多靶标生物标志物检测的微流体磁敏生物传感器研制

将磁敏传感器与微流体测试卡集成,研制了可快速检测多靶标生物标志物的微流体免疫磁敏传感器。以3种消化系统肿瘤标志物(甲胎蛋白、癌胚抗原、糖链抗原)为模型靶标,对免疫反应各步反应的液体流速、免疫反应时间以及反应后的冲洗速度进行了优化,评价了多靶标同时检测的系统性能。在微流体磁敏生物传感器系统中,建立了血清样本中3种靶标同时检测的标准工作曲线,AFP、CEA和CA19-9的检出限分别达到0.1μg/L、0.1μg/L和30 U/mL,线性范围跨越4个数量级。微流体磁敏生物传感器可在30 min内完成多靶标生物标志物检测,临床血清样本的测试结果与ELISA法一致,具有检测时间短、灵敏度高的优点。     

高光谱成像的煤与矸石分类

煤与矸石分选是煤矿生产的必要工序,现有的人工分选与机械分选,存在效率低,易造成资源浪费以及环境污染等问题.鉴于可见/近红外高光谱成像具有分析速度快、样品无需预处理、无污染等诸多优势,旨在探讨基于可见/近红外高光谱成像对黑色背景下块状煤与矸石准确分类的可行性,并基于特征波长筛选算法简化模型,为构建多光谱煤与矸石分选系统提...     

大角度直下式LED背光透镜的设计

液晶显示领域不断提出缩减成本方案,对于液晶电视LED背光系统,提出了一种大角度背光透镜设计方案,即在目标接收屏面具有较大照度辐射角度的背光透镜设计。采用特定的双自由曲面设计,入光孔设置为类椭圆型结构面将光源出射的光通量进行等角度划分,根据接收屏面的理想照度分布与入光孔每一角度出射光通量对应关系计算出出光面自由曲线。借助底部微结构处理,再根据模具及产品成型要求补全外观结构,得到符合设计指标的方案,有效地解决了因增大角度引起的黄斑问题,并达到目标接受面均匀度的要求。针对32英寸（81 cm）的液晶电视背光模组,采用12颗最大正向电流为350 mA的LED灯珠,在模组高度为30 mm的系统中,设计的背光透镜模组达到了要求的亮度及均匀度。     

硅基芯片表面化学性质对蛋白质固定化的影响

制备蛋白质芯片的关键在于将蛋白质固定到芯片表面并保持其生物学活性.本实验中,我们分别采用物理吸附、直接化学固定、加入间隔臂化学固定和生物亲和作用固定的方法将癌胚抗原(CEA)抗体固定到硅基芯片的二氧化硅表面.基于抗原-抗体的特异性相互作用,利用双抗体夹心酶联免疫法(ELISA)评价各种方法固定抗体的效果.实验结果表明,在修饰有氨基的表面采用戊二醛作为偶联试剂固定CEA抗体具有最高的偶联效率,引入多聚赖氨酸(poly-L-lysine)作为间隔臂可以显著增强固定效果,并可进一步降低非特异性吸附.而利用生物亲和作用固定CEA抗体也可获得较好的固定效果,但是非特异性吸附较严重.     

基于XGBoost与可见-近红外光谱的煤矸识别方法

煤矸智能识别是实现综放开采智能化亟待研发的新技术;可见-近红外光谱技术具有环保、实时等优势,满足煤矸智能分选的要求。为解决基于可见-近红外光谱的煤矸识别问题,引入在数据科学竞赛中表现出色的极端梯度提升树（XGBoost）算法。搭建可见-近红外光谱实验平台采集来自山西西铭、陕西神木、内蒙古巴隆图煤矿的块状煤与矸石样品在370～1 049 nm波段的反射光谱;利用黑白校正、始末波段去除、SG卷积平滑和标准正态变量变换（SNV）对采集的原始光谱进行预处理,以减少光照不均、噪声以及光程差的影响。依据三个煤矿煤与矸石样品反射光谱的差异划分实验组和测试组,实验组差异微小,用于对比不同模型的性能,挑选最佳算法;测试组差异较明显,用于测试最佳算法在其他煤矿下的表现,检验算法对不同煤矿的适用性。在实验组的实验中,首先基于XGBoost算法建立煤与矸石分类模型,并引入常用的机器学习分类算法k近邻法（KNN）、随机森林（RF）、支持向量机（SVM）做对比,结果表明XGBoost的表现最佳,十折交叉验证的平均准确度（ACC₁₀）、分类准确度（ACC）与AUC值分别达到0.957 2,0.970 5与0.971 6,体现出较强的稳定性与分类能力。其次为降低数据维度减少模型运算量,使用递归特征选择（RFE）、连续投影算法（SPA）与竞争性自适应重加权算法（CARS）分别进行特征波长的选择并与上述四种分类算法结合构建简化分类模型,经测试RFE与XGBoost组合的简化模型表现最佳,ACC₁₀,ACC与AUC值分别为0.965 7,0.980 3与0.980 3且数据维度降至9,在降低数据维度的同时提高了模型的稳定性与分类能力。在测试组的实验中,基于优选出的XGBoost与RFE-XGB算法建立的模型,同样可以实现对其他矿区煤与矸石稳定精确地识别,且简化模型表现更好,与实验组结果一致。     

磁敏传感器竞争免疫法检测牛奶中的氯霉素残留量

利用直接竞争免疫原理和巨磁致电阻效应,建立了磁敏生物传感器检测氯霉素的方法。制备氯霉素半抗原芯片,依次加入待测样品、生物素化抗体、链霉亲和素磁颗粒偶联物,使之发生竞争免疫反应,再利用传感器检测芯片上结合的磁颗粒数目。通过对检测条件的优化,建立了氯霉素浓度与磁颗粒数目的标准工作曲线。本方法的检测范围为0.05～100.0μg/L;检出限为50 ng/L;用于牛奶检测,回收率为95.97%～99.36%;批内相对标准偏差为0.8%～3.9%,批间相对标准偏差为1.1%～1.7%;与ELISA方法的一致相关系数达到0.98。本方法可在30 min内快速完成定量检测,为快速多靶标磁敏竞争免疫检测体系的建立提供了可行性。     

昆虫激素模拟化合物十二醇微胶囊的制备与释放行为研究

利用昆虫雌性激素对昆虫进行干扰交配是近年来使用的一种新技术,可替代农药杀虫剂达到高选择性无毒无药灭害的目的.鉴于十二醇(C12H25OH)与简单的昆虫激素化合物十二碳烯醇、十二碳烯二醇等结构相近,使用C12H25OH作为昆虫激素的模拟物,探索使用聚合物微球水分散体系将昆虫激素模拟物C12H25OH包覆在聚合物微球中,通过改变水分散体系的制备方法、复合微球壁的交联度等探讨了此类体系对C12H25OH的可控释放.首先通过测定阿拉伯胶明胶复凝聚过程的透光率、ζ电位,确定了阿拉伯胶-明胶的质量配比为1时可达最大复凝聚.在此基础上,制备了一系列交联剂戊二醛含量不同的复合微胶囊.结果表明微胶囊壁材的交联度随交联剂量明显上升,其对C12H25OH的包覆率经1%戊二醛交联后即提高至未交联体系的约三倍.但进一步提高戊二醛的含量,虽然胶囊的交联度仍明显上升,但对C12H25OH的包覆率基本保持恒定.使用同样量的甲醛可达同样交联效果,但对C12H25OH的包覆率有明显提高.在恒温恒湿条件下对各胶囊的C12H25OH释放行为进行了表征,结果显示交联胶囊可明显提高C12H25OH的恒速释放时间,交联度越高,恒速释放越稳定.本工作表明通过本方法确实可以达到将昆虫激素包覆在聚合物颗粒中并达到可控释放.     

昆虫激素十二醇微胶囊的制备与释放行为研究

利用昆虫雌性激素对昆虫进行干扰交配是近年来使用的一种新技术,可替代农药杀虫剂达到高选择性无毒无药灭害的目的。迄今为止的相关研究及应用技术都是使用载有昆虫激素的棉条、纸片、塑胶管等装置,以一定密度置于果园或农田。十二醇是较为简单的一个存在于多种昆虫的雌性激素中化合物。本文首次探索使用聚合物微球水分散体系将昆虫激素十二醇(C12OH)包覆在聚合物微球中,通过改变水分散体系的制备方法、复合微球壁的交联度等探讨了此类体系对C12OH的可控释放。本工作首先通过测定阿拉伯胶明胶复凝聚过程的透光率、ζ电位,确定了阿拉伯胶-明胶的重量配比为1时可达最大复凝聚。在此基础上,制备了一系列不同交联剂戊二醛含量的复合微胶囊。结果表明微胶囊壁材的交联度随交联剂量明显上升,其对C12OH的包覆率经1%戊二醛交联后即提高至未交联体系的约三倍。但进一步提高戊二醛的含量,虽然胶囊的交联度仍明显上升,但对C12OH的包覆率基本保持恒定。使用同样量的甲醛可达同样交联效果,但对C12OH的包覆率有明显提高。在恒温恒湿条件下对各胶囊的C12OH释放行为进行了表征,结果显示交联胶囊可明显提高C12OH的恒速释放时间,交联度越高,恒速释放越稳定。本工作表明通过本方法确实可以达到将昆虫激素包覆在聚合物颗粒中并达到可控释放。     

基于TIR结构的矩形区域照明LED透镜的设计

研究一种可以在高横纵比的线形区域形成特定照度分布的LED透镜设计方法,即分部设计法。全反射部分根据边缘射线原理和斯涅耳定律设计,采用数值积分迭代法计算,Matlab编程得到全反射部分的轮廓线;透射部分用试错法设计,用SolidWorks将全反射部分和透射部分整合出了一款新的拱形透镜。设计的透镜尺寸为25 mm×18 mm×10 mm。模拟与实践结果表明:透镜匹配扩展光源后,光学效率高于85%,半光强角可达9°×135°,可以在横纵比大于15的线形区域实现均匀照明。     

Seru生产方式下考虑工人异质性的多能工分配模型及算法

多能工分配直接影响Seru生产系统的生产能力,而且为了适应Seru的频繁重组、实现生产能力的供需平衡,多能工应与生产任务一同分配。本文从提高工人间公平性和员工满意度的角度入手,研究了以实现Seru间和多能工间工作量均衡为目标的多能工分配问题。针对多能工的异质性特征,考虑了多能工技能组合与生产任务作业需求之间的匹配以及技能熟练水平对作业时间的影响。鉴于研究问题的NP-hard和多目标优化属性,基于第二代非支配排序遗传算法开发了模型求解算法。通过数值算例验证了模型和算法的有效性,分析了技能组合和技能熟练水平对Seru间和多能工间工作量均衡的影响。