寧波大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)表

1、附件三:申請(qǐng)編號(hào)：項(xiàng)目編號(hào)：寧波大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)表項(xiàng)目名稱：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：負(fù)責(zé)人類別：本科生研究生所在學(xué)院：填報(bào)時(shí)間：年月成果類形式：自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)論文科技發(fā)明制作A類科技發(fā)明制作B類創(chuàng)業(yè)孵化作品填報(bào)說明1、填表前，請(qǐng)先仔細(xì)閱讀寧波大學(xué)大學(xué)生科研創(chuàng)新計(jì)劃實(shí)施辦法（試行）;2、項(xiàng)目申請(qǐng)一旦立項(xiàng)，將作為項(xiàng)目計(jì)劃任務(wù)書考核，成為項(xiàng)目中期檢查、結(jié)題等管理活動(dòng)的依據(jù)文件;3、要如實(shí)、準(zhǔn)確、認(rèn)真填寫申請(qǐng)表各項(xiàng)內(nèi)容；4、項(xiàng)目組指導(dǎo)老師不超過2人，項(xiàng)目成員不超過5人。5、登陸網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)時(shí)，需上傳申請(qǐng)表和可行性報(bào)告兩個(gè)文件，可行性報(bào)告所填各項(xiàng)內(nèi)容 將成為專家評(píng)審重要

2、依據(jù)，請(qǐng)匿名認(rèn)真如實(shí)填寫。6其他事宜請(qǐng)向?qū)幉ù髮W(xué)學(xué)生科研管理工作小組辦公室咨詢。A1.基本情況（自然科學(xué)類）項(xiàng)目名稱作 品 分 類（）A. 機(jī)械與控制（包括機(jī)械、儀器儀表、自動(dòng)化控制、工程、交通、建筑等）B. 信息技術(shù)（包括計(jì)算機(jī)、電信、通訊、電子等）C. 數(shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等）D. 生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健康、衛(wèi)生、食品等）E. 能源化工（包括能源、材料、石油、化學(xué)、化工、生態(tài)、環(huán)保等）負(fù)責(zé)人姓性別名族出生日年月名期日學(xué)院年級(jí)專業(yè)校內(nèi)住址聯(lián)系電話學(xué)號(hào)指導(dǎo) 老 師姓名性別所屬學(xué)院職稱研究專長(zhǎng)主要成員姓名性別學(xué)院年級(jí)專業(yè)學(xué)號(hào)項(xiàng)目分工聯(lián)系電話預(yù)期成果A.專著B.論

3、文（集）C.研究報(bào)告D.工具書E.科技發(fā)明F.電腦軟 件G.其他預(yù)計(jì)完成時(shí)間年月日（研究期限一般為一年）B可行性報(bào)告說明：此表中不得出現(xiàn)學(xué)院、導(dǎo)師及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人信息項(xiàng)目名稱運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠血液細(xì)胞介電譜的影響項(xiàng)目類別自然科學(xué)類申請(qǐng) 項(xiàng)目 的必要性、目的及意義項(xiàng)目的背景、主要內(nèi)容、技術(shù)水平及應(yīng)本項(xiàng)目通過阻抗分析儀測(cè)量大鼠血液的電導(dǎo)率 -介電頻譜，通過其頻率譜、復(fù)平 面圖、介電損耗因子”頻譜、電導(dǎo)率虛部K”頻譜和損耗角正切tg S頻譜等的綜 合分析，總結(jié)血液頻譜特征參數(shù)提取方法。 在此基礎(chǔ)上，通過建立Cole-Cole數(shù)學(xué)模 型的非線性數(shù)值計(jì)算方法和曲線擬合誤差評(píng)估分析方法，探索研究運(yùn)動(dòng)情況下大鼠血 液細(xì)

4、胞阻抗譜的影響，從而建立大鼠血液細(xì)胞阻抗譜測(cè)量技術(shù)。運(yùn)動(dòng)與紅細(xì)胞特性密切相關(guān)，目前運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究運(yùn)動(dòng)對(duì)紅細(xì)胞的影響， 通常 從形態(tài)學(xué)和血流變學(xué)，酶學(xué)，免疫學(xué)，自由基代謝等方面研究運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下紅細(xì)胞的特 性，缺少對(duì)紅細(xì)胞電生理特性的研究報(bào)道， 此試驗(yàn)項(xiàng)目采用交流阻抗方法研究正常大 鼠血液紅細(xì)胞的電生理特性，測(cè)介電譜，建立大鼠血液細(xì)胞電生理學(xué)參數(shù)，為其進(jìn) 一步在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。通過本實(shí)驗(yàn)可以為運(yùn)動(dòng)大鼠甚至人的血液研究提供一種新的思路，新的方法和新的評(píng)定指標(biāo)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用與理論科學(xué)價(jià)值，在國(guó)內(nèi)尚屬嶄新課題。早在十九世紀(jì)末人們就開始關(guān)注物質(zhì)的介電特性，自1957年Schwan H.P

5、.首先研究生物組織電特性以來，研究人員在這一領(lǐng)域的探索就沒有中斷過。20世紀(jì)八十年代以后，隨著自動(dòng)化、電子技術(shù)等科技的發(fā)展，在電阻抗斷層成像技術(shù)研究的帶動(dòng) 下，生物組織介電特性（電導(dǎo)率和介電常數(shù)）的研究進(jìn)一步受到重視，得到了長(zhǎng)足的 發(fā)展。Katsumoto 丫等給紅細(xì)胞加一寬頻電場(chǎng)，測(cè)定不同頻率下細(xì)胞的介電參數(shù)的 變化，結(jié)合Cole公式的計(jì)算驗(yàn)證最終建立了紅細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。對(duì)于生物細(xì)胞電特性的國(guó)外的研究有，Schwan HP & Foster KR 2對(duì)生物組織介電特性進(jìn)行了研究，Hanai T & Asami K 3,4對(duì)生物膜與細(xì)胞的介電特性和理論解析 進(jìn)行了研究與探索，Irimaji

6、ri A 、Watanabe M & Raicu V 5,6研究了生物細(xì)胞的介 電譜和理論解析。國(guó)內(nèi)，余玨、魯勇軍等7,8對(duì)紅細(xì)胞的介電譜進(jìn)行了研究；任超世 等9,10利用多頻率阻抗法研究血細(xì)胞電特性；趙孔雙等11論述了微小生物細(xì)胞的介電用范 研究方法；王學(xué)仁等12采用電旋轉(zhuǎn)法研究少根根霉菌的介電特性。圍對(duì)于生物電及細(xì)胞介電譜的研究，近年來我們學(xué)校研究成果顯著，研究已經(jīng)表明：兩項(xiàng)式Cole-Cole數(shù)學(xué)模型可以表征大鼠紅細(xì)胞阻抗頻譜的B和S弛豫行為。B散射由細(xì)胞膜的容性響應(yīng)構(gòu)成，S散射來源于細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白的頻率響應(yīng) 冋。隨著血細(xì)胞比容CT的增加，低頻段介電常數(shù)& L和介電增量&增加；低頻段電導(dǎo)

7、率k L和高頻率 段電導(dǎo)率k h減小,電導(dǎo)率增量增加；介電常數(shù)Cole-Cole圖的半徑、面積、右截 距增加，圓心右移；反之，電導(dǎo)率Cole-Cole圖的半徑、面積、左右截距減少，圓心左移 14。關(guān)于大鼠細(xì)胞生物介電特性研究表明：在0.1 MHz100 MHz頻率范圍內(nèi)，大鼠血液細(xì)胞的介電常數(shù)和電導(dǎo)率具有電場(chǎng)頻率的依賴關(guān)系，主要表現(xiàn)在具有兩個(gè)中心特征頻率的介電弛豫：第一介電弛豫約發(fā)生在 fc=2 MHz第二介電弛豫約產(chǎn)生在fC=3 MHZ5。并且滿足Cole-Cole公式,利用交流阻抗技術(shù)可以獲得血液細(xì)胞的頻域電生 理特性16。大鼠腓腸肌細(xì)胞介電響應(yīng)具有頻率依存性關(guān)系：介電常數(shù)&隨電場(chǎng)頻率的增

8、加而降低，電導(dǎo)率k隨頻率的增加而上升，而且可獲得骨骼肌細(xì)胞頻域電生理指標(biāo)， 其中第一特征頻率fC1和第二特征頻率fC2是頻域電特性的特色參數(shù)17。關(guān)于人血液細(xì)胞介電特性研究表明：正常人血液細(xì)胞介電常數(shù)和電導(dǎo)率也具有頻 率依從性；正常人血液細(xì)胞介電性能具有兩個(gè)特征頻率：第1特征頻率f1=0.59MHz,第2特征頻率f2=2.12MHz18。在射頻電場(chǎng)中,人血液細(xì)胞的介電常數(shù)和電導(dǎo)率具有頻 率依賴性，表現(xiàn)為具有兩個(gè)特征頻率的介電弛豫：第一介電弛豫發(fā)生在f C1為1.42MHz, 第二介電弛豫產(chǎn)生在f C2為3.32 MHz19。此外關(guān)于運(yùn)動(dòng)或低氧對(duì)人體（或動(dòng)物）血液（細(xì)胞）的影響有研究表明：低氧應(yīng)

9、 激，大鼠血清EPO和腎臟EPOmRN表達(dá)升高是機(jī)體自我保護(hù)機(jī)制之一，低氧訓(xùn)練能 使血清EPO升高，可能是低氧環(huán)境和運(yùn)動(dòng)缺氧共同刺激的結(jié)果；而低氧訓(xùn)練后EPOmRN表達(dá)水平變化不明顯，可能是4000m海拔高度缺氧的刺激較強(qiáng)烈，對(duì)后續(xù)的表達(dá) 造成反饋抑制作用的原因20。間歇性低氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠紅細(xì)胞膜的 Na+-K+-ATP酶和 Ca+-Mg+-ATP酶有一定的保護(hù)作用21。適宜負(fù)荷運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)骨骼肌和紅細(xì)胞膜的抗氧 化能力,使機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力得以提高。而過大負(fù)荷訓(xùn)練則使它們的抗氧化能力及膜的 流動(dòng)性降低，運(yùn)動(dòng)能力下降22。另外長(zhǎng)期堅(jiān)持高強(qiáng)度大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練，如果恢復(fù)時(shí)間不 多，則會(huì)出現(xiàn)明顯的血紅蛋白下降，

10、導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性貧血，嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力和恢 復(fù)能力曲。這使得我們有理由相信在運(yùn)動(dòng)情況下大鼠及人的血細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)一定生理性 的改變，從而會(huì)導(dǎo)致其阻抗譜的影響，而且會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)到一定情況下血液細(xì)胞達(dá)到某 一臨界狀態(tài)或者最佳狀態(tài)，為實(shí)驗(yàn)研究提供一個(gè)方向。研究運(yùn)動(dòng)大鼠的血液與正常的在電特性方面的差別，從而探討運(yùn)動(dòng)血液電特性變化的電生理機(jī)制，為運(yùn)動(dòng)血液細(xì)胞電生理特性的研究提供了新的技術(shù)手段、研究方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，具有重要的理論科學(xué)與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)電磁場(chǎng)生物效應(yīng)的電生理機(jī)制探討、電磁輻射的治療和計(jì)量學(xué)研究等都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。我們實(shí)驗(yàn)室主要是通過阻抗分析儀測(cè)量細(xì)胞的阻抗頻譜和介電頻譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 分析實(shí)測(cè)

11、頻譜的數(shù)據(jù)特征，確立細(xì)胞的阻抗特性和介電特性，統(tǒng)稱為細(xì)胞被動(dòng)電學(xué)特 性或頻域電特性。并且，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過理論模型(數(shù)學(xué)模型、電路模型、 物理模型)計(jì)算曲線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線擬合方法，建立生物細(xì)胞電特性的理論模型參數(shù)，完成生物細(xì)胞頻域電特性的研究任務(wù)。參考文獻(xiàn)：1 Katsumoto Y,Hayashi Y,Oshige l,et al. Dielectric cytometry with three-dimensional cellular modeling. Biophys J,2008;95(6):3043-30472 Foster KR,Schwan HP.Dielectric

12、properties of tissues, In C.Polk and E.Postow(Eds.), Handbookof Biological Effects of Electromagnetic Fields, 2nd ed, Boca Rat on, FL:CRC Press,1996; 25-104.3 Asami K,Ha naiKoizumi N et al. Dielectric approach to suspersi onsof ellipsoidal particles covered with a shell in particular reference tobio

13、logical cells. Japanese J Appl Phys,1980;19:359-3654 Asami K, Irimajiri A. Dielectric an alysis of mitoch on dria isolatedfrom rat liver. nntact mitochondria as simulated by a double-shell model . Biochimca et Biophysica Acta,1984;778:570-5785 Raicu V,Sato T,Raicu G.Non-Debye dielectric relaxatio n

14、inbiologicalstructures arises from their fractal n ature. Phys Rev E 63: 2001;0219166 RaicuV,Kitagawa N,lrimajiri A.A quantitative approach to the dielectric properties of the skin. Phys Med Biol 45: 2000;L1-L47 魯勇軍，余玨.細(xì)胞和組織射頻介電弛豫特性分析.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨 床,1995,15(3):44-488 魯勇軍,余玨，任燕華等.243例健康人血紅細(xì)胞懸浮液射頻介電特性的研究. 中

15、國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào),1994;13(4):329-3359 王慧艷,任超世.一種研究血液電特性的新方法多頻率阻抗法 .山東生物醫(yī)學(xué)工程，1994;13(2):1-710 張輝，任超世.血液電阻抗三參數(shù)的計(jì)算方法.中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2000;17(4):254-256.11 趙孔雙.微小生物細(xì)胞的介電研究方法.生物物理學(xué)報(bào),2000;16:176-181.12 王學(xué)仁.電旋轉(zhuǎn)技術(shù)用于少根根霉抱囊抱子介電性的測(cè)量.生物物理學(xué)報(bào)， 2001:17:392-39813 陳林，馬青，王力，宮宇，趙偉紅，湯治元.大鼠紅細(xì)胞懸浮液阻抗譜Cole-Cole數(shù)學(xué)模型分析.航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程,2010;23(3

16、):182-18714 趙偉紅,崔湘屏，馬青.細(xì)胞比容對(duì)人全血細(xì)胞介電譜的影響.中國(guó)生物醫(yī) 學(xué)工程學(xué)報(bào),2006;25(1):121-12415 何學(xué)影，馬青.0.1MHz100MHz大鼠血液細(xì)胞的介電響應(yīng).中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué) 雜志,2006;23:268-27016 馬青，何學(xué)影，張紅波.交流阻抗方法研究大鼠正常血細(xì)胞電生理特性.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2007;26(1):93-9517 馬青,張永鵬，何學(xué)影.大鼠骨骼肌細(xì)胞的頻域電生理特性研究.中國(guó)運(yùn)動(dòng) 醫(yī)學(xué)雜志,2006;25:424-42718 陳曉敏，豐明俊，王力，郭宏林，馬青.10kHz100MHz人血液細(xì)胞介電性能.醫(yī)學(xué)研究雜志,2009

17、;38(3):42-4519 于冬雁,崔湘屏，馬青.人血液細(xì)胞介電譜的實(shí)驗(yàn)研究.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜 志,2006;23(6):1198-120120 黃麗英,林文，翁錫全，徐國(guó)琴.低氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠促紅細(xì)胞生成素的影響.廣州體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2006;26(1):44-4721 王繹,張斌,李邦翅，朱建文,舒心,李海英,趙娟,佟長(zhǎng)青間歇性低氧及運(yùn) 動(dòng)對(duì)大鼠紅細(xì)胞膜Na+-K+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的影響.武警醫(yī)學(xué)院學(xué) 報(bào),2009;18(7) :597-61122 潘瑋敏,續(xù)敏.運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼肌、紅細(xì)胞膜特性的影響.陜西中醫(yī)學(xué)院學(xué) 報(bào),2005;28(5):65-6723 萬發(fā)達(dá)，

18、彭峰林，鄧樹勛.遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠紅細(xì)胞及血紅蛋白的影 響.軍事體育進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào),2008;27:115-119研究人血液介電常數(shù)和電導(dǎo)率的頻譜:的重研究重點(diǎn):占、八、占、八、創(chuàng)新點(diǎn)及驗(yàn),2.建立血液頻譜特征參數(shù)分析方法，明確頻譜特征參數(shù)，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)的顯著性檢 建立正常與運(yùn)動(dòng)組血液頻譜特征參數(shù)區(qū)別。1. 完善血液細(xì)胞介電頻譜測(cè)量方法和系統(tǒng)，建立正常與運(yùn)動(dòng)組血液細(xì)胞的介電 頻譜數(shù)據(jù)庫(kù)，為血細(xì)胞介電頻譜測(cè)量技術(shù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和研究方法；實(shí)施萬案3.創(chuàng)建血液細(xì)胞的數(shù)學(xué)模型及模型分析方法，建立正常與運(yùn)動(dòng)組的血液細(xì)胞數(shù)學(xué) 模型參數(shù)，探討運(yùn)動(dòng)組血液細(xì)胞電生理機(jī)制，為運(yùn)動(dòng)后血細(xì)胞研究提供新的研究手段 和

19、評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究難點(diǎn):1在0.01-100MHZ范圍，建立以介電譜參數(shù)為特征的 Cole-Cole數(shù)學(xué)模型;2血液細(xì)胞Cole-Cole數(shù)學(xué)模型的非線性數(shù)值計(jì)算和程序化問題；3血液細(xì)胞的數(shù)學(xué)模型建立的曲線擬合方法和曲線擬合誤差評(píng)估；4對(duì)于血液細(xì)胞頻譜特征參數(shù)提取方法和正常血液理論性數(shù)學(xué)模型解析相對(duì)較 少。研究創(chuàng)新點(diǎn)：1人們?cè)媒殡娮V研究了蛙血液細(xì)胞、人血液細(xì)胞、奶牛和綿陽細(xì)胞介電特 性。但是尚未見有關(guān)運(yùn)動(dòng)大鼠血液介電譜的研究報(bào)告。2測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下大鼠血液細(xì)胞的交流阻抗，同時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析討論， 今后可進(jìn)一步進(jìn)行理論解析，并為深入討論血液性疾病的瀕域細(xì)胞電特性奠定基礎(chǔ)。介電譜的測(cè)量:血液細(xì)胞

20、（紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板）作為不產(chǎn)生動(dòng)作電位的非可興奮細(xì)胞，不具有產(chǎn)生主動(dòng)響應(yīng)的能力，當(dāng)外加寬頻帶電磁場(chǎng)作用于血細(xì)胞后，細(xì)胞產(chǎn)生極化現(xiàn)象， 通過Agile nt 4294A阻抗分析儀能夠?qū)崪y(cè)到血細(xì)胞的頻率響應(yīng)譜：介電譜（Dielectric Spectra）。血細(xì)胞介電譜以介電常數(shù)&和電導(dǎo)率k隨頻率變化的介電頻響為基礎(chǔ)。實(shí)施萬案:1血液生理學(xué)方法：通過血液細(xì)胞分析儀檢測(cè)血液樣本血像指標(biāo)。2生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)方法：采用交流阻抗測(cè)量技術(shù)，獲取寬頻域血液細(xì)胞介電譜。3形態(tài)學(xué)方法：利用顯微鏡技術(shù)，觀察測(cè)量血液細(xì)胞形態(tài)改變。4數(shù)學(xué)方法：利用Cole-Cole公式進(jìn)行非線性數(shù)值計(jì)算，經(jīng)過理論曲線與實(shí)測(cè)數(shù) 據(jù)的

21、曲線擬合，建立以介電譜參數(shù)為特征的Cole-Cole數(shù)學(xué)模型。簡(jiǎn)單的技術(shù)路線如下:正常組1f細(xì)胞比容測(cè)量采血）交流阻抗測(cè)量運(yùn)動(dòng)組丿y形態(tài)學(xué)測(cè)量細(xì)胞介電Cole-Cole圖介電譜數(shù)據(jù)特征預(yù) 期 成 果、 知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán) 形 成 及 經(jīng) 濟(jì)、 社 會(huì) 效 益 分 析通過實(shí)驗(yàn)預(yù)期達(dá)到：1. 建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方法，培養(yǎng)我們動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的能力，熟悉實(shí)驗(yàn)一般流 程及思路，為今后的實(shí)驗(yàn)探索打下基礎(chǔ)。2. 建立和分析血液細(xì)胞頻域電生理特性測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)；3. 確定不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)血液細(xì)胞電生理學(xué)特性的影響，明確最佳效果的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)，為進(jìn)一步人體實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。4. 在國(guó)內(nèi)外權(quán)威刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文12篇。5. 為進(jìn)一步進(jìn)行更深入的研究作鋪墊，為今后的相關(guān)實(shí)驗(yàn)及臨床探討提供重要參 考。實(shí) 施 該 項(xiàng)血液細(xì)胞電特性包括時(shí)域電特性和頻域電特性兩個(gè)方面：1）時(shí)域電特性主要指血液細(xì)胞隨時(shí)間變化的膜電位和跨膜流動(dòng)的離子電流。細(xì)胞膜電位測(cè)量通過細(xì)胞內(nèi)微電極記錄細(xì)胞內(nèi)電位，此方法具有損傷性；跨細(xì)胞膜的離子電流測(cè)量通過膜片鉗技術(shù) 實(shí)現(xiàn)，由于血細(xì)胞99%為紅細(xì)胞，其形態(tài)較?。ㄖ睆?68微米）、膜