒光調(diào)制 / 272
。保玻础 檢測強太赫茲輻射效應的替代技術(shù) / 283
。保玻怠 討論 / 286
第 13 章 寬帶太赫茲脈沖的生物學效應 / 292
。保常薄 引言 / 292
。保常病 太赫茲脈沖對細胞生物學效應的體外研究 / 295
13.3 強皮秒脈沖對人體皮膚組織的生物學效應 / 300
。保常础 亞皮秒太赫茲脈沖對小鼠皮膚非熱效應的體內(nèi)研究 / 310
13.5 總結(jié) / 312
第 14 章 皮膚對藥物吸收的太赫茲動態(tài)成像 / 326
。保矗薄 引言 / 326
。保矗病 經(jīng)皮給藥 / 327
。保矗场 太赫茲成像在皮膚藥物吸收中的應用 / 334
。保矗础 未來研究展望 / 337
第 15 章 太赫茲檢測皮膚癌 / 342
。保担薄 皮膚癌概況 / 342
15.2 莫氏顯微外科手術(shù) / 343
。保担场 現(xiàn)有的和研究型的皮膚圖像技術(shù)概述 / 344
。保担础CC 的太赫茲成像 / 349
。保担怠 圖像對比度 / 351
。保担丁 未來的研究方向 / 352
第 16 章 太赫茲技術(shù)在乳腺癌中的應用 / 367
16.1 乳腺癌簡介 / 367
。保叮病 術(shù)中評估腫瘤邊緣的其他技術(shù) / 372
。保叮场 太赫茲技術(shù)在乳腺癌中的具體應用 / 381
。保叮础 結(jié)論 / 388
第 17 章 口腔癌冷凍太赫茲成像 / 399
17.1 引言 / 399
。保罚病 口腔癌 / 400
。保罚场 人的口腔黑色素瘤的太赫茲成像 / 403
17.4 口腔癌的太赫茲成像 / 406
。保罚怠 冷凍切片與冷凍太赫茲成像 / 410
17.6 結(jié)論 / 411
第 18 章 太赫茲分子成像及其臨床應用 / 415
。保福薄 引言 / 415
。保福病 工作原理 / 416
。保福场 應用 / 423
18.4 與傳統(tǒng)醫(yī)學成像技術(shù)的比較 / 426
。保福怠 結(jié)論和展望 / 427
第 19 章 太赫茲波的醫(yī)學應用前景及結(jié)論 / 430