石河子大学学报（自然科学版）

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机械·电子·电气

整垛袋装物料装载装置的设计与试验

马尚鹏, 赵永满, 何忠彪, 李雅婷

2025, 43(6): 661-670. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.21.016

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针对整垛袋装物料装载过程中装载效率和托盘回收率低等问题,设计了一种集物料装载和托盘回收功能于一体的新型物流装载设备整垛袋装物料装载装置,进行了装载装置的总体方案设计与工作原理分析,并分析了其受力特性;阐述了装载装置的3种主要工况,通过3种工况下抓取部件的静力学分析,得出3种工况下抓取部件的最大变形分别为13.26、20.22、24.95 mm,最大等效应力分别为275.36、306.42、323.56 MPa。进行了装载装置整垛袋装物料装载试验测试,结果表明:装载装置完成装载高度为1 m和1.5 m,物料装载试验所需的最短时间分别为47.5 s和57.1 s;这有效验证了所设计研发的装载装置功能完整性、结构及使用安全性,以及在进行物料装载和托盘回收工作时有较高的效率。

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机械·电子·电气

根系抗拉试验装置末端执行器自适应导纳控制

冯鹏瑞, 李清林, 杨潇飞, 周健恒, 傅宇国

2025, 43(6): 671-681. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.21.021

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针对末端执行器对根系的稳定夹持与力控制精度直接影响试验效果,并且由于根系力学性能差异大、末端执行器难以集成高精度力传感器,而导致夹持力难以测量、根系损伤率高等问题,设计根系抗拉试验装置末端夹持器,并提出一种无感自适应导纳控制方法,该方法将夹持力调节转化为等效的位置跟踪问题,并引入自适应滑模广义动量观测器(ASMGMO)实现无传感器条件下对根系交互力的实时估算;然后融合粒子群算法与递归最小二乘法,构建了融合粒子群改进最小二乘(SAPSO-RLS)环境参数辨识方法,并根据动态估计的夹持力和环境参数,实时更新系统期望位置、自适应调整导纳控制器参数,从而实现夹持力的快速、稳定与精准调节;最后通过系统动力学建模与仿真平台验证,将所提方法与固定参数导纳控制与不考虑环境参数的自适应导纳控制方法进行对比,结果表明本文方法在夹持力调节速度、避免力超调、期望力跟踪稳定性方面均有显著的提升。

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水利·建筑

考虑地层弹性抗力的钢顶管顶力计算模型研究

王乾钢, 谢建斌, 贾荣谷, 占和, 张浩南

2025, 43(6): 682-690. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.21.019

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为研究管土全接触下钢顶管顶力计算模型,在常见的围岩土压力计算理论基础上,考虑柔性管道地基弹性抗力的影响,推导管侧摩阻力的计算公式,建立钢顶管顶推力的计算公式;依托滇中引水系统工程的配套工程,采用ABAQUS有限元软件模拟顶管施工过程,将模拟得到的顶推力与推导的理论公式进行对比。研究的结果及结论如下:考虑地层弹性抗力后的普氏理论计算结果与数值模拟结果较为接近,当处于岩层或土层中的钢顶管,需考虑管土全接触状态时,使用本文方法中的普氏理论估算顶推力具备一定的可靠性;本文改进公式中土柱理论计算的顶推力大于数值模拟结果,当土层满足土拱效应时,使用土柱理论估算管土全接触时的顶推力会得到过高的顶力值,造成资源的浪费;管土接触状态对顶管顶推力有较大影响。

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水利·建筑

荒漠地区高速公路服务区建筑热舒适性分析与节能研究

韩莹, 孙志强, 杨帅鹏, 孙正, 李佳瑶

2025, 43(6): 691-701. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.21.017

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对新疆沙漠高速公路服务区建筑进行热舒适性分析与节能研究。以克拉美丽服务区为研究对象,在2023年最热月份7月进行热环境试验和热舒适调查,结果表明:服务区室内外温差很大,在15~26 ℃之间;室内温度普遍偏高,大厅、超市、餐厅和卫生间满足热舒适要求的时间比例分别为8.3%、5.8%、22.5%与48.3%;夏季服务区室内热舒适不满足要求。为了提高室内舒适度和减少能源消耗,选用DeST-C软件进行能耗模拟和节能模拟研究,探究该建筑的能耗影响因素,基于ASHRAE Standard 55—2017标准建立热舒适模型,在调研时发现不同年龄段中,41岁及以上游客室内中度热舒适度和热感觉比例最高;通过热舒适模型进行预测,预测服务区热中性温度25.25 ℃,实测热中性温度为26.35 ℃,预测临界上限温度为27.04 ℃,实测临界温度上限为29.32 ℃;当室内使用实测临界上限温度29.32 ℃时,夏季空调能耗降低21.8%,当空调系统选用全空气变风量系统时,能耗亦可显著降低,节能率达到64.7%;进一步分析显热回收装置的节能潜力表明:当夏季室外温度高于28.48 ℃或冬季低于15.93 ℃时开启该装置,单位面积节能量可达6.1 kW·h·m^-2。

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医学·药学

CCL23通过CCR1/AKT信号轴抑制肝细胞癌生长及转移

王凤桐, 侯卜文, 舒敏, 刘程豪, 沈钰青, 吴向未

2025, 43(6): 702-711. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.22.029

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目的利用动物模型阐明CCL23对肝细胞癌恶性进展的影响及作用机制,验证靶向CCL23/CCR1/AKT信号轴的治疗潜力。方法通过qRT-PCR筛选出本底低表达CCL23的肝细胞癌细胞系,构建慢病毒介导的CCL23过表达细胞株。采用CCK-8增殖检测、平板克隆实验、Transwell实验及EdU实验验证CCL23过表达对肝细胞癌细胞恶性表型的影响。通过BALB/c nu/nu小鼠皮下移植瘤模型(慢病毒/AAV双重验证)、尾静脉肺转移模型及免疫健全鼠模型,评估过表达CCL23对肿瘤生长与转移的影响。利用蛋白免疫印记技术解析AKT通路活化、转移相关蛋白及CD8蛋白的表达情况。使用CCR1的拮抗剂BX471进行阻断,确认CCL23/CCR1/AKT通路的生物学功能依赖性。结果 1)筛选出具有CCL23本底低表达的肝细胞癌细胞系MHCC97H,成功构建慢病毒介导的CCL23过表达细胞株。2)体外实验结果证明,与对照组相比,CCL23过表达组细胞的增殖、迁移及侵袭能力均降低。3)慢病毒及AAV介导的CCL23过表达均显著抑制BALB/c nu/nu小鼠皮下肿瘤生长,且肿瘤组织中Ki-67、p-Akt及PCNA蛋白表达水平均显著降低。4)尾静脉注射肺转移模型中,CCL23过表达组肺转移灶数量及面积显著减少,且E-cadherin表达上调、N-cadherin及p-Akt表达水平下调。5)在免疫健全小鼠模型中,CCL23过表达同样可抑制皮下瘤生长,且CD8蛋白表达增加。结论 CCL23通过CCR1/AKT信号轴抑制肝细胞癌生长和肺转移并增强CD8⁺T细胞浸润。CCL23/CCR1/AKT信号轴是肝细胞癌的潜在治疗靶点。

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医学·药学

蟾毒灵逆转TGF-β介导的巨噬细胞M2型极化并抑制肝星状细胞增殖和活化

姜欣玉, 董丹, 黄浩, 王鹏, 陈秋月, 吴向未, 陈雪玲

2025, 43(6): 712-718. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.22.025

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目的探讨蟾毒灵(Bufalin)对转化生长因子β(Transforming growth factor-β,TGF-β)介导的巨噬细胞极化表型转换的调控作用及其对巨噬细胞-肝星状细胞(Hepatic stellate cells,HSCs)交互的影响。方法采用佛波酯(PMA,50 ng·mL^-1)将人单核细胞白血病细胞(Tohoku hospital pediatrics-1,THP-1)诱导分化为M0型巨噬细胞后,随机分为5组:1)空白对照组;2)TGF-β单处理组(10 ng·mL^-1);3~5.TGF-β+低、中、高剂量蟾毒灵处理组(4、8、16 nmol·L^-1)。通过CCK-8法检测THP-1细胞活性;western blot和qRT-PCR分析M1/M2极化标志物(CD86、IL-1β、iNOS;CD206、IL-10、Arg-1)的表达变化。收集各组巨噬细胞上清,并将其作为条件培养基(CM)与人肝星状细胞(LX-2)共培养24 h,进一步通过western blot、qRT-PCR、EdU和CCK-8实验评估LX-2细胞活化标志物(α-SMA、COL1A1)及增殖情况。结果 TGF-β显著诱导巨噬细胞向M2表型极化(CD206、IL-10、Arg-1表达上调,CD86、IL-1β、iNOS表达下调,P<0.05),而蟾毒灵能够逆转此效应(P<0.05)。此外,TGF-β组巨噬细胞CM显著促进LX-2细胞活化和增殖(P<0.05),而蟾毒灵处理组CM可抑制上述效应(P<0.05)。结论蟾毒灵能够逆转TGF-β诱导的M2型巨噬细胞极化并抑制其介导的肝星状细胞增殖和活化。

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医学·药学

复方高滋斑片调控PI3K/AKT信号通路改善脓毒症心肌损伤

刘士忠, 郭珍利, 候香红, 李黛芊慧, 杨瑞, 李新芝, 马克涛

2025, 43(6): 719-728. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.22.026

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目的本研究使用动物实验、网络药理学和分子对接的方法,探究复方高滋斑片治疗脓毒症心肌损伤的作用及机制。方法对SD大鼠进行盲肠结扎穿刺术(Cecal ligation and puncture, CLP),构建脓毒症心肌损伤模型。将大鼠分为对照组,CLP组,CLP+复方高滋斑片组,通过超声心动图、HE染色和Western blot检测复方高滋斑片对脓毒症心肌损伤的治疗效果。通过TCSMP数据库获得复方高滋斑片中的活性成分,通过疾病数据库得到脓毒症心肌损伤的疾病靶点,利用SwissTargetPrediction数据库得到活性成分对应的靶点。利用韦恩交集法得到共有靶点。通过String平台对共有靶点进行蛋白质互作分析(Protein-protein interaction,PPI),之后使用Cytoscape 3.9.1进行拓扑结构分析并筛选关键基因,使用Omicshare平台对预测靶点进行GO富集分析和KEGG通路分析,得到可能涉及的通路,最后对核心靶点和复方高滋斑片主要活性成分进行分子对接验证。结果在体实验发现复方高滋斑片可以改善心功能,减少炎症细胞浸润,增加Bcl-2表达(P<0.01),减少Bax表达(P<0.01)。筛选得到复方高滋斑片40种活性成分,与脓毒症心肌损伤的共有靶点56个,GO富集在“regulation of apoptotic process”生物进程,KEGG富集主要在“TNF signaling pathway”等凋亡相关通路。且复方高滋斑片与核心靶点AKT、IL6、TNF对接活性良好。结论复方高滋斑片可以改善脓毒症心肌损伤,减少细胞凋亡,可能是通过调控PI3K/AKT信号通路以及AKT、IL6、TNF等核心靶点发挥作用。

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医学·药学

芍药苷抑制PERK-eIF2α通路改善小鼠非酒精性脂肪肝损伤

胡伟, 孙智珺, 张敏

2025, 43(6): 729-735. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.22.027

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目的研究芍药苷(Paeoniflorin, PF)对高脂饮食(High fat diet,HFD)诱导的非酒精性脂肪肝小鼠的治疗作用及机制。方法采用HFD喂养C57BL/6J小鼠12周诱导非酒精性脂肪肝,随后分别灌胃25 mg·kg^-1·d^-1或者100 mg·kg^-1·d^-1的PF持续4周,收集小鼠血清和肝脏。HE、Masson染色考察肝组织病理情况;试剂盒检测血清AST、ALT、TG、TC、LDL-C、HDL-C、MDA、SOD、GSH-Px及FFA水平;ELISA试剂盒检测血清TNF-α、IL-6水平;CO-IP检测肝脏中GRP78和PERK的结合情况;Western blotting检测小鼠肝脏eIF2α、p-eIF2α、ATF4和CHOP的蛋白表达水平;RT-qPCR检测小鼠肝脏SREBP-1c、ACC1、FAS、SCD-1的mRNA水平。结果 PF可降低HFD小鼠血清AST、ALT的活力及炎症因子TNF-α、IL-6水平,减少血脂TG、TC、LDL-C、FFA的含量,提高HDL-C水平。PF提高了小鼠血清抗氧化酶SOD、GSH-Px的活力,减少脂质过氧化产物MDA的生成。PF提高GRP78&PERK复合物水平,抑制eIF2α的磷酸化及下游靶基因ATF4、CHOP的蛋白表达,下调脂合成基因SREBP-1c、ACC1、FAS、SCD-1的mRNA水平。结论 PF可通过干扰PERK-eIF2α通路缓解HFD诱导的非酒精性脂肪肝小鼠体内的脂代谢异常、氧化应激紊乱和炎症。

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农业·林业

基于优化的最大熵模型预测新疆2种甘草的适宜分布

孙旭, 戚英杰, 薛杨, 任孟原, 张灵燕, 马松梅

2025, 43(6): 736-745. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.23.024

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在未来气候变化情景下,预测我国新疆地区集中分布的重要药用和饲用植物——胀果甘草(Glycyrrhiza inflata Batal.)和光果甘草(Glycyrrhiza glabra L.)的适宜分布格局与变化趋势,由此指导2种甘草资源的科学保护。基于物种自然分布记录与25个环境变量,利用R语言ENMeval程序包优化最大熵(MaxEnt)模型,结合ArcGIS空间分析工具,模拟并预测当前和未来(2050s和2070s)气候下2种甘草的空间分布特征与变化趋势,并利用多种方法综合评价主导的环境因子。结果表明:1)对于胀果甘草和光果甘草,其理想模型参数分别为RM=0.5且FC=LQ,RM=2.5且FC=LQH,最优模型的最小信息量准则AICc值均为0;2)在当前气候下,光果甘草的适生分布比胀果甘草更广泛但也更破碎,其主要分布于塔里木盆地西缘(喀什市、疏附县、疏勒县、泽普县等)、西南缘(和田市)、北缘(库车市、库尔勒市)、伊犁河谷及塔城市等水分条件较好的平原和河谷地区,而胀果甘草主要分布于塔里木盆地西缘(喀什市、疏勒县、巴楚县、莎车县等)、西南缘(和田市)及北缘(库车市、库尔勒市、博湖县等)的冲积平原和冲积扇区域。未来气候变化情景下,胀果甘草的适生分布总体上将略微减少,而光果甘草将在塔城地区东部、昌吉回族自治州东部、吐鲁番市东部、哈密市中部等地扩增其适生分布;相比SSP1-2.6气候情景,SSP5-8.5情景对2种甘草适生分布的影响将更大;3)极端温度和温度变化范围因子及海拔主要限制了胀果甘草的分布;极端温度和极端降水因子及海拔主要限制了光果甘草的分布。基于优化MaxEnt模型的研究表明,未来气候变化下新疆胀果甘草的适宜分布可能缩减,光果甘草则可能在天山以北扩张,需制定差异化保护策略应对气候风险。

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农业·林业

耕地质量等级评价与时空变化特征研究——以新疆生产建设兵团第五师为例

邢翔, 闫靖华, 宋江辉, 王金刚, 张文旭, 王海江

2025, 43(6): 746-756. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.23.025

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研究旨在了解新疆生产建设兵团第五师耕地质量时空变化特征及土壤养分特征,本研究依据国家《耕地质量等级》(GB/T 33469—2016),采用特尔斐-层次分析法,建立第五师耕地质量评价体系,分析研究区土壤养分特征和耕地质量10年间时空变化特征。结果表明:1)2011年研究区土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为16.99 g·kg^-1、91.37 mg·kg^-1、17.57 mg·kg^-1和251.43 mg·kg^-1,2021年土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾平均含量分别为17.43 g·kg^-1、103.22 mg·kg^-1、31.02 mg·kg^-1和275.38 mg·kg^-1,10年间土壤养分含量均存在不同程度的增加,尤其是有效磷含量,由2011年的三级水平提升到2021年的二级。2011年土壤全盐量为6.74 g·kg^-1,2021年土壤全盐量为5.73 g·kg^-1,土壤全盐量降低了1.01 g·kg^-1。2)2011年研究区高、中、低等耕地面积占比分别为38.12%、30.90%、30.98%,2021年研究区高、中、低等耕地面积占比分别为30.52%、42.79%、26.69%,其中耕地质量等级的总体提升主要来自中等地,其面积占比增长幅度为38.47%。3)研究区高、中等耕地主要集中在研究区中部和东南部,低等地主要集中在研究区西部,10年间,耕地质量等级在研究区东南部空间分布上变化较大,呈现耕地质量退化趋势,耕地质量提升的区域主要来自西部以及中部地区。本研究分析了第五师土壤养分特征与耕地质量时空变化特征,能够较好地反映研究区的耕地质量水平,为耕地可持续利用和管理提供理论依据。

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畜牧·兽医

两株牛源肺炎克雷伯菌噬菌体的分离培养及体内抗菌活性分析

叶浏渊, 宁思奇, 司娟娟, 张奇, 马赫迪, 吴剑桥, 薛世隆, 胡圣伟

2025, 43(6): 757-766. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.22.034

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目的为了在抗生素使用效果不佳的现状下减少高毒力肺炎克雷伯菌感染而造成的损失,本研究旨在探究使用噬菌体替代抗生素替代疗法。方法使用实验室分离得到的一株高毒力肺炎克雷伯菌为宿主菌经双层平板法分离纯化得到噬菌体并通过透射电镜观察其状态;使用全基因组测序和注释并进行开放阅读框预测和进化树分析;使用不同条件处理噬菌体并铺设双层平板评估其生化特性;最后使用噬菌体鸡尾酒治疗感染肺炎克雷伯菌小鼠,观察小鼠内脏状态和组织切片。结果分离得到的噬菌体13g和15e能够有效地裂解Z18菌株,透射电镜显示二者均于属短尾噬菌体科,基因组分析结果显示二者与已知的噬菌体同源性最高分别为98.89%和99.31%,与多株不同地区分离得到的噬菌体均有亲缘关系;两株噬菌体的最佳感染复数均在0.01~0.001之间;在-20℃~90 ℃处理1 h以及在1~14的pH值范围内处理1 h,噬菌体的感染活力均有不同程度的下降;两株噬菌体的裂解周期均较长,潜伏期均在10 min左右,在120 min左右达到最大值,爆发量分别为90 CFU·cell^-1和59 CFU·cell^-1;噬菌体在体内实验中对比抗生素组和对照组能够显著降低小鼠的死亡率以及大幅度减少器官病变。结论本研究中分离得到的噬菌体在抗极端环境中的能力较好,在裂解细菌方面展示出了优秀的能力。噬菌体鸡尾酒在提高肠道感染肺炎克雷伯菌小鼠模型的生存率、减轻病理损伤等方面显示出较好的体内抗菌效果和应用潜力,为进一步的实验和应用提供了理论基础和实验依据。

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计算机技术·人工智能

基于时空特征融合的原油管道运行参数异常检测

李洪福, 牛鹏涛, 刘春颖, 张俊鹏, 薛润斌, 李妍, 廖绮, 梁永图

2025, 43(6): 767-780. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.23.026

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针对原油管道运行参数异常检测过程中存在的多变量时序数据高维、异常模式复杂及传统方法检出率低等问题,提出一种基于特征图注意力(Graph Attention, GAT)与时序自注意力(Temporal Self-Attention)串联结构的自监督时空特征融合管道异常检测模型(Spatio-Temporal Pipeline Anomaly Detection, STPAD)。首先利用特征图注意力提取不同站场多传感器参数间的空间关联特征,随后通过时序自注意力机制对提取后的特征序列捕捉长程时序依赖,最终通过预测与重构双分支协同综合评估异常状态。以新疆油田2条真实原油管道为算例,所提模型在2个案例上的F1分数分别为0.974 3和0.988 6,准确率分别为0.994 0和0.996 9,整体优于LSTM-AE、OC-SVM及OmniAnomaly等方法,有效降低了误判和漏检风险。延迟步数分析表明,模型在2个案例中的延迟步数分别为0.289 1步和0.176 5步,能够满足原油管道快瞬变特性对异常检测响应速度的实际需求。消融实验进一步验证了各个模块设计的有效性。所提模型实现了对原油管道运行异常的高精度、低延迟检测,具备良好的泛化能力和工程适用性。

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数学·物理·化学

黎曼流形上多目标最优控制问题的局部Pareto最优对的二阶充分条件

邓丽, 李欣

2025, 43(6): 781-792. doi: 10.13880/j.cnki.65-1174/n.2025.23.022

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本文研究了黎曼流形上具有一般逐点控制约束的常微分方程控制系统的多目标最优控制问题。通过对最优控制问题关于控制变量作二阶针状变分,得到了局部Pareto最优对的二阶充分条件,此结论是黎曼流形上单目标最优控制问题相应结果的推广。

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