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新型DNA纳米结构构建的电化学生物传感器及其在疾病标志物检测应用中的研究

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新型DNA纳米结构构建的电化学生物传感器及其在疾病标志物检测应...

作者：胡文曦西南大学

学位级别：硕士

电化学生物传感器是将生物学和电化学相结合的一种新型传感器。它通过将生物分子与电化学信号转换器件相结合,具有灵敏度高、制备简单、选择性好、响应时间短、维护简单等特点,在各个领域得到了广泛的应用,例如环境监测、临床检测、药... 详细信息

电化学生物传感器是将生物学和电化学相结合的一种新型传感器。它通过将生物分子与电化学信号转换器件相结合,具有灵敏度高、制备简单、选择性好、响应时间短、维护简单等特点,在各个领域得到了广泛的应用,例如环境监测、临床检测、药物研发、食品安全、工业生产等。近年来随着DNA纳米材料研究的持续深入,研究者们已成功开发出了各式各样的功能化可编程DNA纳米结构,利用其具有的结构灵活性和高稳定性,使得结合了DNA纳米材料的电化学生物传感器有着显著提升的特异性和灵敏度。本论文主要从新型DNA纳米结构的构建的创新出发,构建了几种电化学生物传感器,以搭建能高效、高精度、高灵敏检测疾病标志物的传感器,为疾病诊断和生物传感平台的进一步性能提升提供新思路。具体研究内容如下:1.多识别位点的DNA四面体纳米结构构建的Mucin-1电化学生物传感器的研究与应用在传统的基于DNA四面体纳米结构构建的电化学传感器中,存在着DNA四面体结构利用率较低,进而使得所构建的传感器在疾病标志物检测的应用中存在灵敏度和检测限受限的问题。因此,为了提高DNA四面体的结构利用率,我们在本工作中设计了一种具有多个目标物识别位点的DNA纳米结构,并对其构建的电化学生物传感器在肿瘤标志物蛋白Mucin1中的检测应用进行了研究。相比于传统四面体结构只使用顶部端点作为捕获端,本方案采用全部四个端点进行目标物捕获的设计提高了DNA纳米结构的利用率,进而提高了捕获效率。通过将这种DNA纳米材料与电化学生物传感器紧密结合,从而提高了传感器的灵敏度和检测限,实现了对Mucin-1的高效高灵敏检测。首先,在四面体DNA纳米结构(TDN)的四个端点被设计为目标物蛋白的适配体(Aptamer)序列,并使四个端点首先与标记了二茂铁(Fc)的SP链杂交互补。由于适配体与目标物蛋白的结合能力强于SP链,因此在目标物存在的情况下,作为电化学信号探针(SP)的,位于m-TDN顶点的Fc标记DNA单链将被释放远离电极表面,使电化学信号显著减少,从而实现对目标物的灵敏检测。实验结果显示该传感器对Mucin1的检测展现出了1 fg/m L至1 ng/m L宽线性范围,其最低检测限为0.31 fg/m L。这一方案开创了一种新的DNA纳米材料构建纳米结构的路径,为提高电化学传感器在疾病诊断中的检测灵敏度提供了一种新方法。实现了对Mucin 1的高效灵敏检测,在实际样品分析中具有实用化的潜力。2.双功能滚环扩增法合成的三维DNA纳米支架用于新冠基因的电化学生物传感器的研究与应用传统的滚环扩增反应(RCA)尽管可以实现DNA和RNA的放大,但是在引物浓度低的时候会造成RCA反应效率低的问题。除此之外RCA的模板DNA往往是过量且无法重复利用的,导致其构建的生物传感器效率仍有进一步提升的空间。在本研究中,我们基于一种双功能的RCA反应,通过调控反应过程,不仅实现了目标物的循环放大,输出了大量的Output DNA,同时进一步通过Output DNA和同一个RCA模板的反应,继续引发新的扩增反应,以实现了反应效率的倍数级增长,从而有效实现了电化学信号的放大,提高了对目标物的最低检测限,并以此为创新点构建了一个三维DNA纳米支架,对其检测新冠的基因片段的应用进行了研究。最终,本方案中通过高效率的RCA反应实现了对新冠的Rdrp基因从1 fmol/L至100 pmol/L线性范围内的灵敏检测,检测限低至0.364 fmol/L。除了用于近年来流行的新冠检测外,该策略也提供了一种更为高效地构建新型DNA纳米结构的方法,开拓了对低浓度目标物放大策略的途径,以实现更为高效和更加灵敏的疾病标志物检测。

关键词：电化学生物传感器疾病标志物新型DNA纳米结构

基于多粒度特征选择和模型融合的复合电能质量扰动分类特征优化

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电力系统保护与控制 2022年第14期50卷 1-10页

作者：阮梓航肖先勇胡文曦郑子萱汪颖四川大学电气工程学院四川成都610065

现代电力系统因其“双高”特性造成电能质量扰动模式愈加复杂,对复合扰动的准确分类提出了挑战。传统电能质量扰动分类方法在特征提取阶段所提取的特征由人为确定,难以判断所提取的特征对分类问题是否有效,加之多重复合扰动特征相互耦... 详细信息

现代电力系统因其“双高”特性造成电能质量扰动模式愈加复杂,对复合扰动的准确分类提出了挑战。传统电能质量扰动分类方法在特征提取阶段所提取的特征由人为确定,难以判断所提取的特征对分类问题是否有效,加之多重复合扰动特征相互耦合导致扰动特征的可分性确定困难。为此,提出一种基于粒度的计算方法进行特征选择的模型。在提取的扰动特征集的基础上,通过构建多粒度空间反映特征分布差异性,进而挖掘各粒度下的最优特征子集以确定有效和冗余的分类特征,达到优化分类效果的目的。在此基础上,通过集成分类模型融合不同粒度空间最优扰动特征集所训练的同质弱分类器模型,提出一种新的电能质量扰动多粒度集成分类方法。该方法克服了现有方法在进行多粒度分类时通过寻找最优单粒度空间特征而导致的其他粒度空间信息丢失的问题。实验表明,多粒度特征选择算法可提取对分类有效的扰动特征,集成分类模型可进一步改善模型的分类性能。

关键词：电能质量复合扰动特征选择多粒度空间集成分类

考虑敏感设备中断概率的电网线路改造优质供电运营模式研究

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电网技术 2023年第2期47卷 584-593页

作者：肖先勇秦铄汪颖胡文曦陈韵竹四川大学电气工程学院四川省成都市610065

在电网侧进行治理能更大范围减少电压暂降事件的影响,而针对电网侧电压暂降治理的运营模式尚未深入研究。为此,提出了考虑敏感设备中断概率的电网线路改造优质供电运营模式。以各敏感设备电压暂降不确定区间内发生的小样本监测数据的暂... 详细信息

在电网侧进行治理能更大范围减少电压暂降事件的影响,而针对电网侧电压暂降治理的运营模式尚未深入研究。为此,提出了考虑敏感设备中断概率的电网线路改造优质供电运营模式。以各敏感设备电压暂降不确定区间内发生的小样本监测数据的暂降幅值、持续时间与中断状态3个特征,通过支持向量机(support vector machine,SVM)概率输出评估设备的生产中断概率,准确评估敏感设备的中断次数。以电网公司与各敏感用户收益最大为目标,考虑各线路改造技术的治理效果,用博弈理论纳什积最优解求取服务费比例,计及中断频次约束、经济约束等约束,建立电压暂降线路改造多目标优化模型。使用非支配排序多目标遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)对所建模型进行求解,求取最优改造方案。以IEEE33节点系统进行算例仿真,考虑全部用户参与和部分用户不参与改造方案的2种场景,验证了所提优质供电服务模式的经济性和实用性。

关键词：电能质量电压暂降优质供电线路改造 SVM概率输出多目标优化

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考虑非均匀分布特性的电压暂降数据生成方法

电网技术 2023年第7期47卷 2936-2946页

作者：汪颖蒋欣燎陈韵竹肖先勇胡文曦四川大学电气工程学院四川省成都市610065

电压暂降监测数据具有非均匀分布特性,影响敏感设备评估及治理决策。该文提出一种电压暂降数据生成方法,实现了考虑暂降类型非均匀以及特征非均匀分布的暂降数据生成,解决了敏感设备评估等研究中电压暂降数据不足的问题。首先,提出了基... 详细信息

电压暂降监测数据具有非均匀分布特性,影响敏感设备评估及治理决策。该文提出一种电压暂降数据生成方法,实现了考虑暂降类型非均匀以及特征非均匀分布的暂降数据生成,解决了敏感设备评估等研究中电压暂降数据不足的问题。首先,提出了基于融合判据系数的电压暂降分类方法,定义电压暂降恢复系数等特征及其计算方法,构建奇异特征直线距离系数等分类评价指标,通过融合判据对假设暂降类型进行直观评价,解决了暂降类型非均匀的问题。其次,建立电压暂降概率密度能量因子,刻画幅值、持续时间的概率密度分布特征,提出一种基于改进Star GAN(generative adversarial networks)网络的电压暂降数据生成方法,实现了按特征分布的暂降数据生成。最后,应用仿真数据和实测数据,验证所提方法的准确性、适用性和低数据依赖性。

关键词：电压暂降非均匀分布特性融合判据系数概率密度分布改进Star GAN网络

电网结构对电压暂降传播的影响及其量化分析方法

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电力自动化设备 2020年第7期40卷 181-187页

作者：胡文曦肖先勇四川大学电气工程学院四川成都610065

有效的电压暂降治理方法对减少用户经济损失起着重要的作用。现有电压暂降治理方法基于随机预估等方式获取电网各节点的电压暂降水平,从而针对暂降严重的节点进行治理,但这些方法仅能量化暂降水平的大小,难以分析造成暂降严重的根本原因... 详细信息

有效的电压暂降治理方法对减少用户经济损失起着重要的作用。现有电压暂降治理方法基于随机预估等方式获取电网各节点的电压暂降水平,从而针对暂降严重的节点进行治理,但这些方法仅能量化暂降水平的大小,难以分析造成暂降严重的根本原因,治理效果亟待提高。其本质原因在于忽视了电压暂降在电网中的传播规律和电网结构对电压暂降的影响机制。为此,对电压暂降受电网结构属性的影响进行分析并对其量化方法开展研究。首先,基于电网故障模型分析电压暂降幅值与电网结构的关系,并将监测周期内多次故障下电网所有节点电压平均幅值构成的序列定义为电压暂降模式,以挖掘电压暂降受电网结构属性的影响;然后,通过分析电压暂降的传播特性,从电网拓扑属性和物理属性出发提出电压暂降结构性指标,从电网节点规模程度、聚集程度、传播效率和支撑能力等不同的方面量化电网结构对电压暂降的影响;最后,提出电压暂降受电网结构影响程度的综合评估方法,为电网侧电压暂降治理提供决策支持。基于IEEE 30节点系统的仿真结果验证了所提方法能够反映电网结构对电压暂降的影响规律,以敏感用户接入电网的规划为例,验证了所提结构指标有助于从电网侧治理电压暂降问题,并能够对优质供电园区的电网规划与重构、电网运行方式反演、电压暂降传播途径抑制等措施提供决策支持。

关键词：电压暂降传播规律电网结构属性结构指标暂降治理

电能质量扰动数据可用性评估与可视化软件设计

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电网技术 2022年第3期46卷 1109-1116页

作者：王俊淇张华赢胡文曦李艳赵誉洲肖先勇汪颖张文海四川大学电气工程学院四川省成都市610065 南方电网公司新型智慧城市高品质供电联合实验室(深圳供电局有限公司) 广东省深圳市518020 不详

电能质量扰动数据的获得过程中,由于系统设备故障或人为操作等原因,均可能在不同程度上影响数据质量,准确评估数据的可用性水平是后续数据清洗与分析的前提条件。针对现有方法通常采用单一指标对数据质量进行片面评价且难以量化数据多... 详细信息

电能质量扰动数据的获得过程中,由于系统设备故障或人为操作等原因,均可能在不同程度上影响数据质量,准确评估数据的可用性水平是后续数据清洗与分析的前提条件。针对现有方法通常采用单一指标对数据质量进行片面评价且难以量化数据多大程度上可被后续分析利用的缺陷,该方法结合电能质量扰动自身的特点,采用多监测点频率相关性对数据时效性进行评估,并且针对准确性评估无法检测接线错误造成可靠性低的问题,提出基于分层规则检验的准确性评估方法。在分析不同维度数据质量对扰动分析结果的影响关系后,提出电能质量扰动数据可用性评估方法。在此基础上以电能质量监测数据为例,基于VxWorks操作系统在电能质量监测系统中开发数据可用性可视化软件供电力系统运营人员在海量数据中分析监测装置的运行状态,最后通过在线实测数据对该文方法进行验证,结果证明该方法具有工程实用价值。

关键词：电能质量扰动数据可用性程度数据质量时效性可视化

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许地山改编的粤语剧《西施》残稿初探

现代中文学刊 2018年第5期 58-67页

作者：胡文曦华东师范大学中文系

许地山1936年改编的粤语话剧《西施》是目前发现的许地山唯一一部方言作品,尚未收入已出版的许地山文集和年谱中。这部话剧应改编自顾一樵1933年创作的同名话剧《西施》。该残稿的发现可以深化对许地山在港时的文艺创作的研究,也将推动... 详细信息

许地山1936年改编的粤语话剧《西施》是目前发现的许地山唯一一部方言作品,尚未收入已出版的许地山文集和年谱中。这部话剧应改编自顾一樵1933年创作的同名话剧《西施》。该残稿的发现可以深化对许地山在港时的文艺创作的研究,也将推动对许地山文艺思想的研究。该残稿也可反映香港1930-40年代对戏剧教育的重视情况,有助于深化对1930-40年代香港文学史的研究。

关键词：许地山集外文《西施》顾一樵香港创作

考虑多维特征刻画的电压暂降严重程度评估方法

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电网技术 2021年第1期45卷 331-338页

作者：胡文曦肖先勇李成鑫四川大学电气工程学院四川省成都市610065

随着高新技术的发展,越来越多的新型用电设备对暂降波形的不同特征敏感,因此迫切需要改进电压暂降严重程度评估方法。由于目前电压暂降特征刻画方法仅计算暂降幅值和持续时间2个基本特征,暂降严重程度评估结果无法有效反映设备受暂降的... 详细信息

随着高新技术的发展,越来越多的新型用电设备对暂降波形的不同特征敏感,因此迫切需要改进电压暂降严重程度评估方法。由于目前电压暂降特征刻画方法仅计算暂降幅值和持续时间2个基本特征,暂降严重程度评估结果无法有效反映设备受暂降的影响程度。为此,从电网侧暂降严重程度评估的角度出发,提出一种考虑多维特征刻画的电压暂降严重程度评估方法。针对现有暂降严重程度评估方法存在的诸多问题,提出电网侧电压暂降多维特征刻画方法和用户侧典型耐受曲线模式库。根据监测波形中提取的多维特征值与典型耐受曲线所对应敏感特征向量的相似性建立隶属度函数评估综合严重程度。最后,基于电网实测数据对文中方法的有效性进行验证,结果表明该方法能够有效反映不同暂降特征对敏感设备的不同影响程度,且相较于传统方法在少量敏感设备耐受曲线的前提下评估准确度更高,更适用于电网侧暂降严重程度评估。

关键词：电压暂降严重程度多维特征刻画敏感用户耐受曲线

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从《御赐小仵作》看古偶剧的浪漫叙事特征

当代电视 2021年第11期 25-30页

作者：胡文曦香港中文大学文化研究系

古偶剧《御赐小仵作》的浪漫叙事特征有三:使用神话框架重申女性的文化信念;淡化男女权力差异,塑造相对平等的男女互动关系;模拟史实细节,融合悬疑、探案、权谋因素,带来新鲜感和刺激感。

关键词：古偶剧受众认同浪漫神话叙事研究