仿生无痛注射针头研究进展

医用注射针是现代医疗诊治过程中的常用器械,但注射针头刺穿皮肤时产生的疼痛感会给患者带来严重不适,国内外学者就如何减轻注射过程对人体造成的疼痛感开展了广泛研究。蚊子、蝉、蜜蜂等昆虫的刺吸式口器因具有低阻力刺入动植物表皮的功能,已被视为仿生原型用于研制无痛注射针头。从注射针头刺穿皮肤疼痛的产生机制入手,概述了疼痛测量方法以及仿生原型刺入机理,重点分析了低阻力医用注射针头的减阻机理,介绍了微针阵列在材料选择与制备方面的研究状况,展望了低阻力医用注射针头研制的应用前景,指出未来在仿生无痛注射针的制备中,应基于高精度3D打印技术和激光微纳加工技术,获取加工精度更高的仿生无痛注射针头。     

基于光纤Fabry-Perot传感器的静冰压力检测方法研究

针对静冰压力检测需求,本文提出了一种基于光纤Fabry-Perot传感原理的静冰压力检测方法。其特点是结合精密切割方法,制备了一种单模光纤-毛细玻璃管-单模光纤结构的Fabry-Perot传感器,并采用金属管/PDMS填充方法对传感器进行了封装。为了提升传感器的抗温度干扰能力,采用了双传感器检测方法。在此基础上,进行了基于光纤FP传感器的静冰内部应力检测实验,研究了传感器受到冰温压力时的干涉谱峰偏移情况。实验结果表明：在静冰冷冻与融化过程中,传感器干涉光谱的谱峰移动达14nm。同时双传感器检测方法明显提升了其温度抗干扰能力。     

基于投影散斑的结构表面形貌测量

结构形貌测量具有重要的工程应用价值。设计了基于投影散斑的结构表面形貌测量方案,结合双目立体视觉标定、散斑特征匹配、三维重建等关键技术,搭建了测量系统,并用该系统测量了典型结构表面的形貌点云数据,最后将测得的点云数据与结构的CAD(computer aided design)模型进行配准,评估了测量方法误差,验证了该方法的准确性。结果表明,投影散班形貌测量方法可以实现结构表面形貌的高精度测量,其最大误差为0.2 mm。     

基于异质传感器信息融合的移动机器人SLAM研究

针对采用单一传感器在移动机器人同步定位与构图(SLAM)中存在定位精度低、构图不完整等问题,提出一种基于Kinect视觉传感器和激光传感器信息融合的SLAM算法。首先将Kinect传感器获取的深度图像经过坐标系转换得到三维点云、通过限制垂直方向滤波器过滤三维点云的高度信息、再将剩余三维点云投影到水平面并提取边界点云信息转化为激光扫描数据;然后与激光传感器的扫描数据进行数据级的信息融合;最后输出统一数据实现移动机器人的构图及自主导航。实验结果表明,该方法能够准确的检测小的及特征复杂的障碍物,能够构建更精确、更完整的环境地图,且更好地完成移动机器人自主导航任务。     

面向Yarn规范的蛋白质折叠模拟计算并行化算法

为了提高生物信息学中蛋白质折叠模拟计算的速度,提出了面向Yarn(Yet Another Resource Negotiator)规范的蛋白质折叠模拟计算并行化算法Yarn_PERM。分析了蛋白质折叠的格点模型PERM算法的运行流程及其面向Map-Reduce的子任务划分方式。Yarn_PERM算法实现采用Hadoop2.0的Yarn框架作为工作平台,其资源的分配与调度、应用子任务的申请和子任务的具体执行都由Yarn来透明的完成;描述了Yarn_PERM算法的Map程序与Reduce程序及主控程序的功能实现。选择了一个有代表性的蛋白质序列数据作为案例程序进行了测试。实验结果表明：在相同的时间内Yarn_PERM比PERM串行计算、Map-Reduce的PERMS计算在能量最低寻优的吞吐量上明显增加,加速比和可扩展性上也有明显的优势。     

工厂化双孢蘑菇不同降温刺激后的转录组分析

为了探究双孢蘑菇降温结实的分子机制,本实验以双孢蘑菇W192为对象,在催蕾期利用高通量RNA测序技术对通过4 d、6 d、8 d把环境温度由21.5℃匀速降到17.5℃处理后的菌丝体进行基因表达分析.分析结果6 d有1481个差异表达基因,较8 d和4 d分别高出6.9%和34%.GO(Go Ontology)功能聚类分析表明,差异基因在细胞组分和生物学过程中分布较多,其中6 d除了在代谢、细胞过程中差异基因占优外,在胁迫响应、子实体分化和发育过程等条目下的差异基因明显并基本为上调表达,而4 d和8 d并没有出现这类差异基因,同时,6 d的差异表达基因参与的细胞内进行各种氨基酸和糖代谢更明显.KEGG通路(pathway)功能富集分析表明差异表达基因主要富集在氨基酸和抗生素生物合成通路上,其中6 d在糖酵解和核糖体生物合成通路富集,而4 d和8 d未出现.4 d、6 d降温刺激容易高产,但4 d出菇早,密度高,分层不明显等导致菇型受到影响,6 d更加稳产保质.本研究揭示了在不同降温刺激下的菌丝体的表达模式,可用于指导工厂化双孢蘑菇催蕾期环境调控.     

富营养化湖泊中铜锈环棱螺分解对钨迁移影响

以富营养化的太湖梅梁湾为研究对象,利用平面光极、高分辨率平衡式间隙水采样(HR-Peeper)装置和薄膜扩散梯度(DGT)技术获取沉积物水界面溶解氧(DO)二维平面和溶解态/生物有效态钨(W)一维垂向分布信息,分析铜锈环棱螺分解对太湖底泥中钨迁移的影响效应。试验结果表明:铜锈环棱螺死亡分解后会迅速降低沉积物水界面DO浓度,形成厌氧环境,引起间隙水及上覆水中溶解态钨质量浓度的增加,溶解态钨平均质量浓度增加幅度是对照组的28.92%～11446%,显著提升了沉积物水界面钨的生物有效性(DGT所测结果);与钨质量浓度变化类似,铜锈环棱螺分解前期(第8天)沉积物间隙水中铁、锰质量浓度同步增加且与钨浓度变化呈显著正相关(R2≥0.716,p<0.01)关系,水相中溶解态钨质量浓度增加是由厌氧环境下沉积物中铁锰氧化物还原溶解所致,分解后期(第16天和36天)间隙水中钨质量浓度的增加主要是由于铜锈环棱螺体内累积的钨释放所致。     

纳米Fe3O4覆盖对沉积物-水界面钴和镍的吸附试验研究

为揭示纳米材料原位覆盖对表层沉积物重金属的影响规律,开展室内培养原位沉积物柱试验,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术（HR-Peeper）和薄膜扩散梯度技术（DGT）,探究纳米Fe₃O₄原位覆盖对表层沉积物中Co、Ni释放的影响机制。试验结果表明:在纳米Fe₃O₄覆盖下沉积物pH值较对照组逐渐增大,Eh值先减小后增大;纳米Fe₃O₄覆盖可有效吸附间隙水中的溶解态Co和Ni,间隙水中的溶解态Co和Ni最大有效吸附率分别为27.07%及26.42%,有效影响深度分别为30 mm和10 mm;纳米Fe₃O₄覆盖有效抑制了沉积物中有效态Co和Ni向间隙水和上覆水扩散,沉积物中有效态Co和Ni含量分别降低了50.26%和15.31%。     

福建沿海热带气旋的时空分布特征及其影响分析

基于福建省1945—2019年登陆型及影响型热带气旋数据资料,对福建沿海地区热带气旋的活动规律、时空分布特征及灾害损失情况进行统计分析. 发现登陆型热带气旋频数年际分布呈现“增-减-增”的变化趋势,而强度年际分布呈现相反趋势. 影响型热带气旋频数整体呈现减小趋势,预计未来几年继续减小. 福州市为登陆次数最多的城市,且登陆强度呈现标准正态分布. 从防灾角度出发,热带气旋由海域向陆域移动过程中,强度逐渐减小,且严重灾情在北部出现的频数较南部高.     

超短期风电功率预测的混合深度学习模型

针对风电功率预测(WPF)问题,提出一种基于离散小波变换(DWT)、时间卷积网络(TCN)和长短期记忆(LSTM)神经网络的混合深度学习模型(DWT-TCN-LSTM),对超短期风电功率进行预测.将DWT-TCN-LSTM模型分别与差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型,支持向量回归(SVR)模型,长短期记忆神经网络模型和卷积长短期记忆(TCN-LSTM)混合模型进行对比实验,通过对称平均绝对百分比误差(SMAPE),均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)3种评价指标值对各个模型进行评价.实验结果表明:DWT-TCN-LSTM模型具有较好的预测性能.