当期目录

2021年 第34卷 第2期 刊出日期：2021-04-13

  

海洋科技与装备

基于荧光猝灭原理的海洋原位溶解氧传感器及定量标定算法

袁达, 冯现东, 张云燕, 吴丙伟

2021, 34(2):  1-10.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.001

摘要 ( 495 )   PDF (9343KB) ( 608 )  

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针对国产化海水溶解氧传感器原位准确监测的需求，采用调制-解调数字正交锁相放大检测技术研制了海水光学溶解氧传感器，实现了微弱荧光寿命的准确检测。采用多项式标定方法对溶解氧传感器进行了温度系数标定，建立了荧光相位、溶解氧浓度、温度的多项式定量算法模型，实现了溶解氧的准确检测，在标定试验温度范围内随机温度和溶解氧浓度下，使用该方法标定后传感器测温精度为±0.1 ℃，溶解氧测量准确度达到了±0.1 mg/L

海洋探测机器人蓄电池状态监测系统设计与研究

孙晓辉

2021, 34(2):  11-17.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.002

摘要 ( 338 )   PDF (7687KB) ( 257 )  

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针对海洋探测机器人锂离子蓄电池的安全性和可控性较差等问题，提出一种基于STM32单片机控制的充放电状态监测系统。对蓄电池状态监测系统的主控模块、单电池电压监测模块和均衡模块的硬件及相关电路进行了设计。系统采用主从式拓扑结构，通过硬件调试和优化，有效地减小了电路板的占空面积，提升了系统的散热性能。测试结果表明，电压、电流和温度等数据显示正确，单电池电压的最大检测偏差为0.96%，最大单电池电压超出电池组平均电压6 mV，均衡效果良好。

中药与天然活性产物

十种中草药对雏沙门氏菌的体外抑菌试验

杨金波, 于忠娜, 李莉, 王钊, 于雷

2021, 34(2):  18-23.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.003

摘要 ( 1162 )   PDF (3393KB) ( 1039 )  

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采用琼脂平板打孔法、牛津杯法和药敏片法，检测鸡矢藤、地骨皮、白头翁、大青叶、蒲公英、五味子、乌梅、艾叶、黄连、丹参10种中草药对雏沙门氏菌的体外抑菌效果，并从中筛选具有较好体外抑菌作用的单味中草药。结果表明，五味子和乌梅对雏沙门氏菌的抑菌效果敏感性较强，丹参和黄连的敏感性一般，其他6种中草药均不敏感。试验结果表明，五味子和乌梅等对雏沙门氏菌具有一定的抗菌作用，且不同的中草药抑菌效果不同。该研究为临床治疗鸡白痢以及开发中草药制剂提供了依据。

药理与毒理

基于网络药理学和分子对接研究太子参抗心肌缺血的作用机制

滕力庆, 周涛, 王晓, 江维克

2021, 34(2):  24-33.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.004

摘要 ( 557 )   PDF (5445KB) ( 395 )  

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为了探究太子参抗心肌缺血的潜在作用机制，采用网络药理学方法对太子参的活性成分及心肌缺血的相关靶点进行预测，构建太子参抗心肌缺血的关键靶点网络，对其进行基因本体(gene ontology，GO)功能及Pathway富集分析，并将太子参活性成分与关键靶点进行分子对接验证。筛选获得太子参活性成分8个，对应的抗心肌缺血关键靶点50个。GO功能及Pathway富集分析显示：太子参抗心肌缺血主要参与细胞凋亡、血管新生及炎症反应等生物过程，涉及MyD88-independent TLR4 cascade（非依赖MyD88的TLR4信号传导通路）、MyD88:Mal cascade initiated on plasma membrane（MyD88：质膜上启动的MAL级联）及Activated TLR4 signalling（激活的TLR4信号通路）等，其中主要的作用靶点包括JUN、MAPK1、IKBKG、PTPN11、RELA等；分子对接验证蒲公英萜醇与关键靶点AKT1、IL6、MAPK1、TP53的结合性最好。该研究揭示了太子参通过多途径、多靶点抗心肌缺血的作用机制，为进一步研究其抗心肌缺血作用提供了基础。

基于液相色谱-质谱联用法建立盐酸坦洛新缓释片比格犬体内含量检测方法

郜琪臻, 刘芳瑜, 丁平田

2021, 34(2):  34-41.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.005

摘要 ( 339 )   PDF (3825KB) ( 369 )  

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建立了一种基于液相色谱-质谱联用法的市售盐酸坦洛新缓释片的动物体内含量变化检测方法，以比格犬为实验动物绘制药物药动学曲线，并验证方法的可靠性。色谱柱为Zorbax Extend-C18柱 （150 mm×4.6 mm，5 μm）， 保护柱为C18柱（4.0 mm × 3.0 mm），流动相为甲醇-水-甲酸（V（甲醇）:V（水）:V（甲酸）=85:14:1），流速为0.6 mL/min，柱温为30 ℃，进样量为20 μL。采用ESI离子源正离子多反应监测（MRM）模式选择离子对409.3→228.2、256.3→167.1进行测定。结果表明，盐酸坦洛新在0.1～10.0 ng/mL浓度范围内呈良好线性相关性，精密度为7.1%，提取回收率为92%，盐酸坦洛新缓释片的体内含量变化被准确描述。该方法灵敏度高、专属性好、精密度高，可用于简单快捷地检测市售盐酸坦洛新缓释片的动物体内含量变化。

头孢地尼中杂质来源分析与合成

王静, 吴丹, 刘龙

2021, 34(2):  42-47.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.006

摘要 ( 637 )   PDF (3094KB) ( 436 )  

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为了完善头孢地尼原料药的质量控制，建立其质量标准，从头孢地尼的合成路线入手，分析并合成其中可能存在的5种杂质：噻唑乙酰基甘氨酸肟、杂质O、杂质D、杂质G和杂质S，并经核磁共振氢谱和质谱确认。纯度经高效液相色谱法测定均达到了99%以上，可作为头孢地尼药物质量控制的杂质对照品,为头孢地尼产业化开发及质量控制提供依据。

光纤与光子传感技术

基于超宽带技术的矿用人员精准定位系统

赵林, 孙增荣, 王纪强, 刘统玉

2021, 34(2):  48-53.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.007

摘要 ( 351 )   PDF (9806KB) ( 206 )  

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提出一种基于超宽带技术的矿用人员精准定位系统，通过分析典型的SDS-TWR算法基本原理，利用矿井CAD图纸及二维坐标定位算法，首次实现了在CAD二维平面内对井下人员位置进行实时、动态、同步跟踪监测、高精度定位与轨迹回放综合管理。系统在莱芜矿业马庄铁矿进行了现场测试，实验结果表明，超宽带信号覆盖范围200 m内，系统对静态目标定位误差小于30 cm，动态目标在25 km/h移动速度下，定位误差小于1.65 m，满足煤矿井下对人员定位要求，具有广阔的市场推广前景及应用价值。

交通运输

基于因果分析和相似日选择的共享单车需求量预测组合模型

徐长兴, 汪伟平, 昌锡铭, 包旭, 吴建军

2021, 34(2):  54-64.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.008

摘要 ( 706 )   PDF (6412KB) ( 449 )  

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共享单车的需求量预测是优化车辆系统布局、实现车辆合理调度的基础。为了提高共享单车需求量预测模型的精度，建立了基于格兰杰因果分析和相似日选择的组合预测模型，研究了时间和天气因素对共享单车出行需求的影响。应用格兰杰因果检验方法，筛选出影响共享单车需求量变化的关键天气指标。然后，基于天气特征向量的灰色关联度指标，提取待预测日各时段的相似日样本集。综合随机森林回归、支持向量回归等机器学习算法，建立了Stacking策略的组合预测模型，对区域分时共享单车需求量进行预测。最后，对北京市共享单车用户的骑行数据进行实例分析。结果表明相较单个机器学习预测模型，提出的组合预测模型的平均绝对百分比误差下降了9.1%，提高了共享单车短时需求预测的科学性和准确性，可为实际车辆调度提供参考依据。

其他研究论文

生物力学作用对骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化影响研究进展

曹盛楠, 师彬, 孙国栋, 王从安, 王丹丹

2021, 34(2):  65-74.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.009

摘要 ( 607 )   PDF (4826KB) ( 468 )  

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骨髓间充质干细胞在体内所处的力学环境比较复杂，为了探索生物力学与骨髓间充质干细胞增殖分化之间的关系，对近年来生物力学微环境对骨髓间充质干细胞增殖分化影响的研究现状和最新进展进行了综述。认为牵张力与流体剪切力对骨髓间充质干细胞产生的刺激大部分会使其向成骨方向分化，而较大的压缩力和静水压力对骨髓间充质干细胞产生的刺激大部分会使其偏向软骨方向分化，小部分向成骨方向分化，每种分化方向都有其最适的分化条件。通过综述生物力学对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响，为骨髓间充质干细胞的骨组织工程与再生医学研究及更好地应用于临床治疗提供思路和参考依据。

葡萄糖酸钙真空降温结晶工艺

赵改菊, 梁玺, 员冬玲, 耿文广, 王鲁元, 孙荣峰

2021, 34(2):  75-80.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.010

摘要 ( 1017 )   PDF (2044KB) ( 590 )  

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以葡萄糖酸钙为研究对象进行了真空降温结晶实验，考察了温度、搅拌速率以及真空度等因素对葡萄糖酸钙真空冷却结晶的影响。结果表明，影响葡萄糖酸钙结晶率的因素先后顺序是真空度、结晶温度、转速，并且真空度的P值小于0.05，具有显著性。葡萄糖酸钙真空冷却结晶的最优工艺条件为结晶温度50 ℃、真空度0.095 MPa、转速100 r/min，该研究为葡萄糖酸钙真空闪发连续蒸发结晶技术与装置开发提供理论依据

基于Jetson-TX2的输电线路设备实时巡检系统

杨学杰, 陈文栋, 许荣浩, 李宋林, 李建业

2021, 34(2):  81-89.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.011

摘要 ( 408 )   PDF (9592KB) ( 463 )  

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针对输电线路及设备巡检效率低的问题，设计了一种基于Jetson-TX2的输电线路设备实时巡检系统。该系统包括基于YOLO v3算法的Jetson-TX2主控模块和云台相机控制模块。Jetson-TX2主控模块通过TensorRT加速库，对YOLO v3算法模型进行优化加速，完成视频流目标实时识别与定位；采用 PID算法控制云台(PTZ)相机，实现设备的高清图像采集。该系统对输电线路设备整体识别准确率达95%，可实现对视频流的实时检测，有效提高输电线路巡检效率。

基于偏微分方程的图像修复方法研究

苗晓, 张新东, 唐泉, 杨思渊

2021, 34(2):  90-95.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.012

摘要 ( 463 )   PDF (6191KB) ( 585 )  

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针对全变分（TV）模型在各参考点具有相同权值的情况，以待修复区域像素点的梯度值为信息构造出一个扩散函数，利用此扩散函数控制各参考点的权值；结合非线性扩散思想，提出一个针对时间参数的自适应迭代函数。扩散函数与自适应迭代函数共同作用，进行图像修复。实验结果表明，本文提出的新方法修复效果好且用时少。

无溶媒结晶技术在维生素B₁₂生产中的应用

程俊山, 李贺, 杨继宗, 潘丽红, 顾晓菲, 张苗静

2021, 34(2):  96-103.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.013

摘要 ( 301 )   PDF (6453KB) ( 414 )  

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为了筛选无溶媒结晶工艺的最佳工艺参数，采用无溶媒结晶法制备维生素B12，以产品含量及收率为考察指标，用响应面分析法优化其制备工艺。得到最佳工艺参数：蒸发温度为65 ℃、真空度为0.09 kPa、结晶前溶液效价为90 000 μg/mL。实验结果表明，无溶媒结晶工艺稳定性较高、操作简单易行，制出的成品含量高、有关物质等质量指标较好，质量及收率整体水平不低于且部分批次优于溶媒结晶工艺。该技术在提高生产安全性的同时，大幅减少了对环境的污染，同时减少了相关工序，有效地降低了生产成本，适用于产业化生产。

砂岩蠕变特性试验及三维非线性力学模型研究

刘凡熙, 赵立财, 余建星, 蒋腾健

2021, 34(2):  104-113.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.014

摘要 ( 341 )   PDF (7598KB) ( 385 )  

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为了描述岩石的蠕变力学行为，开展不同围压条件下的砂岩三轴压缩蠕变试验。研究表明：岩石稳定蠕变阶段是岩石微裂纹不断发育和扩展的过程，稳态蠕变速率与围压呈幂函数增长关系；砂岩在围压5 MPa、10 MPa和15 MPa下的长期强度分别为19.8 MPa、22.3 MPa和24.7 MPa，长期强度随围压的增强而递增。基于岩石蠕变的非线性特征，定义了一个与围压相关的黏弹性模量E（p），经过推导变换得到了可反映岩石蠕变受时间和围压影响的E（p，t），应用于改进后的Burgers模型，从而得到新的一维蠕变本构模型。将其拓展到三维应力状态，得到新的三维非线性力学模型，识别蠕变试验数据，对比分析预测效果，证明所建模型的可行性和合理性。研究成果为岩石三维应力状态下蠕变行为模拟提供一定参考。

非线性脉冲微分方程组边值问题正解的存在性

王明高, 唐秋云

2021, 34(2):  114-122.  doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2021.02.015

摘要 ( 270 )   PDF (1011KB) ( 349 )  

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通过构造一个特殊的算子,将脉冲问题转化为连续性问题,然后利用锥拉伸和锥压缩不动点定理,研究Banach空间中一类二阶脉冲微分方程组边值问题,得到多重正解的存在性定理。