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基于微腔结构的光纤DNA生物传感器研究

基于微腔结构的光纤DNA生物传感器研究

作者：吴垚黑龙江大学

学位级别：硕士

DNA检测技术在生物筛查、疾病诊断、环境监测和法医鉴定等多个领域发挥着不可替代的作用。然而,传统的DNA检测方法,如PCR技术、荧光定量检测和电化学传感器技术,通常具有操作复杂、检测周期长、灵敏度受限或成本高昂等缺点。光纤DNA传... 详细信息

DNA检测技术在生物筛查、疾病诊断、环境监测和法医鉴定等多个领域发挥着不可替代的作用。然而,传统的DNA检测方法,如PCR技术、荧光定量检测和电化学传感器技术,通常具有操作复杂、检测周期长、灵敏度受限或成本高昂等缺点。光纤DNA传感器作为一种快速发展的技术,拥有独特的工作原理和显著优势,包括低成本、高灵敏度、高特异性、高稳定性以及易于实现小型化和集成化。本论文研究了基于开腔式的光纤DNA生物传感器的设计原理、工作机制以及其在DNA检测中的应用,主要内容概述如下:(1)为适应液体样品的DNA检测需求,本论文设计了一种基于大错位熔接技术的微腔结构马赫-曾德尔光纤干涉仪,并对其传感特性进行了分析。为了提高传感器对DNA测试的检测能力,本文通过光干涉理论和数值仿真,分析了不同参数对传感器性能的影响。此外,还介绍了传感器的制造工艺和公差控制策略,制备腔长约200μm的MZI光纤传感器展现出约-18000 nm/RIU的折射率灵敏度。(2)研究了不同马赫-曾德尔干涉型光纤传感器的表面修饰策略,主要涉及不同分子量的聚赖氨酸(PLL)溶液以及不同浓度的(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)溶液。研究了这些表面修饰策略对传感器表面固定探针DNA数量的影响。10%的APTES溶液与羧基修饰的探针DNA结合使用具有较好的效果,其固定探针DNA的数量显著高于其他方案。(3)为满足不同浓度DNA的检测需求,研制了一种基于微腔结构的马赫-曾德尔干涉仪的光纤DNA传感器,采用APTES表面修饰方案以固定探针DNA于传感器表面。实验评估了传感器杂交检测性能、特异性、重复性和稳定性。该传感器能够有效区分1 f M至5 f M浓度范围内的目标DNA,其浓度灵敏度为0.32nm/fM,展现出优异的特异性、重复性和稳定性。传感器的DNA检测极限达到了48.9 aM,达到了国际先进水平。

关键词：光纤传感器生物传感器马赫-曾德尔干涉仪表面修饰 DNA检测

基于分布式产流要素和时空深度学习算法的径流后处理研究

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水利学报 2024年第9期55卷 1123-1134页

作者：吴垚许月萍刘莉何柯琪浙江大学建筑工程学院水科学与工程研究所浙江杭州310058 杜克大学尼古拉斯环境学院地球与气候科学研究所美国北卡罗来纳州达勒姆27708

准确的径流模拟是流域水资源管理和区域综合政策制定的重要前提。为提高径流模拟的精度,本文以浙江省台州市永安溪流域为研究区域,基于2010—2019年柏枝岙站出口断面的实测日径流数据和网格化HBV模型(Grid-HBV)的模拟结果,提出了一种耦... 详细信息

准确的径流模拟是流域水资源管理和区域综合政策制定的重要前提。为提高径流模拟的精度,本文以浙江省台州市永安溪流域为研究区域,基于2010—2019年柏枝岙站出口断面的实测日径流数据和网格化HBV模型(Grid-HBV)的模拟结果,提出了一种耦合卷积神经网络CNN和长短期记忆网络LSTM的CNN-LSTM时空后处理模型;构建了基于单一产流要素的s-CNN-LSTM模型和基于两种产流要素的bi-CNN-LSTM模型,并与基准模型s-LSTM开展径流后处理和比较分析。研究结果表明:Grid-HBV模型率定期和验证期的纳什效率系数(NSE)分别为0.78和0.81,整体径流模拟效果较好,但存在中、高水低估和低水高估的不足。经s-LSTM模型后处理后,率定期和验证期NSE提升至0.87和0.85,提升幅度为11.2%和5.8%;s-CNN-LSTM模型后处理后NSE分别为0.90和0.89,提升幅度为14.6%和10.9%。bi-CNN-LSTM模型后处理后率定期和验证期NSE皆达到0.92,提升幅度为17.2%和14.2%,比s-LSTM模型的提升幅度分别大6.0%和8.4%,且该模型对原模拟径流高、中、低各流量等级中的局部缺陷有针对性改善。在4个典型洪水事件的分析中,bi-CNN-LSTM模型总体后处理效果最好,与Crid-HBV模型模拟结果相比,各洪峰误差平均减小36.6%,s-LSTM模型和s-CNN-LSTM模型则平均额外减小了19.3%和30.3%。基于分布式产流要素的CNN-LSTM模型具有较好的径流后处理能力,能够显著提高水文模型径流模拟效果,有助于流域水文水资源的科学管理。

关键词：径流后处理 CNN-LSTM 深度学习网格化HBV水文模型椒江流域

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一路同行,感恩有你

发明与创新（高中生） 2024年第5期 54-55页

作者：吴垚湖北省赤壁市第一中学

初识《发明与创新》,第一次听说《发明与创新》杂志,是在2013年。那时的我已由高中物理教师改做高中技术教师。没有了高考的压力与羁绊,日子过得有时轻松得过分,但我总想做点什么来充实自己。当时赤壁市实验中学党委书记黄新阶跟我说:... 详细信息

初识《发明与创新》,第一次听说《发明与创新》杂志,是在2013年。那时的我已由高中物理教师改做高中技术教师。没有了高考的压力与羁绊,日子过得有时轻松得过分,但我总想做点什么来充实自己。当时赤壁市实验中学党委书记黄新阶跟我说:“要不,你就来做科技创新教育吧,蛮有意思的。”这正合我意。

关键词：高中物理教师科技创新教育赤壁市实验中学《发明与创新》高考党委书记

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开学季,高中生心理调适指南

黄金时代（下半月） 2024年第9期 38-41页

作者：吴垚不详

暑气渐退,蝉鸣渐微,转眼便夏末秋至,又是一年开学时。此时成为高一新生的你,踏入陌生又充满新鲜感的校园,心情如何?刚刚升级高三的你,踏上高考的战场,冲锋的号角已吹响,你是否被各种负面丧情绪淹没?新学期,我们该怎么调整好自己的状态呢... 详细信息

暑气渐退,蝉鸣渐微,转眼便夏末秋至,又是一年开学时。此时成为高一新生的你,踏入陌生又充满新鲜感的校园,心情如何?刚刚升级高三的你,踏上高考的战场,冲锋的号角已吹响,你是否被各种负面丧情绪淹没?新学期,我们该怎么调整好自己的状态呢?下面重点为高一、高三的同学们提供一些心理调适指南,高二的同学们亦可根据自己的情况参考选用。

关键词：高一新生高中生高三新学期新鲜感心理调适高考开学季

网络预售模式驱动大学生冲动性消费行为的内在机理研究

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电子商务评论 2024年第3期13卷 6329-6341页

作者：吴垚熹谢梅婷江苏大学财经学院江苏镇江

网络预售模式在新消费模式盛行的当今时代得到大力发展,大学生消费群体作为参与网络预售模式的重要组成部分,冲动性消费将在一定程度上影响大学生的基本经济状况及消费观念的形成,冲动性消费也可能借助新媒体的快速发展以及大学生在新... 详细信息

网络预售模式在新消费模式盛行的当今时代得到大力发展,大学生消费群体作为参与网络预售模式的重要组成部分,冲动性消费将在一定程度上影响大学生的基本经济状况及消费观念的形成,冲动性消费也可能借助新媒体的快速发展以及大学生在新媒体中担任的重要角色而形成一种非健康的消费趋势。本文依托调查问卷法、定量分析法、相关性分析法和结构方程模型分析了影响大学生发生冲动性消费行为的影响因素的作用路径,发现平台因素、情景因素、在线评论、折扣促销、品牌知名度、情绪、冲动性消费意愿对网络预售模式下大学生发生冲动性消费行为具有显著正向作用,情绪和冲动性消费意愿在其中发挥了中介作用。Online pre-sales have been vigorously developed in the current era where new consumption patterns prevail. As an important part of the consumers participating in online pre-sales, college students’ impulsive consumption behaviors will affect their basic economic status and the formation of consumption concepts to a certain extent. Additionally, impulsive consumption may also form an unhealthy consumption trend with the rapid development of new media and the important role that college students play in it. So based on survey methods, quantitative analysis, correlation analysis, and structural equation modeling, this paper analyzes the influencing factors that affect college students’ impulsive consumption behaviors. We found that platform factors, situational factors, online reviews, discount promotions, brand awareness, emotion and impulse consumption intentions have significant positive effects on impulsive consumption behaviors of college students in online pre-sales. Among them, emotions and impulsive consumption intentions play intermediary roles.

关键词：网络预售营销冲动性消费行为大学生内在机理

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史诗与河流的交响

黄金时代（下半月） 2024年第7期 52-54页

作者：吴垚不详

《额尔古纳河右岸》以鄂温克族最后一个酋长女人的视角,向我们描绘了其族跨越近百年的沧桑故事。这个神秘而遥远的鄂温克族生活在高寒地带,在严酷的自然环境中顽强地生存和坚守,他们有着与大多数人不一样的习俗、信仰和生活习惯,他们也... 详细信息

《额尔古纳河右岸》以鄂温克族最后一个酋长女人的视角,向我们描绘了其族跨越近百年的沧桑故事。这个神秘而遥远的鄂温克族生活在高寒地带,在严酷的自然环境中顽强地生存和坚守,他们有着与大多数人不一样的习俗、信仰和生活习惯,他们也有着与大多数人相同的爱情、亲情和友情。

关键词：高寒地带鄂温克族生活习惯自然环境

大转角快速反射镜柔性机构的优化设计与动态分析

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红外技术 2024年第6期46卷 625-633页

作者：张萌张松林吴垚杨培基何舟陕西科技大学机械工程学院陕西西安710021

针对压电驱动快速反射镜普遍存在的偏转范围小、扫描频率低等问题,本文设计了一种具有较大偏转角度的压电驱动快速反射镜柔性机构。首先开展了柔性机构嵌套级数、构型方式与固有频率、放大系数的相关性研究,得出了三级混合构型的初步设... 详细信息

针对压电驱动快速反射镜普遍存在的偏转范围小、扫描频率低等问题,本文设计了一种具有较大偏转角度的压电驱动快速反射镜柔性机构。首先开展了柔性机构嵌套级数、构型方式与固有频率、放大系数的相关性研究,得出了三级混合构型的初步设计方案。进一步将该机构离散为柔性铰链、刚性体和集中质量等基本单元,结合矩阵位移法,构建了柔性机构的通用动力刚度模型,得出柔性机构的结构参数与快速反射镜偏转角度的映射关系。在此基础上,对快速反射镜柔性机构关键尺寸参数进行优化设计,开展了柔性机构的模态分析。与国内外同类研究相比,该机构可以在保证较高一阶固有频率的基础上实现100 mrad机械偏转角度。

关键词：快速反射镜机械偏转角柔性机构优化设计

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坚持以系统观念培育和弘扬教育家精神

新湘评论 2024年第17期 17-20页

作者：刘宇文吴垚霖湖南文理学院湖南科技大学教育学院

强国必先强教,强教必先强师。2023年9月,在第三十九个教师节到来之际,习近平总书记致信全国优秀教师代表,明确提出并深刻阐释了中国特有的教育家精神:“心有大我、至诚报国的理想信念,言为士则、行为世范的道德情操,启智润心、因材施教... 详细信息

强国必先强教,强教必先强师。2023年9月,在第三十九个教师节到来之际,习近平总书记致信全国优秀教师代表,明确提出并深刻阐释了中国特有的教育家精神:“心有大我、至诚报国的理想信念,言为士则、行为世范的道德情操,启智润心、因材施教的育人智慧,勤学笃行、求是创新的躬耕态度,乐教爱生、甘于奉献的仁爱之心,胸怀天下、以文化人的弘道追求”,并号召全国广大教师“以教育家为榜样,大力弘扬教育家精神”。2024年8月,《中共中央国务院关于弘扬教育家精神加强新时代高素质专业化教师队伍建设的意见》发布。

关键词：教育家精神以文化人因材施教启智求是创新乐教仁爱之心道德情操

基于Maxwell模型的压电驱动系统前馈控制方法

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陕西科技大学学报 2024年第5期42卷 174-183页

作者：张萌刘玉为吴垚杨培基陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021

为了提高外腔可调谐半导体激光器的测量精度,基于Maxwell模型提出了用于消除其压电驱动系统迟滞非线性的前馈控制方法.基于经典Maxwell力学模型,建立了描述非凸、非对称迟滞环的静态迟滞模型;根据频率与位移幅值的关系建立了率相关系数... 详细信息

为了提高外腔可调谐半导体激光器的测量精度,基于Maxwell模型提出了用于消除其压电驱动系统迟滞非线性的前馈控制方法.基于经典Maxwell力学模型,建立了描述非凸、非对称迟滞环的静态迟滞模型;根据频率与位移幅值的关系建立了率相关系数矩阵,与静态迟滞模型耦合得到率相关迟滞模型,实现了不同频率下压电驱动系统迟滞非线性的精准预测;构建了迟滞逆模型,对压电驱动系统进行前馈补偿控制.实验结果表明,率相关迟滞模型具有较高的精度,1 Hz下模型均方根误差为0.049μm, 50 Hz下模型均方根误差为0.252μm.基于迟滞逆模型的前馈控制方法能够明显提高系统输出位移的线性度,增大线性度范围,线性相关系数R2由0.971 58提高到了0.999 77.

关键词：压电驱动系统前馈补偿 Maxwell模型率相关迟滞逆模型