A Biosilification Fusion Protein for a ‘Self‐immobilising’ Sarcosine Oxidase Amperometric Enzyme Biosensor

Monomeric sarcosine oxidase (mSOx) fusion with the silaffin peptide, R5, designed previously for easy protein production in low resource areas, was used in a biosilification process to form an enzyme layer electrode biosensor. mSOx is a low activity enzyme (10–20 U/mg) requiring high amounts of enzyme to obtain an amperometric biosensor signal, in the clinically useful range <1 mM sarcosine, especially since the K_m is >10 mM. An amperometric biosensor model was fitted to experimental data to investigate dynamic range. mSOx constructs were designed with 6H (6×histidine) and R5 (silaffin) peptide tags and compared with native mSOx. Glutaraldehyde (GA) cross‐linked proteins retained ～5 % activity for mSOx and mSOx‐6H and only 0.5 % for mSOx‐R5. In contrast R5 catalysed biosilification on (3‐mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS) and tetramethyl orthosilicate (TMOS) particles created a ‘self‐immobilisation’ matrix retaining 40 % and 76 % activity respectively. The TMOS matrix produced a thick layer (>500 μm) on a glassy carbon electrode with a mediated current due to sarcosine in the clinical range for sarcosinemia (0–1 mM). The mSOx‐R5 fusion protein was also used to catalyse biosilification in the presence of creatinase and creatininase, entrapping all three enzymes. A mediated GC enzyme linked current was obtained with dynamic range available for creatinine determination of 0.1–2 mM for an enzyme layer ～800 nm.     

卷积神经网络用于近红外光谱古筝面板木材分级

目前,我国乐器制作行业在古筝面板用木材等级的筛选上主要依赖于技师主观评判,但此法缺少科学理论的依据,效率低,客观性及出材率的提高等方面受到限制,无法满足乐器市场的大量需求。实现古筝面板用木材快速、智能化的分级工作是一个急需解决的课题。近红外光谱非常适用于测量含氢的有机物质。古筝面板木材主要化学成分的化学键均由含氢基团组成,不同等级板材的化学成分存在差异,这些差异反映在近红外光谱中,为判断木材等级提供了可能。同时卷积神经网络对非线性数据具有较强的特征提取能力,所以提出一种应用卷积神经网络模型对光谱数据进行分析的方法,进而判别木材的等级。应用了Savitzky Golay一阶、二阶微分两种预处理方法和核主成分分析、连续投影算法两种数据压缩方法,通过所设计的卷积神经网络模型以样本识别准确率和模型构建过程中的损失值作为判定指标选出最佳预处理和数据压缩方法。为了提高模型提取分析光谱数据的能力和避免过拟合现象,应用了多通道卷积核、批量归一化和early stopping策略,将通过两层卷积层提取的特征信息送入全连接层,从而充分提取剩余信息,通过Softmax函数获得板材的最终预测等级,从而确定了最终模型。最终Savitzky Golay一阶微分和核主成分分析为最佳数据处理方法,同时得出用于区分不同等级的古筝面板用木材的主要关键谱带,分别为1 163~1 243, 1 346~1 375和1 525~1 584 nm。将该模型应用于测试集样本,古筝面板用木材的等级识别准确率为95.5%。实验结果表明所提出的方法可以高效地处理光谱数据,有效识别区分不同等级的古筝面板用木材的关键特征,从而为广阔的乐器市场提供一定的技术支持。     

中国生物医学超声联合学术年会(CUMB2019)在北京举行

2019年10月18日–20日,中国声学学会生物医学超声工程分会、中国生物医学工程学会医学超声分会与中国超声医学工程学会仪器工程开发专业委员会在北京联合主办了“2019年度中国生物医学超声联合学术年会”,同期共同举办的还有国际分子影像与微创治疗大会、国际肌肉骨骼及浅表器官超声研讨会和国际生物医学造影技术会议。     

CiADS束流负载效应前馈补偿的仿真评估

在高功率超导质子直线加速器中，束流负载效应是影响超导腔幅相稳定性的一个重要因素。本工作基于谐振腔建场模型，开发了超导腔系统束流负载效应的时域仿真程序，分析了束流负载效应对超导腔幅相稳定性的影响，并在C-ADS注入器II上通过相关实验测量对仿真结果进行了验证。利用该程序，评估了CiADS超导直线加速器脉冲束流的脉冲长度，以及前馈补偿的时序抖动和束流纹波等因素对腔中电磁场幅相稳定度的影响。仿真结果表明:在当前CiADS直线加速器设计参数下，为满足超导腔中电磁场0.1%与在高功率超导质子直线加速器中，束流负载效应是影响超导腔幅相稳定性的一个重要因素。本工作基于谐振腔建场模型，开发了超导腔系统束流负载效应的时域仿真程序，分析了束流负载效应对超导腔幅相稳定性的影响，并在C-ADS注入器II上通过相关实验测量对仿真结果进行了验证。利用该程序，评估了CiADS超导直线加速器脉冲束流的脉冲长度，以及前馈补偿的时序抖动和束流纹波等因素对腔中电磁场幅相稳定度的影响。仿真结果表明:在当前CiADS直线加速器设计参数下，为满足超导腔中电磁场0.1%与$0.1^{\circ}$的幅相稳定度指标，前馈时序抖动的偏差不能超过0.79 μs，束流流强的直流偏差不能超过0.9%，并且给出了束流纹波的最大抖动幅值与纹波频率之间的关系。这些结果将为CiADS超导直线加速器相关子系统技术指标的确定提供依据。     

Studies on basicity of alkali metal catron exchanged β and X zeolites by pyrrole-IR spectroscopy

The strength of basic sites has been measured by pyrrole-IR on alkali metal cation exchanged β and X zeolites, as well as NaOH loaded Naβ. The influence of cation type and the structure of zeolites on their basicity has been studied. The acidic and basic properties of the samples were investigated by NH3-TPD and isopropanol reaction. It was shown that the strength of basic sites on samples could be characterized by the shift of vNH band in the pyrrole-IR spectra. The framework oxygen charges were calculated from the Sanderson electronegativity. The changes in basic properties with various alkali metal cation are consistent with the changes of local oxygen charges of the zeolite framework.     

激光分子束外延方法生长的ZnO薄膜的发光特性

研究了不同温度和不同光激发强度下激光分子束外延方法生长的ZnO薄膜样品的发光性能,发现YAG脉冲激光激发,强度超过一定值时会在长波方向上出现一个新的发光峰,此峰可能起源于电子-空穴的复合。室温下氙灯激发的光谱中可以看到峰值位于381nm的近带边紫外发射峰和位于450nm的强的蓝绿带发射,根据光致发光激发光谱的特征给出了一个简单的蓝光发射模型。对比YAG脉冲激光激发和氙灯激发得到的实验光谱,我们认为不同的光谱特征和样品发光的激发机制有关,紫外峰发射需激发强度超过一定值才能观察到,而蓝带发射则在一定的激发强度下迅速饱和。     

烟气中Hg的氧化机理的研究

本文对Ｈｇ与Ｃｌ２在烟气中的氧化反应进行了热力平衡计算和动力学计算。平衡计算的结果表明有ＣＩ元索存在时Ｈｇ的氧化率为１００％，而在相同的条件下动力学计算纺果为Ｈｇ的氧化率在２０％～８０％之间变化，与实验结果吻合。实际的氧化反应是一种超平衡状态，不能达到理想的平衡状态。因此应采用动力学与热力平衡分析相结合的方法研究Ｈｇ在烟气中的反应机理。同时，计算结果显示Ｃｌ含量对Ｈｇ的氧化率的影响很大．     

二维位置灵敏探测器输出图像畸变的修正

高分辨(e,2e)谱仪采用二维位置灵敏探测器同时对能量和角度进行多道测量.二维位置灵敏探测器由级联使用的微通道板和电阻阳极板组成,由于电阻阳极板的边缘效应和制造工艺的缺陷,测量得到的位置图像与实际图像总会有一定的形变,存在一定的非线性.本文针对高分辨(e,2e)谱仪二维位置灵敏探测器输出图像的“桶形”畸变及位置非线性,采用一种简易的冷刻法(用脉冲信号来模拟真实电子束团),检验了二维位置灵敏探测器的Gear型电阻阳极板的线性好坏,并用分割成小三角形的方法找出测量得到的畸变图像与原始真实图像的映射关系,再用此关系对其它测量得到的畸变图像进行修正,并对修正的结果进行了评估.通过修正,由“桶形”畸变所造成的图像扭曲得到明显改善.修正后的x方向非线性由修正前的2.1%变为0.59%.这种检验和修正方法对其它领域类似探测器输出图像的修正也有一定的指导意义.     

基于Terminal滑模的有限时间混沌同步实现

提出了混沌同步有限时间实现问题，将Terminal滑模控制技术与混沌同步问题相结合，把同步问题视为响应系统的跟踪问题，给出了由线性滑模函数引入非线性项构造Terminal滑模面的充分条件，以及相应Terminal滑模控制器.以主从Duffing系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性. 关键词： Terminal滑模 混沌同步 Duffing系统