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中国化学会首届全国质谱分析学术研讨会

作者：贺玖明罗志刚何菁菁李铁钢陈一唐飞王晓浩再帕尔·阿不力孜中国医学科学院&北京协和医学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室

质谱成像技术(Mass Spectrometry Imaging,MSI)是一种结合质谱分析和影像可视化,可进行多点检测、多维数据获取,实现不同分子、免标记及高灵敏度检测,并能够直接提供目标化合物的空间分布和分子结构信息的分子成像技术。MSI技术的突出... 详细信息

质谱成像技术(Mass Spectrometry Imaging,MSI)是一种结合质谱分析和影像可视化,可进行多点检测、多维数据获取,实现不同分子、免标记及高灵敏度检测,并能够直接提供目标化合物的空间分布和分子结构信息的分子成像技术。MSI技术的突出特点是针对生物体内参与生理和病理过程的分子进行定性或定量的可视化检测,因此在药学、临床医学等领域显示出巨大的应用前景。近年来,以DESI为代表的常压敞开式新型离子化技术进一步推动了质谱成像新技术的发展。DESI技术克服了SIMS和MALDI等离子源在真空条件下实施离子化的限制,并且不需要对被测样品进行复杂前处理,无需添加基质等,既方便操作又避免了被测物分子的移位现象,保证了成像分析的原位性和准确性。。这些年,本课题组致力于质谱离子化新技术的研究,自主研发出新型常压敞开式空气动力辅助离子化技术(Air FlowAssisted Ionization,AFAI),AFAI技术提高了远距离敞开式离子化的灵敏度和稳定性,扩展了待测样品的空间和操作灵活性。因此,利用该技术的特点成功建立了整体动物体内药物分析和生物组织中不同生理及病理过程中分子变化的成像分析AFAI-MSI新方法。该方法与现有的整体放射自显影(WBA)、荧光物质标记成像或MALDI-MSI质谱成像等技术相比较,具有无需同位素或荧光等化学标记和复杂的样品前处理,可同时对药物及其代谢物或内源性代谢物等不同分子进行成像分析,可直观且相对定量地反映组织中分子的分布特征;无需在高真空系统中操作、使用方便,尤其可方便进行整体动物体内分子成像分析,获得的信息更全面;无需使用基质,可避免分子的扩散或移位,更适合药物等小分子化合物的高灵敏质谱分子成像分析等优势与特点。运用AFAI.-MSI方法高效率地同时获得了抗癌候选新药(CAT)及其代谢物在整体大鼠体内的分布特征及动态变化信息,为研究药物的靶向作用,预测候选新药的可能肿瘤谱、药效与毒性等提供了一种新颖直观的方法与手段。此外,针对具有镇静催眠作用的候选新药(NHBA),通过比较给药前后、不同给药剂量、不同的样品采集时间点,系统考察了MHBA在大鼠体内的空间分布差异;同时结合PCA分析的数据挖掘方法,获得了NHBA以及催眠因子等内源性小分子的分布特征,并直观呈现了内源性小分子随药物干预的动态变化:结合药效和毒理相关分析,为NHBA的作用机制研究提供了关键信息。上述研究结果表明,AFAI-MSI方法可作为一种整体动态直观的药物分析新方法,为创新药物的体内分析,为药效评价、毒副作用及药物的作用机制研究等提供新颖的分子成像分析手段。此外,与临床医学合作,结合分子病理学和代谢组学数据挖掘方法,探索并建立了基于AFAI-MSI技术的非靶向成像分析方法,通过组织原位筛查和成像分析,旨在发现与恶性肿瘤相关的潜在小分子标志物。近期通过对肺癌和乳腺癌的组织样本分析,获得了与恶性肿瘤组织与癌旁组织、癌症分型和分化等密切相关的一些潜在分组标志物,为发现恶性肿瘤分子诊断标志物和发展新型分子诊断手段奠定了良好的工作基础。

关键词：常压敞开式质谱技术空气动力辅助离子化技术质谱成像技术药物成像分析

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常压敞开式质谱分子成像新技术与应用进展

常压敞开式质谱分子成像新技术与应用进展

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中国化学会第29届学术年会

作者：再帕尔·阿不力孜贺玖明罗志刚何菁菁李铁钢陈一唐飞王晓浩中国医学科学院&北京协和医学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室

＜正＞质谱成像技术（Mass Spectrometry Imaging,MSI）作为质谱领域和分子成像的一个研究前沿和热点备受关注并得到迅速发展。它是一种结合质谱分析和影像可视化,可实现免标记、不同分子或多种分子的高灵敏度同时检测,能够直接提供目... 详细信息

＜正＞质谱成像技术（Mass Spectrometry Imaging,MSI）作为质谱领域和分子成像的一个研究前沿和热点备受关注并得到迅速发展。它是一种结合质谱分析和影像可视化,可实现免标记、不同分子或多种分子的高灵敏度同时检测,能够直接提供目标化合物的空间分布和分子结构信息的分子成像技术,因此在化学、药学、临床医学等领域显示出巨大的应用前景[1-4]。近年来,以DESI为代表的常压敞开式离子化技术进一步推动了质谱成像技术的发展[5]。本课题组采用自主研制的新型常压敞开式空气动力辅助离子化技术（Air Flow Assisted Ionization,AFAI）,发展了整体动物体内药物分析和生物组织中不同生理及病理过程中分子

关键词：质谱分子成像技术常压敞开式质谱技术空气动力辅助离子化技术

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离面准李特洛色散光路的光程差

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光谱学与光谱分析 2013年第7期33卷 1992-1996页

作者：张尹馨杨怀栋黄战华金国藩天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072 清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

分析了离面准李特洛(off-plane quasi-Littrow,OP-QL)色散光路中子午光束、弧矢光束的对应关系,揭示了离面角将引起弧矢光束旋转,并使球面镜和光栅的弧矢光束不再相互对应的特性,指出系统弧矢光程差(optical path difference,OPD)并非... 详细信息

分析了离面准李特洛(off-plane quasi-Littrow,OP-QL)色散光路中子午光束、弧矢光束的对应关系,揭示了离面角将引起弧矢光束旋转,并使球面镜和光栅的弧矢光束不再相互对应的特性,指出系统弧矢光程差(optical path difference,OPD)并非各元件自身弧矢光束光程差的简单叠加,而是各元件上与光栅弧矢光束相对应光束的光程差之和。基于以上结论,提出了求解球面镜上沿任意方向的光线与主光线之间光程差的方向导数法,并运用它求解出OP-QL光路的光程差。最后,基于小阶梯光栅和中阶梯光栅的实例共同验证了文中分析结论和计算方法的合理准确性。

关键词：光程差离面准李特洛光路弧矢光束

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高分辨率中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计

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光谱学与光谱分析 2013年第6期33卷 1706-1710页

作者：张尹馨杨怀栋邓超黄战华金国藩天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072 清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

以宽光谱范围、高分辨率的中阶梯光栅光谱仪为研制目标,介绍了中阶梯光栅的色散特性,阐述了基于它的交叉色散原理,提出了分辨率优先的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计方法,包括高分辨率的主色散光路设计、分辨叠级的辅助色散光路设计,... 详细信息

以宽光谱范围、高分辨率的中阶梯光栅光谱仪为研制目标,介绍了中阶梯光栅的色散特性,阐述了基于它的交叉色散原理,提出了分辨率优先的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计方法,包括高分辨率的主色散光路设计、分辨叠级的辅助色散光路设计,及主-辅色散光路联合校验三个递进的环节,并结合商用光谱仪进行了实例设计,仿真和实验表明,当光谱范围为400～900nm时,该分光系统在Hg灯546nm处的分辨率可达51 000,在Na光589nm处的分辨率为44 000。

关键词：中阶梯光栅交叉色散分辨率

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UDP协议在微小卫星通信上的分析与实现

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计算机科学 2013年第1期40卷 22-25页

作者：于世洁徐勇航张帆清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

TCP/IP协议在卫星通信中的应用受到越来越广泛关注。传输层TCP协议在星间链路中存在诸多问题,而UDP协议的简洁、快速、高效的特点,可以符合卫星通信的需求。该星载计算机采用MPC8260处理器,集成μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,选用LwIP协... 详细信息

TCP/IP协议在卫星通信中的应用受到越来越广泛关注。传输层TCP协议在星间链路中存在诸多问题,而UDP协议的简洁、快速、高效的特点,可以符合卫星通信的需求。该星载计算机采用MPC8260处理器,集成μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,选用LwIP协议族,通信链路层采用Slip串口协议,利用Nrf 24E1ZigBee无线通信模块,搭建星间链路通信实验测试平台,实现传输层基于UDP协议的OBC与PC间的无线通信。实验结果证明,UDP协议具有较低的首部开销比,是一种较好的可选的星间链路协议。

关键词： UDP协议 μC OS-Ⅱ ZigBee 微小卫星 MPC8260 Slip协议

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双复眼透镜间相对位置误差对光束匀化的影响

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激光技术 2013年第1期37卷 11-15页

作者：黄威尉昊赟李岩清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

为了在激光退火工作面上获得高均匀度光斑,研究了双复眼透镜阵列光束匀化法中两透镜阵列间相对位置变化对匀化性能的影响。利用光线追迹方法,模拟了双复眼透镜阵列间6个自由度的相对位置误差与光束匀化效果的依赖关系,发现第二复眼透镜... 详细信息

为了在激光退火工作面上获得高均匀度光斑,研究了双复眼透镜阵列光束匀化法中两透镜阵列间相对位置变化对匀化性能的影响。利用光线追迹方法,模拟了双复眼透镜阵列间6个自由度的相对位置误差与光束匀化效果的依赖关系,发现第二复眼透镜阵列的滚转角偏差是影响光束匀化质量的最敏感因素。为实现较好的匀化效果,需要对复眼透镜阵列位置进行精确控制。结果表明,使用专用镜架对透镜位置进行精确控制后,光束均匀度达到0.039。该系统成功应用于激光退火装置,实现了超浅结激光退火。

关键词：光学设计与制造光束匀化仿真与实验激光退火

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车载局域环境温控装置的热分析及热测试方法

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仪器仪表学报 2013年第4期34卷 895-901页

作者：李洪才陈非凡董永贵清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 第二炮兵工程大学202教研室西安710025

针对车载局域环境温控系统的个性化设计及评估调试问题,结合一种基于密闭风冷换热方式的车载局域温控装置的物理结构及内部温度测点分布,对其传热过程进行了分析,并建立了系统的热阻网络分析模型。推导了系统内部温度节点在稳态导热和... 详细信息

针对车载局域环境温控系统的个性化设计及评估调试问题,结合一种基于密闭风冷换热方式的车载局域温控装置的物理结构及内部温度测点分布,对其传热过程进行了分析,并建立了系统的热阻网络分析模型。推导了系统内部温度节点在稳态导热和非稳态导热情况下的变化规律。通过选择不同的加热功率及加热方式对车载局域温控装置进行实验测试,结合推导出的变化规律对测试数据进行拟合处理,获得了系统温度节点之间的传热系数及热容参数。所测参数之间的相对误差约在0.6%～6%,表明所建立的系统数学模型及测试方法可用于指导车载仪器温控系统的设计及快速调试。

关键词：局域环境温控系统车载仪器密闭风冷热分析热测试

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一种敞开式离子聚焦装置的研制及其检测方法研究

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分析化学 2013年第3期41卷 459-464页

作者：刘坤王晓浩唐飞重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室电气工程学院清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室重庆大学新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室

本研究构建了一种可在大气压下工作的离子聚焦装置。此装置主要结构为一个矩形隧道,当在其上施加相同的电压,矩形隧道状的离子聚焦系统会形成指向中心线的电场,当离子进入到离子聚焦隧道后,便会向中心线附近运动。同时,离子在牵引电极... 详细信息

本研究构建了一种可在大气压下工作的离子聚焦装置。此装置主要结构为一个矩形隧道,当在其上施加相同的电压,矩形隧道状的离子聚焦系统会形成指向中心线的电场,当离子进入到离子聚焦隧道后,便会向中心线附近运动。同时,离子在牵引电极与检测电极之间形成的电场的作用下,向检测电极运动。利用仿真软件SIMION8.0仿真验证了此离子聚焦装置的有效性。从检测电极的离子电流入手,提出了一种可以在大气压下判断离子空间分布的新方法。利用紫铜、环氧树脂板、电木板等材料设计加工了此离子聚焦装置,聚焦装置的尺寸为5 mm×5 mm×3.5 mm;检测电极直径为0.8 mm;相邻电极间的中心距为1.6 mm。结合实验室自行设计的离子源进行了静电计检测实验。结果表明;中间电极上的电流约为66 nA,超出其它电极电流一个数量级,离子强度可提高6倍以上。仿真以及实验数据充分说明此装置具有离子聚焦的功能。

关键词：离子聚焦大气压 SIMION软件静电计质谱仪

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SPR双分差动干涉成像生物分子相互作用分析仪

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清华大学学报（自然科学版） 2013年第2期53卷 160-166页

作者：余兴龙王大千张玮罗昭锋邓焱丁丽丽欧惠超闫硕章恩耀清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 中国科学技术大学生命科学学院合肥微尺度物质科学国家实验室合肥230027

药物筛选和蛋白质组学研究需要高灵敏度和高通量的生物分子相互作用分析仪。该文提出了表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)双分差动干涉成像方法和折射率相关因子(refractive index related factor,RIRF)的概念,研制了一... 详细信息

药物筛选和蛋白质组学研究需要高灵敏度和高通量的生物分子相互作用分析仪。该文提出了表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)双分差动干涉成像方法和折射率相关因子(refractive index related factor,RIRF)的概念,研制了一种新的分析仪。从传感表面反射的光经过1/2波片、成像透镜和偏振分束镜后分成正交的2束,分别承载同一时刻传感表面的光强互补的2幅干涉图像,投射在2台CCD上,连续同时采集图像并处理后得到反映传感面上折射率变化的RIRF分布图,可解析出生物分子相互作用的特征信息。性能测试结果表明:分析仪动态范围约为0.015折射率单位(refractive index unit,RIU),灵敏度为57.15RIRF/RIU,检测分辨率约为8.5×10-6RIU,检测通量高于100,测量重复性优于95%。该分析仪的阵列生物分子相互作用检测结果和Biacore仪器的检测结果有平行性。

关键词：表面等离子体共振双分差动干涉成像生物分子相互作用药物筛选蛋白质组学

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无创血糖检测仪的DSP和Android软件系统设计

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传感技术学报 2013年第10期26卷 1323-1327页

作者：李阳唐飞王晓浩于赐龙中北大学电子与计算机科学技术学院太原030051 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

基于DSP和Android操作平台的处理系统是目前电子产品的应用热点。介绍了无创血糖检测仪系统的硬件结构和软件应用平台,详细阐述了DSP主控芯片的控制流程和Android平台的用户交互模块设计,通过RS232标准接口,实现了无创血糖检测仪系统各... 详细信息

基于DSP和Android操作平台的处理系统是目前电子产品的应用热点。介绍了无创血糖检测仪系统的硬件结构和软件应用平台,详细阐述了DSP主控芯片的控制流程和Android平台的用户交互模块设计,通过RS232标准接口,实现了无创血糖检测仪系统各模块的串行通信。对16名志愿者进行血糖测试实验,样本测试相关系数为0.863,实验表明,该系统可以控制完成血糖检测和原始数据的存储,无创血糖测试具有可行性。

关键词：无创血糖检测仪

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