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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
一种高光谱图像端元个数自动估计的端元提取方法
本发明公开了一种高光谱图像端元个数自动估计的端元提取方 法，首先使用 PPI 算法计算高光谱图像中所有像元的 PPI 值，根据像 元的 PPI 值确定初始候选端元集，并对初始候选端元按 PPI 值由大到 小进行排序；然后依次剔除初始候选端元集中独立性最弱的候选端元， 同时获得随端元个数递减的候选端元集的重构精度曲线和端元独立性 曲线，通过寻找这两条曲线变化的显著性位置确定端元个数的取值范 围；最后利用 SGA 算法获取不同端元个数下的二次选择候选端元集， 根据这些候选端元集所构成的重构精度曲线，确定最终的端元个数， 同时获得最终的端元提取结果。本发明不需要事先给定端元的个数， 有利于端元提取的自动化处理，同时提取的端元准确性高。
华中科技大学
2021-04-11
基于丰度显著性分析的高光谱图像解混方法及系统
本发明提供基于丰度显著性分析的高光谱图像解混方法及系统，包括建立待处理的高光谱遥感图像 的端元光谱库；用基于稀疏回归的混合像元分解方法对每个像元进行初步混合像元分解并按照丰度值的 大小降序排列，对排序后的丰度序列进行显著性分析，得到显著性丰度的临界值，然后根据预设的显著 性丰度阈值进行判断组成该像元的稀疏表示端元子集；最后采用丰度约束的最小二乘法再次进行混合像 元分解，将结果作为最终的混合像元分解结果。本发明可以得到更为稀疏和准确的像元表示端元
武汉大学
2021-04-14
光谱检测技术
研究团队十余年来致力于光谱检测与分析领域，研发了数件产品，持有多项发明专利，发表了多篇高水平论文。例如， 1）采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，直径仅50 mm，能耗低，可在野外无人值守环境工作。2）采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测，分辨率高，稳定性高。目前，探头正在三峡库区进行测试。3）建立一系列基于表面增强拉曼光谱效应的新型光学免疫检测方法，发展了相关纳米光学探针和微通道芯片器件，实现了血液、唾液等体外复杂环境中肿瘤标志物（包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、肿瘤来源外泌体表面受体分子及内含miRNA分子等）的高灵敏、高通量和快速检测。
上海理工大学
2023-05-09
光栅光谱仪重又叠光谱分级器
光栅光谱仪重叠光谱分级器是一台在光谱仪的光源和光探测狭缝之间安装光谱分级器件，在高度方向上将不同级次的光分离达到分离重叠光谱的目的仪器。该仪器不但以消除光栅光谱仪高级次重叠光谱，而且克服现有技术在分析不同波长的光谱时都要重新安装和选用滤光片的麻烦。 现在国内外的光谱仪器都能在紫外到红外之间进行分光和探测。由于光栅具有独特的分光特性，光栅光谱仪的应用日益广泛，且具有取代干涉光谱仪和棱镜光谱仪等的趋势。光栅光谱仪入射光源被分光器件分光以后，由光栅方程可知，一级光谱的某些谱线可能和二级、三级、四级……光谱的谱线重叠。光栅光谱仪器高级次重叠光谱常给光谱分析带来误判。以使用光栅一级光谱，工作波长在300—1000nm的光栅光谱仪为列，它在600—1000nm就叠加了300—500nm波段光的二级谱。传统的方法是就在这个叠加光谱区增加一个500nm前截止滤光片，阻止300—500nm波段的光谱信号来获得600—1000nm的光谱信号。这种方法虽然可行，但是在分析不同波长的光谱时都要重新安装和选用滤光片，相当繁琐。 而此光栅光谱仪重叠光谱分级器，由于在光谱仪光源和光探测狭缝之间增加了分光结构，在光入射到光谱仪光 深测狭缝之前将其在高度方向上分开，实现光谱重级谱线的分离。该仪器结构简单使用方便，通用便捷，与光栅光谱仪器集成使用，不需要临时拆装，可以有效消除光栅光谱仪高级次重叠光谱。
上海理工大学
2021-04-11
宽光谱微型光谱仪信号处理系统
本实用新型提供一种宽光谱微型光谱仪信号处理系统，包括 FPGA 主控模块、CCD 模块、CCD 滤 波电路、AD 采样模块、USB 模块和电源，FPGA 主控模块分别与 CCD 模块、AD 采样模块、USB 模块 相连。当光信号由光纤经过分光系统分光后，由通过 FPGA 控制的 CCD 进行光电转化，转化后的模拟 电信号经过CCD滤波电路后由AD采样芯片进行高速采样并转化为数字信号存入FPGA内的缓存模块， 之后由 FPGA 内的 USB 发送
武汉大学
2021-04-14
像元解混逆过程：规格化多端元分解的高光谱重构方法
本发明涉及一种像元解混逆过程：规格化多端元分解的高光谱重构方法,其特征在于：包括多光谱图像的反射率图像进行规格化多端元分解获得高光谱数据,多光谱影像中提取的地物光谱可分解为光谱形状和像元值两本分的线性组合,规格化多端元分解的高光谱重构方法就是根据光谱库中纯端元进行不同性质的混合来获取混合场景中最优的端元组分,从而避免端元过多带来的噪声放大和端元过少造成的精度下降现象,并在精确解混的基础上考虑端元的时空变化,在减少计算量同时准确重构高光谱数据。
北京大学
2021-02-01
一种野外连续测试原位水稻土高光谱的车载微型铧犁装置
本实用新型公开了一种野外连续测试原位水稻土高光谱的车载微型铧犁装置。铧犁立柱和光谱组件立柱通过定位杆固定在连接桥上，铧犁刀片固定在铧犁立柱底端，保护罩固定在光谱组件立柱底端，保护罩靠近土壤一侧底部开有透光孔，蓝宝石固定在透光孔正上方，蓝宝石横截面中心和透光孔横截面中心连线与光谱传感器的中心轴线重合，将装置通过连接桥与微型履带式拖拉机固定后，打开光谱仪和光源电源，设置光谱仪的数据自动采集频率，启动微型履带式拖拉机拖动本装置，进行野外原位水稻土光谱连续测试。使土壤原位高光谱的大范围实时连续测量更加简单，省时省力。
浙江大学
2021-04-13
一种基于鲁棒低秩张量的高光谱图像去噪方法
本发明提出了一种基于鲁棒低秩张量的高光谱图像去噪方法，包括建立高光谱图像噪声的数学模型， 构造高光谱图像鲁棒低秩张量（RLRTR）去噪模型，求解 RLRTR 去噪优化模型。本发明充分利用高光 谱图像（HSI）的先验知识，高光谱图像被不同的噪声污染，如高斯噪声、脉冲噪声、死像素和条带噪 声等。利用干净的高光谱图像数据具有潜在的低秩张量特性以及异常和非高斯噪声具有稀疏性的特性， 同时分别采用核范数和 l2,1 范数来表征低秩和稀疏特性；本发明的技术
武汉大学
2021-04-14
一种内窥镜成像系统及成像方法
本发明提供了一种内窥镜图像成像系统，包括光源装置、图像 采集装置、图像处理装置和图像显示装置，其中：所述光源装置，用 于产生明暗交替的光照；所述图像采集装置，用于在明暗交替的光照 阶段下采集图像，得到亮图像和暗图像；所述图像处理装置，用于对 所述亮图像和暗图像进行融合处理，得到亮度均衡图像。所述图像显 示装置，用于实时显示最终生成的数字图像。本发明提供的内窥镜成 像系统采集到的图像是亮度均衡的图像，不会在图像中的某个
华中科技大学
2021-04-14