基于血清红外光谱结合SVM算法实现肺癌和肝癌的诊断研究

肝癌和肺癌是人类健康的两大杀手,在所有癌症中死亡人数排在前两名,早期诊断对肝癌和肺癌患者治疗具有重要意义,因此,亟需一种样本诊断方法来实现肝癌和肺癌的早期精准诊断。基于傅里叶变换红外光谱,分别使用支持向量机(SVM)和人工智能蜂群(ABC)优化SVM两种方法,对获得的正常人、肝癌患者和肺癌患者血清的红外光谱数据进行分析。使用SVM对获得的三类血清光谱数据进行分类预测,能够较好的进行分类,但预测准确率不是很理想;运用ABC-SVM预测分类后准确率大大提高,可达95.8%,优于直接用特征参数作为模型输入的识别正确率,且算法具有良好的实时性。该结果可为红外光谱在肝癌和肺癌的早期诊断应用提供参考。

小米中辛硫磷农药残留的拉曼光谱检测研究

采用拉曼光谱技术,采集小米中不同浓度辛硫磷农药残留的拉曼光谱,选择1557 cm^(-1)处的特征峰,应用偏最小二乘法探究其峰强度与辛硫磷浓度之间的关系。实验结果显示,小米中辛硫磷农药残留的最低检测浓度为1 mg·L^(-1),特征峰强度与辛硫磷浓度呈良好的线性关系,相关系数为0.9941。通过该次实验可为以后快速有效检测小米中辛硫磷农药残留提供技术支持。

萌发油菜种子的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱对不同萌发天数的油菜种子进行研究。结果显示,油菜种子的一维原始光谱主要由脂质峰、蛋白质峰、糖类峰组成;与对照组(未做萌发处理)相比,萌发油菜的脂质、糖类和蛋白质的含量发生明显变化。在对1 700~1 000 cm^(-1)光谱范围内的二维相关红外光谱分析中得出,对照组与萌发油菜的自动峰数量、强度、位置均发生明显变化。结果表明傅里叶变换红外光谱是研究萌发油菜种子的一种快速、简便的方法。

基于傅里叶变换红外光谱的姬松茸存储时间检测模型研究

利用傅里叶变换红外光谱技术建立姬松茸存储时间的检测模型,并利用BiPLS和SiPLS两种特征区间提取算法改进模型。结果显示,相较于传统的全光谱数据,使用特征区间提取算法能够提高模型的预测性能,使用BiPLS改进的傅里叶变换红外光谱PLS模型在训练集和测试集中的结果最优。工作表明,基于傅里叶变换红外光谱技术建立的PLS模型是检测姬松茸存储时间的一种有效方法。

不同海拔保山小粒咖啡的红外光谱鉴别研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和二维相关红外光谱(2D-IR)对云南保山四种不同海拔的小粒咖啡进行分析,结果显示咖啡的主要由为脂质、蛋白质、多糖和咖啡因的峰组成。不同海拔咖啡样品的FTIR光谱在整体上无明显差异,二维相关红外光谱在2800~3800 cm^(-1)范围内自动峰的数量和强度存在明显差异,高海拔咖啡自动峰数量比低海拔咖啡的要多。研究表明傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱能够快速、有效地鉴别不同海拔小粒咖啡。

人工老化油菜种子的红外光谱研究

以人工加速老化的油菜种子为材料,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、二维相关红外光谱(2D-IR),结合曲线拟合、主成分分析(PCA)研究其营养物质变化,并对种子进行老化鉴别。结果表明,油菜种子中主要含有脂质、蛋白质、糖类等物质成分,不同人工老化程度油菜种子之间的FT-IR光谱吸收特性整体相似,吸收峰强比A_(1057)/A_(3382),A_(1656)/A_(3382),A_(1746)/A_(3382),A_(2926)/A_(3382)随老化时间的增加先减后增。3000~1000 cm^(-1)范围内(SD-IR)的吸收峰强度随老化时间的延长先减弱后增强。2D-IR显示,油菜种子随老化时间的增加在1800~1100 cm^(-1)范围内自动峰的数量、位置和强度发生明显变化;2990~2830 cm^(-1)范围内的曲线拟合分析结果显示,不同老化时间处理后的油菜种子的子峰(2854 cm^(-1),2925 cm^(-1))面积百分比随老化时间的增加发生变化。对1800~800 cm^(-1)范围内原始光谱进行PCA,结果显示,两种油菜种子前两个主成分分别获得98%和99%的累积方差贡献率,不同老化程度的样品均被100%正确分类。研究表明,FT-IR光谱结合统计分析方法,可以对人工老化油菜种子进行快速有效地检测和鉴别。

不同生长阶段银杏叶片的傅里叶变换红外光谱研究

银杏叶具有很高的药用价值,利用傅里叶变换红外光谱技术对银杏叶片的幼叶、成叶、老叶和落叶进行研究,光谱结果表明在银杏叶片生长过程中,黄酮类化合物、蛋白质及糖类的含量均存在差异,且可以利用二维相关光谱快速准确地区别出叶片的生长阶段。

聚乙烯微塑料对青稞幼苗生长影响的FTIR光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二阶导数红外光谱(SD-IR)对在富含聚乙烯微塑料环境下生长的青稞幼苗进行研究。结果显示,青稞幼苗的一维原始光谱整体相似,主要由蛋白质、糖类和脂质的吸收峰组成。在二阶导数红外光谱中,不同条件下生长的青稞幼苗在1800~800 cm^(-1)范围内的吸收峰强度和形状展现出差异。结果显示,与对照组相比,在富含聚乙烯微塑料环境下生长的青稞幼苗的多糖、蛋白质和脂质含量发生了变化。结果表明,傅里叶变换红外光谱结合二阶导数光谱能够有效监测微塑料对青稞幼苗生长的影响。

木薯中生氰糖苷的表面增强拉曼光谱研究

为了探究木薯中生氰糖苷的存在,利用银纳米胶体作为表面增强拉曼光谱基底,通过激光共聚焦显微拉曼光谱对木薯中的生氰糖苷进行定性检测。通过对木薯的外皮层、内皮层和块茎的表面增强拉曼光谱图分析,得出在拉曼位移2099 cm^(-1)附近木薯内层皮有生氰糖苷-CN拉曼峰出现。研究结果表明,表面增强拉曼光谱技术能够准确、方便的对木薯中氰化物的定性检测,说明表面增强拉曼光谱技术在对氰化物分析检测方面是一种有力的手段,可以为表面增强拉曼光谱在以后氰化物的污染方面检测提供参考。

不同炮制方法黄精的红外光谱鉴别研究

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱和多元统计分析对黄精及其不同炮制品进行分析研究。实验共采集贵州凯里出产的生黄精、酒黄精、蒸黄精104个样品,分析各自的FTIR光谱特征。运用自动基线校正、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、正交信号校正(OSC)、Savitzky-Golay导数、Savitzky-Golay卷积平滑等方法对光谱进行预处理。通过建立偏最小二乘(PLS)模型和支持向量机非线性分类(SVC)模型来探索最佳数据预处理方法。选择最佳组合的预处理方法处理光谱数据,建立主成分分析(PCA)模型和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型来验证其分类鉴别效果。结果显示,该方法可对三种黄精样品进行准确分类,可以用于黄精炮制品的快速鉴别。

基于密度泛函理论的环丙沙星拉曼散射光谱研究

根据密度泛函理论(DFT),采用B3LYP方法,在6-311G+(d,p)基组水平上优化并计算了环丙沙星(CIP)固体拉曼散射光谱。在相同方法和基组下构建了CIP无水乙酸(HAc)导体极化连续介质模型(CPCM),引入色散校正克服分子间的弱相互作用,优化得到最稳定分子构象,计算结果均收敛。对该分子在气相和HAc环境下的拉曼特征峰进行详细的归属和指认。CIP固体样品实验与计算拉曼光谱偏差归因于实测过程中分子间相互作用的影响,引入色散校正后的CIP-HAc体系实验值与理论值相对偏差减小。CIP加入HAc溶剂后拉曼位移的改变主要受O、N、F原子静电势影响。

单层MoS_(2)掺杂Au、 Ag光学性质的第一性原理研究

二维材料因其优异的光电性能、可调的能带结构广泛应用于传感电子领域,如场效应晶体管、拉曼增强基底、光电探测器等光电子器件。通过掺杂可以将材料改性进而提高材料的载流子浓度和电导率,这将增强材料界面处的电荷转移从而调控材料的光电特性。本文搭建了单层MoS_(2)以及在MoS_(2)晶胞中掺杂Au、Ag原子,通过理论计算得到材料的介电函数、光吸收谱和反射谱,为该材料在光电领域的应用提供理论依据。

金纳米花结构的制备及其催化性能研究

金纳米花结构具有多分枝的形貌、很高的表面积-体积比,增强的电磁场效应而越来越受到人们的重视。采用抗坏血酸溶解左旋多巴的混合溶液还原氯金酸制备了金纳米花结构,分别利用紫外可见光谱仪(UV-Vis)、 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对金纳米花结构的形貌和结构进行表征分析。结果表明,所制备的金纳米花结构具有较宽的表面等离子体共振吸收峰,该吸收峰位于650 nm左右。基于XRD结果分析可知该金纳米花结构为结晶性较好的面心立方结构。通过SEM分析可看到该金纳米花结构的形貌为表面具有很多尖锐的纳米片状的金纳米花结构且大小为(1.10±0.14)μm。在TEM图片中可清晰地观察到金纳米花结构表面纳米片的大小和详细形貌。总之,这些表征分析综合证明了所制备的金纳米花的独特形貌特征。此外,利用金纳米花结构作为纳米催化剂,在过量硼氢化钠下催化还原对硝基苯酚(4-NP)为对氨基苯酚(4-AP),该催化反应在数分钟即可完成。在分别加入10、 20和100μL的金纳米花结构为催化剂后,以紫外可见光谱仪测定不同时刻的光谱,计算该拟一级反应的速率常数分别达到了3.53×10^(-3)、 5.27×10^(-3)和5.4×10^(-3)s^(-1),表明所制备的金纳米花结构具有优良的催化活性。

稻瘟病、玉米锈病和蚕豆锈病叶的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了水稻、玉米、蚕豆正常叶和稻瘟病叶、玉米和蚕豆锈病叶。结果显示,其红外光谱均主要由多糖、蛋白质的振动吸收谱带组成。光谱整体相似,差异主要表现为光谱峰位、峰形及吸收强度比。三种作物正常叶的二阶导数光谱在1 750～1 500cm-1范围内的相关系数差异明显。水稻正常叶与稻瘟病叶的吸收强度比A1 056/A1 652;蚕豆正常叶与锈病叶的吸收强度比A1 652/A2 920;玉米正常叶和锈病叶(非病斑部位)吸收强度比A1 056/A2 920,玉米正常叶和玉米锈病叶(病斑处)吸收强度比A1 652/A2 920,均呈现出病变叶吸收强度比正常叶要小的趋势。表明他们之间的多糖和蛋白质的含量存在差异。

基于液芯柱透镜实现透明液体质量分数的测量

通过测量基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的液芯柱透镜的后焦距,可实现液体折射率的快速测量;根据液体质量分数与折射率之间的良好线性关系,准确计算出待测透明液体的质量分数.搭建光学测量系统,以NaCl溶液和蔗糖溶液为例,构建了液体质量分数与液体折射率的关系模型,实现了溶液质量分数的测量,并对其测量不确定度进行了分析.基于PDMS基片的液芯柱透镜对注入其中的液体折射率的最小分辨能力优于0.0002 RIU,质量分数测量不确定度可控制在0.12%以内.该测量方法适用于微量液体折射率及质量分数的测量.

人工老化小粒咖啡种子的红外光谱鉴别

在贮藏过程中,咖啡种子内部物质会发生变化,严重影响种子的活力和品质,因此,老化咖啡种子鉴别对优质小粒咖啡生产和种质资源保护有重要意义。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、二阶导数红外光谱(SDIR)结合曲线拟合和主成分分析(PCA)、系统聚类分析(HCA)研究人工老化小粒咖啡种子的物质变化。研究结果显示,人工老化小粒咖啡种子的原始光谱特征峰位置整体相似,强度存在差异。二阶导数红外光谱在1800~1600 cm^(-1)、1200~950 cm^(-1)范围的吸收峰数量不同。在1770~1500 cm^(-1)范围内的曲线拟合光谱显示,随着老化时间的增加,咖啡种子中脂质、蛋白质和咖啡因的相对含量发生了变化。红外光谱在1750~1500 cm^(-1)范围内的主成分分析和在1800~800 cm^(-1)范围内的系统聚类分析均可将不同老化程度的小粒咖啡种子分开,而系统聚类分析的分类效果优于主成分分析。研究表明,红外光谱法可以快速有效地鉴别人工老化小粒咖啡种子。

花生病害叶的傅里叶变换红外光谱研究

[目的]探究傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术在花生病害鉴别中的应用。[方法]利用FTIR技术并结合主成分分析和聚类分析方法对花生褐斑病叶、黑斑病叶、网斑病叶和正常叶进行鉴别。[结果]样品的红外光谱图整体相似,只在1 750～800 cm-1范围内吸收峰的位置和强度有微小差异。对原始光谱图做二阶导数处理,发现3 600～2 800 cm-1和1 750～650 cm-1范围内的二阶导数谱差异明显。选取3 600～2 800 cm-1和1 750～650 cm-1范围做主成分分析和聚类分析,所提取的3个主成分的累计贡献率达到94.9%,分类正确率达到100%,聚类分析的正确率达到94.6%。[结论]傅里叶变换红外光谱技术有望发展成为鉴别农作物病害的有力手段。

蚕豆病害叶的FTIR研究

用傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析对蚕豆锈病、茎基腐病、轮纹病、黄化卷叶病和正常叶片进行鉴别研究。结果显示病害叶片和正常叶片的红外图谱相似,仅有几个吸收强度比存在差异;对光谱进行二阶导数分析发现,病害叶片和正常叶片的二阶导数光谱在1 200～700cm-1范围差异明显,对该区域内的光谱数据进行相关分析、主成分分析和聚类分析,结果显示,正常叶片之间、同种病害样品之间相关系数都在0.928以上,而病害叶片和正常叶片以及不同病害样品之间的相关系数降低;45个样品聚类分析和主成分分析正确率分别为73.3%和82.2%。傅里叶变换红外光谱技术具有快速、无损、准确等优点,有望为蚕豆病虫害诊断提供新的方法与途径。

FTIR结合统计分析对竹类植物的鉴别分类研究

傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和系统聚类分析用于竹类植物鉴别分类研究。六种竹亚科植物54个竹子叶片的红外光谱测试结果显示竹叶光谱主要由蛋白质、碳水化合物、脂类等吸收带组成,竹叶光谱相似,仅在1 800~700 cm^(-1)范围峰数、峰位、峰强上存在较小的差异。六种竹子叶片红外光谱的二阶导数谱在1 800~700 cm^(-1)范围显示明显差异。用1800~700 cm^(-1)范围二阶导数光谱进行主成分分析,在主成分PC1,PC2,PC3三维空间图中,所测试竹叶样本分类正确率达98%;在PC3-PC4二维投影图显示所有竹叶样本正确分成六个区域;用1 800~700 cm^(-1)范围二阶导数光谱进行聚类分析,所测竹叶样本正确聚为六类。表明FTIR结合统计分析能够在种水平对竹亚科植物鉴别分类。

常绿树叶自然衰老的红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱技术对七种常绿树的幼叶、成叶和老黄叶进行了研究,以期探讨常绿树叶自然衰老的光谱规律。不同时期叶片红外光谱变化主要在1 800～700cm-1范围,用吸光度比A1 070/A2 927和A1 070/A1 160考察叶样多糖相对含量变化,用A1 318/A2 922考察草酸钙相对含量变化,用1 800～1 500cm-1范围拟合峰的峰高比H1 650/H1 740考察蛋白质相对含量变化。结果显示在自然衰老过程中蛋白质、糖类、草酸钙相对含量有变化,但不同种树变化规律不同,说明不同种树叶衰老过程中物质积累、动员规律不同。证明中红外光谱可用于植物衰老生理变化的研究。