這本關(guān)于太赫茲裝置、測(cè)量技術(shù)和應(yīng)用的非常全面的*新研究著作(專門針對(duì)生物和生物醫(yī)學(xué)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(zhǎng)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(tuán)體和當(dāng)今世界上*著名的專家。具體主題包括太赫茲源和探測(cè)器、脈沖和連續(xù)波電路、成像和層析技術(shù)、導(dǎo)波元件、溶劑化合物和生物分子的光譜研究、太赫茲電磁場(chǎng)與生物的相互作用及其*近在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用(例如,藥物吸收、癌癥檢測(cè)和納米顆粒探測(cè))。
許多應(yīng)用,包括科學(xué)技術(shù)、安全檢查、醫(yī)學(xué)成像應(yīng)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(xué)科學(xué)技術(shù)通過太赫茲光譜和成像以及太赫茲醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展來探索生物學(xué)行為的*新發(fā)現(xiàn)和進(jìn)展,包含了太赫茲生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家和研究人員的貢獻(xiàn)。
本書提供了太赫茲技術(shù)的評(píng)估方法,并對(duì)使用了太赫茲波的基礎(chǔ)生物學(xué)研究進(jìn)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(cè)器等方面,并討論了高電場(chǎng)的產(chǎn)生方法。本書涵蓋了太赫茲成像在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的*新進(jìn)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(yīng)用現(xiàn)狀并且探討了太赫茲輻射的潛在醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景,同時(shí)考慮了使用了太赫茲技術(shù)的未來醫(yī)療的應(yīng)用前景。
在過去的 20 多年,自可用飛秒激光驅(qū)動(dòng)皮秒電脈沖產(chǎn)生太赫茲信號(hào)以來,太赫茲科學(xué)技術(shù)開始備受關(guān)注.為了彌補(bǔ)電磁波譜的空缺,新的產(chǎn)生技術(shù)、探測(cè)技術(shù),以及必要的組件已經(jīng)被開發(fā)并應(yīng)用于諸如科學(xué)光譜學(xué)、安全檢查和醫(yī)學(xué)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?yàn)槠湓诳茖W(xué)和技術(shù)上都具有巨大的潛力,所以許多介紹這種先進(jìn)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(cè)、層析成像儀器等類似儀器的使用方法,以及諸如半導(dǎo)體和電介質(zhì)等凝聚物質(zhì)的光譜學(xué)等方面.*近2年出版的書籍反映了太赫茲技術(shù)及其應(yīng)用的進(jìn)展,但限制了利用太赫茲波進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究的空間,盡管生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是太赫茲應(yīng)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(xué)研究圖書有著巨大的需求,該項(xiàng)目由泰勒和弗蘭西斯集團(tuán)的高級(jí)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(xué)研究的書,我有幸聘請(qǐng)到太赫茲研究的先驅(qū)和太赫茲生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的杰出科學(xué)家作為這本書的作者,這本*近被研討了很長(zhǎng)一段時(shí)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(jiǎn)要回顧了太赫茲技術(shù),從源和探測(cè)器到成像技術(shù)和波導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生和科學(xué)家進(jìn)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(jìn)行的基礎(chǔ)生物學(xué)研究的匯編,包括水和液體的特性、生物分子光譜學(xué)、蛋白質(zhì)的動(dòng)力學(xué),以及太赫茲輻射的生物學(xué)效應(yīng).第三部分介紹了太赫茲成像在醫(yī)療應(yīng)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(yīng)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(xué)領(lǐng)域的應(yīng)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(xiàn)的知識(shí),并對(duì)羅切斯特大學(xué)的張希成教授給出的鼓勵(lì)和建議表示衷心的感謝.同時(shí)對(duì)首爾市立大學(xué)太赫茲生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)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(tuán)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(guó)首爾大學(xué),后在安娜堡的密歇根大學(xué)獲博士學(xué)位,并在勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做博士后,期間他致力于太赫茲探測(cè)研究。1997年他加入首爾市立大學(xué)物理系,并榮升教授。這個(gè)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(shí)間域探測(cè)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(yīng)用中太赫茲電磁相互作用。
第 1 章 太赫茲生物醫(yī)學(xué)研究導(dǎo)論 / 1
第 2 章 太赫茲源和探測(cè)器 / 8
。玻薄 引言 / 8
。玻病 太赫茲源 / 9
。玻场 太赫茲探測(cè)器 / 21
第 3 章 臺(tái)式高功率太赫茲脈沖產(chǎn)生技術(shù) / 33
。常薄 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
。矗薄 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
5.4 封裝問題 / 100
。担怠 總結(jié) / 104
第 6 章 太赫茲內(nèi)窺鏡波導(dǎo) / 111
6.1 引言 / 111
。叮病 太赫茲波導(dǎo)研究進(jìn)展 / 112
6.3 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
。罚薄 引言 / 136
。罚病 水的太赫茲特性 / 137
。罚场 液體的太赫茲特性 / 144
7.4 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(cè)溶劑水化動(dòng)力學(xué)特性 / 157
。福薄 引言 / 157
。福病 太赫茲水化作用的概念 / 162
8.3 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(dòng)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(xué) / 182
。梗薄 引言 / 182
。梗病 太赫茲頻域中的生物分子 / 184
。梗场NA 和 RNA 的太赫茲光譜 / 185
。梗础G 葡萄糖太赫茲光譜學(xué) / 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
。保埃场 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(jī)溶劑中的逆功能 / 218
。保埃怠 結(jié)論 / 224
第 11 章 太赫茲頻率下的蛋白質(zhì)介電響應(yīng) / 236
11.1 引言:水化蛋白質(zhì)系統(tǒng)與一般介電響應(yīng) / 236
。保保病 介質(zhì)弛豫 / 237
11.3 水 / 241
。保保础 蛋白質(zhì)的弛豫反應(yīng):氨基酸側(cè)鏈 / 245
。保保怠 分解實(shí)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
12.2 太赫茲誘導(dǎo)的氨基酸熒光調(diào)制 / 257
。保玻场 太赫茲輻射誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)熒光調(diào)制 / 272
。保玻础 檢測(cè)強(qiáng)太赫茲輻射效應(yīng)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(xué)效應(yīng) / 292
。保常薄 引言 / 292
13.2 太赫茲脈沖對(duì)細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)的體外研究 / 295
。保常场 強(qiáng)皮秒脈沖對(duì)人體皮膚組織的生物學(xué)效應(yīng) / 300
13.4 亞皮秒太赫茲脈沖對(duì)小鼠皮膚非熱效應(yīng)的體內(nèi)研究 / 310
。保常怠 總結(jié) / 312
第 14 章 皮膚對(duì)藥物吸收的太赫茲動(dòng)態(tài)成像 / 326
。保矗薄 引言 / 326
。保矗病 經(jīng)皮給藥 / 327
14.3 太赫茲成像在皮膚藥物吸收中的應(yīng)用 / 334
。保矗础 未來研究展望 / 337
第 15 章 太赫茲?rùn)z測(cè)皮膚癌 / 342
15.1 皮膚癌概況 / 342
。保担病 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(duì)比度 / 351
15.6 未來的研究方向 / 352
第 16 章 太赫茲技術(shù)在乳腺癌中的應(yīng)用 / 367
。保叮薄 乳腺癌簡(jiǎn)介 / 367
16.2 術(shù)中評(píng)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(yīng)用 / 381
。保叮础 結(jié)論 / 388
第 17 章 口腔癌冷凍太赫茲成像 / 399
。保罚薄 引言 / 399
17.2 口腔癌 / 400
。保罚场 人的口腔黑色素瘤的太赫茲成像 / 403
。保罚础 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
。保罚丁 結(jié)論 / 411
第 18 章 太赫茲分子成像及其臨床應(yīng)用 / 415
。保福薄 引言 / 415
18.2 工作原理 / 416
。保福场 應(yīng)用 / 423
18.4 與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)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(xué)應(yīng)用前景及結(jié)論 / 430