土壤水分无损测量的单边磁共振方法

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51677008
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    徐征
  • 依托单位：
    重庆大学
  • 学科分类：
    E0701.电磁场与电路
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Moisture in the soil pore is a very important parameter in agriculture, environmental protection and other fields, but there are some disadvantages in the existing soil moisture measurement methods: ①Bound water and free water in the soil can not be distinguished quantitatively; ②Hydrodynamic parameter such as diffusion coefficient of soil moisture can not be measured accurately. To solve these problems, the unilateral magnetic resonance (UMR) method is presented, the research includes two key scientific problems: ①Radio frequency (RF) signal-to-noise (SNR) enhancement method for the UMR sensor; ②The characteristic index extraction method for the magnetic resonance signal of soil moisture. For the first problem, RF resonant element array will be used for RF SNR enhancement, and a “field-circuit” hybrid algorithm will be presented for the RF coil design. For the second problem, analysis method based on transverse relaxation time spectrum and diffusion coefficient under constant static gradient field will be presented, integral area of transverse relaxation time spectrum peak will be used to represent the status and content of the soil moisture. Diffusion coefficient will be used to present the hydrodynamic law of soil moisture. Finally, the UMR method for nondestructive measurement of soil moisture in field will be built, and this method will provide scientific parameters for agricultural production and soil protection.
土壤空隙中的水分是农业生产和环境保护等领域研究的重要参数，但是目前的土壤水分检测方法存在不足之处：①无法定量区分土壤中的束缚水和自由水；②无法准确测量土壤水分的运动扩散特性。为解决该问题，本申请提出单边磁共振方法。研究两个关键科学问题：①单边磁共振传感器的射频信噪比增强方法；②土壤水分的磁共振信号特征量提取方法。针对第一个问题，提出基于射频谐振单元阵列的射频增强方法，采用“电磁场-电路”结合算法实现包含谐振单元矩阵的射频线圈的设计。针对第二个问题，提出基于横向弛豫时间谱和恒定静态梯度场下的扩散系数分析方法，以横向弛豫时间谱中波峰的积分面积表征水分的存在状态和多少，以扩散系数表征水分的动力学运动特性。最终形成应用于田间土壤水分无损测量的单边磁共振方法，为农业生产和土壤保护提供科学参数。

结项摘要

本项目针对土壤水分检测的问题开展了测量系统研发，磁共振信号分析方法研究以及实验研究。在测量系统研发中，基于土壤水分现场测量的需求设计了具有梯度磁场的单边磁共振传感器与inside-out型传感器，分别对传感器的永磁机构、射频线圈以及梯度线圈的电磁场问题开展了研究。使用有限元算法优化设计了传感器永磁机构，使用目标场方法优化设计了射频和梯度线圈结构。设计了前置放大器、射频功率放大器以及数字化谱仪等电子测量系统。在土壤水分的磁共振信号分析方法研究中，提出基于逆拉普拉斯变换的磁共振信号分析算法，提取了土壤水分的磁共振横向弛豫时间谱及扩散系数等关键表征参数。在实验研究中，测试了自研系统的性能，通过实验提取了不同类型土壤的磁共振信号，并基于磁共振信号对土壤水分含量和形态进行了分析。本研究为期4年，按照项目计划书完成了所有工作。研究结果表明，单边磁共振和inside-out测量系统能够定量测量土壤中不同状态水分的含量。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Shim coil design for Halbach magnet by equivalent magnetic dipole method
等效磁偶极子法Halbach磁体匀场线圈设计
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/27/10/104101
  • 发表时间：
    2018-10
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Wu Jia-Min;Xu Zheng;Guo Pan;Qi Jin-Feng;He Yu-Cheng
  • 通讯作者：
    He Yu-Cheng
基于预极化磁共振技术的弱磁场宽量程精确测量方法
  • DOI：
    10.13336/j.1003-6520.hve.20180615004
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    高电压技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱云峰;何为;吴嘉敏;徐征
  • 通讯作者：
    徐征
Equivalent magnetic dipole method for designing gradient coils of the Halbach magnetic resonance device
Halbach磁共振装置梯度线圈设计的等效磁偶极子法
  • DOI：
    10.3233/jae-170115
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics
  • 影响因子：
    0.6
  • 作者：
    Zheng Xu;Jinfeng Qi
  • 通讯作者：
    Jinfeng Qi
基于数字调制技术的核磁共振射频脉冲发生器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    波谱学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱云峰;何为;何传红;王怡;齐天昊;陈柏冰;徐征
  • 通讯作者：
    徐征
Equivalent magnetic dipole method used to design gradient coil for unilateral magnetic resonance imaging
等效磁偶极子法设计单侧磁共振成像梯度线圈
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/27/5/058702
  • 发表时间：
    2018-05
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Xu Zheng;Li Xiang;Guo Pan;Wu Jia-Min
  • 通讯作者：
    Wu Jia-Min

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  • 通讯作者：
    徐征

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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