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自供能光电化学生物传感器的构建及其在蓝藻毒素检测中的应用研究

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自供能光电化学生物传感器的构建及其在蓝藻毒素检测中的应用研究

作者：戴汉杰集美大学

学位级别：硕士

蓝藻毒素是一类由蓝藻所产生的次级代谢物,具有种类多、毒性强、分布广的特点,对人类健康造成严重威胁。因此,实现对蓝藻毒素的快速、灵敏检测具有重要意义。自供能光电化学（PEC）分析是指在偏置电压为0 V的情况下,识别分子与目标物相... 详细信息

蓝藻毒素是一类由蓝藻所产生的次级代谢物,具有种类多、毒性强、分布广的特点,对人类健康造成严重威胁。因此,实现对蓝藻毒素的快速、灵敏检测具有重要意义。自供能光电化学（PEC）分析是指在偏置电压为0 V的情况下,识别分子与目标物相互作用导致光电活性材料的光电流或光电压发生变化,从而实现对目标物定量分析的一种方法。该方法具有背景信号低、灵敏度高、无需外部电源等优点,在生物传感领域具有很好的应用前景。本论文以硫化铋（BiS）、硫铟铜（CuInS）、负载二氧化钛的碳化钛（Ti O-MXene）和硫化铋/氢氧化铟异质结(BiS/In（OH）)作为光电材料,以核酸适配体（AP）作为生物分子识别元件,构建三种自供能PEC生物传感器,分别实现了对微囊藻毒素-LR（MC-LR）、节球藻毒素-R（NOD-R）和微囊藻毒素-RR（MC-RR）的高灵敏、快速检测。论文研究工作主要包括三个部分:（1）通过集成n型半导体BiS光电阳极和p型半导体CuInS光电阴极,构建了一种基于双光电极的自供能PEC生物传感器,实现对MC-LR的检测。首先通过水热法得到棒状的BiS与花状的CuInS,分别修饰在氧化铟锡（ITO）电极上。利用BiS与CuInS费米能级的差异,将BiS光电阳极产生的大量光生电子沿外电路供给CuInS光电阴极,无需外部电源即可产生较强的阴极光电流,有效解决了阴极PEC分析中光电流不明显的问题。在此基础上,在CuInS光电阴极上固定AP以特异性识别MC-LR,MC-LR导电性差,阻碍了光电阴极的电子转移,降低了阴极光电流信号,从而实现对MC-LR的快速定量。结果表明,所构建的生物传感平台对浓度范围在10 fg/mL～10 ng/mL之间的MC-LR呈现出良好的线性关系,检出限为9.0 fg/mL（S/N=3）。（2）以抗坏血酸（AA）作为电子供体,结合杂交链式反应扩增技术（HCR）,提出了一种基于HCR和亚甲基蓝（MB）双放大的自供能纸基PEC生物传感器用于检测NOD-R。该机制首先将AP与引发链（IS）结合。当NOD-R存在时,其与AP的特异性结合诱导了IS脱离,脱离的IS打开两个发卡的茎环结构,触发HCR。由此形成的双链DNA可捕获亚甲基蓝（MB）。在可见光与AA的作用下,MB转化为还原态MB（leuco-MB）。最终,显著放大Ti O-MXene的光电流信号,间接实现了对NOD-R灵敏检测。结果表明,所构建的生物传感平台在20 fg/mL～10 ng/mL范围内呈现出良好的线性关系,检出限为19.6 fg/mL（S/N=3）。值得一提的是,本研究摆脱了上一个研究中所依赖的大型电化学工作站,使用自主设计的一体化、便携式光电检测装置,实现了对NOD-R的快速检测。（3）传统的单信号检测模式容易出现假阳性或假阴性的结果,而双信号检测模式下,检测结果之间可以互相验证,提高了检测的准确性。基于此,本研究在PEC检测的基础上引入了方波伏安法（SWV）,实现对MC-RR的双信号输出。在PEC-SWV平台设计方面,采用上转换荧光纳米（UCNP）作为光转化中心,将近红外（NIR）光转变成可见光,Z型异质结BiS/In（OH）作为可见光响应的光电活性材料,AA作为电子供体,二茂铁作为SWV的电信号分子。当目标物MC-RR存在时,磁珠上修饰了二茂铁的DNA单链被释放出来,该链会被纸基传感平台上的固定探针捕获,其所产生的空间位阻效应影响了AA的电子传输与界面电子转移,导致纸基平台上的BiS/In（OH）所产生的光电流降低。但因二茂铁是典型的电信号分子,SWV信号反而增强。所构建的PEC-SWV双信号生物传感平台在对MC-RR的检测中,展现了良好的线性范围（PEC:10～1×10～7 fg/mL,SWV:1×10～2～1×10～7 fg/mL）与较低的检出限（PEC:1.9 fg/mL,SWV:31.6 fg/mL）(S/N=3)。

关键词：自供能光电化学生物传感核酸蓝藻毒素

基于Cortex-M4的CNTR/CTRU密钥封装高效实现

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计算机学报 2024年第3期47卷 589-607页

作者：魏汉玉郑婕妤赵运磊复旦大学计算机科学技术学院上海200433 密码科学技术国家重点实验室北京100036

量子计算技术的迅猛发展对现有的公钥密码体制造成了极大的威胁,为了抵抗量子计算的攻击,后量子密码成为当前密码学界的研究热点.目前,物联网的安全问题备受关注,ARM Cortex-M4作为低功耗嵌入式处理器,被广泛应用于物联网设备中,在其上... 详细信息

量子计算技术的迅猛发展对现有的公钥密码体制造成了极大的威胁,为了抵抗量子计算的攻击,后量子密码成为当前密码学界的研究热点.目前,物联网的安全问题备受关注,ARM Cortex-M4作为低功耗嵌入式处理器,被广泛应用于物联网设备中,在其上部署后量子密码算法将为物联网设备的安全提供更加可靠的保障.CNTR和CTRU是我国学者提出的NTRU格基密钥封装方案,相比于基于LWE技术路线的格基密钥封装方案在安全性和其他性能上具有综合优势,并在我国密标委得到立项.本文工作首次在ARM Cortex-M4平台上高效紧凑地实现了CNTR和CTRU方案,充分利用单指令多数据(Single Instruction Multiple Data,SIMD)指令,调整运算结构和指令安排,优化核心的多项式运算,从而在算法实现速度和堆栈空间上进行全面优化升级.本文主要工作如下:本文首次在ARM Cortex-M4上实现耗时模块多项式中心二项分布采样,采样速度提升32.49%;使用混合基数论变换(Number Theoretic Transform,NTT)加速非NTT友好多项式乘法运算,充分利用浮点单元(Floating-Point Unit,FPU)寄存器,在NTT实现中采用层融合技术,最大化减少加载和存储等耗时指令使用,使得正向NTT和逆向NTT的速度分别提升84.24%、81.15%;通过NTT过程系数范围分析进行延迟约减,进而减少约减次数,并使用改进的Barrett约减和Montgomery约减技术实现降低约减汇编指令条数;使用循环展开技术实现多项式求逆,优化多项式求逆这一耗时过程,速度优化率为68.85%;针对解密过程中的非NTT友好素数模数多项式环乘法,采用多模数NTT和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)结合的方法进行加速,完成解密过程96.26%的速度提升;使用空间复用的方法优化堆栈空间,CNTR和CTRU的堆栈空间分别减少了29.86%、28.17%.实验结果表明:提出的优化技术大幅提升了算法实现效率,与C参考实现相比,CNTR和CTRU的整体速度优化率分别为85.54%、85.56%.与其他格基密钥封装方案最新ARM Cortex-M4实现相比,本文的优化实现在速度、空间和安全性上具有综合性的优势.

关键词：后量子密码密钥封装方案数论变换多项式运算 ARM Cortex-M4实现

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壳聚糖/M（OH）(OCH) （M=Co， Ni）/六偏磷酸钠纳米复合涂层提高芳纶无纺布耐火隔热性能

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复合材料学报 2024年

作者：马妍董翔谢乐戴国威荣彩玉刘松安徽理工大学安全科学与工程学院安徽理工大学材料科学与工程学院

随着火灾场景的复杂化和火灾危险性的增加，市场迫切需要高性能耐火隔热纤维以更好保护消防救援人员。本工作利用层层自组装技术，将食品级六偏磷酸钠及复合二维纳米材料M（OH）(OCH3) （M=Co， Ni）的生物质壳聚糖交替涂覆于芳纶纤维... 详细信息

随着火灾场景的复杂化和火灾危险性的增加，市场迫切需要高性能耐火隔热纤维以更好保护消防救援人员。本工作利用层层自组装技术，将食品级六偏磷酸钠及复合二维纳米材料M（OH）(OCH3) （M=Co， Ni）的生物质壳聚糖交替涂覆于芳纶纤维无纺布（ANF）表面，制备了新型ANF纳米复合材料。结果表明，涂覆15层样品（CMP/ANF-Ⅲ）在空气中升温至800 ℃，残炭率由1.59%（纯ANF）提高至20.55%，热稳定性显著改善。CMP/ANF-Ⅲ的热释放速率峰值（PHRR）、总热释放速率（THR）较ANF分别降低48.90%、58.57%，阻燃性能显著提高。在垂直燃烧测试中，CMP/ANF-Ⅲ的损毁长度降低至2.4 cm（纯ANF 9.0 cm）。在耐火隔热测试中，纯ANF 12 s被烧穿，而CMP/ANF-Ⅲ在120 s仍保持完整，同时背面温度大幅降低至335 ℃（纯ANF超过500 ℃）。残炭分析表明，CMP/ANF-Ⅲ燃烧后生成致密的炭层，其能有效阻挡火焰的蔓延及与基体之间的热对流，提高无纺布阻燃隔热性能。气相产物分析表明，CMP/ANF-Ⅲ较低温度下即可释放出CO2、H2O、NH3等不燃性气体，起到气相阻燃作用。本工作研制的ANF纳米复合材料为新一代高效耐火防护服装的研发提供支持。

关键词：纳米复合涂层芳纶阻燃隔热

一维超冷原子动量光晶格中的手征对称性破缺拓扑相

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物理学报 2024年第4期73卷 21-26页

作者：曾超毛一屹吴骥宙苑涛戴汉宁陈宇翱中国科学技术大学物理学院合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海量子科学研究中心上海201315 合肥国家实验室合肥230088 南方科技大学物理系深圳518055

对称性在理解物质的拓扑态方面具有关键作用.过去人们认为手征对称性保证了一维晶格的量子化Zak相位及其对应的非平庸拓扑相.本文展现了在一维手征对称性破缺的情况下,晶格系统仍具有量子化Zak相位和非平庸拓扑相.具体而言,在超冷原子... 详细信息

对称性在理解物质的拓扑态方面具有关键作用.过去人们认为手征对称性保证了一维晶格的量子化Zak相位及其对应的非平庸拓扑相.本文展现了在一维手征对称性破缺的情况下,晶格系统仍具有量子化Zak相位和非平庸拓扑相.具体而言,在超冷原子动量晶格系统中有效地模拟了一个链长为26、手征对称性破缺的Zigzag模型,其中相等的次近邻耦合强度能够在保留空间反演对称性的同时破坏手征对称性.通过测量原子的时间平均波包位移来获得系统的拓扑不变量,并得到了其对应的量子化的Zak相位.此外,还观测到系统随着最近邻耦合强度比例的变化会从非平庸拓扑相转变为平庸拓扑相.本文不仅为对称性及拓扑相的相关研究提供了一个完全可控的平台,还可以通过控制格点间耦合强度和原子间相互作用,探索例如Tasaki,Aharonov-Bohm caging模型中的平带拓扑以及引入相互作用研究的非线性拓扑现象.

关键词：对称性拓扑不变量 Zak相位动量光晶格

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加强病案管理提高首页质量

解放军医院管理杂志 1999年第3期6卷 202-203页

作者：戴汉玉疏勒第12医院844200

一份完整的病案首页,需要住院处、科室、收费室及病案室共同来完成,不论哪个环节出问题,都将影响病案首页的质量。现将我院1997年病案首页质量进行分析、总结,从而为提高病案首页的填写质量提供参考。1　资料来源及分析　作者单位　第1... 详细信息

一份完整的病案首页,需要住院处、科室、收费室及病案室共同来完成,不论哪个环节出问题,都将影响病案首页的质量。现将我院1997年病案首页质量进行分析、总结,从而为提高病案首页的填写质量提供参考。1　资料来源及分析　作者单位　第12医院,新疆疏勒,844200我院1997年出院病案5466份,其中缺陷病案468份,占出院病案的8.56%。资料来源于病案室的病案首页质量登记本及医务处的病历质量检查登记本,将其归类分析,存在的主要问题是漏填、错填及填写不规范。1.1　漏填　该缺陷占总数百分比最高,依次为确诊日期、手术操作情况、治疗结果、经治医师及医师编码、病历质量、入院初步诊断等项。从漏填的单位来看,科室占总漏填数的92.77%,其中内科系统占50.52%,外科系统占42.25%。其次是住院处和收费室,各占总数的4.23%和3.00%,病案室作为首页的微机录入者,因此不会漏填ＩＣＤ9编码。1.2　填写不规范、不确切　主要是诊断及损伤中毒外部原因填写不规范、不确切。如冠心病(冠状动脉粥样硬化性心脏病)、慢支(慢性支气管炎)、肺心病(肺源性心脏病)、先心病(先天性心脏病)、上感(上呼吸道感染)等。再如损伤中毒外部原因栏,...

关键词：病案管理病案首页质量漏填错填填写不规范对策

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浅谈边远医院统计信息服务发展方向

中国医院统计 1999年第2期6卷 117-118页

作者：王琦戴汉玉解放军第十二医院新疆疏勒县844200

卫生统计工作在科学管理与单位决策中的地位和作用越来越明显。边远医院卫生统计工作起步较晚,潜力较大,发展趋势迅猛,但仍面临着诸如服务质量、服务内涵、服务方式等多方面的问题。如何加速统计信息服务的发展成为医院管理者关注的焦... 详细信息

卫生统计工作在科学管理与单位决策中的地位和作用越来越明显。边远医院卫生统计工作起步较晚,潜力较大,发展趋势迅猛,但仍面临着诸如服务质量、服务内涵、服务方式等多方面的问题。如何加速统计信息服务的发展成为医院管理者关注的焦点问题之一。

关键词：医院统计信息服务服务方式服务手段

不同钝化剂对土壤镉有效性与生物可给性的对比影响研究

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农业环境科学学报 2024年

作者：许华强王林孙约兵戴子纯邓凯王童玉梁学峰农业农村部环境保护科研监测所公共实验室农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室农业农村部环境保护科研监测所

为探究不同钝化剂对土壤镉（Cd）有效性和生物可给性的影响，本文开展土培实验，研究施用巯基坡缕石（MP）、羟基磷灰石（HAP）、铁改性生物炭（FeBC）对酸性（湘潭）和弱碱性（济源）土壤Cd有效性、化学形态及生物可给性的影响，并通... 详细信息

为探究不同钝化剂对土壤镉（Cd）有效性和生物可给性的影响，本文开展土培实验，研究施用巯基坡缕石（MP）、羟基磷灰石（HAP）、铁改性生物炭（FeBC）对酸性（湘潭）和弱碱性（济源）土壤Cd有效性、化学形态及生物可给性的影响，并通过体外消化与连续提取的联合实验及冗余分析揭示其作用机制。结果表明：添加MP和HAP显著降低供试土壤的Cd有效性，最大降低率分别为82.27%和47.88%；FeBC显著提高Cd有效性。施用MP显著降低济源和湘潭土壤肠阶段的Cd生物可给性，最大降幅分别为97.97%和51.11%；施用HAP显著降低湘潭土壤肠阶段的Cd生物可给性，最大降幅为54.13%；施用高剂量FeBC则显著提高两种土壤胃阶段的Cd生物可给性。施用MP和HAP促进土壤Cd由可交换态向铁锰氧化物结合态转化；施用FeBC则促进土壤碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cd转化为可交换态Cd。联合实验和冗余分析的结果表明，生物可给态Cd主要来源于可交换态Cd，3种钝化剂主要通过调控可交换态Cd的溶出来影响Cd的生物可给性。研究表明，3种钝化剂中MP钝化效果最佳，在降低土壤Cd污染带来的健康风险方面具有较好的应用价值。

关键词：钝化修复镉有效性生物可给性化学形态

面向复杂田间收获作业的轻量化三七目标检测方法

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农业工程学报 2024年第8期40卷 133-143页

作者：王法安何忠平张兆国解开婷房汉玉昆明理工大学现代农业工程学院昆明650500 云南省高校中药材机械化工程研究中心昆明650500 昆明理工大学机电工程学院昆明650500 黑龙江佳木斯汤原县农业技术推广中心佳木斯154000

针对目前三七检测算法在复杂田间收获工况下检测精度低、模型复杂度大、移动端部署难等问题,该研究提出一种基于YOLOv5s的轻量化三七目标检测方法。首先,采用GSConv卷积方法替换原始颈部网络的传统卷积,引入Slim-neck轻量级颈部网络,降... 详细信息

针对目前三七检测算法在复杂田间收获工况下检测精度低、模型复杂度大、移动端部署难等问题,该研究提出一种基于YOLOv5s的轻量化三七目标检测方法。首先,采用GSConv卷积方法替换原始颈部网络的传统卷积,引入Slim-neck轻量级颈部网络,降低了模型复杂度,同时提升了模型精度;其次,使用ShuffleNetv2轻量型特征提取网络对主干网络进行轻量化改进,提升了模型实时检测性能,并采用角度惩罚度量的损失(SIoU)优化边界框损失函数,提升了轻量化后的模型精度和泛化能力。试验结果表明,改进后的PN-YOLOv5s模型参数量、计算量、模型大小分别为原YOLOv5s模型的46.65%、34.18%和48.75%,检测速度提升了1.2倍,F_(1)值较原始模型提升了0.22个百分点,平均精度均值达到了94.20%,较原始模型低0.6个百分点,与SSD、Faster R-CNN、YOLOv4-tiny、YOLOv7-tiny和YOLOv8s模型相比能够更好地平衡检测精度与速度,检测效果更好。台架试验测试结果表明,4种输送分离作业工况下三七目标检测的准确率达90%以上,F_(1)值达86%以上,平均精度均值达87%以上,最低检测速度为105帧/s,实际收获工况下模型的检测性能良好,可为后续三七收获作业质量实时监测与精准分级输送提供技术支撑。

关键词：神经网络目标检测轻量化复杂收获作业工况三七 YOLOv5s

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石油机械用新能源效率提升的注汽锅炉改造策略研究

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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第7期 0174-0177页

作者：姚汉玉中国石油辽河油田公司辽宁凌海121209

本文针对的是油田注汽锅炉等设备在新能源系统中的运行模式和热能转换方式策略的研究,通过注汽锅炉工作原理剖析、影响热效率因素分析,并结合国家质检总局最标准,实施模拟计算和实验论证、绿色能源开发应用、提高锅炉效率措施优化,总结... 详细信息

本文针对的是油田注汽锅炉等设备在新能源系统中的运行模式和热能转换方式策略的研究,通过注汽锅炉工作原理剖析、影响热效率因素分析,并结合国家质检总局最标准,实施模拟计算和实验论证、绿色能源开发应用、提高锅炉效率措施优化,总结注汽锅炉提效改造和新能源供给策融合发展,努力使企业资源最大化发挥,确保碳达峰、碳中和总体目标的实现。

关键词：新能源效率注汽锅炉改造企业资源环境污染石油机械