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离子敏无结FET生物传感器的制备与应用

离子敏无结FET生物传感器的制备与应用

作者：姜齐风北方工业大学

学位级别：硕士

随着社会高速发展,对高效生物检测工具的需求日益迫切。离子敏FET(ISFET)传感器是一种具有极大潜力的解决方案。具备与现有主流工艺兼容、可大批量制造、高响应速度的优势。其中结合了无结(junctionless)结构的离子敏无结FET(JL-ISFET)... 详细信息

随着社会高速发展,对高效生物检测工具的需求日益迫切。离子敏FET(ISFET)传感器是一种具有极大潜力的解决方案。具备与现有主流工艺兼容、可大批量制造、高响应速度的优势。其中结合了无结(junctionless)结构的离子敏无结FET(JL-ISFET)生物传感器可进一步降低制备难度,是相关研究与产业发展的重要方向,但目前此类器件还存在与器件尺寸相关联的灵敏度、检测限与检测稳定性互相矛盾冲突的缺陷,制约了相关技术的发展。本文基于微米级半导体工艺制备了一种大尺寸JL-ISFET生物传感器,在具备较高检测稳定性的基础上对传感器的参数设计和表面功能化进行了优化,使其在检测灵敏度与检测限方面得到有效改善。本文主要的研究内容及成果如下:1.对JL-ISFET生物传感器的工作机制和影响其灵敏度的因素进行了分析建模,定性的阐明了传感器性能与其结构参数以及含不同待测物电解液的关系,简化了传感器的设计工作。2.使用Silvaco-TCAD工具对大尺寸JL-ISFET传感器进行了仿真分析,跟据仿真结果确定了最优的传感器沟道长度与栅介质层厚度,综合设计了条件范围内具备最佳检测灵敏度的JL-ISFET生物传感器。3.通过双重方法包括在传感器表面引入高生物亲和性的壳聚糖(CS)薄膜以及结合微流道增强传感器对受体的捕获能力以优化传感器的灵敏度与检测限。对两种肾病标志物的实际检测表明优化后的大尺寸器件具备低浓度,高灵敏度,高稳定性,广谱性的检测能力;较优化前检测灵敏度可提升5倍以上,检测限可降低约100倍,且检测稳定性改善显著。其中对视黄醇蛋白(RBP)的检测限可低至0.14pg/m L,灵敏度61.9n A/dec,接近小尺寸器件的性能。

关键词：无结场效应晶体管生物传感器灵敏度检测限功能化

基于润滑、抗菌水凝胶的医用导管涂层的制备与性能研究

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基于润滑、抗菌水凝胶的医用导管涂层的制备与性能研究

作者：董风美长春工业大学

学位级别：硕士

大多数医用导管表面疏水且缺乏润滑性能,容易引起摩擦并导致并发症产生,如粘膜损伤和局部感染等。因此,良好的润滑性能可以有效减少医用导管在体内植入时的摩擦力,降低创伤并提高患者使用舒适度与安全性。在目前的改性策略中,水凝胶涂... 详细信息

大多数医用导管表面疏水且缺乏润滑性能,容易引起摩擦并导致并发症产生,如粘膜损伤和局部感染等。因此,良好的润滑性能可以有效减少医用导管在体内植入时的摩擦力,降低创伤并提高患者使用舒适度与安全性。在目前的改性策略中,水凝胶涂层因其接近活体组织特性且与人体组织更相容而被广泛应用于医用导管表面改性。然而,水凝胶涂层与医用导管的粘附性较弱,可能导致在长期使用过程中出现脱落现象,从而影响导管使用寿命和润滑效果。本文针对上述问题,利用水凝胶的可控理化特性并结合阳离子抗菌机制,在导管表面设计并制备了两种润滑-抗菌多效协调水凝胶涂层,具体研究工作如下:本论文提出了一种受聚电解质粘附特性启发的新方法,通过将润滑层(PVP/QCS/AAc)与聚电解质粘合剂(PEI/AAc)相结合,设计了一种具有优异亲水润滑和抗菌性能的耐用互穿水凝胶涂层。该方法在提高导管表面亲水润滑性能的同时并能保持导管表面结构完整性。所制备的水凝胶涂层具有均匀的厚度(～122μm)、较低的摩擦系数(～0.03)以及优异的亲水性能(～23.4°),该水凝胶涂层对大肠杆菌(革兰氏阴性菌)和枯草芽孢杆菌(革兰氏阳性菌)均表现出良好的抗菌性并对细胞活性具有兼容性。更重要的是,该方法制备的水凝胶涂层经过超声浸泡、弯曲打结以及砂纸打磨等恶劣环境下依然能够稳定地粘附在导管表面。为了进一步增强水凝胶涂层与PVC导管表面的界面粘附强度,本论文通过将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)引入到甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱-甲基丙烯酸羟乙酯(SBMA-HEMA)的共聚物中,PVP的引入在一定程度上提高了界面粘附强度,这是因为PVP中含有丰富的吡咯烷酮基,而吡咯烷酮基团中的氮原子可与相邻碳原子形成π键并与导管表面的羟基(等离子体处理)之间产生强烈的分子间相互作用,从而增强了界面粘附强度。根据实验结果表明,与未改性PVC导管相比,改性后导管表面的水接触角显著降低,从85.5°降至15.5°;同时,摩擦系数也明显降低,由初始的0.2下降至0.04。即使在摩擦载荷和频率增加的情况下,其摩擦系数仍然保持较低的数值。经过7天浸泡实验后,水凝胶涂层仍然保持完整,没有出现脱落迹象,表现出良好的界面粘附性能。综上所述,该工作为实现导管表面功能化开辟了新途径,对提高医疗设备表面润滑抗菌性能具有重要意义。

关键词：医用导管水凝胶涂层抗菌润滑

越夏黄瓜日光温室温湿度预测及智能调控策略研究

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越夏黄瓜日光温室温湿度预测及智能调控策略研究

作者：贾风泽山东农业大学

学位级别：硕士

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自适应广义酉变换近似消息传递算法

清华大学学报（自然科学版） 2024年第4期64卷 700-711页

作者：雷旭鹏杨健徐孟怀朱江龚旻浙江大学海洋学院舟山316021 中国运载火箭技术研究院北京100076

信号/参数经过线性变换,再经过逐位非线性变换得到测量值的过程可以抽象为广义线性模型。广义近似消息传递算法是处理广义线性模型的一种Bayes方法,通过引入信号的稀疏先验分布,利用似然函数和先验分布得到后验均值和后验方差。然而,当... 详细信息

信号/参数经过线性变换,再经过逐位非线性变换得到测量值的过程可以抽象为广义线性模型。广义近似消息传递算法是处理广义线性模型的一种Bayes方法,通过引入信号的稀疏先验分布,利用似然函数和先验分布得到后验均值和后验方差。然而,当测量矩阵的元素不服从次Gauss分布时,广义近似消息传递算法性能会急剧恶化。通过奇异值分解,广义酉变换近似消息传递算法消除了测量矩阵的相关性,在包括相关测量矩阵的各类测量矩阵中表现出更强的鲁棒性。然而,经过足够多次迭代后,广义酉变换近似消息传递算法的信号重构误差在平衡点附近振荡;且随着测量矩阵相关性的增加,广义酉变换近似消息传递算法性能开始恶化。为了进一步提高广义酉变换近似消息传递算法的稳健性、改善算法准确性,该文提出自适应广义酉变换近似消息传递算法。该算法通过构造目标函数并自适应选择合适的步长,使得广义酉变换近似消息传递算法能够收敛到平衡点,从而获得更好的性能。大量的数值仿真实验结果验证了自适应广义酉变换近似消息传递算法的有效性。

关键词：广义线性模型压缩感知酉变换近似消息传递自适应算法

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肥城市农户大豆玉米带状复合种植行为研究

肥城市农户大豆玉米带状复合种植行为研究

作者：孙风婷山东农业大学

学位级别：硕士

网络主播与经纪公司的劳动关系认定问题研究 ——以阳婷婷、福州喜宝文化传媒有限公司合同纠纷等案为例

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网络主播与经纪公司的劳动关系认定问题研究 ——以阳婷婷、福州...

作者：段风洁贵州师范大学

学位级别：硕士

随着“互联网+”时代的到来,在线直播产业迅速崛起,网络主播以其灵活和松散的工作方式,一度成为人们争论的热点。与传统的工厂化用工方式不同,直播平台和经纪公司对网络主播的宽松管理,造成了网络主播对直播平台和经纪公司的“从属性”... 详细信息

随着“互联网+”时代的到来,在线直播产业迅速崛起,网络主播以其灵活和松散的工作方式,一度成为人们争论的热点。与传统的工厂化用工方式不同,直播平台和经纪公司对网络主播的宽松管理,造成了网络主播对直播平台和经纪公司的“从属性”特点的削弱,从而制约了传统的劳动关系认定理论的应用,而劳动者合法权益的切实保障以劳动关系的认定为基本前提。本文立足于近年来网络直播行业崛起的实际需要,着重阐述了在灵活就业方式下,对网络直播用工模式的劳动关系进行精确定义的困难,及其发展过程中所存在的问题,从而阐明了对网络主播劳动关系认定标准进行完善的重要意义。在对案例进行介绍及争议焦点问题的基础上,对基本案情概述、案件争议焦点进行归纳,以两个典型的劳动争议案件为例,从而对案件中所反映的重要的一般性问题进行了归纳,并对案例中反映的对网络主播劳动关系认定产生影响的三个因素展开了深入的法理分析。首先,对网络主播与经纪公司的从属性的认定,从从属性的理论解释,从属性的认定标准,以及从属性在直播行业的具体表现等三个角度展开,并结合具体的案件细节来解释;其次,从管理模式、收入分配以及工作内容三个角度,对网络主播和经纪公司的工作性质进行了剖析;最后,针对网络主播与经纪公司之间合同法律性质的认定,从双方合意的法律属性、实践中合同定性的考量因素、单一认定合同性质的不合理性这三个角度出发展开讨论。同时,还利用网络直播中的劳动关系认定的困境,对这些热点问题的法理分析,总结出当前我国网络直播行业中劳动关系认定中的一些问题。最后,对网络主播在劳动关系认定过程中遇到的困境,和针对网络主播在合法权益保护层面遇到的困难进行梳理,给出一些实际可行的意见,包括扩充劳动关系认定标准、达到实质平等的工作性质认定以及合同性质的合理认定,希望为解决网络主播劳动关系的认定难题提供有益的参考和框架,推动相关法律法规的改进和完善。

关键词：网络主播经纪公司劳动关系认定标准

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分数阶LCL并网逆变器控制器参数设计研究

分数阶LCL并网逆变器控制器参数设计研究

作者：江远怀广州大学

学位级别：硕士

随着可再生能源的快速发展和普及,分布式能源系统在电力领域的应用日益广泛。其中,LCL型并网逆变器(Grid-Connected Inverter,GCI)系统作为一种重要的电力变换装置,在提高电能质量、实现能源管理和提升电力系统稳定性方面发挥着关键作... 详细信息

随着可再生能源的快速发展和普及,分布式能源系统在电力领域的应用日益广泛。其中,LCL型并网逆变器(Grid-Connected Inverter,GCI)系统作为一种重要的电力变换装置,在提高电能质量、实现能源管理和提升电力系统稳定性方面发挥着关键作用。然而,目前在实际应用中,由于LCL型GCI基本是以整数阶特性进行研究,系统的复杂性和参数设计的约束性未能得到进一步简化和优化。而电感器和电容器由于实际可呈现分数阶特性,而逐渐被考虑应用到电力电子功率变换器的分数阶建模和分析中,并表现出比整数阶系统更优越的特性。考虑到分数微积分理论的发展和应用,本论文旨在针对分数阶LCL型并网逆变器系统进行深入研究,通过理论分析、参数优化和控制器设计,探索提高系统性能和稳定性的方法。主要工作和贡献包括以下几点:首先,介绍了传统整数阶LCL(Integer-Order LCL,IOLCL)型GCI系统的基本原理和结构,分析了其中的关键问题和挑战。IOLCL型GCI系统采用普遍使用的电容电流反馈主动阻尼方法,以抑制IOLCL本身固有的谐振尖峰。受谐振尖峰和谐振频率的约束,IOLCL滤波器的参数设计受到限制,控制系统中的电容电流反馈系数的设计也受到谐振频率和谐振尖峰的约束,而控制器的参数设计又与电容电流反馈系数有关,因此也受到很大的约束。随后,本文提出了一种模拟控制下分数阶LCL(Fractional-Order LCL,FOLCL)型GCI系统的控制器参数设计方法,包括分数阶元器件的构建、FOLCL滤波器的建模并给出了电感电容的阶数设计原则、FOLCL型GCI的系统分析以及使用四种类型的控制器补偿的参数设计推导和步骤,四种控制器类型分别为整数阶比例积分(Integer-Order Proportional-Integral,IOPI)、分数阶比例积分(Fractional-Order Proportional-Integral,FOPI)、整数阶比例谐振(Integer-Order Proportional-Resonance,IOPR)、分数阶比例谐振(Fractional-Order Proportional-Resonance,FOPR)。研究发现,FOLCL型GCI可以去除电容电流反馈环节,只需合理设置元器件的阶数,就不会产生IOLCL滤波器那样的谐振尖峰。因此,FOLCL型GCI系统无需对电容电流反馈系数进行详细的分析和设计,只需采用控制器补偿进行单闭环控制便能使系统稳定,从而使得控制器的参数设计减少了约束项,并且由于引入了多个分数阶因子,使得控制器参数设计更加自由化,参数取值范围更加广泛。相比IOLCL系统,FOLCL系统的性能也因此进一步得到提升。然后,为进一步发挥FOLCL型GCI系统的优势,提出了一种数字控制下无谐振频率限制的FOLCL滤波器的参数优化方法,所提方法基于穿越频率和幅值裕度(Gain Margin,GM),对控制器的比例系数进行阻尼设计,旨在改善FOLCL滤波器的高频谐波衰减特性并保证系统的稳定性。此外,针对FOLCL滤波器参数得到优化后的系统以及控制延时的影响,继续推导了基于稳态误差和稳定裕度等条件的IOPR和FOPR控制器的参数设计方法,并给出了截止频率的选取方法以满足系统的动态响应,为具体的控制器参数设计提供参考。通过仿真和实验,验证了理论推导和分析的准确性,并证明了FOLCL系统及参数设计相比IOLCL系统具有更多优势,分数阶控制也比整数阶控制更好。本论文提出的方法为FOLCL型GCI系统的参数设计和应用提供了重要的参考和指导,对推动分布式能源系统的发展具有重要意义。

关键词：并网逆变器 LCL 分数阶控制器参数设计参数优化

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室内夜间人工照明与人群健康研究进展

环境与职业医学 2024年第2期41卷 214-218页

作者：朱风瑞亢泽峰邓芙蓉北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系北京100191 中国中医科学院眼科医院北京100040

随着全球城镇化进程的加快,夜间人工照明(ALAN)的强度和面积不断增加,持续时间明显延长,其不良健康影响日益受到国内外的关注。ALAN暴露不仅与人群心血管、代谢、睡眠、近视和精神等相关疾病的发生和发展有关,还可诱发癌症。既往研究较... 详细信息

随着全球城镇化进程的加快,夜间人工照明(ALAN)的强度和面积不断增加,持续时间明显延长,其不良健康影响日益受到国内外的关注。ALAN暴露不仅与人群心血管、代谢、睡眠、近视和精神等相关疾病的发生和发展有关,还可诱发癌症。既往研究较多关注室外ALAN的健康影响,但人的一生中约有80%以上的时间在室内度过,深入了解室内ALAN与人群健康的关联,对于创建健康室内环境和保障人群健康具有重要的意义。

关键词：夜间人工照明室内环境人群健康

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初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡

地球物理学报 2024年第1期67卷 1-11页

作者：焦鹿怀付松倪彬彬张援农武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统... 详细信息

双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统演化过程的研究往往需要考虑初始的扰动.利用所建立的动理论粒子云模型方法,我们研究了初始大扰动下双流系统的不稳定性现象,发现初始大扰动条件下粒子相空间产生振荡现象,且振荡频率与初始扰动的空间波数有关,电场与电场能量也存在该频率成分.通过线性理论,求解出了粒子相空间振荡频率.它与粒子云模拟得到的频率一致.该频率为朗缪尔振荡频率的基础之上叠加一个与初始扰动的空间波数有关的频率偏移量.我们改变等离子体频率,进一步验证了上述结论.该研究结果表明初始扰动能够对双流系统的不稳定性现象产生重要影响,对于加深理解地球磁层中双流系统的演化过程有重要参考意义.

关键词：双流不稳定性粒子云模拟初始扰动线性理论