實驗名稱：超聲波(bo)抑菌的聲學(xue)研究

　　實驗原理：超聲(sheng)導波(bo)具有(you)沿管(guan)(guan)(guan)狀表面(mian)(mian)(mian)長距離傳播的(de)(de)(de)(de)特性(xing)，以其作為一(yi)種表面(mian)(mian)(mian)菌(jun)(jun)膜(mo)抑(yi)(yi)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)新技術具有(you)較好的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)前景，本實(shi)驗(yan)研究(jiu)超聲(sheng)導波(bo)的(de)(de)(de)(de)激發頻率和幅(fu)度對于菌(jun)(jun)膜(mo)抑(yi)(yi)制(zhi)效果的(de)(de)(de)(de)影響，實(shi)驗(yan)測量(liang)了(le)氣管(guan)(guan)(guan)插(cha)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)振(zhen)動(dong)，分(fen)析(xi)了(le)插(cha)管(guan)(guan)(guan)上導波(bo)衰(shuai)減大的(de)(de)(de)(de)原因，通過耦合劑的(de)(de)(de)(de)結(jie)合、導波(bo)入射角度的(de)(de)(de)(de)改變等優化實(shi)驗(yan)裝(zhuang)置，以提高氣管(guan)(guan)(guan)插(cha)管(guan)(guan)(guan)表面(mian)(mian)(mian)振(zhen)動(dong)幅(fu)度，搭建了(le)一(yi)套銅綠(lv)假單胞菌(jun)(jun)菌(jun)(jun)膜(mo)抑(yi)(yi)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)裝(zhuang)置，研究(jiu)了(le)不同振(zhen)動(dong)幅(fu)度的(de)(de)(de)(de)導波(bo)對氣管(guan)(guan)(guan)插(cha)管(guan)(guan)(guan)表面(mian)(mian)(mian)菌(jun)(jun)膜(mo)形成(cheng)過程的(de)(de)(de)(de)抑(yi)(yi)制(zhi)效果。

　　圖(tu)一(yi)：導波抗菌實(shi)驗裝置圖(tu)

　　測試設備：信號發生器、ATA-8202射頻功(gong)率(lv)放(fang)大器(qi)(qi)、超聲換能器(qi)(qi)、試(shi)管、細菌培養(yang)液等。

　　實驗過程：本(ben)實(shi)(shi)(shi)驗使用(yong)成人用(yong)氣(qi)管(guan)(guan)插(cha)管(guan)(guan)進行(xing)抑菌實(shi)(shi)(shi)驗，實(shi)(shi)(shi)驗中拆除呼吸機接口，只(zhi)留取氣(qi)管(guan)(guan)插(cha)管(guan)(guan)的主體部(bu)分插(cha)入導波耦合機構(gou)。選擇(ze)50kHz的做為導波激發頻率，使用(yong)ATA-8202功(gong)率放大(da)器分別(bie)驅動五組換能器，每組氣(qi)管(guan)(guan)管(guan)(guan)施加不同激勵，在(zai)離契(qi)批1cm處測量插(cha)管(guan)(guan)上(shang)振(zhen)動幅度，并對(dui)所測波形信(xin)號(hao)經FFT變換后，調(diao)整5組實(shi)(shi)(shi)驗的信(xin)號(hao)幅度分別(bie)為0nm、0.05nm、0.5nm、5nm、50nm。表1為5組實(shi)(shi)(shi)驗的說明。因為各換能器可能存在(zai)一致(zhi)性差異，在(zai)施加激勵前先測量氣(qi)管(guan)(guan)插(cha)管(guan)(guan)的表面振(zhen)動。

表(biao)1：導波(bo)菌膜(mo)抑(yi)制實驗分組方案(an)

　　實驗(yan)(yan)時(shi)，同時(shi)將多(duo)組(zu)試管周定于試管支(zhi)架上，置于37℃的恒溫培養(yang)箱中COz濃(nong)度5%，圖二為多(duo)組(zu)試管實驗(yan)(yan)架示意圖。

圖二：多組試管實(shi)驗(yan)架(jia)示(shi)意圖(tu)

　　使用(yong)(yong)人體氣管(guan)中(zhong)最常見的銅綠假(jia)單(dan)胞菌(jun)(jun)(jun)(jun)(Paeruginosa)作為(wei)實驗對象。培(pei)(pei)養(yang)基(ji)采用(yong)(yong)胰大(da)豆(dou)肉湯(tang)(TSB)，成分為(wei)胰大(da)豆(dou)肉湯(tang)干15g、水(shui)500ml。將(jiang)上述成分混合(he)，加熱解，分裝試(shi)管(guan)，每(mei)管(guan)4ml，經高壓蒸汽121℃、15分鐘(zhong)滅菌(jun)(jun)(jun)(jun)后備用(yong)(yong)。挑取銅綠假(jia)單(dan)胞菌(jun)(jun)(jun)(jun)在胰大(da)豆(dou)肉湯(tang)培(pei)(pei)養(yang)基(ji)中(zhong)進行增菌(jun)(jun)(jun)(jun)培(pei)(pei)養(yang)6h，然后取10ul細菌(jun)(jun)(jun)(jun)液，分別加入(ru)到不(bu)同的培(pei)(pei)養(yang)管(guan)中(zhong)進行細菌(jun)(jun)(jun)(jun)培(pei)(pei)養(yang)，培(pei)(pei)養(yang)管(guan)置(zhi)于恒(heng)溫培(pei)(pei)養(yang)箱中(zhong)(37℃，二氧化碳濃度5%)。

　　實驗結果：由(you)于受信號(hao)源數(shu)量限制，5組(zu)需要信號(hao)激勵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)并不是(shi)同時(shi)(shi)(shi)(shi)進(jin)行，細菌(jun)培養的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一致性(xing)也(ye)可能(neng)存在差異(yi),評價差異(yi)性(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)菌(jun)膜濃(nong)度(du)及菌(jun)液濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)(guo)(guo)進(jin)行歸(gui)一化(hua)處理。表(biao)2為成人(ren)用氣(qi)管插(cha)管膜濃(nong)度(du)歸(gui)一化(hua)實(shi)(shi)驗(yan)數(shu)據(ju)。圖三為5組(zu)成人(ren)用氣(qi)管插(cha)管菌(jun)膜濃(nong)度(du)歸(gui)一化(hua)對比棒圖。由(you)圖可見，所有實(shi)(shi)驗(yan)組(zu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)菌(jun)膜濃(nong)度(du)都(dou)會隨(sui)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長而增加(jia)(jia)，但在第18小時(shi)(shi)(shi)(shi)以后，這(zhe)種增長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)勢減(jian)緩(huan)。施加(jia)(jia)較大超聲(sheng)導(dao)(dao)波(bo)激勵(0.5nm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)組(zu)，插(cha)管表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)菌(jun)膜得到了很(hen)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制。數(shu)據(ju)統計(ji)結果(guo)(guo)(guo)顯示(shi)，隨(sui)著導(dao)(dao)波(bo)激發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增大，菌(jun)膜抑制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效果(guo)(guo)(guo)也(ye)會加(jia)(jia)強。第4組(zu)(振幅(fu)5nm)和(he)第5組(zu)(振幅(fu)5nm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)比較發(fa)(fa)現(xian)，當激發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)波(bo)幅(fu)度(du)超過5n時(shi)(shi)(shi)(shi)，效果(guo)(guo)(guo)變化(hua)不明顯，這(zhe)意味(wei)著菌(jun)膜抑制效果(guo)(guo)(guo)與振動幅(fu)度(du)并不是(shi)單(dan)純的(de)(de)(de)(de)(de)(de)正比關系，只(zhi)是(shi)在一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)振幅(fu)區間(jian)內(0.5nm-5nm)，具(ju)有明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)正相(xiang)關性(xing)。

表2：成人用氣管插管菌(jun)膜濃密濃度(du)歸一化實驗數據

圖三：成(cheng)人用氣(qi)管菌膜濃(nong)度歸一(yi)化對比(bi)圖

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