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锌粉置换渣中镓、锗的强化浸出试验研究

稀有金属与硬质合金 2024年第04期 17-26页

作者：赵唯淞邱雪红董伟楠郑朝振郭宝蒋开喜福州大学紫金地质与矿业学院矿冶科技集团有限公司

针对锌粉置换渣提取Ga、Ge过程浸出效果不佳的问题，本研究首先开展了常压硫酸浸出试验，考察硫酸浓度、反应温度、液固比、反应时间对Ga、Ge浸出率的影响，并对浸出过程进行了动力学分析；而后分别尝试了还原浸出（先后以Na2SO3、SO2... 详细信息

针对锌粉置换渣提取Ga、Ge过程浸出效果不佳的问题，本研究首先开展了常压硫酸浸出试验，考察硫酸浓度、反应温度、液固比、反应时间对Ga、Ge浸出率的影响，并对浸出过程进行了动力学分析；而后分别尝试了还原浸出（先后以Na2SO3、SO2为还原剂）、硫酸化焙烧-水浸两种工艺，对锌粉置换渣开展了Ga、Ge强化浸出试验。结果表明：常压硫酸浸出工艺在硫酸浓度150 g/L、反应温度90℃、液固体积质量比5 mL/g、反应时间4 h、搅拌转速400 r/min的适宜条件下，Ga、Ge浸出率分别为68.4%、61.7%;酸浸渣主要物相为PbSO4和ZnAl2O4,增加酸度可促使残留的黄钾铁矾、铅铝矾进一步溶出；Ga和Ge常压硫酸浸出过程主要受内扩散控制，反应表观活化能分别为18.06 kJ/mol和16.02kJ/mol。对一段常压硫酸浸出渣进行二段还原强化浸出，以Na2SO3为还原剂，在50 g/L H2SO4+3 g/L Na2SO3条件下，Ga、Ge浸出率达89.4%和70.1%;以SO2为还原剂，在SO2分压0.3 MPa、硫酸浓度50 g/L、反应温度110℃、、反应时间3 h条件下，Ga、Ge浸出率达88.9%和86.7%。硫酸化焙烧-水浸工艺对锌粉置换渣中Ga的浸出效果改善明显，但对Ge浸出不利，酸渣体积质量比宜为1/2.5 mL/g,并在焙烧温度300℃、焙烧时间3 h、水浸温度80℃、液固体积质量比5 mL/g、浸出时间2 h的条件下，Ga浸出率可提高到89.1%。

关键词：锌粉置换渣镓锗硫酸浸出强化浸出二段还原浸出硫酸化焙烧

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用于管道检测机器人的微型化成像系统

激光与光电子学进展 2024年

作者：苏德尔李浩宇高伟达王宇航郭长亮赵唯淞东北林业大学机电工程学院北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室代谢及心血管分子医学北京市重点实验室哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室北京协同创新研究院

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一，通过沿行进方向搭载成像系统，实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而，这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘，不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的... 详细信息

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一，通过沿行进方向搭载成像系统，实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而，这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘，不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度，提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积，尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后，整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm，最优横向分辨率为15.63μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人，验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷，提升对管壁细节信息的捕捉能力。

关键词：管道机器人微型化成像系统管壁检测光学系统优化设计

用于管道检测机器人的微型化成像系统(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 205-211页

作者：苏德尔李浩宇高伟达王宇航郭长亮赵唯淞哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室黑龙江哈尔滨150086 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 北京协同创新研究院北京100094 北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室代谢及心血管分子医学北京市重点实验室北京100871

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测... 详细信息

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度,提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积,尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后,整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm,最优横向分辨率为15.63μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人,验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷,提升对管壁细节信息的捕捉能力。

关键词：管道机器人微型化成像系统管壁检测光学系统优化设计

用于管道检测机器人的微型化成像系统（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第2期 225-231页

作者：苏德尔李浩宇高伟达王宇航郭长亮赵唯淞哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室东北林业大学机电工程学院北京协同创新研究院北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室代谢及心血管分子医学北京市重点实验室

关键词：管道机器人微型化成像系统管壁检测光学系统优化设计

超分辨荧光显微镜中的解卷积技术及应用（特邀）

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中国激光 2024年第1期 322-337页

作者：赵唯淞黄园园韩镇谦曲丽颖李浩宇陈良怡哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院北京大学未来技术学院

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制，使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下，对其功能与结构进行高精度动态记录，有望揭示更多重要的生命现象细节。然而，由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、... 详细信息

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制，使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下，对其功能与结构进行高精度动态记录，有望揭示更多重要的生命现象细节。然而，由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得，所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架，被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建，在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制，可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程，接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用，最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力，并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。

关键词：显微解卷积超分辨显微镜活细胞成像计算成像荧光显微镜

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自适应混合发射单分子定位算法

中国激光 2023年第21期50卷 88-95页

作者：刘一哲赵唯淞刘宇桢李浩宇哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150080

单分子定位技术通过随机激发荧光标记获得一组稀疏的图像序列,同时对荧光点进行亚像素级别定位,最终实现超分辨显微成像。基于拟合的单分子定位算法,如单发射(SE)及多发射(ME)定位算法,通过对估计器性能进行改进提高了单分子定位的精度... 详细信息

单分子定位技术通过随机激发荧光标记获得一组稀疏的图像序列,同时对荧光点进行亚像素级别定位,最终实现超分辨显微成像。基于拟合的单分子定位算法,如单发射(SE)及多发射(ME)定位算法,通过对估计器性能进行改进提高了单分子定位的精度和速度;然而,受失配误差和串扰误差的影响,SE算法和ME算法在不同密度情况下各有优劣,均无法达到全密度范围内最优的估计效果,并且分别存在荧光分子利用效率低和计算量大的缺点。本文提出了自适应混合发射单分子定位(SM)算法,该算法通过图像荧光发射密度及强度自适应地确定的拟合区域以及所采用的拟合模型及模型初值,有效避免了上述两种误差的影响,达到了全密度范围内一致、良好的定位效果。在仿真和实验数据上将所提SM算法与SE算法、ME算法进行比较,结果显示,SM算法重构图像的分辨率和对比度在不同发射密度下均具有优势。

关键词：生物医学单分子定位显微技术超分辨成像单发射模型多发射模型自适应算法

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超分辨荧光显微镜中的解卷积技术及应用

中国激光 2023年

作者：赵唯淞黄园园韩镇谦曲丽颖李浩宇陈良怡北京大学未来技术学院哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制，使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下，对其功能与结构进行高精度动态记录，有望揭示更多重要的生命现象细节。然而，由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得，所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架，被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建，在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制，更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理以及相应发展历程，其次列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理与效果及相应生物学应用，最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来发展的潜力，并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量方法的最新进展进行了阐述。

关键词：解卷积超分辨显微镜活细胞成像计算成像荧光显微镜

单分子视踪技术揭示SARS-CoV-2病毒利用动态的丝状伪足入侵细胞

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科学通报:英文版 2023年第19期68卷 2210-2224,M0004页

作者：张悦张晓玮李钟艺赵唯淞杨慧赵双双汤代骄张倩李总红刘会生李浩宇李博 Pekka Lappalainen 徐涛崔宗强酒亚明 Unit of Cell Biology and Imaging Study of Pathogen Host Interaction The Center for MicrobesDevelopment and HealthKey Laboratory of Molecular Virology and ImmunologyShanghai Institute of Immunity and InfectionChinese Academy of SciencesShanghai 200031China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China State Key Laboratory of Virology Wuhan Institute of VirologyCenter for Biosafety Mega-ScienceChinese Academy of SciencesWuhan 430071China Institute of Biomechanics and Medical Engineering Applied Mechanics LaboratoryDepartment of Engineering MechanicsTsinghua UniversityBeijing 100084China Innovation Photonics and Imaging Center School of Instrumentation Science and EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China Guangzhou Laboratory Guangzhou 510005China Institute of Biotechnology and Helsinki Institute of Life Science University of HelsinkiHelsinki 00014Finland

SARS-CoV-2病毒侵袭细胞的分子机制已被初步探索,但关于其如何调节亚细胞结构重塑从而侵袭多种器官及细胞类型尚不清楚.本文利用活细胞实时成像技术揭示了SARS-CoV-2病毒颗粒通过宿主细胞丝状伪足进入靶细胞的动态过程.利用荧光标记的SA... 详细信息

SARS-CoV-2病毒侵袭细胞的分子机制已被初步探索,但关于其如何调节亚细胞结构重塑从而侵袭多种器官及细胞类型尚不清楚.本文利用活细胞实时成像技术揭示了SARS-CoV-2病毒颗粒通过宿主细胞丝状伪足进入靶细胞的动态过程.利用荧光标记的SARS-CoV-2病毒样颗粒(VLP)和稀疏去卷积算法成像技术,发现VLP利用丝状伪足以“冲浪”和“抓取”两种模式到达入侵点,以避免病毒在细胞膜上随机搜索入侵位点,此外,结合力学模拟实验,阐明了病毒诱导丝状伪足的形成和丝状伪足的回缩速度分别取决于细胞骨架动力学和病毒重力引起的底物表面摩擦阻力.进一步研究发现SARS-CoV-2通过丝状伪足进入细胞的过程依赖于小G蛋白Cdc42(细胞分裂周期蛋白42)活性和肌动蛋白相关蛋白fasin(肌动蛋白结合蛋白)、formin(成核蛋白)和Arp2/3(肌动蛋白相关蛋白2/3复合物).综上所述,本文结果强调了SARS-CoV-2感染能对宿主细胞的微丝骨架进行时空调节,使细胞形成丝状伪足作为病毒进入的“高速轨道”,丝状伪足形成相关蛋白及其信号通路可作为潜在的抗病毒靶标.

关键词：力学模拟亚细胞结构随机搜索单分子病毒样颗粒表面摩擦阻力病毒侵袭病毒颗粒

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基于机器视觉的人防门智能打磨系统

科学技术与工程 2024年第20期24卷 8550-8557页

作者：赵唯上海地空防护设备有限公司上海201602

针对人工识别易出错、清理效率低、打磨环境恶劣等难题,基于机器视觉原理结合双机械臂研制一种人防门智能打磨系统,其中视觉系统主要由1台视觉控制器VC3300和2台500万像素相机构成。通过视觉系统识别工件的顶点坐标,建立待打磨坐标系与... 详细信息

针对人工识别易出错、清理效率低、打磨环境恶劣等难题,基于机器视觉原理结合双机械臂研制一种人防门智能打磨系统,其中视觉系统主要由1台视觉控制器VC3300和2台500万像素相机构成。通过视觉系统识别工件的顶点坐标,建立待打磨坐标系与顶点坐标系的映射关系,解决塞焊孔位置及埋弧焊位置难以有效识别、数据难以高效协同、高精度打磨难以实现的难题。实验结果表明:此视觉系统能够有效保证较高的定位准确率和精度,整体工序相较于人工提速33.3%,打磨后焊点的平均高度0.115 mm,满足实际工业生产需求,具有较好的实用价值。

关键词：机器视觉智能打磨力控制双机械臂