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Preparation and application of microfluidic SERS substrate:Challenges and future perspectives

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Journal of Materials Science & Technology 2020年第2期37卷 96-103页

作者： jiuchuan guo Fanyu Zeng Jinhong guo Xing Ma School of Information and Communication Engineering University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054China State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining Harbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen 518055China Flexible Printed Electronic Technology Center School of Materials Science and EngineeringHarbin Institute of Technology(Shenzhen)Shenzhen 518055China

Surface-enhanced Raman spectroscopy(SERS),as a highly sensitive molecular analysis technique,can realize fast and non-destructive detection of the information of molecular bonds to identify the component of analytes by"fingerprint"*** preparation of SERS substrates plays an extremely important role in the development of SERS technology and the application of SERS *** integrating SERS enhancement substrates into microfluidic chips,researchers have developed the microfluidic SERS chips which expand the function of microfluidic chips and provide an efficient platform for on-site biochemical analysis equipped with the powerful sensing capability of SERS *** this paper,we will first briefly give a review of the current microfluidic SERS-active substrates preparation technology and present the perspective on the application prospects of microfluidic SERS-active *** then the challenges in the preparation of microfluidic SERS-active substrates will be pointed out,as well as realistic issues of using this technology for biochemical application.

关键词： SERS substrate Microfluidics Biochemical sensing On-site analysis

Platelet Detection Based on Improved YOLO_v3

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Cyborg and Bionic Systems 2022年第1期2022卷 109-117页

作者： Renting Liu Chunhui Ren Miaomiao Fu Zhengkang Chu jiuchuan guo School of Information.and Communication Engineering University of Electronic Science and TechnologyChengdu 611731China School of Automation Engineering University of Electronic Science and TechnologyChengdu 611731China

Platelet detection and counting play a greatly significant role in medical field,especially in routine blood tests which can be used to judge blood status and diagnose related ***,platelet detection is valuable for diagnosing related blood diseases such as liver-related *** analyzers and visual microscope counting were widely used for platelet detection,but the experimental procedure took nearly 20 minutes and can only be performed by a professional *** recent years,technological breakthroughs in artificial intelligence have made it possible to detect red blood cells through deep learning ***,due to the inccessibility of platelet datasets and the small size of platelets,deep learning based platelet detection studies are almost *** this paper,we carried out experiments for platelet detection based on commonly used object detection models,such as Single Shot Multibox Detector(SSD),RetinaNet,Faster rcnn,and You Only Look Once_v3(YOLO_v3).Compared with the other three models,YOLO_v3 can detect platelets more *** we proposed three ideas for improvement based on YOLO_*** study demonstrated that YOLO_v3 can be adopted for platelet detection accurately and in real *** also implemented YOLO__v3 with multiscale fusion,YOLO_v3 with anchor box clustering,and YOLO_v3 with match parameter on our self-created dataset and,respectively,achieved 1.8%higher average precision(AP),2.38%higher AP,and 2.05%higher AP than YOLO_*** comprehensive experiments revealed that YOLO_v3 with the improved ideas performs better in platelet detection than YOLO_v3.

关键词： artificial breakthrough Blood

基于金包覆磁性纳米探针的多模态LFIA检测胃癌标志物

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第6期46卷 29-39页

作者：程杰袁浩岚严家圣郭九川郭劲宏上海交通大学感知科学与工程学院上海200240 成都理工大学计算机与网络安全学院(示范性软件学院) 成都610059 电子科技大学信息与通信工程学院成都611731

多模态侧流免疫层析(Lateral Flow Immunoassay,LFIA)技术能够提供不同灵敏度水平的多种检测模式,极大地提高了即时检测的实用性和灵活性,已迅速发展成为一个极具潜力的研究方向.研究中合成了一种金包裹的超顺磁性纳米晶簇(SMNC@Au)多... 详细信息

多模态侧流免疫层析(Lateral Flow Immunoassay,LFIA)技术能够提供不同灵敏度水平的多种检测模式,极大地提高了即时检测的实用性和灵活性,已迅速发展成为一个极具潜力的研究方向.研究中合成了一种金包裹的超顺磁性纳米晶簇(SMNC@Au)多功能纳米探针,开发了用于同时检测胃癌标志物胃蛋白酶原(Pepsinogen,PG)Ⅰ和Ⅱ的多模态LFIA传感平台.首先通过水热法合成超顺磁性纳米晶簇,然后通过种子生长法在其上涂覆一层金壳,最后用4-巯基苯甲酸修饰颗粒表面形成最终的SMNC@Au探针.该多功能探针可以提供比色、磁性和表面增强拉曼散射3种输出信号,且能通过磁力实现分析物的分离和富集,简化样本的处理.基于SMNC@Au纳米探针LFIA支持定性比色读数以及磁信号和拉曼信号的两种定量读数,可适应不同的检测场景和要求.检测结果表明,PGⅠ和PGⅡ的视觉检测限分别为10 ng/mL和1 ng/mL;磁性模式的检测限分别为0.5 ng/mL和0.1 ng/mL;拉曼模式的检测限分别为0.1 ng/mL和0.05 ng/mL.两种定量模式的检测范围为1~500 ng/mL(PGⅠ)和0.1~100 ng/mL(PGⅡ),完全符合临床诊断标准.该测定表明,所开发的多模态LFIA在不同环境下灵敏检测分析物均有较大潜力.

关键词：多模态探针多功能纳米材料侧流免疫层析胃蛋白酶原即时检测

煤层底板区域注浆浆液扩散数值模拟及影响因素分析

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煤田地质与勘探 2023年第6期51卷 30-39页

作者：郭艳桂和荣魏久传洪荒郭祥东崔亚利叶爽李俊中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230000 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 安徽恒源煤电股份有限公司煤矿安徽淮北235000

地面高压超前区域注浆已成为煤矿水害防治的首选工程方法,注浆浆液扩散机理受到普遍关注,且分支孔间距设计多依赖现场经验,具有一定的盲目性,制约着工程效果及效益。基于淮北煤田恒源煤矿注浆现场实际工况,利用COMSOL Multiphysics软件... 详细信息

地面高压超前区域注浆已成为煤矿水害防治的首选工程方法,注浆浆液扩散机理受到普遍关注,且分支孔间距设计多依赖现场经验,具有一定的盲目性,制约着工程效果及效益。基于淮北煤田恒源煤矿注浆现场实际工况,利用COMSOL Multiphysics软件,开展地面定向钻煤层底板区域高压注浆浆液扩散数值模拟研究及浆液扩散影响因素分析,探讨地面高压注浆浆液扩散机理。结果如下:(1)煤层底板石炭系太原组第三薄层灰岩(简称三灰)裂隙发育,通过模拟发现,8~12 MPa高压注浆时很可能发生劈裂作用,期间渗透系数增大4~5个数量级。(2)不考虑重力影响时,以分支孔为中心,浆液向周边扩散距离相等,且在分支孔附近,浆液浓度较大,体积分数达20%以上;考虑重力作用时,水平向浆液扩散范围相对增大,垂向上浆液主要向下扩散,表现为“上短下长”。(3)浆液扩散模拟得出,扩散范围为41.2 m;浆液扩散范围现场实测显示,扩散范围为38.3~44.0 m,浆液扩散现场实测验证了扩散模型的正确性。(4)浆液扩散范围与浆液相对密度、静水压力、浆液动力黏度、浆液屈服强度及孔隙率呈负相关,与裂隙隙宽、渗透系数呈正相关。其中浆液相对密度越小,其扩散范围响应越明显;随动力黏度增加,扩散范围减小得越来越慢。研究成果可为煤系底板水害区域注浆治理工程合理设计提供参考,具有较好的参考应用价值。

关键词：定向钻高压注浆浆液扩散范围浆液扩散机理

区域注浆扰动下渗流场−化学场演化及耦合作用

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煤炭科学技术 2023年第7期51卷 152-166页

作者：郭艳桂和荣魏久传胡满聪郭祥东聂锋陈永青解建叶爽李俊国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 矿井水资源化利用安徽普通高校重点实验室安徽宿州234000 淮北矿业股份有限公司安徽淮北235000 安徽恒源煤电股份有限公司安徽宿州234000

在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。以淮北煤田桃园煤矿为研究对象... 详细信息

在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。以淮北煤田桃园煤矿为研究对象,利用Feflow软件,构建了区域注浆扰动下目标层渗流场与化学场(简称“双场”)演化模型,探讨了“双场”耦合机制,选择受环境影响较小的Cl−为模拟因子,开展了“双场”耦合作用下溶质运移影响因素分析,在此基础上构建了区域注浆扰动下溶质扩散预测模型。研究结果表明:识别验证后渗流场模型中,模拟水位与实测水位误差小于3 m的点占71.9%,模拟效果较好;识别验证后化学场模型中,Ⅱ4采区溶质运移模拟效果较好,Ⅱ1采区模拟值偏低约14.4 mg/L,误差约为实际值的6.6%,低于10%,总体模拟效果较好。渗透系数相对较大的Ⅱ4采区和Ⅱ2采区Cl−较容易运移扩散;而渗透系数较小的Ⅱ1采区岩石致密,渗透性较差,模型运行50 a期间,其基本以“滞水”状态存在。基于注浆扰动下Ⅱ4采区局部渗流场演化特征,认为溶质运移主要受渗透系数、弥散度、水力梯度、渗透流速、注浆时间、浆液相对密度等参数控制,并发现在注浆结束后18~22 a Cl−质量浓度达到峰值,随后Cl−质量浓度开始降低,约在40 a后达到区域注浆之前的平衡状态。基于多次设参运行获得数据,建立了“双场”耦合作用下溶质扩散的预测模型,误差率小于10%的数据占比达81.4%,说明所建立的溶质扩散预测模型基本可靠。研究可为区域注浆扰动下受注目标含水层水环境演化研究以及煤矿水害预测预警提供科学依据,具有重要的理论和实践意义。

关键词：区域注浆扰动渗流场−化学场耦合模型溶质运移数值模拟底板水害

区域注浆影响下煤层底板太原组灰岩水水文地球化学演化规律

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煤炭学报 2023年第8期48卷 3204-3217页

作者：郭艳桂和荣魏久传庞迎春胡满聪郭祥东洪荒聂锋崔亚利叶爽国家煤矿水害防治工程技术研究中心宿州学院安徽宿州234000 矿井水资源化利用安徽普通高校重点实验室宿州学院安徽宿州234000 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 淮北矿业股份有限公司安徽淮北235000 安徽恒源煤电股份有限公司煤矿安徽宿州234000

淮北煤田下组煤开采,主要威胁水源是煤层底板灰岩水(包括石炭系太原组及奥陶系灰岩水),淹井事故时有发生。针对底板灰岩水害治理,目前多采用地面定向钻高压注浆技术,对煤层底板太原组第3层薄层灰岩(简称“三灰”)进行区域性加固改造,以... 详细信息

淮北煤田下组煤开采,主要威胁水源是煤层底板灰岩水(包括石炭系太原组及奥陶系灰岩水),淹井事故时有发生。针对底板灰岩水害治理,目前多采用地面定向钻高压注浆技术,对煤层底板太原组第3层薄层灰岩(简称“三灰”)进行区域性加固改造,以封堵三灰岩溶裂隙并阻断穿过三灰的垂向导水通道。但大规模高压注浆工程的实施,受注含水层地下水流场会受到干扰,在大量浆液析出水的耦合作用下,地下水化学场必然会受到严重扰动。以淮北煤田桃园煤矿太原组灰岩含水层(简称“太灰水”)为研究对象,基于常量组分监测数据统计、Piper图、离子组合比及饱和指数分析,开展了区域注浆前-注浆期间-注浆结束后(即区域注浆前-中-后“三时段”)太灰水水文地球化学演化规律研究。结果表明:(1)三时段太灰水中Na^(+)+K^(+)、HCO_(3)^(-)、Cl^(−)先减小后增大,Ca2+、SO_(4)^(2-)和pH先增大后减小,Mg2+、TDS则整体减小。注浆治理区域Ca2+、SO_(4)^(2-)相对较高,碱度较大,而Na^(+)+K^(+)、HCO_(3)^(-)含量相对较低。注浆前以SO_(4)·Cl^(−)Na和SO_(4)·Cl^(−)Na·Ca(混合型)为主,区域注浆“中-后”时段,太灰水则以SO_(4)·Cl^(−)Na·Ca和SO_(4)·Cl^(−)Na型居多,混合型水占比增大。(2)注浆期间,太灰水中碳酸盐、硫酸盐溶解作用、脱硫酸作用和阳离子交换作用减弱,方解石、白云石的溶解作用增强,同时浆液析出水的混合影响作用明显。注浆结束后,碳酸盐、硫酸盐溶解作用、脱硫酸作用和阳离子交换作用逐渐增强,方解石、白云石的溶解作用逐渐减弱,浆液析出水的混合影响作用减弱。注浆结束1 a后水化学作用逐渐向注浆前状态恢复,但仍未恢复至注浆前状态,可知区域注浆治理对太灰水化学场扰动影响比较明显。(3)太灰水中白云石、方解石饱和指数较大,多呈现沉淀状态;石膏、岩盐饱和指数较小,多以溶蚀状态存在。三时段太灰水中方解石、白云石和石膏3种矿物饱和指数均呈先增加后降低趋势,其中白云石表现较为明显,而岩盐饱和指数变化不明显。多数矿物饱和指数与pH呈较强的正相关性,而石膏饱和指数则与TDS呈较强正相关性。(4)由于高pH的注浆浆液析出水的混扰,原来离子间平衡被打破,从而导致区域注浆以来太灰水常量指标相关性降低,且注浆结束后比注浆期间相关性更低。

关键词：区域注浆扰动太灰水水岩作用淮北煤田

疏水降压技术体系在潘西煤矿奥灰水害防治中的应用

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中国煤炭 2015年第9期41卷 37-40,64页

作者：尹会永魏久传 Liliana Lefticariu 郭建斌李子林赵鹏中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京市海淀区100083 山东科技大学地球科学与工程学院山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室山东省青岛市266590 南伊利诺伊大学地质系美国伊利诺伊州卡本代尔市62901 莱芜市万祥矿业有限公司山东省莱芜市271109

潘西煤矿19#煤层奥灰含水层为半封闭型、有限补给边界的富水性不均一的含水层,具备疏水降压的大环境;矿井涌水量与奥灰水位降深数据表明两者之间具有正相关性,获得了定量关系表达式。建立了一套完善的矿井疏水降压技术体系,包括探查边... 详细信息

潘西煤矿19#煤层奥灰含水层为半封闭型、有限补给边界的富水性不均一的含水层,具备疏水降压的大环境;矿井涌水量与奥灰水位降深数据表明两者之间具有正相关性,获得了定量关系表达式。建立了一套完善的矿井疏水降压技术体系,包括探查边界导水性和井下工作面富水性、健全矿井水文观测系统、井下疏放水、加强矿压及突水征兆观测、增强排水能力等。

关键词：煤炭开采奥灰承压含水层疏水降压突水防治带压开采安全开采

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滕县煤田滕南矿区水文地质单元划分研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2015年第5期34卷 634-639页

作者：肖乐乐魏久传牛超郭建斌亓宏兵彭慧芳山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 山东省煤田地质局第一地质勘探队山东滕州277500 山东省煤田地质局物探测量队山东泰安271021

根据滕县煤田滕南矿区煤层开采现状,针对太原组煤层开采受底板突水威胁的问题,分析了滕南矿区的自然地理、地层、构造、水文地质条件及特征,按照水文地质单元划分依据,并将其划分为3个二级、8个三级水文地质单元。通过对滕南矿区水文地... 详细信息

根据滕县煤田滕南矿区煤层开采现状,针对太原组煤层开采受底板突水威胁的问题,分析了滕南矿区的自然地理、地层、构造、水文地质条件及特征,按照水文地质单元划分依据,并将其划分为3个二级、8个三级水文地质单元。通过对滕南矿区水文地质单元水文地质条件分析,得到了其含水层主要补给、径流、排泄条件以及各含水层之间的水力联系。

关键词：水文地质单元水文地质条件滕南矿区

注浆工程扰动下煤系砂岩含水层水岩作用机理——以桃园煤矿为例

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煤田地质与勘探 2021年第1期49卷 232-240页

作者：郭艳桂和荣魏久传倪建明成荣发庞迎春张治洪荒胡满聪崔亚利梁展李俊陈家玉李晨宿州学院资源与土木工程学院国家煤矿水害防治工程技术研究中心安徽宿州234000 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 淮北矿业股份有限公司安徽淮北235000 安徽恒源煤电股份有限公司煤矿安徽宿州234000 合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230000 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232000

煤系砂岩裂隙水是煤矿重要的充水水源之一,以淮北煤田桃园煤矿二叠纪煤系为研究对象,在分析该矿水害注浆治理以来煤系水水化学特征的基础上,阐明了地下水水文地球化学作用机理及其控制因素。结果表明:注浆治理期间,煤系水中主要阳离子为... 详细信息

煤系砂岩裂隙水是煤矿重要的充水水源之一,以淮北煤田桃园煤矿二叠纪煤系为研究对象,在分析该矿水害注浆治理以来煤系水水化学特征的基础上,阐明了地下水水文地球化学作用机理及其控制因素。结果表明:注浆治理期间,煤系水中主要阳离子为Na^(+),主要阴离子为SO4^(2-);阳离子质量浓度由大到小为Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+),阴离子质量浓度由大到小为SO4^(2-)、HCO3^(-)、Cl^(-);通过Durov水化学图分析,注浆治理期间煤系水化学类型以Na-SO_(4)和Na-HCO_(3)为主;煤系水中存在黄铁矿氧化或碳酸盐、硫酸盐溶解作用,并伴随着一定程度的阳离子交换作用与脱硫酸作用,特别是在注浆治理工程实施期间,阳离子交换作用增强;大型突水、注浆治理防治水工程、地质构造背景及采矿活动等均不同程度地影响了煤系水水岩作用,且随注浆治理范围增大,影响程度增大。该研究成果对于煤矿涌(突)水水源识别及水害防治具有重要意义,为类似条件下的其他煤矿(区)在突水或注浆治理扰动下的地下水水文地球化学研究及应用提供参考。

关键词：煤系水水化学类型水化学演化水岩作用与控制因素淮北桃园煤矿