当期目录

2017年 第23卷 第6期    刊出日期：2017-12-30

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精准与转化医学

《生物标志物在心衰预防、评估以及管理中的作用》解读

许东旭, 张海锋, 李新立

2017, 23(6):  821.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1970

摘要 ( 1012 )   PDF (567KB) ( 100 )  

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心衰是具有较高发病率、死亡率, 临床表现复杂多变的疾病. 随着生物标志物的临床应用, 心衰的死亡率和再住院率将会逐步下降. 因为这些在心衰的发展过程中发生动态改变的生物标志物可以预测疾病的严重程度, 并帮助医生优化治疗方案. 2017 年美国心脏学会发表的科学声明《生物标志物在心衰预防、评估和管理中的作用》归纳分析了目前在心衰诊治过程中可用的生物标志物, 对今后的临床工作应有所助益.

运动训练对心脏衰老的保护机制

陶丽婵, 贾方

2017, 23(6):  828.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1968

摘要 ( 1190 )   PDF (2045KB) ( 84 )  

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研究运动训练对心脏衰老的保护方式. 运用皮下注射D-galactose (D-gal)诱导的方式构建衰老模型, 同时对衰老的小鼠进行跑步运动训练. 通过实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术对对照组、衰老组以及衰老跑步组小鼠的心功能指标、线粒体生成指标、能量代谢和DNA 损伤指标进行检测. 研究结果表明: 与衰老组相比, 运动组小鼠的心功能、线粒体生成能力、能量代谢水平和DNA修复能力显著提高; 运动训练对心脏衰老的保护主要是通过促进线粒体的能量代谢实现的.

小鼠心肌层注射方法的改进

王惠, 赵蓉, 周学中

2017, 23(6):  835.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1969

摘要 ( 1826 )   PDF (12016KB) ( 250 )  

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探索心肌有效稳定的给药方式, 达到优化手术的均一性和可重复性. 采用改良后的注射针头, 分别向小鼠心肌层注射伊文思蓝(Evans Blue)和带绿色荧光蛋白的慢病毒, 结果发现伊文思蓝和慢病毒能够全部存留在心肌中, 而且慢病毒能够在整个心脏中稳定长期地表达绿色荧光蛋白. 研究表明, 改良的心肌层注射方式均一性好, 手术成功率高, 可用于心血管研究和基因治疗.

研究论文

C/C-SiC复合材料的制备及其烧蚀性能

左亚卓, 李红, 耿真真, 王少雷, 杨敏, 任慕苏, 孙晋良

2017, 23(6):  841.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1905

摘要 ( 1861 )   PDF (12744KB) ( 232 )  

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采用料浆喷涂法将SiC粉添加到针刺碳毡中, 利用化学气相渗透(chemical vapor infiltration, CVI)与前驱体浸渍裂解(precursor infiltration pyrolysis, PIP)复合工艺制备C/CSiC复合材料. 借助X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)与扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察材料的微观结构, 利用H₂-O₂焰烧蚀实验测试材料的抗烧蚀性能, 分析其烧蚀行为. 结果表明: 烧蚀500 s后, SiC含量为9%的C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能显著优于C/C复合材料, 其线烧蚀率降低了63%, 质量烧蚀率降低了76%. 烧蚀中心区, 烧蚀最严重, 且材料的烧蚀主要是升华和机械剥蚀, 并伴有氧化. 烧蚀过渡区, 熔融SiO₂能够弥合材料的裂纹、孔隙等缺陷, 阻挡氧化性气氛进入材料内部, 使材料表现出优异的抗烧蚀性能. 材料的烧蚀主要是热氧化和H₂-O₂流的剪切剥蚀. 在烧蚀边缘区, 烧蚀轻微, 热氧化起主要作用.

拉伸倍数对ePTFE结构和性能的影响

涂永辉1, 余若冰1, 杨雪2, 焦正3

2017, 23(6):  851.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1802

摘要 ( 1107 )   PDF (3142KB) ( 221 )  

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对聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)进行拉伸, 可以得到膨体聚四氟乙烯(expanded polytetrafluoroethylene, ePTFE). 探讨拉伸倍数对ePTFE结构和性能的影响. 结果表明: 随着拉伸倍数的增大, 簇状的晶体减少, 纤维逐渐增多, 微孔增多; 随着拉伸倍数的增大, ePT泊松比逐渐减小, 当拉伸倍数为10时, ePTFE的泊松比为−1.57, 在非等温结晶过程中, ePTFE的结晶焓变减小, 半结晶时间增大.

基于倾斜布拉格光纤光栅的高灵敏度折射率传感器

石磊, 刘云启, 宋红亮, 邹芳, 王廷云

2017, 23(6):  859.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1763

摘要 ( 1020 )   PDF (7599KB) ( 145 )  

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制备了不同倾斜角度的倾斜布拉格光纤光栅, 用于测量周围环境的折射率. 当环境折射率增加时, 高阶包层模谐振峰会逐渐消失, 即将逐渐消失的高阶包层模谐振峰的波长会随环境折射率的增大而线性增大. 测得的折射率灵敏度在500 nm/RIU以上. 通过选择适当的倾斜角度, 制得的光纤传感器可以满足不同范围的折射率测量.

采用伪噪声重采样的海事卫星上行信号的检测与定向

王佳栋1,2,3 王晓江1,2,3, 牛丽莹1,2,3, 郑国莘1,2,3

2017, 23(6):  865.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1752

摘要 ( 823 )   PDF (9957KB) ( 83 )  

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在均匀圆形阵列(uniform circular array, UCA)上采用伪噪声重采样(pseudo-noise resampling, PR), 利用ROOT-MUSIC算法对海事卫星上行信号进行测向. 为了提高低信噪比(signal noise ratio, SNR)下的预测精度, 在传统伪噪声重采样的基础上利用统计均值与标准差提出了新的先验条件, 并比较了不同的统计数据形成的先验条件对系统性能的影响. 仿真结果表明, 低信噪比下本方法比常规圆形阵列上的ROOT-MUSIC算法在检测性能上有较大提高.

基于卷积神经网络的固定群体中目标人物分类

刘惠彬, 陈强, 吴飞, 赵毅

2017, 23(6):  874.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1912

摘要 ( 1230 )   PDF (3874KB) ( 238 )  

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卷积神经网络作为深度学习的重要分支, 在图像识别、图像分类等方面有广泛的应用,其中快速特征嵌入卷积神经网络框架(convolutional architecture for fast feature embedding, Caffe) 是目前炙手可热的深度学习工具. 针对固定群体中的目标人物, 提出一种基于卷积神经网络的分类方法, 该方法不依赖于人脸图像集, 而是通过摄像头采集视频, 并利用直方图的归一化互相关方法从视频中截取训练图片, 再通过Caffe 产生训练模型, 并将个体目标图片在模型中进行匹配, 达到在固定人物群体中对个体目标进行分类的目的. 实验结果表明, 利用前期的训练模型可对固定群体中的个体目标进行准确匹配.

四足机器人对角小跑步态控制策略分析

雷静桃, 贾光辉

2017, 23(6):  882.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1800

摘要 ( 1214 )   PDF (10711KB) ( 80 )  

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基于动力学模型的四足机器人运动控制, 难以实现适应非结构化环境的稳定步行. 开展了基于中枢模式发生器控制策略的四足机器人对角小跑步态仿真分析与实验研究. 采用正弦函数规划了四足机器人的足端期望轨迹, 采用D-H 坐标法进行四足机器人腿摆动相和支撑相的运动学分析, 由运动学逆解获得四足机器人足端期望轨迹和关节角位移间的关系. 设计了中枢模式发生器的神经振荡器控制器, 建立由兴奋神经元和抑制神经元组成的振荡单元模型,输出振荡波控制四足机器人髋关节和膝关节. 通过开展四足机器人对角小跑步态步行仿真和实验研究, 验证了理论分析和控制方法的正确性, 为提高四足机器人机动性奠定基础.

前方车辆检测的特征融合算法研究与实现

刘冬军, 徐美华, 龚露鸣, 夏臣君

2017, 23(6):  893.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1767

摘要 ( 1165 )   PDF (11011KB) ( 60 )  

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为了解决前方车辆检测的鲁棒性和实时性问题, 提出了一种基于车辆形态特征和类HAAR 特征融合的前方车辆检测优化算法. 为了克服车底阴影提取易受外部环境因素影响的缺陷, 采用猴王遗传算法(monkey king genetic algorithm, MKGA)进行阈值分割, 提取车底阴影部分; 然后通过车辆形态特征一次筛选得到感兴趣区域, 并对感兴趣区域的类HAAR 特征进行提取和降维, 输入支持向量机(support vector machine, SVM) 训练好的汽车分类器进行二次筛选. 随机抽取视频的300 帧进行算法验证, 实验结果表明: 算法在复杂环境下能够实现车辆检测, 并且相比于单一特征的检测方法, 准确率由80% 提高至90%; 利用类HAAR 特征积分图和主成分分析(principal component analysis, PCA)降维能够有效地提高检测速度. 算法满足驾驶辅助系统准确性和实时性的要求.

基于无酶葡萄糖传感器的修饰电极及电化学性能

崔英磊1, 钱锋2, 张彰1

2017, 23(6):  905.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1770

摘要 ( 982 )   PDF (5380KB) ( 196 )  

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葡萄糖的含量检测在诸多领域都有着不可取代的作用, 传感器技术也在日常生活中普遍使用, 因此葡萄糖传感器成为了生物传感器研究中的热点. 使用4种纳米过渡金属氧化物材料修饰的碳糊电极进行葡萄糖检测, 并研究电解液浓度和修饰材料中NiO含量的影响. 研究表明, 高电位处理提高了无酶电化学葡萄糖传感器的性能, 为无酶电化学葡萄糖传感器的进一步应用奠定了基础.

非线性不等式约束优化问题的指数型精确罚函数算法

杨莲, 姚奕荣

2017, 23(6):  911.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1769

摘要 ( 850 )   PDF (516KB) ( 70 )  

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针对非线性不等式约束优化问题, 通过增加一个变量构造了一种新的指数型罚函数,进而证明了该罚函数的光滑性和精确性. 进一步, 设计了一种求解非线性不等式约束优化问题的精确罚函数算法. 数值计算的结果表明了该算法的可行性.

HIV在人体免疫网络中传播的动力学研究

黄颖, 娄洁

2017, 23(6):  920.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1808

摘要 ( 1368 )   PDF (5033KB) ( 118 )  

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虽然抗逆转录病毒疗法(antiretroviral therapy, ART)能够有效地抑制人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)的复制, 但病毒血症现象依然存在. 基于此, 主要探讨病毒避难所是否存在. 研究发现: 由于存在血脑屏障, 在接受治疗的状况下, 大脑中的病毒载量仍然保持在较高稳态, 表明大脑确是HIV病毒的避难所; 外周血中的病毒水平并不能正确反映身体内其他组织中的病毒载量状况.

弹性基底粘接薄板起皱的非局部分析

彭香武, 赵建中, 郭兴明

2017, 23(6):  927.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1745

摘要 ( 1281 )   PDF (3921KB) ( 85 )  

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基于非局部理论, 研究了粘接在弹性基底上的薄板的条纹形起皱问题. 通过比较经典弹性理论和非局部理论的数值计算结果, 讨论了弹性基底的下表面条件和泊松比、弹性基底与薄板的厚度比以及模量比对起皱行为的尺度效应和非局部效应. 数值算例表明: 粘接在不可压缩、薄硬的弹性基底上的薄板起皱的非局部效应显著; 而对于厚软的弹性基底, 粘接薄板非局部效应可忽略.

循环荷载下非饱和黏弹性地基一维固结特性分析

秦爱芳, 吕康立

2017, 23(6):  937.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1799

摘要 ( 1234 )   PDF (2630KB) ( 66 )  

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采用Fredlund非饱和土一维固结理论, 由液相及气相控制方程、Darcy定律及Fick定律, 经Laplace变换并采用Cayley-Hamilton数学方法, 引入边界及初始条件, 得到了单面排水排气条件下任意加荷时有限厚度黏弹性非饱和地基一维固结Laplace变换域内的超孔隙气压力、超孔隙水压力及土层沉降的解. 然后, 在此基础上引入3种循环荷载, 采用Crump及Durbin方法实现Laplace逆变换, 得到时间域内超孔隙气压力、超孔隙水压力及土层沉降的半解析解. 最后, 引用典型算例, 进行了相应的固结特性分析.

典型松散体边坡滚石运动距离的运动学分析

张亚辉1, 张孟喜1, 陈强2, 王东2, 罗康军2

2017, 23(6):  949.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1806

摘要 ( 1376 )   PDF (4246KB) ( 141 )  

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绕避距离是山区公路选线需要确定的重要指标之一. 采用运动学的分析方法, 在考虑碰撞过程中滚石自转影响的情况下推导出典型松散体边坡滚石运动距离的计算公式, 利用Rocfall软件构建现场试验模型, 并将软件模拟、公式计算、现场试验测量的结果作对比, 验证了推导的公式可行性, 对于滚石绕避距离的确定具有一定的指导意义. 对滚石运动距离的典型影响因素进行分析, 为进一步研究滚石的运动奠定了基础.

中国创业投资城市网络的区域合作及长江经济带的案例分析

李远勤1, 童林肯2, 吴哲人1

2017, 23(6):  961.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1892

摘要 ( 1215 )   PDF (2689KB) ( 97 )  

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基于我国2000—2014年的创业投资联合投资事件数据, 以5年为时间窗口构建滚动创业投资城市网络, 并采用核心边缘结构分析方法研究中国创业投资城市网络的区域合作, 最后对长江经济带进行案例分析. 研究结果发现: 创业投资具有空间集聚现象, 创业投资城市网络形成了核心区-亚核心区-半边缘区-边缘区的差序结构; 区域间合作很不均衡, 核心区之间、核心区与亚核心区之间的合作比较普遍, 半边缘区、边缘区更乐意与核心区、亚核心区合作; 核心区城市中, 独立创业投资最活跃, 公司创业投资次之. 长江经济带的案例分析表明: 上海是长江经济带唯一的核心区, 与亚核心区的关系强度最高; 大部分城市处于半边缘区和边缘区.

基于层次分析法对北上广新能源汽车推广政策的比较

吴雪斌1, 王恩慈1, 范松1, 浦娴娟2, 焦正2

2017, 23(6):  973.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1805

摘要 ( 1030 )   PDF (5427KB) ( 168 )  

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采用层次分析法(analysis hierarchy process, AHP) 从补贴政策、充电基础设施建设政策、交通管制政策、政府采购政策共4 个维度对北上广新能源汽车推广政策进行比较研究.通过量化研究得出: 充电基础设施建设政策的权重系数最大, 补贴政策的权重最小; 我国新能源汽车推广政策存在补贴力度过大, 而补贴政策设置不合理, 且政府采购政策不够细化, 缺乏强制性等问题. 针对上述问题, 提出了相关建议.