郜鹏 1,2,3,*王文健 1,2,3,**卓可群 1,2,3刘欣 1,2,3[ ... ]郑娟娟 1,2,3
1 西安电子科技大学物理学院，陕西 西安 710171
2 复杂环境光电感知教育部重点实验室，陕西 西安 710171
3 陕西省高校功能纳米材料工程研究中心，陕西 西安 710171
定量相衬显微可以在无荧光标记的前提下实现对透明样品的高衬度、定量化相位成像，对活细胞及其动态过程观测具有重要意义。然而，传统的定量相衬显微需要记录3幅相移图像才能获得样品定量的相位图像，耗时较长。提出一种基于双通道卷积神经网络的定量相衬显微相位重建方法。该方法可以利用2幅相移图像获得样品的定量相位图像，将传统定量相衬显微的成像速度提高了1.5倍，重建速度提高了1个数量级。实验中，利用COS7细胞的数据对网络进行训练，该网络可以成功实现对3T3细胞的定量相位成像，说明该网络具有一定的泛化能力。该方法有望为活细胞以及亚细胞器互作网络的动态观测提供有力手段。
定量相位成像 部分相干照明 深度学习 卷积神经网络 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211011
1 珠海市妇幼保健院, 珠海 519000
2 桂林医学院智能医学与生物技术学院, 桂林 541000
3 桂林医学院第二附属医院, 桂林 541000
为分析珠海市腹泻人群中A组轮状病毒(RVA)检出情况与患者性别、年龄及感染时间的相关性, 收集珠海市妇幼保健院2019年1月至 2022年12月腹泻患者粪便样本, 采用抗原试剂盒检测RVA抗原, 对其结果应用SPSS 20.0软件进行统计学分析。在收集的11 385例样本中, RVA总检出率为9.170%(1 044/11 385), 性别分布无统计学差异(P>0.05)。各年龄段均检出RVA, 29 d～<1岁婴儿的RVA阳性率最高, 为9.962%(369/3 704), 显著高于6～<12岁学龄期儿童、≥18岁成年人(P<0.01), 6岁以下儿童各年龄间RVA阳性率无统计学差异(P>0.05)。RVA感染全年均有发生, 从月份看, 2月阳性率最高, 为15.456%(117/757), 显著高于除1月、3月、5月的其他月份(P<0.01); 从季节看, 春季阳性率最高, 为11.666%(341/2 923), 显著高于夏季和秋季(P<0.01)。研究表明, 2019―2022年珠海地区RVA感染呈明显的季节性和人群分布特征, 应在晚冬、初春季节加强对6岁以下儿童的重点防控。本研究有助于更好地了解RVA在珠海地区的传播特点和规律, 为本地区的RVA防控提供科学依据。
感染性腹泻 A组轮状病毒 流行特征 婴幼儿阳性率 流行病学分析 infectious diarrhea group A rotavirus epidemiological characteristics positive rate of infants and young children epidemiological analysis
1 湖南师范大学省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 心脏发育研究中心, 长沙 410081
2 广东省心血管病研究所, 广东省人民医院, 广州 510100广东省心脏病发病机制与精准防治重点实验室, 广州 510100
3 湖南师范大学省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 心脏发育研究中心, 长沙 410081广东省心脏病发病机制与精准防治重点实验室, 广州 510100
WBP11是 WW结构域结合蛋白家族的一员, 参与前体 mRNA剪接过程, 是重要的剪接因子。斑马鱼作为重要的模式生物之一, 其基因组中含有人类 WBP11的同源基因 wbp11。为了研究 WBP11在脊椎动物早期发育过程中的作用机制, 利用 CRISPR/Cas9技术构建了斑马鱼 wbp11基因敲除品系。首先, 在 wbp11基因的第二个外显子上设计基因敲除靶位点, 体外转录合成 sgRNA, 通过显微注射技术对斑马鱼进行基因敲除, 得到 F0代嵌合体斑马鱼。随后, 将嵌合体斑马鱼与野生型斑马鱼杂交, 所得到的 F1代斑马鱼进行基因型鉴定, 筛选出其中的杂合子斑马鱼, 并对杂合子斑马鱼的缺失条带进行测序, 结果显示其为 wbp11基因的 2种缺失突变。让同种突变的 F1代杂合子斑马鱼自交, 对得到的后代 F2进行基因型鉴定, 筛选获得了纯合子斑马鱼, 表明 wbp11基因敲除品系构建成功。经显微镜白光成像观察发现, 受精后 48 h的斑马鱼出现心包水肿、心脏线性化、骨骼弯曲畸形, 这可能是由于 wbp11基因突变引起剪接机制异常所导致的。此研究为探究 WBP11基因在脊椎动物的早期发育中的作用机制开辟了道路
斑马鱼 基因敲除 杂合子 wbp11 CRISPR/Cas9
针对光导开关高重复频率运行时产生丝电流加热, 使光导开关温度迅速超过材料最高允许使用温度, 造成开关失效或损伤的难题, 本文结合微通道散热技术和射流冷却技术的优点, 设计了射流微通道耦合高效散热器。通过实验测试, 对不同运行工况下射流微通道耦合高效散热器的传热特性进行了研究, 并与美国进口的蜂窝型微通道散热器进行散热性能对比。实验结果表明: 体积流量为 3 L/min的情况下, 射流微通道耦合高效散热器的换热系数超过 35 000 W/(K·m2), 散热量高达 1 000 W, 相比蜂窝型微通道散热器散热量提升了 45%。在测试流量下, 随着体积流量的增加, 射流微通道耦合高效散热器的平均换热系数接近线性增加, 而蜂窝型微通道散热器的平均换热系数在大流量下却增加缓慢。此外, 采用射流微通道耦合高效散热器冷却的热源面温度均匀性明显优于采用蜂窝型微通道散热器冷却的热源面温度均匀性, 采用射流微通道耦合高效散热器的热源面温度波动能降低 58%, 更有利于降低光导开关热应力。
射流阵列 微通道 实验研究 光导开关 jet array micro-channel experimental research Photoconductive Semiconductor Switches 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1397
中国船舶集团 国际工程有限公司, 北京 100121
为研究山体、坝体等自然环境下不同地应力水平对爆炸应力波传播的影响, 采用数值模拟技术对不同地应力条件下混凝土试件进行爆炸模拟试验。通过对混凝土试件边界处施加不同大小的应力, 观察了在不同地应力下试件承受爆炸荷载后的破坏现象; 通过改变模型单边地应力数值设置对照组, 随后对不同模型施加相同爆炸荷载, 得到了试件中各预设的4个测点的峰值应力及质点运动速度。借助试验中测点峰值应力与质点运动速度等爆炸波特征参数的变化, 进而分析了不同地应力大小对爆炸应力波传播的影响。结果表明: 地应力对爆炸应力波的影响主要表现为在高地应力水平下的“抑制传播”与低应力水平下的“促进传播”。爆炸过程中, 爆炸应力波与地应力的叠加耦合增大了测点峰值应力强度, 反之, 高地应力抑制了介质颗粒的位移, 从而降低了质点运动速度。研究从不同地应力水平对爆炸应力波的传播影响角度入手, 创新性地分析了地应力对应力波的抑制作用, 其结果可为深地下钻孔爆破过程中破坏区的预判, 地下结构抗爆防护等方面提供一定的理论依据。
岩体 地应力 爆炸应力波 传播 抑制 rock mass in-situ stress explosion stress wave propagation suppression
1 中国科学院青海盐湖研究所, 中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室, 青海 西宁 810008青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心, 青海 西宁 810008
2 中国科学院青海盐湖研究所, 中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室, 青海 西宁 810008青海省盐湖资源化学重点实验室, 青海 西宁 810008
二维相关光谱技术（2D-COS）、 三维荧光光谱技术结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）具有扩展识别重叠峰, 判断不同组分动态变化规律的技术特点。 因此, 2D-COS和EEM-PARAFAC分析技术可以用来分析溶解性有机质（DOM）结构组成和光谱变化特征。 采用溶解性有机碳（DOC）、 紫外-可见吸收光谱（UV）和EEM分析技术, 借助2D-COS和PARAFAC分析模型, 对青藏高原具有代表性的察尔汗盐湖、 西台吉乃尔盐湖和马海盐湖中DOM在盐田摊晒过程中的结构组成和光谱学变化特征进行了研究。 结果表明, 随着日照时间延长, 盐田中DOM和有色DOM（CDOM）含量逐渐升高, 且DOM的增长倍数明显高于CDOM。 在整个盐田摊晒阶段, 察尔汗、 西台吉乃尔和马海盐田中DOM和CDOM分别增长了1.5 vs. 1.0、 8.2 vs. 5.3和15.7 vs. 11.0倍。 此外, SUVA254、 HIX值在盐田中总体上呈现出逐渐减小的变化趋势。 2D UV-COS分析结果表明, 在察尔汗、 西台吉乃尔和马海盐田中, 吸收峰分别在230、 217和235 nm处的DOM变动较大, 变化顺序分别为228>229>230>231>232 nm & 235>234>233>232 nm、 200>216>300 nm和201>203>231>232>237>238>281>217 nm。 EEM-PARAFAC分析结果表明, 盐湖卤水中有5种荧光组分, 包括4种类腐殖质荧光组分, 分别是类海洋腐殖质C1（Ex/Em: 320/400 nm）、 类腐殖酸C2（Ex/Em: 250/400 nm）和C3（Ex/Em: 260/400 nm）、 疏水性腐殖酸C5（Ex/Em: 280, 360/430 nm）和1种类蛋白质组分C4（Ex/Em: 280/350 nm）。 其中, 尤以类腐殖质为主, 分别占总荧光组分的84.0%（察尔汗）、 87.2%（西台吉乃尔）和93.1%(马海)。 随着盐田日晒时间的延长, C1、 C2和C5在盐田中逐渐减少直至稳定不变。 其中, C2组分在盐田的尾卤阶段基本消失, 表明C2组分更加容易降解。 C3和C4在察尔汗和马海盐田的前期逐渐减少, 后期却略有升高。 相对来说, C3和C4性质相对顽固, 在盐田中降解程度远小于其他三个组分: 6.7%
二维相关光谱 三维荧光光谱 平行因子分析 溶解性有机质 盐田 Two-dimensional correlation spectroscopy Three-dimensional excitation-emission matrix fluor Parallel factor analysis Dissolved organic matter Solar ponds 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3775
青海大学，新能源光伏产业研究中心，西宁 810016
为提升水合盐相变材料的性能，以Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O共晶盐(EHS)作为基体材料，采用HF/HNO3刻蚀法制备亲水性纳米碳化硅(Nano-SiC)，并以Na2SiO3·9H2O和改性Nano-SiC作为复合添加剂制备复合纳米相变流体材料(Nano-SiC EHS PCMs)。结果表明：改性后Nano-SiC在EHS PCMS中具有良好的分散稳定性，同时Na2SiO3·9H2O和Nano-SiC 协同作用下使得EHS PCMs过冷度降低到0.3 ℃，无相分层现象。Nano-SiC EHS PCMs在固液相变体系中热导率均有提升，同时添加0.2% (质量分数)Nano-SiC后EHS PCMS储能时间缩短了21.8%。添加质量分数为0.15% Nano-SiC的EHS PCMs熔融焓和结晶焓分别为267.3 J/g和231.4 J/g，经过1 000次冷热循环后焓值变化甚小，该体系具有良好的循环稳定性。
纳米碳化硅 表面改性 共晶盐 纳米相变流体 nano silicon carbide surface modified eutectic hydrated salt phase change nanofluids
1 兰州理工大学 能源与动力工程学院 兰州 730050
2 兰州理工大学核级泵先进装备创新研究中心 兰州 730050
3 重庆水泵厂有限责任公司 重庆 400033
铅冷快堆反应回路中的高温液态铅铋金属会对轴流铅铋泵叶轮叶片头部产生冲刷磨损效应，造成叶片表面保护层破裂从而加快材料腐蚀速率。为了降低高温液态金属对叶片表面的冲刷磨损效应，设计平面、倒直角和倒圆角的三种叶顶间隙结构，并通过缩比换算方法验证仿真结果的可靠性，继而采用ANSYS CFX流体动力学软件分析了不同叶顶间隙结构下的流速、剪切力、流态随冲刷磨损特性变化规律，并利用壁面熵产率方法分析了高温液态铅铋金属在材料表面的能量损耗。结果表明：标准工况下倒直角模型的扬程和效率较平面分别降低了1.02%和0.64%，倒圆角模型扬程降低了0.51%，而效率提升了0.51%。叶轮内冲刷磨损效应主要发生在叶片轮缘进口边附近，倒直角和倒圆角设计可以通过降低叶顶间隙的流速和改善流态的途径减小叶片表面机械能损耗，从而降低该位置的冲刷磨损效应。因此倒圆角设计和倒直角设计能够改善高温液态铅铋金属对叶片头部冲刷磨损的影响。
轴流铅铋泵 叶顶间隙 冲刷磨损 数值模拟 Axial lead-bismuth pump Leaf top clearance Scouring wear Numerical simulation
Author Affiliations
Abstract
1 Fudan University, Academy for Engineering and Technology, Shanghai, P. R. China
2 Tianjin Center for Medical Device Evaluation and Inspection, Tianjin, P. R. China
3 Shanghai University, School of Communication & Information Engineering, Shanghai, P. R. China
4 Fudan University, Center for Biomedical Engineering, Shanghai, P. R. China
5 Fudan University, State Key Laboratory of Medical Neurobiology, Institutes of Brain Science, Shanghai, P. R. China
Automatic cell counting provides an effective tool for medical research and diagnosis. Currently, cell counting can be completed by transmitted-light microscope, however, it requires expert knowledge and the counting accuracy which is unsatisfied for overlapped cells. Further, the image-translation-based detection method has been proposed and the potential has been shown to accomplish cell counting from transmitted-light microscope, automatically and effectively. In this work, a new deep-learning (DL)-based two-stage detection method (cGAN-YOLO) is designed to further enhance the performance of cell counting, which is achieved by combining a DL-based fluorescent image translation model and a DL-based cell detection model. The various results show that cGAN-YOLO can effectively detect and count some different types of cells from the acquired transmitted-light microscope images. Compared with the previously reported YOLO-based one-stage detection method, high recognition accuracy (RA) is achieved by the cGAN-YOLO method, with an improvement of 29.80%. Furthermore, we can also observe that cGAN-YOLO obtains an improvement of 12.11% in RA compared with the previously reported image-translation-based detection method. In a word, cGAN-YOLO makes it possible to implement cell counting directly from the experimental acquired transmitted-light microscopy images with high flexibility and performance, which extends the applicability in clinical research.
Automatic cell counting transmitted-light microscope deep-learning fluorescent image translation Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(5): 2350004
1 西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院，陕西 西安 710072
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南 洛阳 471000
制备具有强发光性、高稳定性、低毒性的白色光致发光块体玻璃对LED显示技术的进步具有重要意义。本文利用溶胶凝胶法制备了不同组分的Al2O3-xSiO2块体干凝胶，在约500 ℃烧结的过程中，玻璃表现出强烈的白色可见光致发光宽峰，该宽峰来自孔表面的自由基羰基末端缺陷，并且其发光强度与自由基缺陷的浓度和发光强度有明显关系。
材料 光致发光 缺陷发光 白光发射 介孔玻璃 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1516001
