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基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望

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煤炭学报 2024年第2期49卷 664-694页

作者：薛生郑晓亮袁亮来文豪张玉婷安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 安徽理工大学公共安全与应急管理学院安徽合肥231100 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统... 详细信息

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。

关键词：煤与瓦斯突出机器学习突出预测特征选择

PRDX4通过ERK通路对乳腺癌细胞影响机制

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中华肿瘤防治杂志 2024年第2期31卷 74-84页

作者：董云佳吴静刘亚锋周家伟成安琪董晓萌胡东安徽理工大学医学院安徽淮南232001 安徽理工大学安徽省职业健康安全工程实验室安徽淮南232001 安徽理工大学工业粉尘防控与职业健康安全教育部重点实验室安徽淮南232001

目的探讨乳腺癌细胞中过氧化物还原酶4(PRDX4)的表达对增殖和迁移的影响及其机制。方法从癌症基因组图谱(TCGA)和基因型-组织表达(GTEx)数据库中获取泛癌肿瘤样本和正常样本的PRDX4 mRNA数据和相应的临床数据。Wilcoxon检验分析PRDX4基... 详细信息

目的探讨乳腺癌细胞中过氧化物还原酶4(PRDX4)的表达对增殖和迁移的影响及其机制。方法从癌症基因组图谱(TCGA)和基因型-组织表达(GTEx)数据库中获取泛癌肿瘤样本和正常样本的PRDX4 mRNA数据和相应的临床数据。Wilcoxon检验分析PRDX4基因在肿瘤组织和正常组织中的表达差异;Kaplan-Meier法分析PRDX4与癌症患者生存率的关系;免疫组织化学染色分析PRDX4在常见肿瘤及其癌旁组织中的表达。2,7-二氯荧光素二乙酸酯(DCFHDA)荧光探针检测细胞内活性氧水平;MTS比色法检测细胞增殖活性;碘化丙啶染色流式细胞术检测细胞周期变化;划痕愈合实验检测细胞迁移能力;蛋白质印迹法检测增殖细胞核抗原(PCNA)、p-Rb、CyclinE1、CyclinD1、CDK2、CDK4、N-cadherin、Vimentin、基质金属蛋白酶9(MMP9)、ERK1/2和p-ERK1/2等相关蛋白表达水平。结果人体多器官组织芯片结果显示,与癌旁组织(0.01±0.00)相比,乳腺癌组织(0.07±0.01)中PRDX4表达增加,差异有统计学意义,t=6.55,P=0.003。与si-NC组相比,si-PRDX4组上调细胞内活性氧水平(21.92±1.41 vs 31.30±1.41);抑制细胞增殖活性(1.45±0.05 vs 0.85±0.01);下调PCNA(1.00±0.02 vs 0.74±0.03)蛋白表达;并将细胞阻滞在G0/G1期[(47.50±0.42)%vs(56.66±0.05)%];下调p-Rb(1.00±0.01 vs 0.72±0.03)、CyclinE1(1.00±0.02 vs 0.62±0.02)、CyclinD1(1.00±0.02 vs 0.70±0.02)、CDK2(1.00±0.02 vs 0.67±0.01)和CDK4(1.00±0.01 vs 0.65±0.01)蛋白表达。划痕愈合实验结果显示,与si-NC组[(48.79±0.39)%]细胞相比,si-PRDX4组[(21.33±3.14)%]细胞24 h后迁移率降低,差异有统计学意义,t=13.14,P学意义,t值分别为21.73、16.90和13.71,P值分别为学意义,t值分别为11.61、3.05、3.23和4.15,P值分别为<0.001、0.038、0.032和0.014。结论PRDX4可以通过ERK通路影响细胞增殖和迁移进而促进乳腺癌的恶性进展。

关键词： PRDX4 乳腺癌活性氧增殖细胞周期迁移

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对称悬架混联轮腿机器人结构设计与参数优化

机械设计 2024年第3期41卷 65-74页

作者：杨洪涛单翔飞沈梅刘月琪安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001

为了实现机器人在地下空间低能耗的灵活运动,文中设计了一种对称悬架混联轮腿机器人,并针对其腿部参数优化问题,提出了一种基于沙猫群算法的性能均衡优化方法(简称均衡优化方法)。结合对称四边形机构与悬架系统,设计了一种对称悬架混联... 详细信息

为了实现机器人在地下空间低能耗的灵活运动,文中设计了一种对称悬架混联轮腿机器人,并针对其腿部参数优化问题,提出了一种基于沙猫群算法的性能均衡优化方法(简称均衡优化方法)。结合对称四边形机构与悬架系统,设计了一种对称悬架混联式轮腿结构,并建立其运动学和动力学模型,分析了腿部杆长对单轮腿运动空间和灵活性指标的影响,预优化确定了腿部初始杆长均为0.3 m。在满足轮腿越障规划空间及高灵活性的基础上,为了实现低能耗,建立了轮腿性能均衡优化评价指标,采用均衡优化方法对腿部杆长进行了优化研究。数值计算结果表明:大腿和小腿杆长最优值分别为0.23 m和0.3 m,该轮腿运动能耗为23.18 J,运动空间为0.1322 m2,灵活性指标变化范围为(0.2,1)。优化后灵活性保持不变,运动空间减小了24.54%,能耗降低了22.60%,验证了该方法合理有效,为轮腿机器人的设计与优化提供了一种新的思路。

关键词：对称悬架混联轮腿机器人结构设计参数优化

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中国煤中钪地球化学特征的研究进展

煤炭科学技术 2024年第5期52卷 191-208页

作者：李秀丽陈健李洋齐啸威王嘉怡刘文中安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 矿山地质灾害防治安徽省高校重点实验室安徽淮南232001

钪(Sc)具有较高熔点、较小密度,是最好的阻挡金属,广泛应用于照明、合金、陶瓷、催化剂等工业领域。在特定地质条件下,部分煤富集钪,可成为战略金属资源予以利用,因此,钪地球化学是煤地质学研究领域的热点问题之一。为阐明我国煤中钪的... 详细信息

钪(Sc)具有较高熔点、较小密度,是最好的阻挡金属,广泛应用于照明、合金、陶瓷、催化剂等工业领域。在特定地质条件下,部分煤富集钪,可成为战略金属资源予以利用,因此,钪地球化学是煤地质学研究领域的热点问题之一。为阐明我国煤中钪的地球化学特征,在全面收集我国煤中钪测试数据的基础上,并结合安徽淮南煤、重庆南桐煤、四川宝鼎煤和云南勐托煤等实例,系统总结了我国煤中钪的含量水平、时空分布、赋存状态和富集成因,并初步评价了我国的煤系钪资源。结果表明:我国大多煤中钪含量正常,钪的平均含量为4.02 mg/kg,仅略高于世界硬煤。贵州、重庆、安徽、广西、内蒙古、山西、云南等局地煤中钪含量较高,最高达139 mg/kg。煤层顶、底板围岩及夹矸岩石较煤富集钪。我国富钪煤大多为二叠纪烟煤,晚侏罗–早白垩世煤中钪含量普遍较低。一般而言,高灰煤和腐泥煤因具较高的矿物质含量,常富集钪。钪为亲石元素,在煤中主要与矿物质结合,多赋存于高岭石等硅酸盐矿物和磷钇矿等自生矿物中,部分与有机质结合,与腐植质有关。我国煤中钪的主要富集成因类型包括:①基性源岩贡献型,钪为相容元素,基性岩中钪含量高于中酸性岩,因此,物源区基性源岩风化可导致部分煤中钪富集;②海陆过渡沉积环境贡献型,海水入侵导致泥炭沼泽的pH值增大,从而利于钪的迁移,此外,在泥炭沼泽的还原环境中,大量腐植酸生成,钪易与有机质结合而富集;③地下水淋滤贡献型,地下水淋滤围岩的含钪矿物导致煤层中钪局部富集;④热液贡献型,热液与围岩发生交代反应使钪迁移,改变煤的矿物质组成导致煤富集钪;⑤岩浆及变质贡献型,岩浆侵入导致煤阶提升,从而减少有机质结合态的钪,同时,伴随灰分的升高,煤中矿物结合态的钪相应增加;⑥同沉积火山灰贡献型,煤系基性凝灰岩层(蚀变黏土岩夹矸,Tonsteins)可为煤提供钪。

关键词：中国煤钪战略金属时空分布赋存状态富集成因

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微流控芯片在尘肺研究中的应用前景

中华疾病控制杂志 2024年第5期28卷 591-595页

作者：田畅邵超杰李梦雪周琳黄辉朱锋仁穆敏叶冬青安徽理工大学公共卫生学院预防医学系淮南232001 安徽理工大学工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室淮南232001 安徽理工大学医学院淮南232001

尘肺病是一种严重危害人们身心健康的职业病,研究尘肺病的发病机制对尘肺的预防、诊断和治疗具有重要意义。然而,传统体内与体外研究方法存在诸多技术难题,无法重现体内三维肺组织与肺部物理和生物微环境,难以对其中的生理生化过程进行... 详细信息

尘肺病是一种严重危害人们身心健康的职业病,研究尘肺病的发病机制对尘肺的预防、诊断和治疗具有重要意义。然而,传统体内与体外研究方法存在诸多技术难题,无法重现体内三维肺组织与肺部物理和生物微环境,难以对其中的生理生化过程进行实时动态观察,制约着尘肺病理机制相关方面的研究。微流控芯片以其对细胞、粒子和溶液的时间与空间操控能力,为模拟肺部状态,重构其物理和生物微环境提供了新思路。本研究以粉尘粒子与肺的相互作用为出发点,综述了粉尘粒子在肺部的沉积特性及粉尘粒子对肺产生的生理生化变化,以及利用微流控芯片在粉尘粒子与尘肺相互作用方面的研究进展。

关键词：微流控职业病尘肺器官芯片

弓形虫致密颗粒蛋白GRA35多克隆抗体的制备与初步应用

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中国病原生物学杂志 2024年第2期19卷 162-165,171页

作者：韩萌李丹都建安然安徽医科大学生物化学教研室病原生物学安徽省重点实验室人兽共患病安徽高校省级重点实验室安徽合肥230032

目的制备兔多抗弓形虫致密颗粒蛋白GRA35抗体,并对其进行初步的鉴定和应用。方法利用GRA35重组蛋白免疫新西兰兔,获得抗GRA35抗体。采用ELISA检测抗体效价,采用Western Blot鉴定抗体的特异性,并将获得的多克隆抗体应用于免疫荧光技术。... 详细信息

目的制备兔多抗弓形虫致密颗粒蛋白GRA35抗体,并对其进行初步的鉴定和应用。方法利用GRA35重组蛋白免疫新西兰兔,获得抗GRA35抗体。采用ELISA检测抗体效价,采用Western Blot鉴定抗体的特异性,并将获得的多克隆抗体应用于免疫荧光技术。结果获得的抗体效价在1∶32000之上;经重组的外源性致密颗粒蛋白GRA35和弓形虫速殖子中的内源性致密颗粒蛋白GRA35能够被制备的多克隆抗体特异性识别;弓形虫入侵细胞时形成的纳虫泡膜与弓形虫致密颗粒蛋白GRA35共定位。结论成功获得具有较高效价和较强特异性的弓形虫致密颗粒蛋白GRA35的兔多克隆抗体,为弓形虫致密颗粒蛋白GRA35在弓形虫入侵宿主细胞时发挥的作用的进一步研究创造了条件。

关键词：弓形虫 GRA35 多克隆抗体免疫荧光

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有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂性能研究

消防科学与技术 2024年第4期43卷 516-521页

作者：王广妞张雷林安徽理工大学煤炭高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

针对氟碳表面活性剂作为水成膜泡沫灭火剂的核心组分,因其难以被生物降解且对环境危害严重而被严格限制使用的问题,研制出有机硅-碳氢表面活性剂复配的无氟环保型性能优良的发泡剂。选取市售绿色易降解的几种有机硅表面活性剂和碳氢表... 详细信息

针对氟碳表面活性剂作为水成膜泡沫灭火剂的核心组分,因其难以被生物降解且对环境危害严重而被严格限制使用的问题,研制出有机硅-碳氢表面活性剂复配的无氟环保型性能优良的发泡剂。选取市售绿色易降解的几种有机硅表面活性剂和碳氢表面活性剂,利用泡沫扫描仪和界面流变仪研究其表面活性和泡沫性能,采用单因素试验法对单一表面活性剂进行优选,通过正交试验法将优选的有机硅表面活性剂Silok 8022和碳氢表面活性剂AOS、LAMC进行复配试验,并对结果进行极差分析得到最佳发泡剂组合。结果表明:优选出的3种有机硅-碳氢表面活性剂最佳复配组合作为发泡剂具有优异的泡沫性能,相对于含氟碳表面活性剂FS-61发泡剂,有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂的最大泡沫体积增加了7 mL、最大泡沫含液量增加了2.28 mL及300 s析液率降低了3%;无氟泡沫灭火剂灭火时间较商用3%水成膜泡沫灭火剂缩短4 s。因此,复配发泡剂在环境友好的同时且具有较好的泡沫性能及灭火效果。

关键词：有机硅表面活性剂碳氢表面活性剂表面张力泡沫体积泡沫含液量 300 s析液率

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结核病病毒载体疫苗研究进展

现代医药卫生 2024年第6期40卷 1017-1021,1026页

作者：杨骏昊杨雅婷(综述) 王晓春(审校) 安徽理工大学病原微生物实验室安徽淮南232001

结核病(TB)由结核分枝杆菌感染引起,其发病率和死亡率在传染性疾病中均居于前列,而疫苗是有效控制TB的重要因素。鉴于卡介苗(BCG)对成年人TB预防效果有限,新型TB疫苗(尤其是病毒载体疫苗)意义重大。该文拟对TB病毒载体疫苗的类型、效力... 详细信息

结核病(TB)由结核分枝杆菌感染引起,其发病率和死亡率在传染性疾病中均居于前列,而疫苗是有效控制TB的重要因素。鉴于卡介苗(BCG)对成年人TB预防效果有限,新型TB疫苗(尤其是病毒载体疫苗)意义重大。该文拟对TB病毒载体疫苗的类型、效力及其研究进展做一综述。

关键词：结核病卡介苗病毒载体疫苗综述

缺血性脑卒中后神经元自噬流障碍的病理机制研究进展

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生理学报 2024年第1期76卷 97-104页

作者：刘继宇何红云邓仪昊昆明理工大学基础医学院人体解剖学教研室昆明650500 昆明理工大学附属安宁市第一人民医院昆明650399

自噬是一个将损伤细胞器、陈旧蛋白、多余胞质组分甚至病原体等通过自噬体呈递给溶酶体进行降解的细胞内代谢过程。它包括自噬启动、自噬体形成、自噬体-溶酶体融合和自噬底物在自噬溶酶体内降解和清除4个步骤。当这些过程呈连续通畅状... 详细信息

自噬是一个将损伤细胞器、陈旧蛋白、多余胞质组分甚至病原体等通过自噬体呈递给溶酶体进行降解的细胞内代谢过程。它包括自噬启动、自噬体形成、自噬体-溶酶体融合和自噬底物在自噬溶酶体内降解和清除4个步骤。当这些过程呈连续通畅状态则可称为自噬流,自噬/溶酶体信号通路中某一或某些步骤发生阻滞均可导致自噬流障碍。众多研究表明,脑卒中后自噬流障碍是导致脑卒中后缺血半影区神经元损伤的重要原因。本文总结了缺血性脑卒中后神经元自噬流障碍的病理机制研究进展,并介绍了目前改善神经元自噬流障碍方法的研究进展,为深入探究脑卒中病理损伤机制提供参考。

关键词：自噬缺血性脑卒中自噬溶酶体自噬流障碍病理机制