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集电化学、光谱和质谱方法于一体的单细胞成像仪
世界上首台有机融合电化学、光谱学和质谱技术的优势于一体的“单细胞时空分辨分子动态分析系统”
一、项目分类
重大科学前沿创新
二、成果简介
南京大学化学化工学院陈洪渊院士领衔的科研团队，在国家自然科学基金重大科研仪器专项支持下，联合清华大学、东南大学、中国医学科学院药物研究所的研究人员，攻克了单个细胞内分子反应动力学过程高时空分辨和微弱信号精准测量的技术瓶颈，研制成世界上首台有机融合电化学、光谱学和质谱技术的优势于一体的“单细胞时空分辨分子动态分析系统”。
首次阐明单细胞内溶酶体中生物催化反应机制；创建了胞内不同空域热传导系数的准确测量，阐明胞内热量产生与耗散机制以及胞内“出汗”与机体“出汗”散热的生命整体一致性；研制成的极紫外(VUV)质谱成像，摆脱了MALDI技术对电离介质的依赖，极大地降低了二次离子质谱(SIMS)的电离碎片，从而降低了重构分子结构的难度，显著提升了我国生命与健康领域高端科研仪器的国际竞争力。
本项目迄今已发表研究论文逾百篇。包括PNAS 4篇，NatureComm. 2篇，Science Adv.1篇，JACS 6篇，Angew. Chem. Int. Ed. 6篇，Anal. Chem. 49篇等。申请了国内专利41件，国际专利1件，授权18件。项目组成员获得教育部“长江学者奖励计划”青年学者以及2018年度仪器仪表学会分析仪器分会“朱良漪分析仪器青年创新奖”；所研发的“单细胞活性分析仪”获“2018年度科学仪器行业优秀新产品奖”及“2021年度日内瓦发明金奖”。
南京大学
2022-08-12
用于人体肺部重大疾病诊断的磁共振成像仪器
已有样品/n武汉物理与数学研究所研制的肺部磁共振成像仪器不仅能对肺部结构进行成像，而且能提供肺部气体交换的功能信息，从而可以用于病灶早期研究和诊断分析，该肺部气体交换功能信息是目前所有其他影像学方法都无法提供的。该肺部磁共振成像仪器系统由超极化气体装置和—套多核多通道MRI系统组成，并包括相应的数据处理和图像重建技术
中国科学院大学
2021-01-12
光谱成像分析仪
已有样品/n光谱成像分析仪是一种可以同时获取目标图像信息及光谱信息的新型光学仪器， 而光谱信息则可以直接反映物质的基本属性， 该仪器可以广泛的应用于物质成分分析、 资源调查、 水质分析、 药品安全、 食品安全等方面。 光谱成像分析仪在刑事案件侦破中具有重要的应用， 如对案发现场的血迹、 毛发、 皮屑、 衣物纤维等都可以进行分析取证， 获得犯罪分子的主要特征信息。
中国科学院大学
2021-01-12
基于偏振成像的水下考察勘探成像观察仪
Ø 成果简介：对于自然光照明的水下场景，不同距离上目标场景的偏振信息不同。当采用线/圆偏振光照明时，目标场景的退偏度一般均大于水体散射光的退偏度，利用该特性来滤除传输路径上的水体后向散射光。本成果研究了自然光在水下传输的偏振变化规律，提出一种利用目标和背景偏振差异进行水下低对比度图像复原的方法，利用偏振成像及其图像处理技术，研制水下考察勘探成像观察仪(照相机或摄像机)，实现在日光照明或全色主动照明条件下对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。其观察距离较裸眼远3~5倍，较
北京理工大学
2021-04-14
基于偏振成像的水下考察勘探成像观察仪（产品）
成果简介：对于自然光照明的水下场景，不同距离上目标场景的偏振信息不 同。当采用线/圆偏振光照明时，目标场景的退偏度一般均大于水体散射光 的退偏度，利用该特性来滤除传输路径上的水体后向散射光。本成果研究了自然光在水下传输的偏振变化规律，提出一种利用目标和背景偏振差异进行 水下低对比度图像复原的方法，利用偏振成像及其图像处理技术，研制水下 考察勘探成像观察仪(照相机或摄像机)，实现在日光照明或全色主动照明条 件下对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救
北京理工大学
2021-04-14
高光谱偏振成像光谱仪
首次提出基于Savart偏光镜的图像、光谱、偏振态多维信息一体化获取技术；研制了星载原理样机，开展了模拟星载探测实验
西安交通大学
2021-04-10
高光谱偏振成像光谱仪
一、先进遥感仪器—成像光谱仪具有自主知识产权；国际上首台 偏振干涉成像光谱仪（机载、星载、地面），参加了 国家“十一五”重大科技成就展。成果：国家 863 项目 2 项；国家自然基金 2 项；获授权发明专利 3 项；发表 SCI 论文 80 余篇；出版专著 1 部。地面样机机载样机星载样机二、先进遥感仪器—偏振成像光谱仪研发成果：首次提出基于 Savart 偏光镜的图像、光谱、偏振态多维信息一体化获取技术；研制了星载原理样机，开展了模拟星载探测实验。成果：获国家 863 计划 1 项；国家自然科学基金 2 项；发表 SCI 论文 20 余篇；获授权发明专 5 项。-- 38 --西安交通大学国家技术转移中心三、偏振成像光谱仪仪器特性：高空间/高光谱分辨率 NISP、短波/中波红外波段 NISP（高科技，具有相机、光谱仪、偏振仪全部功能、具有地理信息导航及时间、气象信息；具备精确定位功能，并与仪器有机结合、适合于农业、工业、环保、军事、民用探测要求。具备鲁棒性、成本低，小型轻量，结构紧凑，结实，易维护、维修，抗振抗冲击，抗高低温，自动控制，可编程，可联网、适合于大力推广。应用领域可用于农
西安交通大学
2021-04-10
高光谱偏振成像光谱仪
先进遥感仪器—成像光谱仪研发成果：自行研发，具有自主知识产权；国际上首台偏振干涉成像光谱仪（机载、星载、地面），参加了 国家“十一五”重大科技成就展。国家863项目 2 项；国家自然基金 2 项；获授权发明专利 3项；发表SCI论文 80 余篇；出版专著 1 部先进遥感仪器—偏振成像光谱仪研发成果：首次提出 基于Savart偏光镜的图像、光谱、偏振态多维信息一体化获取技术；研制了 星载原理样机，开展了模拟星载探测实验。成果：获国家863计划 1 项；国家自然科学基金 2 项；发表SCI论文20余篇；获授权发明专5项。
西安交通大学
2021-04-11
超高速流式成像分析仪
超高速流式成像分析仪是数字显微技术、微流体力学和图像处理技术的综合应用，用于自动分析颗粒或液体中的悬浮细胞。当样品流过检测区时，仪器会捕捉样品的影像，影像中的每个颗粒将被分析，生成关于颗粒的数量、尺寸、透明度、形态等方面的数据。也能用于实时分析颗粒的动态过程。形态分析软件还可用于分析特殊形态的颗粒，或者用于分离一些亚颗粒群体。该成像仪器利用高速重复频率的激光脉冲作为主动照明光源，利用时空频映射对成像区域进行频分扫描，该扫描完全利用光源本身的光谱特性实现，没有使用机械或电子的扫描装置，因此可以大大提升扫描成像的速度。目前实现了超高速成像仪的帧率可以达到1 百万帧/秒至 20 亿帧/秒的帧率，可以连续记录 10 万帧以上的影像数据，成像分辨率小于1 微米，可以连续观察非周期性的无规律的偶发事件。在应用方面，已经进行了超高速无标记流式细胞成像实验，可以实现对血液细胞当中的早期癌细胞（CTC）进行高精度高通量的筛查，成像通量超过 100 万细胞/秒，是目前常用的流式细胞仪的 1000 倍。另外，在高速气溶胶（PM2.5、PM10）成像机制上也进行了应用，可以实现气溶胶喷口速度在 10 米/秒的情况下进行颗粒成像，目前国际上还没有类似的仪器出现。因此，超高速激光扫描显微成像仪拥有传统检测仪器不具备的特殊功能，通过高速成像，获取传统仪器无法得到的信息，解决多个交叉领域的关键问题。
清华大学
2021-04-11
超高速流式成像分析仪
高速细胞检测一直是生物、医学领域非常有挑战性的工作，而流式细胞检测以其较大的 检测通量成为高速细胞检测的首选方案。本成果超高速流式成像分析仪灵活运用了高速光纤通信、微波光子技术及光信号处理技术，结合高速数据处理和生物医学技术，实现了对传统 细胞成像速度的巨大突破。与此同时，在获取了海量的细胞图像之后，根据具体应用的需求 进行快速数据压缩、人工智能图像分类处理、细胞特征提取等操作。通过细胞图像获取每一 个细胞的核心参数，从而将复杂的生物学现象（细胞）快速转换为直观可读的信息呈现形式， 为细胞特性的分析以及疾病的诊断提供第一手的，准确的资料。
创始团队基本来自于清华大学，拥有雄厚的研发能力，并与北京大学、武汉大学、东京 大学、加州大学洛杉矶分校、北京天坛医院实验室等知名高校及科研机构建立项目合作。同时获得天使轮投资，拥有发明专利两项，并获得第二十二届全国发明展览会—金奖，第十二届北京发明创新大赛—金奖，受到业内一致好评。
超高速流式成像分析仪是数字显微技术、微流体力学和图像处理技术的综合应用，用于自动分析颗粒或液体中的悬浮细胞。当样品流过检测区时，仪器会捕捉样品的影像，影像中的每个颗粒将被分析，生成关于颗粒的数量、尺寸、透明度、形态等方面的数据。也能用于实时分析颗粒的动态过程。形态分析软件还可用于分析特殊形态的颗粒，或者用于分离一些 亚颗粒群体。该成像仪器利用高速重复频率的激光脉冲作为主动照明光源，利用时空频映射 对成像区域进行频分扫描，该扫描完全利用光源本身的光谱特性实现，没有使用机械或电子 的扫描装置，因此可以大大提升扫描成像的速度。目前实现了超高速成像仪的帧率可以达到 1 百万帧/秒至 20 亿帧/秒的帧率，可以连续记录 10 万帧以上的影像数据，成像分辨率小于1 微米，可以连续观察非周期性的无规律的偶发事件。
清华大学
2021-05-08