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单细胞多组学技术和应用

海军军医大学学报 2024年第2期45卷 161-167页

作者：张静江燕訾晓渊江苏省单细胞测序工程技术研究中心南京市高通量单细胞测序工程技术研究中心南京210016

单细胞多组学技术是指结合多种不同的生物学技术,对单个细胞进行多方面的分析和研究,从而获得更全面、更准确的单细胞数据。该技术包括单细胞基因组学、单细胞转录组学、单细胞蛋白质组学、单细胞表观组学等。单细胞多组学技术的发展为... 详细信息

单细胞多组学技术是指结合多种不同的生物学技术,对单个细胞进行多方面的分析和研究,从而获得更全面、更准确的单细胞数据。该技术包括单细胞基因组学、单细胞转录组学、单细胞蛋白质组学、单细胞表观组学等。单细胞多组学技术的发展为我们提供了一种更加精确理解生物体内复杂的细胞类型和功能的方式,尤其是对于异质性细胞群体中少数的特殊细胞类型如干细胞或罕见癌细胞,具有非常重要的应用价值。通过融合不同技术获得的信息,单细胞多组学可以更准确地描述单个细胞在多个生命事件和过程中的状态与变化,为生命科学的研究提供更加全面和深入的视角。本文系统概述了目前代表性单细胞多组学技术的发展现状,总结了其在生物学研究中的重要应用和巨大潜力。

关键词：单细胞测序单细胞多组学基因组学转录组学蛋白质组学表观组学异质性

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射流撞击式低压喷头设计与水力性能试验

农业工程学报 2024年第6期40卷 220-227页

作者：王子鑫蒋跃潘绪伟王莉莎江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

为分散喷头主射流,提高喷头的喷洒均匀度,使喷头适用于农业低压喷灌,该研究结合射流与撞击流提出了一种射流撞击式旋转喷头。首先对比了射流撞击喷头与射流不撞击喷头的水力性能,通过正交试验分析了各结构参数值对射程和组合均匀系数的... 详细信息

为分散喷头主射流,提高喷头的喷洒均匀度,使喷头适用于农业低压喷灌,该研究结合射流与撞击流提出了一种射流撞击式旋转喷头。首先对比了射流撞击喷头与射流不撞击喷头的水力性能,通过正交试验分析了各结构参数值对射程和组合均匀系数的影响,得到副喷嘴结构优化参数,最后将优化后的射流撞击喷头与改进前的传统15PY2喷头进行水力性能及水滴粒径分布对比。研究结果表明,射流撞击使射程末端水量高点降低,同时射程得到提升,射程平均提升4.39%,在相同压力及组合间距下覆盖范围更大。影响喷头工作性能的结构参数依次为副喷管长度、副喷嘴进口锥角、副喷管内径、副喷嘴仰角,而副喷嘴仰角对射程与组合均匀系数影响最大,15型射流撞击喷头最佳结构参数组合为:副喷管长度20 mm、副喷嘴进口锥角55°、副喷管内径6 mm、副喷嘴仰角33°。射流撞击喷头在压力150~300 kPa下组合均匀系数和综合评分均高过传统15PY2喷头,组合均匀系数平均提升4.84%,综合性能平均提升4%,证明了射流撞击应用于旋转式喷头具有优势。在射程前中段,150和250 kPa下射流撞击喷头水滴直径更大;在射程后段,150 kPa下射流撞击喷头水滴直径更大,但在250 kPa下水滴直径更小。研究所得到的喷头结构及结论可为后续研究射流撞击对水力性能的影响提供参考。

关键词：灌溉喷嘴水力性能射流撞击正交试验

应急供水多级泵意外停机水力过渡过程瞬态特性

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农业工程学报 2024年第4期40卷 72-81页

作者：司乔瑞夏欣武凯鹏邓凡杰袁寿其江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全。为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部... 详细信息

应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全。为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部流动特性。研究结果表明:在意外停机过程中,多级泵分别经历水泵工况、制动工况、反转工况以及飞逸工况4个阶段,转速呈现先减小至0后沿负方向增大的趋势,最后稳定在飞逸转速-4210 r/min附近;流量呈现先减小至0后沿负方向增大的趋势,然后再沿正方向增大,最终稳定在飞逸流量-14.32 kg/s附近;扭矩呈现先减小再增加,最后减小并稳定在零点附近。泵内流量和转速的大小、方向不断变化引起叶轮流道内流体的流动分离和回流,伴随着涡的形成、发展和破碎等时空演变;熵产值的变化与多级泵内不稳定流动密切相关,由湍流耗散所带来的损失起主导作用,在达到飞逸工况后湍流耗散熵产占比约65.2%,能量损失主要发生在叶轮流道内,且制动工况中内流场的损失较大;多级泵首级流道内监测点压力变化最为剧烈,各级监测点的压力脉动系数波动幅值随着级数的增加呈减小趋势;压力脉动振幅主导频率与多级泵转速呈现正相关关系,主导分量对应于叶轮流道的叶片通过频率,且沿着流体流动方向压力脉动频率振幅逐渐增大,压力脉动的频率特性可以反应出意外停机过程中流量的不稳定变化。研究成果可为应急供水系统安全稳定运行提供理论指导。

关键词：离心泵瞬态效应内部流动意外停机熵产分析

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超高速快轴旋转圆形弹光调制技术研究

光子学报 2024年第3期53卷 123-132页

作者：刘燕霖张瑞薛鹏陈媛媛王志斌李孟委中北大学仪器与电子学院山西省光电信息与仪器工程技术研究中心太原030051

针对目前广义椭偏测量速度受限问题,提出利用对称性更优的圆形弹光调制器代替机械旋转补偿器实现超高速测量。对弹光调制器内部受力进行理论研究,得到纯行波模式调制条件并利用COMSOL仿真验证。仿真结果表明,当弹光调制器处于纯行波调... 详细信息

针对目前广义椭偏测量速度受限问题,提出利用对称性更优的圆形弹光调制器代替机械旋转补偿器实现超高速测量。对弹光调制器内部受力进行理论研究,得到纯行波模式调制条件并利用COMSOL仿真验证。仿真结果表明,当弹光调制器处于纯行波调制模式时可视为一种快轴方向高速旋转的相位调制器。通过建立阻尼弦振动模型分析不同快轴方向下弹光晶体表面振动位移分布,提出一种弹光调制器在纯行波调制模式下的中心支撑方式用于实验。实验结果表明弹光调制器的快轴以f/2的角速率做圆周运动。同时验证了中心支撑方式可确保弹光调制器谐振后所受阻力均匀且最小,达到最佳支撑效果。研究结果可用于后续广义椭偏测量及各类高速偏振调制领域。

关键词：超高速椭偏测量纯行波调制模式阻尼弦振动模型圆形弹光调制器

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基于多尺度自适应注意力的图像超分辨率网络

光学精密工程 2024年第6期32卷 843-856页

作者：周颖裴盛虎陈海永许士博河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300130 河北省控制工程技术研究中心天津300130

针对大多数图像超分辨率重建方法利用单尺度卷积进行特征提取,导致特征提取不充分的问题,提出基于多尺度自适应注意力的图像超分辨率网络。为充分利用各个层次特征中的上下文信息,设计了多尺度特征融合块,其基本单元由自适应双尺度块、... 详细信息

针对大多数图像超分辨率重建方法利用单尺度卷积进行特征提取,导致特征提取不充分的问题,提出基于多尺度自适应注意力的图像超分辨率网络。为充分利用各个层次特征中的上下文信息,设计了多尺度特征融合块,其基本单元由自适应双尺度块、多路径渐进式交互块和自适应双维度注意力依次串联组成。首先,自适应双尺度块自主融合两个尺度的特征,获得了更丰富的上下文特征;其次,多路径渐进式交互块以渐进的方式交互自适应双尺度块的输出特征,提高了上下文特征之间的关联性;最后,自适应双维度注意力自主选择不同维度注意力细化输出特征后,提高了输出特征的鉴别力。实验结果表明,在Set5,Set14,BSD100和Urban100测试集上,本文方法在PSNR和SSIM定量指标上相比于其他主流方法相均有提升,尤其对于纹理细节难以恢复的Urban100测试集,本文方法在比例因子为×4时,相较于现有最优方法SwinIR,PSNR和SSIM指标分别提升了0.05 dB和0.0045;在视觉效果方面,本文的重建图像具有更多的纹理细节。

关键词：超分辨率多尺度特征注意力机制自适应权重渐进式信息交互

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墨西哥黄绿色磷灰石的宝石学和光谱学研究

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 181-187页

作者：顾一露裴景成张誉慧尹希严余敏达赖潇静中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 湖北省珠宝工程技术研究中心湖北武汉430074

墨西哥Durango地区是宝石级氟磷灰石最丰富的产地之一,对该地磷灰石的研究集中于地质年代学和矿物学标准,宝石学和光谱学资料较少。作为一种发光材料,早期学者主要利用激光诱导的光致发光光谱对未知产地的磷灰石进行研究,缺乏三维荧光... 详细信息

墨西哥Durango地区是宝石级氟磷灰石最丰富的产地之一,对该地磷灰石的研究集中于地质年代学和矿物学标准,宝石学和光谱学资料较少。作为一种发光材料,早期学者主要利用激光诱导的光致发光光谱对未知产地的磷灰石进行研究,缺乏三维荧光光谱的研究。采用基础的宝石学测试、 LA-ICP-MS化学成分分析、红外吸收光谱、激光拉曼光谱、显微紫外-可见-近红外吸收光谱以及三维荧光光谱测试,系统性地对收集到的9颗墨西哥Durango磷灰石进行宝石学和谱学研究,旨在丰富墨西哥磷灰石的光谱学研究数据,并为产地鉴别提供科学依据。化学成分研究表明墨西哥磷灰石中稀土元素丰富,含量较高的La、 Ce、 Pr、 Nd和Sm元素,平均含量分别达3 956、 5 430、 472、 1 596和213μg·g^(-1),具有明显的轻稀土元素富集,重稀土元素亏损的特点,δEu平均值为0.29,负Eu异常显著,Ca/P摩尔比接近岩浆磷灰石的标准值1.68,为岩浆作用的产物,且形成岩浆处于中等还原状态。红外吸收光谱指纹区606和575 cm^(-1)吸收峰强度随方向的变化具有明显的规律性,能为晶体定向提供依据,官能团区显示3 482、 3 538和3 556 cm^(-1)结构水相关的吸收峰。紫外-可见-近红外吸收光谱中,由Nd^(3+)导致的528 nm的单峰和578和585 nm的双峰共同造成了黄绿区明显的透过窗,推测黄绿色体色由Nd^(3+)造成;紫外光区298 nm的吸收峰是造成可见光紫区吸收边的原因,推测由Ce^(3+)导致。三维荧光光谱最强荧光峰(λ_(ex)300 nm/λ_(em)356 nm)由Ce^(3+)的电子跃迁造成,红光区603和647 nm的发射峰由Pr^(3+)和Sm^(3+)的电子跃迁造成,与紫外灯下观察到的暗红色荧光现象相对应,推测暗红色荧光由Pr^(3+)和Sm^(3+)造成。该研究中系统的光谱学特征丰富了墨西哥产地磷灰石的谱学数据,并为产地溯源提供了科学依据。

关键词：墨西哥磷灰石稀土元素 UV-Vis-NIR吸收光谱三维荧光光谱

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基于聚类和自适应滤波的成像式心率检测方法

光学学报 2024年第9期44卷 208-218页

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东省光电检测工程技术研究中心

提出了应用于成像式光电容积描记（IPPG）的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域（ROI）动态选取方法，以及针对脉搏波（BVP）信号的自适应归一化最小均方误差（NLMS）滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等... 详细信息

提出了应用于成像式光电容积描记（IPPG）的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域（ROI）动态选取方法，以及针对脉搏波（BVP）信号的自适应归一化最小均方误差（NLMS）滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下存在的测量结果准确度低和波动性大等问题。首先，利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀。其次，通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取。然后，应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述处理方法构成了ROI动态选取方法，可解决头部运动带来的影响。最后，采用提出的自适应NLMS算法对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后，完成心率的计算。实验结果表明，所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差（MAE）达到0.92次/min，即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/min。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：生物技术成像式光电容积描记凹透镜变形 K-means++聚类归一化最小均方误差算法

偏置碰撞中落地式油门踏板对驾驶员小腿损伤特征及保护

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汽车安全与节能学报 2024年第1期15卷 39-46页

作者：康巍王刚鞠春贤王宇郭建保长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心保定071000

研究了Euro NCAP正面偏置碰撞工况中落地式油门踏板对驾驶员大腿及小腿产生的伤害机理,并制定了相应的腿部保护策略。对同一个平台上分别搭载悬挂式油门踏板和落地式油门踏板的2款车型,在整车碰撞过程中的脚部运动响应、伤害曲线特征进... 详细信息

研究了Euro NCAP正面偏置碰撞工况中落地式油门踏板对驾驶员大腿及小腿产生的伤害机理,并制定了相应的腿部保护策略。对同一个平台上分别搭载悬挂式油门踏板和落地式油门踏板的2款车型,在整车碰撞过程中的脚部运动响应、伤害曲线特征进行分析研究;通过试验及有限元仿真分析,制定了相应的腿部保护策略;进行了整车试验验证。结果表明:悬挂式油门踏板对小腿的伤害产生在小腿下部,伤害形式为脚掌外翻产生的X向弯矩;落地式油门踏板脚掌外翻幅度较小,产生的伤害在小腿上部和大腿部位,伤害形式为由小腿胫骨撞击仪表板产生的胫骨弯曲导致的小腿上部Y向弯矩和膝盖滑动位移。与优化前相比,落地式油门踏板优化后的保护策略,使膝盖滑动位移(D_(S))降低72.2%,小腿右上胫骨指数(TI)降低48.6%;相对于同平台装载悬挂式油门踏板车型的情况,D_(S)降低11.5%,TI降低25%。

关键词：汽车被动安全正面偏置碰撞油门踏板小腿伤害大腿伤害

钼酸锰/氮化碳纳米复合材料修饰电极检测甲硝唑

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分析化学 2024年第2期52卷 220-233页

作者：刘蕊武天恒刘日嘉孙源哈尔滨商业大学药学院药物工程技术研究中心

采用水热法制备了钼酸锰/氮化碳纳米复合材料(MnMoO4/g-C3N4)，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等表征了复合材料的表面形貌特征及其结构。利用滴涂法将MnMoO4/g-C3N4修饰于玻碳电极(GCE)表面，构建了检... 详细信息

采用水热法制备了钼酸锰/氮化碳纳米复合材料(MnMoO4/g-C3N4)，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等表征了复合材料的表面形貌特征及其结构。利用滴涂法将MnMoO4/g-C3N4修饰于玻碳电极(GCE)表面，构建了检测甲硝唑(MNZ)的电化学传感器。采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了MnMoO4/g-C3N4/GCE电极的电化学行为，考察了pH值和扫描速率等参数对电流响应的影响。在优化条件下，此修饰电极检测MNZ的线性范围为0.5～2400μmol/L，检出限(LOD, 3σ/k)为1.33 nmol/L，并具有良好的选择性、稳定性和重现性。将此传感器用于检测鸡蛋和牛奶中的MNZ，加标回收率分别在97.7%～103.7%和96.9%～102.4%之间，相对标准偏差(RSD)为1.1%～2.2%，表明所制备的MnMoO4/g-C3N4/GCE传感器可用于实际食品中MNZ的检测，为食品安全监管提供了新方法。

关键词：钼酸锰类石墨相氮化碳电化学检测甲硝唑