考虑有限缓存约束的多机器人装配单元调度问题研究

【目的】解决在有限缓存约束下的装配与搬运作业整体调度问题。【方法】考虑单元内缓存容量约束和搬运时间对调度的影响,建立了考虑有限缓存约束的模型,并基于关键路径的改进遗传算法求解该模型,提出了适合该模型的三层编码方式和插入式解码方式,设计了基于关键路径的交叉和变异方法,通过标准测试算例对算法的主要参数进行优化求解,并通过实验验证了改进操作的有效性。【结果】1)各参数对算法求解性能的影响力由大到小依次是:多样性阈值thr、种群大小pop、交叉概率β、变异概率γ、轮盘赌筛选尺度k。2)随着种群规模的增大,能够搜索到最优解的概率更大,但在种群规模增大到150之后此影响将减弱。3)交叉概率β取80%,轮盘赌筛选尺度k取2,变异概率γ取10%较为合适。【结论】1)正逆工序两种初始化方式可以互为补充,通过添加补充种群的方式,可以使得遗传算法具有较好的进化动力并取得较优的计算结果。2)采用基于关键路径的交叉和变异方法,不仅能够提升种群中的信息交换效率,使得种群整体的进化更加优秀,也能够在一定程度上提升算法的局部搜索能力。3)将缓存容量设置为全部待调度工件的20%可以得到较优的调度结果。

订单型机器人冲压单元排样选配与生产调度集成优化

【目的】解决订单式冲压生产中,生产准备周期长、效率低且资源利用率低等问题。【方法】提出一种将排样选配与生产调度进行集成优化的思路来解决上述问题。建立了以最小化中间库存、换模次数、总拖期时间为优化目标的集成优化模型,设计了一种将排样选配与生产调度统一考虑的多层结构编码方法和一种考虑机器人调度策略的解码方法,提出了混合鲸鱼优化算法(HWOA)并应用该算法对此集成优化问题进行求解,然后设计多组测试算例,将HWOA与其他算法进行了对比。【结果】1)HWOA获得的Pareto解是最优解,质量比NSGA-II、HNSGA-II、MOGA、PSO+SA获得的Pareto解都要好;2)HWOA单独运行各算例10次后,从最终的Pareto解集中筛选出来的最满意解结果均较好,符合计算目标。【结论】实验结果验证了该算法的可行性和有效性,相对于其他算法,HWOA在解决IOLS-ORSC问题上具有一定的优越性;文章提出的解码方法考虑了机器人的调度策略,实现了RSC中物料运输任务与生产任务的协调分配;未来可以将几何排版与冲压工艺考虑进来,进一步提高研究的实际应用价值。

机器人制造单元集成式工艺规划与调度方法

文章针对机器人制造单元集成式工艺规划与调度(RMC-IPPS)问题,并考虑其加工次序柔性、加工柔性及工序柔性,提出了一种多层级线性编码的方法,该方法能有效地将RMC-IPPS问题的解用简单的数据结构表示,并实现对问题的整体求解。同时,针对毛坯件/半成品在单元中的转运问题,设计了一种基于贪婪思想的机器人调度策略,该策略每一步都选择当前的最优状态,使生产周期尽量不因搬运工序的存在而产生过多延滞。最后,设计出一种基于外部档案库的NSGA-Ⅱ算法(M-NSGA-Ⅱ),该算法通过外部档案库对非劣解进行二次搜索,以避免种群多样性趋于单一,并通过基准实例与实际生产应用算例对所提方法进行验证,并将改进后的算法与其它算法进行对比。结果表明,相较标准NSGA-Ⅱ算法,M-NSGA-Ⅱ算法的覆盖率为100%;相较文献中的算法,M-NSGA-Ⅱ算法具有更高的覆盖率。

不同提取及扩增方法检测大肠杆菌DNA的性能比较

大肠杆菌O157∶H7是一种危害性极大的食源性致病菌,为实现大肠杆菌O157∶H7的快速检测,分别采用碱加热裂解法、TritonX-100加热裂解法、溶菌酶加十二烷基硫酸钠(SDS)裂解法、SDS加蛋白酶K裂解法及热裂解法5种方法提取大肠杆菌O157∶H7基因组DNA,考察了环介导等温扩增(LAMP)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)扩增法对所提取DNA的检测效果,并建立最佳的核酸快速提取样品预处理方法.结果表明,以碱加热裂解预处理提取的大肠杆菌O157∶H7基因组DNA为检测样本时,LAMP扩增及qPCR扩增法的检测性能最好,检出限达到10^(1)CFU/mL,与常规商品化试剂盒提取所得菌液基因组DNA的检测性能一致.所建立的碱加热裂解样品预处理方法耗时短、成本低,无须进行复杂的核酸提取,操作简单,可用于大肠杆菌O157∶H7的快速检测.

基于双重CRISPR-Cas12a的新型冠状病毒核酸胶体金检测试纸条的研制

目的为实现快速检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2),干预和防止病毒的传播,研制一种基于双重CRISPR-Cas12a的SARS-CoV-2核酸胶体金快速检测试纸条。方法通过设计基于ORF1ab和N基因靶序列内的正反两个依赖原间隔邻近基序(PAM)位点crRNAs,将恒温扩增技术与CRISPR-Cas12a检测相结合,并结合侧向层析试纸条技术,实现对SARS-CoV-2 ORF1ab和N基因同时扩增与双重CRISPR的可视化检测。结果检测试纸条可在37℃条件下20 min内取得结果,具有较好的灵敏度、特异度及热稳定性。对SARS-CoV-2假病毒的检测灵敏度为250 copy/mL,检测16种其他呼吸道病原体均无交叉反应,在37℃条件下存放8 d仍然具有较好检测效果。临床研究显示,检测SARS-CoV-2总符合率为95.00%(57/60)。结论基于双重CRISPR-Cas12a的SARS-CoV-2核酸胶体金快速检测试纸条提高检测效率和准确度的同时降低了成本,可用于SARS-CoV-2的现场快速检测。

新型冠状病毒和甲/乙型流感病毒抗原联合快速检测试剂的研制及性能评价

目的建立新型冠状病毒(2019-nCoV)、甲型流感病毒(Flu A)和乙型流感病毒(Flu B)胶体金抗原联合快速检测试剂的制备工艺,并系统评价试剂的性能指标。方法采用柠檬酸三钠两步还原法制备胶体金溶液,用抗2019-nCoV核衣壳蛋白(NP)单抗、抗Flu A NP单抗、抗Flu B NP单抗及多肽作为标记抗体,硝酸纤维素膜上分别包被抗2019-nCoV NP单抗和抗多肽单抗制备新型冠状病毒抗原试纸条,另一硝酸纤维素膜上分别包被抗Flu A NP单抗、抗Flu B NP单抗和抗多肽单抗制备甲/乙型流感病毒抗原试纸条。对试剂盒最低检出限、重复性、交叉反应及临床诊断符合率进行性能评价。结果检测国家参考品,试剂盒最低检出限和重复性均符合要求;分析特异性研究显示,试剂盒与16种呼吸道相关病原体毒株均无交叉反应性。临床研究显示,检测新型冠状病毒总符合率为99.11%(111/112),甲型流感病毒总符合率为98.78%(81/82),乙型流感病毒诊断总符合率为97.56%(80/82)。结论新型冠状病毒和甲/乙型流感病毒抗原联合快速检测试剂检测灵敏度和特异性高,出结果快,操作便携,可用于新型冠状病毒和甲/乙型流感病毒的快速筛查及鉴别诊断。

t-PAIC单克隆抗体制备及磁微粒化学发光免疫检测

以组织型纤溶酶原激活剂-抑制剂复合物(t-PAIC)为免疫原制备和筛选了一对特异性单克隆抗体,并建立了一种检测人体血浆t-PAIC的磁微粒化学发光免疫检测方法。通过与参比方法比对,选定了反应速度更快的一步法作为反应模式,然后对t-PAIC检测方法的检测性能进行了评估。结果显示:该方法的空白限为0.43 ng/mL,检出限为0.91 ng/mL;线性范围为0.91~100ng/mL;重复性CV小于4%,精密度CV小于3%;样本回收率在100%~110%之间;常见干扰物对检测结果无明显影响。构建了t-PAIC检测方法的参考区间,健康成年男性参考范围为1.85~15.91 ng/mL,健康成年女性参考范围为1.90~9.43 ng/mL。t-PAIC检测方法反应快速,在血栓疾病诊断中有重要的应用价值。

基于多重荧光编码技术对TORCH感染的高通量检测

TORCH感染的早期快速诊断在疾病管理中至关重要,有助于提高诊疗效果,降低医疗风险。利用多重荧光编码技术,建立了一种可同时检测弓形虫、风疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒特异性抗体IgG的免疫分析法。通过对偶联缓冲液pH值及Goat anti-Human IgG-PE浓度的优化得到最佳检测条件,并对该实验方法的精密度、特异性、剂量-反应曲线及检出限进行性能验证。结果表明,各项目的相对标准偏差(RSD)均小于10%,与多种常见的病原体抗体均无交叉反应,在40 min内能同时完成5个项目的批量检测,且与CLIA方法测试的结果具有良好的相关性。此方法可缩短检验周期、节约检测成本,为临床上快速、灵敏、高通量的TORCH感染筛查提供一种新的途径。

利用SOLIDWORKS实现电缆布置的三维设计

SOLIDWORKS软件是常见的三维模型设计软件,针对电缆布置的三维设计,文章介绍了电缆参数的设置方法,常用电缆附件的设置方法及电缆布置模型的建立方式。根据工程应用表明,此方法建立的三维模型能够精确测量电缆的实际使用长度,合理地实施电缆安装工作。

基于荧光纳米粒子的新型冠状病毒核衣壳蛋白免疫层析快速检测试剂的研制

目的:建立新型冠状病毒(SARS-CoV-2)抗原快速检测试剂的制备方法,并对检测试剂的性能指标进行评价。方法:以羧基荧光纳米粒子标记的羊抗SARS-CoV-2核衣壳蛋白(NP)多克隆抗体及鸡IgY为标记抗体,硝酸纤维素膜上分别包被鼠抗N蛋白单克隆抗体和羊抗鸡IgY抗体作为检测线和质控线制备免疫荧光试纸条,对试剂最低检出限、交叉反应性、重复性、临床诊断灵敏度和特异性进行性能评价。结果:检测N全长重组蛋白及热灭活培养物的最低检出限分别为13.8 pg/ml和1.6×10^(2) TCID_(50)/ml;测试16种常见呼吸道病原体高浓度样本均无交叉反应;高、低两个浓度参考品变异系数(CV)分别为7.68%和4.98%。临床鼻咽拭子样本及健康人群鼻拭子样本测试,诊断灵敏度为86.36%(19/22),特异度为99.16%(355/358),总符合率为98.42%(374/380);一致性检验Kappa值为0.8553(P<0.05)。结论:SARS-CoV-2荧光抗原检测试剂检测灵敏度和特异性高,检测速度快,操作便携,可作为现有核酸检测法的补充手段,用于新型冠状病毒的早期筛查。

基于微流控技术的磁免疫荧光法在EB病毒检测中的应用

EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)的早期诊断能够降低患者发生重大疾病的风险。临床上常用的EBV抗体的检测方法存在耗时长、试剂消耗大和效率低等缺点。相比于传统的检测方法,微流控(microfluidics)技术具有高通量、试剂消耗少,污染少和自动化程度高等优点,磁免疫荧光技术具有检测效率高、信号强等优点,将两者的优势结合,能够弥补传统方法的不足。鉴于此,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为芯片原材料,经过激光切割及真空热压加工工艺能够快速获得芯片。将包被抗原的磁珠及包被抗人抗体的荧光微球经过冷冻干燥工艺快速冻干成小球并嵌入芯片内,经过孵育和清洗后,进行检测。通过图像分析快速得到检测结果。通过精密度、特异性、剂量-反应曲线及检出限测试,进行性能验证。通过与化学发光免疫分析法(CLIA)检测的临床样本比对,进行方法学与临床应用评价。结果显示相对标准偏差(RSD)均小于10%。与多种常见的病原体抗体均无交叉反应。EB病毒衣壳抗原(Epstein-Barr viral capsid antigen,EB VCA)IgG项目的检出限为1.92 U/mL,线性范围为1.92~200 U/mL,阳性符合率为95.77%(68/71),阴性符合率为86%(43/50);EB VCA IgA项目的检出限为2.79 U/mL,线性范围为2.79~200 U/mL,阳性符合率为92%(46/50),阴性符合率为92.96%(66/71);EB病毒核心抗原1(Epstein-Barr nuclear antigen 1,EB NA1)IgG项目的检出限为3.13 U/mL,线性范围为3.13~200 U/mL,阳性符合率为92.96%(66/71),阴性符合率为92%(46/50);EB NA1 IgA项目的检出限为1.53 U/mL,线性范围为1.53~200 U/mL,阳性符合率为90%(45/50),阴性符合率为91.55%(65/71)。4个项目能在20 min内快速完成检测,且与临床上使用CLIA方法测试的结果具有良好的相关性,可以为临床提供一种快速、灵敏、简便、自动化程度高和易于基层推广的检测方法。

空气喷射换热在PCR控温中的实验研究

目的实现对微型扩增腔快速、准确的温度循环控制.方法采用空气喷射换热方式对微型扩增腔内扩增液的PCR过程进行热管理,通过搭建风速及风温可调的空气喷射换热PCR温度控制实验平台,充分利用空气射流冲击的高效换热特性,强化空气与扩增液间的传热过程.结果获得了风速、风温对微型扩增腔内不同扩增介质升降温速率的影响规律,且获得了较快的升降温速率.结论为空气喷射换热方式在PCR循环热管理中的实践应用提供了参考数据,也为我国PCR控温方式的研究提供了新思路.

BDT、BDTO分子结构修饰后高发光性能纳米材料的筛选及其在血清PCT检测中的应用

目的对苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)和苯并[1,2-b:4,5-b′]-二噻吩1,1,5,5-四氧化物(BDTO)的分子结构进行修饰后筛选高发光性能的纳米材料,并观察其在血清降钙素原(PCT)免疫荧光检测中的应用效果。方法对BDT和BDTO进行三苯胺(TPA)、3位连接咔唑(PcZ)、9位连接咔唑(CzP)及叔丁基(TCzP)分子结构修饰,根据其发光性能相关指标[最大吸收波长(λabs)、最大发射波长(λem)、Stokes位移及溶液态、聚集态的绝对量子产率]、在水中的粒径分布情况,筛选CzP-BDT作为进行后续实验的纳米材料。以DSPE-PEG2000-MAL为包覆基质,采用改进的共沉淀技术及酰胺缩合一步法对CzP-BDT纳米粒子进行包装及抗PCT检测抗体标记。取浓度分别为45、30、<0.05 ng/mL的血清PCT样品和生理盐水各100μL,分别采用荧光微球FM02的免疫荧光分析法(简称FM02法)及CzP-BDT的免疫荧光分析法(简称CzP-BDT法)对不同标本进行免疫荧光检测。结果在470 nm激发光波长下,FM02法检测的发射光谱为500~650 nm,在525 nm处测得最大荧光强度;其中检测45 ng/mL的血清PCT样品时在525 nm处荧光强度为415.5,检测30 ng/mL和<0.05 ng/mL的血清PCT样品以及生理盐水时在525 nm处荧光强度分别为197.5、197.5、146.8。在340 nm激发光波长下,CzP-BDT法检测的发射光谱为500~650 nm,在525 nm处测得最大荧光强度;其中检测45 ng/mL的血清PCT样品时在525 nm处荧光强度为1064.0,检测30 ng/mL和<0.05 ng/mL的血清PCT样品以及生理盐水时在525 nm处荧光强度分别为766.2、664.0、456.9。两种方法均能检出45 ng/mL的血清PCT样品,但对于30 ng/mL、<0.05 ng/mL的血清PCT样品,只有采用CzP-BDT纳米粒子进行免疫荧光检测能实现有效鉴别并与生理盐水进行区分。结论成功制备8种BDT、BDTO化合物,并从中筛选具有高发光性能的CzP-BDT纳米材料;其在低浓度血清PCT免疫荧光检测的灵敏度高于FM02荧光微球,有望成为血清PCT免疫荧光检测的新一代发光材料。

基于微流控技术的呼吸道病毒可视化免疫检测研究

利用微流控芯片技术,开发了一种集成、快速、简单的免疫微流控芯片,通过胶体金显色反应对4种呼吸道病毒抗原进行可视化免疫检测。结果表明,芯片对甲型流感抗原、乙型流感抗原、呼吸道合胞病毒抗原和新型冠状病毒抗原的检出限分别为37.6 ng/mL、17.8μg/mL、112.5 ng/mL和0.05 ng/mL,检出时间为10 min,特异性良好。此方法可实现呼吸道病毒抗原的现场快速检出,及时区分新型冠状病毒肺炎与普通呼吸道感染,可提高疫情防控效率。

肌钙蛋白I纳米酶纸芯片的制备及应用

目的以羧基化Fe3O4纳米酶为信号标记物,建立兼具可视化判读及高灵敏定量的新型纳米酶纸芯片(nanozyme-based immunochromatographic paper chip,NIPC),进行肌钙蛋白I(cTnI)的床旁快速检测。方法采用侧流免疫层析原理建立了可视化快速定量检测cTnI的纳米酶免疫纸芯片,并对50例临床血清样本进行检测。结果本研究制备的肌钙蛋白I纳米酶免疫纸芯片(cTnI-NIPC)最低检测限为0.015 ng/mL,线性范围为0.03~12 ng/mL;完成检测时间为20min;临床样本测试,与临床检测结果具有良好的相关性(r=0.99,P<0.01),灵敏度为84.62%,特异性为95.83%。结论初步建立了新型肌钙蛋白I纳米酶免疫纸芯片,为临床提供了一种灵敏、快速、定性及定量检测人血清肌钙蛋白I的检测方法。

双通道微流控芯片的研制及在RNP抗体和SmD1抗体检测中的应用

自身免疫性疾病发病机制复杂,治愈难度大,因而早期诊断对疾病的有效防治具有重要的意义。为实现从单通道单标志物的单一检测到双通道双标志物的同时检测,开发了一种具有加样孔、储存腔、特斯拉阀、混合区、反应腔、废液腔和流道的双通道微流控芯片。将检测抗体储存于储存腔,利用特斯拉阀控制液体在芯片中的流向。用自制芯片对RNP抗体和SmD1抗体进行检测,检测范围分别为9.6~444.0 AU/mL和12.5~424.8 AU/mL,RSD分别为4.4%和3.5%,检测限分别为5 AU/mL和6.25 AU/mL,检测特异性、重复性良好,可应用于自身免疫性疾病的快速便捷诊断。

应用阿伦尼乌斯模型推导体外诊断试剂盒有效期的实用研究

目的研究应用统计分析和阿伦尼乌斯模型来推导体外诊断试剂盒有效期的可行性。方法使用游离三碘甲状腺原氨酸(FT 3)、游离甲状腺素(FT 4)和促甲状腺激素(TSH)3种测定试剂盒(化学发光法)进行25.0℃、32.5℃、37.0℃、43.0℃4个温度的加速试验后,经校准测试样品,根据阿伦尼乌斯方程推导在2.0℃~8.0℃储存温度下试剂盒的有效期。结果通过计算FT 3、FT 4和TSH加速后试剂盒校准失败发生的时间,推导产品有效期分别为603、1089和799 d。结论通过加速试验推导出的有效期同试剂真实有效期有相关性,应用阿伦尼乌斯模型来推导体外诊断试剂的有效期是可行的。

TIF1-γ重组蛋白的表达及其在抗TIF1-γ抗体ELISA检测方法中的初步应用

目的通过基因工程技术制备转录中介因子1-γ(TIF1-γ)重组蛋白并探讨其用于研制抗TIF1-γ抗体检测试剂的应用价值。方法采用昆虫杆状病毒表达系统表达目的蛋白,并将重组目的蛋白作为包被抗原初步建立抗TIF1-γIgG抗体ELISA检测方法。结果成功表达并纯化TIF1-γ重组蛋白。自建抗TIF1-γIgG抗体-ELISA检测21例抗TIF1-γIgG抗体阳性样本,检出率为100%;检测44例健康对照组和25例疾病对照组样本,特异性为97.1%。结论制备的TIF1-γ重组蛋白在研制体外诊断试剂方面有较好的应用前景,基于此重组蛋白初步建立的抗TIF1-γIgG抗体-ELISA是一种特异和灵敏的血清学检测方法,对临床诊断和治疗皮肌炎患者有一定的应用价值。

浅析现代电子测量技术与仪器仪表的发展

随着我国的科学技术的不断发展,电子测量技术也逐渐的强大,而电子仪器仪表也进入了高科技发展的道路。本文阐述了电子测量技术的的重要性,分析了电子测量技术的问题,介绍了我国现今的高科技成果,并对电子测量仪器的发展提出了建议。

基于酵母重组人细胞核抗原的多种自身抗体复合斑点胶体金法的研发与评价

目的建立一种简便快速的自身免疫抗体复合斑点胶体金法。方法将7种人细胞核抗原Sm D1、Sm B′、SSA52、SSA60、SSB、U1RNP 70K、Jo-1用毕赤酵母表达纯化后,点样于硝酸纤维素膜(NC)上,以此检测血清中相应的多种自身抗体,用SPSS 11.0统计软件分析,总符合率及7个组间符合率的比较用χ~2检验。结果与欧蒙自身抗体酶联免疫吸附法(ELISA)检测为不同自身免疫性疾病阳性血清291份和正常人血清60份比对,复合斑点胶体金法阳性符合率分别为:抗Sm D1 93.7%(59/63),抗Sm B′91.7%(55/60),抗SSA52 91.0%(81/89),抗SSA60 90.5%(76/84),抗SSB 98.6%(70/71),抗U1RNP 70K 93.6%(73/78),抗Jo-1 91.1%(51/56);阴性符合率为100%(60/60);总符合率为92.8%(465/501),统计学检验均无显著性差异(P<0.05)。结论复合斑点胶体金法简便、快速、准确,可满足临床对自身免疫性疾病联合诊断的需求。