基于激光诱导荧光光谱技术检测花生中黄曲霉毒素B_(1)

目的探究激光诱导荧光(laser induced fluorescence,LIF)技术检测花生中黄曲霉毒素B_(1)(aflatoxin B_(1),AFB_(1))的可行性,定性和定量分析花生中的AFB_(1)。方法制备不同浓度梯度的污染花生,经LIF系统采集荧光光谱,平滑后分析光谱数据结构。基于全波长光谱使用5种不同建模方法对污染花生定性判别,采用偏最小二乘法回归(partial least squares regression,PLSR)和BP神经网络(BP neural networks,BPNN)进行定量预测。通过竞争性自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)提取特征波长,研究其对定性和定量预测的影响。结果对于全波长光谱数据,线性核函数的支持向量机[support vector machine with linear kernel function,SVM(Linear)]建立的判别模型效果最优,预测正确率100.00%。PLSR和BPNN均获得较好的定量预测效果,剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)>3.0,检出限(limit of detection,LOD)<20μg/kg;对于特征光谱数据,SVM(Linear)定性判别预测正确率93.94%,F1值为0.94,受试者工作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.989。建立的PLSR模型性能优于未提取特征波长的两种定量模型,RPD为3.36,LOD为14.76μg/kg。结论LIF技术检测花生中的AFB_(1)简单快速,定性定量预测模型准确性好,具有一定可行性。

生物传感器技术在大肠杆菌内毒素检测中的应用进展

内毒素是一种热源型毒素,对人体和动物健康产生严重危害。合成生物食品和发酵食品因易受微生物污染,从而导致内毒素污染愈发严重,目前传统检测方法为鲎试验法为主,但是存在检测时间长、效率低等问题,而生物传感器具有灵敏度高、检测速度快、成本低等优点,在内毒素检测领域被普遍应用。因食品中内毒素检测需求不断增大,对生物传感器的要求也在不断提高,通过适配体、肽、金纳米材料,碳纳米材料等制备成的生物传感器,其灵敏度、稳定性等得到极大提高。随着材料技术的不断进步,未来的生物传感器会逐渐向小型化,经济化,便携化发展。本文主要综述了生物传感器在内毒素检测领域的应用,为基于生物传感器检测大肠杆菌内毒素的研究提供一定的参考价值。

基于综合性能与控制点的转子啮合线分段寻优

采用反向设计方法(啮合线法)对双螺杆压缩机转子型线设计研究。推导出能表征双螺杆压缩机综合性能的表达式,为灵活设计,将NURBS引入螺杆转子啮合线的设计研究中,在已知基本参数条件下,对啮合线的基点进行确定。根据基点啮合线进行分段。基于NURBS控制点具有局部控制的机制,以综合性能指标为寻优函数,对分段的啮合线进行寻优反向设计转子型线。

小麦呕吐毒素污染可见/近红外光谱快速筛查方法研究

小麦不仅是我国主要的粮食品种,也是一种重要的饲料和工业原料。小麦易受赤霉病感染从而产生呕吐毒素,学名脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON),具有一定致癌性,对人畜健康构成严重威胁。尤其近年来极端异常气候频发,小麦DON污染风险呈不断上升趋势,已成为影响其产品质量安全的主要因素。然而,传统DON检测方法过程繁琐、耗时费力,因此发展一种快速、低成本且适用于在线的检测方法对小麦安全生产及加工具有重要意义。首先从江苏各地收集不同赤霉病感染程度的小麦样品200份,磨粉后利用超高效液相色谱-串联质谱联用法(UPLC-MS/MS)测定小麦中DON含量,再利用光谱仪在线采集小麦的可见/近红外光谱。数据处理步骤为:采用多元散射校正以及二阶导数对光谱进行预处理,同时根据竞争性自适应权重取样算法提取特征波长,最后利用线性判别分析(LDA)与偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)建立小麦粉样品的定性分析模型(以国家标准1000μg·kg^-1为界限),根据偏最小二乘回归(PLSR)建立小麦粉样品DON含量定量分析模型。UPLC-MS/MS结果表明小麦DON污染风险较高,所测样品超标率约为50%。可见/近红外光谱分析表明不同DON含量小麦样品光谱特征具有一定的差异,原始光谱和二阶导数谱图可看出1420 nm处DON含量越高,吸光度越低。由于DON绝对含量低而光谱仪的检测限有限,通过主成分分析未能发现明显的聚类趋势,但根据全光谱以及特征光谱所构建的LDA与PLS-DA判别模型均能够对超标和未超标样品进行快速识别与筛查,最佳识别率达87.69%。从定量分析结果来看,所构建的小麦样品DON含量的PLSR模型结果不太理想,最优模型结果:预测集相关系数(rp)为0.688,均方根误差(RMSEP)为727μg·kg^-1,相对分析偏差(RPD)值为1.38,模型精度和稳健性有待进一步提升。利用可见/近红外光谱和化学计量学方法,实现小麦DON含量超标与否的在线判别与筛查,为我国小麦产品质量安全快速检测提供了技术参考。但对DON含量的定量分析还需要进一步研究,探究外部因素对模型的影响,并拟扩大样品量,收集不同地区、不同品种的小麦样品,提高模型的精度及普适性。

高速凸轮变系数多项式凸轮曲线的研究

提出一种七、九、十一次变系数多项式曲线设计方法,通过对凸轮曲线方程及特性参数进行计算,绘制其特性参数图谱,达到改变凸轮曲线的运动学和动力学特性,提高了凸轮曲线设计的灵活性和选择性的效果。

磨料水射流铣削加工表面质量的研究

以磨料水射流铣削加工质量为核心,通过对45#材料进行铣削加工实验,采用单因素分析法,分析磨料水射流铣削加工时主要加工参数靶距S、喷嘴移动速度v、射流压力p、横向进给量L、铣削次数n对铣削加工质量的影响,得到了加工参数对表面质量的影响规律,为磨料水射流铣削加工其他材料提供了参考。

可见-近红外光谱结合机器视觉动态检测花生黄曲霉毒素B1污染

花生是一种重要的油料作物,易受曲霉菌感染从而产生黄曲霉毒素,其中黄曲霉毒素B1(AFB1)对人畜具有较高威胁。传统AFB1检测方法操作繁琐、破坏物料以及耗时长等问题较为突出,因此发展一种快速、无损且适合在线的检测方法对花生生产及加工具有重要意义。将从市场购买的市购花生,于28℃和85%相对湿度环境中储藏至霉变。在0, 4, 6, 7和8 d时间段,再分别以0.15 m·s^-1的速度动态采集其光谱和图像信息,采集信息后利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定花生中AFB1含量。对光谱采用多元散射校正、基线校正、标准正态变量校正以及Savitzky-Golay平滑等方法预处理,并对600~1 600 nm范围内的光谱数据进行主成分分析,根据主成分权重系数确定8个特征波长(630, 1 067, 1 150, 1 227, 1 390和1 415 nm);对图像采取灰度化和阈值分割等方法处理,并提取12种图像颜色特征参数。最后利用线性判别分析(LDA)以及支持向量机(SVM)建立花生样品的定性判别分析模型(以国家标准20μg·kg^-1为界限)。ELISA结果表明,花生AFB1超标率为58%;可见-近红外图谱分析表明,在1 180 nm等波峰处随着毒素侵染程度的加深,吸光度逐渐降低;机器视觉分析表明,随着储藏时间的增加,花生表面逐渐暗淡并有菌丝覆盖,毒素侵染水平逐渐提高,花生图像的RGB值总体下降。通过主成分分析发现,光谱呈现较明显的聚类趋势,而图像及数据融合聚类趋势不明显。根据全谱段、特征波长构建的LDA和SVM模型均能够对超标和未超标样品进行快速识别,其中基于全谱段的模型最佳识别率达92%,基于特征波长的模型最佳识别率达88%;相对于基于光谱信息建模,非线性SVM模型在根据图像颜色特征参数建模分析上表现较优,最佳识别率为90%;结合花生样品内外部信息,基于光谱和图像信息融合的SVM模型最佳识别率达到92%。利用可见-近红外光谱以及机器视觉技术结合化学计量法,实现花生AFB1含量超标与否的动态判别具有一定可行性,为花生在线质量安全检测提供了理论基础。

漫透射近红外光谱的便携式面粉品质安全检测仪的设计

基于近红外漫透射光谱分析技术,设计了便携式面粉品质安全检测仪,该检测仪主要包括光谱采集模块、光源控制模块、处理与显示模块以及电源模块。其中漫透射检测附件不仅可以实现光谱补偿功能,还可以有效避免外界杂散光的干扰,设计了控制光源开关的电路,通过实验确定样品的最佳厚度。选用树莓派4B作为核心处理器,选用可充电锂电池供电,仪器可持续供电2 h,仪器大小为250 mm×170 mm×300 mm。以去除麸皮后由小麦磨成的面粉为研究对象,总共180份样品,每份样品再分三份,分别为黄色、红色和蓝色。对所有的红色样品使用波长为900~1870 nm的近红外漫透射光谱进行光谱信息采集并记录,对所有的黄色样品进行湿度值的测量并记录,对所有的蓝色样品进行DON含量的测量并记录,三种样品需要同时进行测量。利用箱线图剔除光谱两端的噪声和一个异常样本,最终选取1048~1747 nm波段光谱进行建模。利用多元散射校正(MSC)、S-G卷积平滑和标准正态变换(SNV)对原始光谱数据进行预处理,分别建立了面粉湿度的偏最小二乘回归预测模型和DON含量超标与否的PCA-逻辑回归分类模型。所建湿度的最优PLSR预测模型的建模集和预测集相关系数分别为0.883和0.853,均方根误差分别为0.382%和0.286%,残差预测偏差RPD为2.5;所建DON含量超标与否的PCA-逻辑回归分类模型的预测集ROC曲线下的AUC值为0.927,混淆矩阵显示未超标样本的预测准确率为96%,超标样本的预测准确率为89%。基于PyQt5设计GUI界面,运用Python语言编写了面粉品质实时检测系统,该检测软件可以实现PLSR、PCA-逻辑回归模型的训练、保存和加载。利用外部验证集试验验证了便携式面粉多品质检测仪的精确性和稳定性。结果显示面粉湿度的外部验证集相关系数和均方根误差为0.876和0.21%,最大相对误差为2.89%。面粉DON含量超标与否的识别准确率为90%,表明该仪器可以对面粉的湿度和DON含量超标与否进行无损检测分析。

急性脑梗死病人外周血血管内皮生长因子动态变化与病情严重程度及预后相关性研究

目的:探讨急性脑梗死(ACI)病人血清血管内皮生长因子(VEGF)水平变化的临床意义。方法:收集2019年3-11月首次发生脑梗死并且24 h内入院的病人46例。使用了双抗体夹心酶联免疫吸附法(ELISA)连续测量入组病人的1、3、7、14 d清晨空腹状态下血清VEGF水平指标,同时根据美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)的神经功能缺损程度评分结果将入院时病人分为轻、中、重度3组。并于发病14 d重新对病人进行评估,如果NIHSS评分较入院时下降≥4分或入院时评分<4分,重新评估后NIHSS评分未增加,则定义为预后好组,反之为预后差组。另外收集同阶段的年龄、性别匹配的15例经头颅CT或磁共振检查无异常的正常健康人作为对照组。结果:与对照组比较,ACI组在发病1、3、7、14 d血清VEGF水平均明显升高(P<0.01)。并且在ACI后7 d达到高峰。在ACI后14 d下降,但与对照组相比,差异仍有统计学意义(P<0.01)。ACI组血清VEGF水平在不同时间点均随着病情严重程度增加而有上升趋势,并在发病7 d、14 d具有统计学意义(P<0.05)。预后差组的ACI病人血清VEGF水平在各时点均表现出比预后好组高的趋势(P<0.05)。进一步亚组分析,在相同卒中严重程度的情况下,预后差组的各时间点血清VEGF水平均有高于预后好组的趋势,但除轻度卒中组的1 d、3 d外(P<0.05),2组差异无统计学意义(P>0.05)。ACI病人发病3、7、14 d血清VEGF水平与入院时NIHSS评分呈正相关关系(P<0.05),NIHSS评分与发病1 d血清VEGF水平无明显相关性(P>0.05)。结论:ACI发生后血清VEGF水平升高,且随ACI病程进展而呈波动性变化。血清VEGF水平与ACI病人的病情严重程度相关。血清VEGF水平与短期功能预后有一定的相关趋势。

多项式拟合法在旋盖机凸轮曲线设计中的研究与应用

针对局部控制条件过多时传统多项式插值法所设计的凸轮曲线幂次过高,不利于旋盖机凸轮加工的问题,分别采用整体5次、6次及7次多项式拟合法来设计旋盖机凸轮曲线,在满足局部控制条件的同时控制多项式幂次。当凸轮曲线各项特性参数均得到优化后,构建旋盖机凸轮机构三维模型,并对其进行动力学仿真分析,综合对比机构运动学与动力学性能,确定最优的凸轮曲线。

基于NURBS曲线的螺杆转子型线反向设计研究

提出基于啮合线法和NURBS曲线的螺杆转子型线设计方法。在啮合线法求转子型线过程中,结合龙贝格求积公式,求解NURBS曲线的包络条件,实现只由控制点、权因子和节点矢量决定的整段式的NURBS曲线啮合线的反向设计。通过该方法得到误差在0.5μm以内的复盛型线,验证了利用NURBS曲线进行螺杆转子反向设计的可行性。并利用NURBS曲线的局部修改性对型线进行性能优化,使转子的泄露三角形面积减少了5%,面积利用系数上升了1%。为双螺杆压缩机转子型线优化设计提供了一种理论和方法。

基于回归分析的磨料水射流加工深度预测研究

为精确控制磨料水射流加工深度,需要深入研究磨料水射流加工参数对加工深度的影响。以喷嘴移动速度v、射流压力p和靶距S为影响因素,加工深度h为试验指标,进行磨料水射流加工深度正交试验,得到三种因素影响主次顺序为喷嘴移动速度v、射流压力p、靶距S。结合回归分析理论,建立磨料水射流加工深度预测模型,并通过实验进行验证。研究结果显示,基于正交试验的回归分析预测模型平均预测误差为5.17%,具有很高的可靠性。

基于冲击模型的含间隙高速凸轮机构动力学分析

为了提高含间隙高速凸轮机构动态性能。采用二状态冲击副模型模拟凸轮和从动件间的间隙,构建考虑阻尼的含间隙凸轮机构动力学模型。以摆线凸轮曲线为激振函数,采用有限差分法求解动力学方程。对含间隙动力学模型进行时域和频域分析,绘制相应的加速度时域和频域响应图谱,得出了阻尼比、周期比对动态响应的影响,并对常用的几种高速凸轮曲线进行动力学分析。得出:间隙存在会导致系统响应精度变差;间隙对从动件升程加速段的影响较小;对减速段和休止期影响较大;传统理论在间隙动力学中的应用存在局限性。

淹没环境下高压水射流喷嘴的结构优化

为提高高压水射流在辅助大型沉井沉降施工中的效率,对水射流关键元件喷嘴进行选型和结构优化,要求射流具备高能量、低衰减特性。从4类回转形喷嘴中优选速度衰减小的喷嘴,确定合理的速度衰减研究指标,再结合尺寸参数设计正交实验,利用回归分析建立预测模型,可以确定各个尺寸参数对速度指标的影响程度。由高压泵站输入压力和流量确定喷嘴的最大直径,再由预测模型确定最佳喷嘴是出口直径2.8 mm、入口直径5.26 mm、收缩角为12.3°的锥形喷嘴。

NURBS曲线在罗茨泵转子型线设计中的应用

将NURBS曲线运用到罗茨泵转子型线的设计中,设计了叶峰曲线的合理区域。求解了NURBS曲线的包络条件,实现了由控制点和权因子决定NURBS曲线罗茨泵转子型线的方法。该方法重新设计了渐开线型转子型线,平均误差在0.1μm内,处于合理误差范围内,验证了NURBS曲线设计罗茨泵转子型线的可行性。并利用NURBS曲线局部可调的特性,对转子型线进行了改进优化,使转子型线的面积利用系数提高了1%,为罗茨泵转子型线设计提供了一种理论和方法。

双螺杆压缩机转子啮合线对其性能参数的影响

根据双螺杆压缩机转子型线的啮合线上关键点的分布,将螺杆转子型线的啮合线分为5段。并详细讨论了每一段变化对转子型线性能参数的影响。最终得出:啮合线围成的面积越大,则面积利用系数越大,即阴阳转子齿间面积之和越大;对泄漏三角形面积产生影响的只有啮合线密封侧的3段;接触线长度的变化是比较复杂的,其与转子型线的线型有很大的关系。

弧面分度凸轮机构动态特性的研究

在利用双三次B样条曲面算法建立出弧面凸轮机构三维模型的基础上,结合ADAMS软件建立刚柔耦合动力学模型,并对其进行运动学分析,验证模型的正确性。同时,对机构进行不同运动参数下的仿真分析,得到不同参数情况下角加速度、接触力的变化曲线图。通过对变化曲线图的分析,转速和阻尼系数对弧面分度凸轮的动态特性都有影响。尤其在分度期间,影响最为明显。随着弧面分度凸轮转速的提高,分度盘角速度和接触力都呈现逐步增大的趋势。随着阻尼系数值的增大,分度盘的最大角加速度值将会先减小(在150N·s/mm处达到最小)再增大。而滚子与分度盘之间的接触力会随着阻尼系数的增大而上升。

双螺杆压缩机CFD仿真分析及实验验证

针对双螺杆压缩机流体域形状复杂并随时间变化的特点,运用STAR CCM+软件进行计算流体动力学(CFD)分析,并搭建试验平台验证分析结果的准确性。通过对比仿真监测点和与之相对应的试验实测点的压力,两者在压力值和压力波动周期等方面具有较好的一致性,验证了CFD分析结果的可信度。

基于包络理论的谐波传动共轭齿廓求解和啮合分析

针对数值求解谐波传动共轭齿廓推导复杂,不易求解等问题,运用一种根据柔轮运动轨迹包络的方法求解共轭齿廓,同时调整柔轮齿廓的沿轴向的不同齿高,使柔轮齿与共轭钢轮齿啮合时不发生干涉。为分析柔轮的齿根圆半径和转矩对柔轮应力的影响,通过Ansys Workbench建立了多体接触模型,探究了齿根圆半径和加载不同转矩对柔轮应力的影响规律。结果表明:柔轮应力对齿廓参数变化的敏感度高于所加载的转矩,因为谐波传动为多齿啮合传动,单个齿所受的应力较小,载荷对柔轮应力的影响相对小于齿廓参数的影响。

预先硬膜外腔置管镇痛对分娩效果与方式的影响

目的观察硬膜外腔预先置管对分娩镇痛效果与分娩方式的影响。方法选择有阴道试产条件且要求硬膜外腔分娩镇痛产妇120例,分A、B两组,各60例。A组:有规律宫缩,宫口<3 cm,进行硬膜外腔置管,在产妇无法忍受疼痛时给药镇痛。B组:有规律宫缩,宫口≥3 cm,进行硬膜外腔置管并即刻给药镇痛。结果 A、B两组产妇分娩镇痛效果好,两组比较差异无统计学意义(P>0.05),但是由于A组对镇痛时机有个体化的主动权,对整个分娩期间的镇痛满意度更高,与B组比较差异有统计学意义(P<0.05)。两组缩宫素使用率、中转剖宫产率、第一产程时间、产后2 h出血量、新生儿1 min、5 min Apgar评分等指标比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论硬膜外腔预先置管分娩镇痛效果可靠、满意度更高、母婴安全、不增加中转剖宫产率。