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基于金属纳米粒子的活性包装复合膜在生鲜食品保鲜领域的研究进展

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食品科学 2024年第12期45卷 340-348页

作者：司星雨刘帅张扬北京工商大学化学与材料工程学院北京100048

近年来,人们对生鲜食品品质的关注不断提高。如何减少其腐败损失并保障消费者的食用安全对于支撑食品行业高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需要具有重要意义。活性包装复合膜在改善生鲜食品品质方面作用显著。其中,基于金属纳米... 详细信息

近年来,人们对生鲜食品品质的关注不断提高。如何减少其腐败损失并保障消费者的食用安全对于支撑食品行业高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需要具有重要意义。活性包装复合膜在改善生鲜食品品质方面作用显著。其中,基于金属纳米粒子与聚合物复合制得的复合膜能够抑制细菌的生长和代谢,减缓食品氧化过程,减少贮藏微环境中的有害成分,提高食品的安全性并延长保质期。金属纳米粒子/聚合物复合膜现已成为食品保鲜领域的研究热点。基于此,本文首先归纳总结了金属纳米粒子/聚合物复合膜的制备方法及特点;随后,从抗菌、抗氧化、清除乙烯、高阻隔性等方面综合分析了复合膜的保鲜机制,探讨了复合膜的传感功能及其生物安全性;最后,阐述了复合膜应用当前面临的挑战,并展望了未来发展的机遇,以期推动复合膜在生鲜食品包装领域的研究和应用。

关键词：生鲜食品金属纳米粒子活性包装复合膜保鲜机制应用

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基于质谱法的食品中蛋白质定量分析研究

质谱学报 2024年第4期45卷 552-557,I0005页

作者：任敏万英奇陈吉文北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

通过搭建管式燃烧炉-四极杆质谱仪实验平台检测食品中蛋白质含量,称取各1 g 5种蛋白质含量不同的食品样品,在高温富氧环境下利用管式燃烧炉对食品样品进行充分爆燃,气体产物进入电子轰击(EI)离子源离子化后,直接引入四极杆质量分析器进... 详细信息

通过搭建管式燃烧炉-四极杆质谱仪实验平台检测食品中蛋白质含量,称取各1 g 5种蛋白质含量不同的食品样品,在高温富氧环境下利用管式燃烧炉对食品样品进行充分爆燃,气体产物进入电子轰击(EI)离子源离子化后,直接引入四极杆质量分析器进行检测。利用四极杆质量分析器的选择离子扫描功能,通过扫描NO2+离子峰强度来定量分析氮元素含量,并绘制标准曲线,线性相关系数(R2)为0.999 92,相对标准偏差(RSD)为2.1%~6.1%。利用氮元素含量结合氮-蛋白质转换系数6.25计算得到蛋白质含量。本研究为食品中蛋白质含量的定量分析提供了一种绿色、快速、准确、低成本的检测方法。

关键词：质谱氮元素蛋白质定量分析

3DGE-UNet磁共振成像的脑胶质瘤全自动分割算法:对不充分全局特征提取的改进

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四川大学学报（医学版） 2024年第2期55卷 447-454页

作者：田恒屹王瑜计亚荣 Rahman MdMostafizur 北京工商大学人工智能学院北京100048

目的脑胶质瘤及其子区域的全自动分割是计算机辅助肿瘤临床诊断的基础,卷积神经网络在脑部磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)分割过程中,小卷积核只能提取局部特征而无法有效融合全局特征,缩小了对影像信息的感知范围,从而... 详细信息

目的脑胶质瘤及其子区域的全自动分割是计算机辅助肿瘤临床诊断的基础,卷积神经网络在脑部磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)分割过程中,小卷积核只能提取局部特征而无法有效融合全局特征,缩小了对影像信息的感知范围,从而导致分割精度不足的问题。本研究旨在利用膨胀卷积,针对三维(three-dimensional, 3D)-UNet不能充分提取全局特征的问题进行改进。方法 (1)算法构建:本文提出一种带有三条全局上下文特征提取通路的3D-UNet模型,即3DGE-UNet模型。使用脑部肿瘤分割挑战赛(Brain Tumor Segmentation Challenge, BraTS)2019提供的公开数据集(335例患者),设计一种全局上下文特征提取(more global contextual feature extraction, GE)模块,并将该模块引入到3DUNet网络的第一、二、三条跳跃连接处,利用该模块充分提取图像的不同尺度全局特征,并与上采样得到的特征图叠加,扩大模型感受野,实现不同尺度特征的深层融合,从而完成端到端的脑肿瘤全自动分割。(2)算法验证:图像数据来源于BraTs2019数据集(335例患者术前MRI图像,包括T1、T1ce、T2和FLAIR四种模态图像和一张医生标注的肿瘤标签图像),将数据集分别按照8∶1∶1划分为训练集、验证集和测试集。以医生标注的肿瘤标签图像为金标准,使用Dice系数(综合评价有效性)、敏感度(病灶区域的查全率)和95%Hausdorff距离(肿瘤边界的分割精度)在测试集中评估算法对完整肿瘤区域(whole tumor, WT)、核心肿瘤区域(tumor core, TC)和增强肿瘤区域(enhancing tumor, ET)三种区域的分割性能,分别使用无GE模块的3D-UNet模型和有GE模块的3DGE-UNet模型进行检测,内部验证GE模块设置的有效性。使用3DGEUNet模型、ResUNet、UNet++、nnUNet、UNETR检测上述性能指标,并比较5种算法模型的收敛性,外部验证3DGEUNet模型的有效性。结果 (1)在内部验证中,改进的3DGE-UNet模型在测试集中分割WT、TC和ET区域的Dice均值分别为91.47%、87.14%和83.35%,与传统的3D-UNet模型相比(89.79%、85.13%和80.90%),综合评价达到了最优值,对于三个区域的分割精度都有提升(P<0.05)。3DGE-UNet模型与3D-UNet模型相比,ET区(86.46%vs. 80.77%)具有更高的敏感度(P<0.05),在查全率方面表现更为优越,在面对病灶区域时,3DGE-UNet模型更倾向于正确识别并捕获更全面的阳性区域,更为有效地避免漏诊发生。3DGE-UNet模型在肿瘤WT区域边缘分割的出色性能,其95%Hausdorff距离均值优于3DUNet模型(8.17 mm vs. 13.61 mm,P<0.05),但在TC区(8.73 mm vs. 7.47 mm)和ET区(6.21 mm vs. 5.45 mm)的性能表现与3DUNet模型相似。(2)在外部验证中,其余4种算法仅TC的Dice均值(87.25%)、WT的敏感度均值(94.59%)、TC的敏感度均值(86.98%)和ET的平均95%Hausdorff距离(5.37 mm)优于3DGE-UNet模型,但差异无统计学意义。3DGE-UNet模型可以在训练阶段快速收敛,速度优于其他外部模型。结论 3DGE-UNet模型可以有效地提取和融合不同尺度的特征信息,提高脑肿瘤分割的准确性。

关键词：脑胶质瘤核磁共振成像图像处理计算机辅助人工智能

核壳型碳纤维毡@聚苯胺复合材料的制备及其介电性能

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中国塑料 2024年第6期38卷 25-30页

作者：刘帅赵子豪俞盈杨嘉欣张扬北京工商大学轻工科学与工程学院北京100048 北京师范大学环境学院北京100875

使用原位化学氧化聚合的方法,以碳纤维毡(CFF)为骨架,在碳纤维表面生长聚苯胺(PANI),获得具有核壳结构的CFF@PANI复合材料,随后使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对其进行封装。研究反应条件对复合材料结构和性能的影响。结果表明,PANI能够均匀... 详细信息

使用原位化学氧化聚合的方法,以碳纤维毡(CFF)为骨架,在碳纤维表面生长聚苯胺(PANI),获得具有核壳结构的CFF@PANI复合材料,随后使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对其进行封装。研究反应条件对复合材料结构和性能的影响。结果表明,PANI能够均匀地包裹在碳纤维表面,使CFF的颜色由黑色变为深绿色;接触角和表面能分析结果表明尽管表面生长PANI并未对CFF产生显著影响,但使用PDMS封装后可以大幅度降低材料的表面能;借助多界面结构和界面效应,核壳结构明显提升了材料的界面极化和偶极极化,导致复合材料具有更高的介电弛豫现象,并显著提高了电容和电容压敏效应。

关键词：碳纤维毡聚苯胺原位氧化聚合介电性能

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水凝胶用于高灵敏度应变传感器的研究进展

中国塑料 2024年第9期38卷 73-81页

作者：宋莎莎司星雨郑霓鸣俞盈张扬北京工商大学轻工科学与工程学院北京100048 北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

首先综述了压电式、电阻式、摩擦电式以及电容式4种应变传感器的类型的及其传感机理。其次,深入探讨了提升水凝胶应变传感器灵敏度的关键方法。通过选用导电纳米粒子与离子材料等适宜材料,采用微球、锯齿状、多孔等特定结构设计,以及多... 详细信息

首先综述了压电式、电阻式、摩擦电式以及电容式4种应变传感器的类型的及其传感机理。其次,深入探讨了提升水凝胶应变传感器灵敏度的关键方法。通过选用导电纳米粒子与离子材料等适宜材料,采用微球、锯齿状、多孔等特定结构设计,以及多因素的综合复合等方式,可以赋予水凝胶应变传感器高灵敏度的特征。随后,归纳了此类传感器在智能电子、可穿戴设备和医疗健康领域的应用实例。最后,展望了目前面临的挑战与未来的机遇。

关键词：水凝胶应变传感器传感机理高灵敏度

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一种单向隔离型谐振开关电容变换器

电工技术学报 2024年第15期39卷 4668-4681,4717页

作者：刘妍杨晓峰谭海霞郑琼林五十岚征辉北京交通大学电气工程学院北京100044 富士电机株式会社东京141-0032

作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组... 详细信息

作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组成,避免了二次侧二极管振荡的产生,可实现所有开关器件的零电压软开关(ZVS)。该文在分析UI-RSCC拓扑的基础上,研究了其输入直流电容的电压均衡机制,提出了相应的输出电压控制策略及其软开关条件。结果表明,UI-RSCC可实现输入直流电容电压的自动均衡,降低了开关器件的电压应力;通过复用部分开关,减少了所需的开关器件数量;使用电容滤波即可实现所有开关器件的软开关,且无需额外的钳位电路。最后,通过仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：直流变换器谐振开关电容变换器自动均压软开关电压应力

仿鼠脑内嗅-海马-前额叶信息传递回路的空间导航方法

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 80-89页

作者：廖诣深于乃功北京工业大学信息学部计算智能与智能系统重点实验室北京100124

生理学研究发现,大鼠进行空间定位依赖内嗅—海马CA3结构中的网格细胞与位置细胞,而内嗅—海马结构与前额叶皮层之间的动态联系是导航的关键。基于此,本文提出一种仿鼠脑内嗅—海马—前额叶信息传递回路的空间导航方法,旨在为移动机器... 详细信息

生理学研究发现,大鼠进行空间定位依赖内嗅—海马CA3结构中的网格细胞与位置细胞,而内嗅—海马结构与前额叶皮层之间的动态联系是导航的关键。基于此,本文提出一种仿鼠脑内嗅—海马—前额叶信息传递回路的空间导航方法,旨在为移动机器人赋予强大的空间导航能力。在海马CA3—前额叶空间导航模型的基础上,本文构建以海马CA1区位置细胞为基本单元的动态自组织模型优化导航路径。随后通过海马CA3区位置细胞与前额叶皮层动作神经元将优化后的路径回馈至脉冲神经网络,提高模型收敛速度的同时还有助于建立导航习惯的长期记忆。为验证方法的有效性,本文分别设计了二维仿真实验和三维仿真平台的机器人实验。实验结果表明:本文方法不仅能够在导航效率、收敛速度等方面超越其他算法,而且对动态变化的导航任务具有较好的适应性。同时,本文方法还能够很好地应用在移动机器人平台上。

关键词：位置细胞动作神经元内嗅—海马前额叶空间导航

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GFRP筋土钉支护钉头的锚固性能

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第3期46卷 94-102页

作者：刘军宋晔张建全牛大伟北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 北京城建勘测设计研究院有限责任公司北京100101 北京岩土工程协会北京100005

土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位,为研究土钉钉头锚固性能,以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32 mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行研究。研究结果表... 详细信息

土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位,为研究土钉钉头锚固性能,以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32 mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行研究。研究结果表明,该GFRP筋钉头极限承载力在240~290 kN之间,当螺母拧紧时螺纹副的应力主要分布在螺纹牙前3环,其中以钉头第1环螺纹牙应力集中现象尤为明显;此外,采用螺纹展开法建立钉头螺纹牙的力学模型,得出了第1环螺纹极限剪切强度与钉头极限荷载之间的关系,并通过计算得出该GFRP筋钉头极限承载力为244.54 kN,与试验结果相符。通过室内钉头锚固性能试验的脆性破坏特点,确定GFRP筋钉头安全系数在1.8~2.0之间,并判定此种GFRP筋安全荷载在125~135 kN之间。

关键词：基坑 GFRP筋土钉土钉墙钉头锚固性能

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纤维素酶基因水平最新研究进展

应用与环境生物学报 2024年第2期30卷 415-420页

作者：高仪芸刘佳孟维刘凡胡炫竺建荣北京师范大学环境学院北京100875

纤维素是自然界中一种可再生能源物质,纤维素酶将纤维素降解为简单可用的小分子单糖或寡糖且转化过程绿色、低碳,被认为是纤维素资源化利用的可持续方法.实际工程应用中纤维素酶存在成本高、活性低等问题,因此,越来越多的研究致力于探... 详细信息

纤维素是自然界中一种可再生能源物质,纤维素酶将纤维素降解为简单可用的小分子单糖或寡糖且转化过程绿色、低碳,被认为是纤维素资源化利用的可持续方法.实际工程应用中纤维素酶存在成本高、活性低等问题,因此,越来越多的研究致力于探索纤维素酶产生的机制、促进和优化纤维素酶的生产.对提高纤维素酶活性和促进纤维素酶生产的一些最新基因工程技术及研究进展进行综述.借助启动子强化与转录因子调控、密码子优化、CRISPR基因编辑技术等分子生物学手段改善或提高纤维素酶活性,通过将多种纤维素酶或是与其他酶建立共表达系统,将纤维素酶进行异源表达或过表达进行酶活性强化,拓宽纤维素酶的应用范围.现阶段,在优化纤维素酶的生产与活性研究方面已取得较大成就,但仍存在纤维素酶优化效率不高、难以工业化生产等不足.未来关于纤维素酶的研究在致力于开发优化纤维素酶基因的新技术的同时,可重点关注纤维素酶的协同作用与双/多功能纤维素酶系统的潜在优势,并借助荧光标记系统简化纤维素酶的测定,从而为实现纤维素酶的高效资源化利用提供方向指引.(图1表2参53)

关键词：纤维素酶基因工程启动子强化异源表达 CRISPR技术