检索结果-南通市图书馆

高等学校化学学报 2020年第1期41卷 94-101页

作者：魏曼曼路皓翔杨辉华桂林电子科技大学计算机与信息安全学院桂林541004 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林541004 北京邮电大学自动化学院北京100876

针对人类和非人类血液种属鉴别对无损、高效分析方法的需求,结合随机森林(Random Forest)和AdaBoost(Adaptive Boosting Algorithm)算法,提出了一种血液种属鉴别方法(RF_AdaBoost).该方法将RF作为AdaBoost的弱分类器,以达到提高模型鉴... 详细信息

针对人类和非人类血液种属鉴别对无损、高效分析方法的需求,结合随机森林(Random Forest)和AdaBoost(Adaptive Boosting Algorithm)算法,提出了一种血液种属鉴别方法(RF_AdaBoost).该方法将RF作为AdaBoost的弱分类器,以达到提高模型鉴别准确度,增强模型鲁棒性的目的.采用RF、支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、堆栈自编码网络(SAE)、反向传播网络(BP)、主成分分析⁃线性判别法(PCA⁃LDA)及偏最小二乘判别分析(PLS⁃DA)与RF_AdaBoost模型进行对比,以不同规模血液拉曼光谱数据训练集进行鉴别实验评估其性能.结果表明,随着训练样本的增加,RF_AdaBoost鉴别准确度最高达100%,预测标准偏差趋于0.与其它模型相比,RF_AdaBoost具有较高的分类准确度及较强的稳定性,为血液种属的鉴别工作提供了新方法.

关键词：拉曼光谱随机森林 AdaBoost算法集成学习血液种属鉴别

来源：

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于集成学习的拉曼光谱血液种属鉴别方法研究

基于集成学习的拉曼光谱血液种属鉴别方法研究

引用

作者：魏曼曼桂林电子科技大学

学位级别：硕士

拉曼光谱分析技术以其无损、灵敏度高的优势,近年来被广泛应用在药物鉴别、食品安全检测、石油化工分析等领域。在血液种属鉴别方面,机器学习方法结合拉曼光谱技术的检测比传统分析方法更为便捷、准确。另外,由于拉曼光谱数据往往维度... 详细信息

拉曼光谱分析技术以其无损、灵敏度高的优势,近年来被广泛应用在药物鉴别、食品安全检测、石油化工分析等领域。在血液种属鉴别方面,机器学习方法结合拉曼光谱技术的检测比传统分析方法更为便捷、准确。另外,由于拉曼光谱数据往往维度高且存在较多的冗余信息或噪声干扰等因素,对模型质量造成影响。文中借鉴集成学习方法抗噪声能力较强、稳定性较高的特性,提高血液种属鉴别模型的预测准确度,并利用特征波长选择改善模型运行效率,具体研究内容如下:（1）将随机森林算法与Ada Boost相结合提出了RF＿Ada Boost血液种属鉴别方法。采用随机森林算法作为Ada Boost框架的弱分类器,在模型迭代过程中不断自适应调整样本分布和权重,最终训练成为性能优良的强分类器。文中以血液拉曼光谱数据为实例,以RF、SVM、ELM、KELM、BP以及SAE作为对比方法,并在不同规模训练集下进行人类和非人类血液种属鉴别实验,实验结果表明,RF＿Ada Boost方法能够表现出较高的分类准确度和较强的稳定性。（2）将思维进化算法优化的BP神经网络与Bagging相结合提出了MEABP＿Bagging血液种属鉴别方法。使用思维进化算法参数寻优的结果初始化BP神经网络,缩短网络训练时间并避免其陷入局部最优值影响模型质量,进而利用Bagging框架构建集成模型,改善其稳定性并减小泛化误差。将MEABP、BP、SAE、SVM、ELM以及KELM作为对比方法分别进行血液种属二分类及多分类鉴别实验,结果表明,MEABP＿Bagging方法得到的鉴别准确度和稳定性在所有实验模型中均能达到最优。（3）将最小角回归与连续投影算法相结合提出了LAR-SPA拉曼光谱特征波长选择方法。采用最小角回归算法和连续投影算法分两阶段对拉曼光谱数据进行特征波长选择,以达到降低光谱数据维度并减少数据冗余的目的。将全波长、CARS、UVE、LAR以及SPA作为对比方法分别在药品和血液拉曼光谱数据集上对模型性能进行验证,结果表明,LAR-SPA模型能够有效实现特征波长选择并提高建模质量。

关键词：拉曼光谱集成学习血液种属鉴别特征波长选择

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微流控SERS芯片的设计制备及其在血液鉴别中的应用研究

微流控SERS芯片的设计制备及其在血液鉴别中的应用研究

引用

作者：廖鑫重庆大学

学位级别：硕士

拉曼光谱反映了样本分子化学键的延伸和弯曲等振动模式的信息,由于其具有穿透力比较强,不受拉曼效应很弱的水的干扰等优势,特别适合生化样本的快速、无损检测。但是普通拉曼光谱信号弱,常借助SERS增强基底,达到增强样本拉曼信号的目的... 详细信息

拉曼光谱反映了样本分子化学键的延伸和弯曲等振动模式的信息,由于其具有穿透力比较强,不受拉曼效应很弱的水的干扰等优势,特别适合生化样本的快速、无损检测。但是普通拉曼光谱信号弱,常借助SERS增强基底,达到增强样本拉曼信号的目的。生化样本由于成分复杂,测试时背景荧光严重,影响特征峰识别,使得SERS光谱解读难度非常大,导致目前SERS光谱在生化样本实际检测中应用较少。据此,本研究提出将具有荧光萃灭作用的石墨烯与SERS增强效应优异的Au复合设计制作新型SERS增强介质,并将其与微流控芯片集成于一体,应用于不同物种血液样本以及临床疾病血液样本的检测和鉴别,结合数理统计方法建立判别模型,为血液种属鉴别和相关疾病血液样本快速诊断等提供新的途径和测试方法。相关研究在拓展拉曼光谱在生化分析中的应用具有明确的研究意义,对疾病诊断、刑侦检测和进出口检验检疫等领域有着非常好的应用前景。本文的主要研究工作及结果如下:1.单层石墨烯@Au的复合纳米SERS基底设计、制备及测试应用设计了ITO@Au NPs-SLG(S)、ITO@SLG-Au NPs(S)和ITO@Au NPs-SLG-Au NPs(S)三种单层石墨烯@Au复合SERS增强基底,对同浓度的R6G测试结果显示S基底具有最好的SERS增强效果,结合基底SEM图分析,该基底结合了石墨烯较好的化学增强和Au优良的电磁场增强作用,达到了电磁增强与化学增强的协同增强效果,石墨烯的加入还增加了基底的背景荧光萃灭作用和生物相容性。以R6G为模板化合物进行性能评价,S基底对R6G样本测试检测限可达到1.00×10M,分析增强因子可达4.85×10,对鼠伤寒沙门氏菌、红细胞、白细胞样本的测试中,可使SERS信号增强达到100倍。该SERS基底良好的检测灵敏度和测试重复性,可应用于生物样本的SERS分析和测试。2.集成Au NPs-SLG-Au NPs复合纳米基底的多通道SERS芯片用于人、犬、兔血液鉴别设计并制备了集成SERS纳米增强材料的微流控多通道SERS芯片,该芯片的PDMS盖片上制备了多条毛细管进样通道,而在ITO玻璃底片上集成制备了Au NPs-SLG-Au NPs复合SERS增强材料。将此芯片应用于人血动物血全血的SERS无损检测,在优化的测试条件下,获得了35个人血和35个犬血、35个兔血的SERS光谱。将其中30个人血和30个犬血、30个兔血的SERS光谱进行统计分析并建模,得到一个分类正确率为93.33%的数学模型,并通过未参加建模以外的人血、犬血、兔血各5个进行盲测验证,达到93.33%的正确率,建立了基于SERS光谱的人血动物血鉴别新方法。同时,结果显示人血、动物血的差异特征峰大部分归属于核酸碱基和氨基酸,这与理论上人与动物血液差异较大的是DNA、RNA、蛋白质等结果相符。所建立的血液SERS芯片分析测试新方法,可望在刑侦检测和进出口检验检疫等领域获得应用和推广。3.集成石墨烯@Au复合SERS基底的微流控SERS芯片用于正常人、肝炎病人血浆鉴别设计并制备了集成石墨烯@Au复合SERS基底的微流控SERS芯片,该芯片通过在PDMS盖片上嵌入集成ITO@Au NPs-SLG-Au NPs SERS增强基底,在玻璃表面刻蚀微流体通道和腔体,通过键合获得复合式一体化芯片,用以实现血液样本分离和在线SERS检测。将此芯片应用于正常人血浆、肝炎病人血浆的SERS测试中,实现血液样本无损检测和快速鉴别。在优化的血液分离条件和SERS测试条件下,测试得到了41个正常人和35个肝炎病人的血浆SERS光谱。将其中36个正常人血和30个肝炎病人血血浆的SERS光谱进行基线校正-主成分分析,建立了一个分类正确率为95.50%的数学模型,通过对加入建模以外的5个正常人血和5个肝炎病人血进行盲测验证,正确率达到90.00%,建立了基于SERS光谱的正常人血和肝炎病人血浆鉴别新方法。同时,结果显示大部分病人SERS光谱特征峰升高的部分来源于丙氨酸等氨基酸,降低的部分来源于球蛋白等蛋白质,这与理论上肝功能损伤转氨酶升高引起氨基酸升高,肝细胞受损阻碍蛋白质的合成是相符的。所建立的血液SERS分析新方法,在疾病诊断、和疾病普查领域具有良好应用前景。

关键词： SERS复合纳米材料微流控SERS芯片血液种属鉴别血液疾病快速初诊

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于Raman/SERS光谱的血液制品辨识方法和技术研究

基于Raman/SERS光谱的血液制品辨识方法和技术研究

引用

作者：郑祥权重庆大学

学位级别：硕士

Raman光谱可以在分子水平上研究生物分子结构,具有穿透性强,无需样品预处理,不受水的干扰等特点,在生化分析中具有独特的优势。然而,血液制品分析鉴定存在样本复杂、样本拉曼信号弱、样本荧光背景信号强,仪器干扰信号大,谱图基线漂移严... 详细信息

Raman光谱可以在分子水平上研究生物分子结构,具有穿透性强,无需样品预处理,不受水的干扰等特点,在生化分析中具有独特的优势。然而,血液制品分析鉴定存在样本复杂、样本拉曼信号弱、样本荧光背景信号强,仪器干扰信号大,谱图基线漂移严重,谱图差异性小等问题。据此,本文提出通过采用表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)模式提高检测灵敏度,结合数据统计方法提高Raman鉴定和分析的有效性和可靠性。针对所在实验室自行研发的便携式Raman血液鉴别仪,本文在优化Raman测试条件和方法的基础之上,结合数学统计学方法,建立了人与动物血液分类鉴别模型,开展完成了人犬兔三类全血的测试和辨识研究,取得很好成效。针对于医院临床肝病患者的血清样本,本文在芯片上开展了集成纳米SERS增强基底的相关研究,在SERS芯片上开展了血清的测试方法研究,结合多元统计学方法,成功实现了血清疾病的高效测试和快速鉴定,为复杂生化样本分析提供新的途径和方法,相关技术和方法在疾病诊断、种属甄别、刑侦检测等领域具有很好研究价值和应用前景。本文主要研究工作及结果如下:(1)基于拉曼光谱分析的人血与动物血物种鉴别方法研究针对人血与动物血的高效辨识和测试需求,采取了基于非接触式拉曼光谱无损检测的方法,利用商品化大型Raman光谱仪和实验室自行研发的便携式Raman血液鉴别仪,在优化的测试条件下获取全血样本的Raman光谱图,结合偏最小二乘判别法,构建人与动物血液种属识别模型,并成功实现了人犬兔等不同种属全血样本的测试和辨识。实验采用硼硅玻璃材质的血常规抗凝管,物镜距离抗凝管外壁1 mm处作为聚焦位置,积分时间5 s,积分次数2次,激光波长633 nm,激光功率为8 mW作为无损检测人与动物血液的测试条件,采用小波函数去噪和分段多项式拟合基线校正进行预处理,基于102例人血、80例犬血和65例兔血拉曼光谱数据,通过偏最小二乘判别法(Partial Least Squares Discriminant Analysis,PLS-DA)建立了正确率为100%(202/202)的模型,盲样测试正确率为93.33%(42/45);便携式Raman血液鉴别仪加载了基于115例人血、119例犬血、92例兔血Raman光谱数据建立的PLS-DA模型,并在多个单位实际测试中正确率均达到95%以上。所建立的基于Raman光谱的高效快速无损地甄别人与动物血液的方法,在出口检验检疫、刑侦检测等领域具有重要研究意义和实用前景。(2)基于微流控SERS芯片的肝癌患者血清测试和分析设计制备了集成nano-Ag@Au增强基底高通量微流控SERS芯片,将其应用于正常人和肝癌患者的血清SERS测试,结合主成分分析线性判别法,建立了肝病患者特征指标甲胎蛋白(Alpha Fetoprotein,AFP)和乙酰辅酶A羧化酶的高效快速识别的新方法。实验显示,制备的集成nano-Ag@Au增强基底的微流控SERS芯片对罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G)样本测试检测限可达到1.0×10 mol/L,增强因子可达3.1×10,同一芯片不同通道所测的峰强的相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)不超过3.95%,显示出很好的检测灵敏度和重复性。微流控SERS芯片分别对标品AFP、60例正常人和60例肝癌患者血清进行SERS测试,根据AFP特征峰对正常人和肝癌患者血清SERS光谱进行单峰分析和主成分分析结合线性判别法(Principal Component Analysis with Linear Discriminant Analysis,PCA-LDA)分析,得到正确率为90%以上的分类模型。为了综合血清中AFP和其他物质变化信息,对血清SERS光谱400-1700 cm波段结合PCA-LDA分析方法建立了识别模型,该模型正确率为95.00%%(76/80),盲样测试正确率为92.56%(37/40)。根据主成分分析所得结果,634 cm和725 cm差异性最大,634 cm是酪氨酸的C-S伸缩振动,725 cm是辅酶A和乙酰辅酶A的C-C伸缩振动,酪氨酸增多,辅酶A和乙酰辅酶A减少,这与相关研究中肝癌患者血清中AFP含量增多,乙酰辅酶A羧化酶增多,辅酶A和乙酰辅酶A减少相一致。所建立的血清SERS分析新方法有效结合了微流控技术、SERS分析技术和多元统计学方法,在疾病诊断和疾病普查领域具有良好应用前景。

关键词： Raman光谱分析多元统计分析血液种属鉴别微流控SERS芯片 AFP检测

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

欢迎您,

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

欢迎您,

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：