Ⅱ型糖尿病患者与健康男性血清中19种微量元素含量对比

微量元素代谢在糖尿病患者中可能发生了改变,这些元素在糖尿病发病机制和发展中起特定的作用。本工作研究了年龄区间50~60岁男性Ⅱ型糖尿病患者(95例)与健康人对照组(91例)的血清微量元素含量的差异。采用微波消解法对血清中19种微量元素进行前处理,稀释25倍,选择电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行检测。该方法的检测限、精密度和重复性良好,符合血清微量元素的检测要求。相比于对照组,糖尿病患者血清中锰、钴、铜、钡和铅元素的含量相对较高,钒、锌、砷、锑和钨元素的含量相对较低,而铬、铁、镍、硒、钼、镉、锡、汞和铊元素的含量在糖尿病患者和健康对照组中无显著统计学差异。结果表明,与糖尿病密切相关的10种微量元素在年龄区间50~60岁男性糖尿病患者与健康人之间存在显著统计学差异。该结论可为进一步研究与微量元素缺乏或者过量相关的糖尿病发病机制和发展过程提供数据支持。

一种基于向量空间模型的质谱谱库检索算法

本文基于向量空间模型,提出了一种质谱谱库检索算法。该算法将质谱图数据向量化,并定义一个质量数向量空间,质谱图被表示成质量数空间内的一组向量,并利用向量间的相似性计算方法,实现质谱谱库的检索。并且,将(m/e)m.In作为权重进行质谱图相似性的计算,而不仅仅是(m/e)。通过试验,该算法的检索结果与NIST 05检索软件的检索结果一致。

ICP-MS法测定采血管中的20种微量元素

采用ICP-MS法对国内市场常用的13种采血管中铝、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、锡、锑、钡、钨、汞、铊和铅元素进行测定。通过对采血管的纯水浸出液和10%硝酸浸出液进行20种微量元素含量分析,得到了13种采血管中20种微量元素的含量。根据近年发表的文献中有关人体血清、血浆和全血微量元素含量参考范围,详细分析了各种采血管适用的微量元素检测种类。分析结果表明:最适用于血清分析的为采血管1,该采血管适用于18种血清微量元素的分析;最适用于血浆分析的为采血管6,该采血管适用于15种血浆微量元素的分析;最适用于全血分析的为采血管13,该采血管适用于17种全血微量元素的分析。但是,值得注意的是,采血管1中的锑和钨元素,采血管6中的钒、铬、镍和锑元素,以及采血管13中的铝,锑和钨元素,其纯水浸出液中这几种微量元素的含量与正常人血液(血清、血浆、全血)中微量元素含量处于同一数量级,可能会对血液微量元素的测量结果造成影响。该研究也对比了采血管1和采血管3对实际血清样本检测结果的影响,结果表明,采血管1的检测结果中几乎所有微量元素含量都低于采血管3的检测结果,尤其是铝,钒,铬,锰,砷,锡,锑等几种元素,说明在实际采血过程中,采血管的选择对微量元素检测结果影响很大。

纳米金的SP-ICP-MS表征及测定

纳米技术的不断发展需要更强大的纳米粒子表征技术。单颗粒电感耦合等离子体质谱(SP-ICPMS)是近年来发展起来的纳米粒子检测新技术,能够快速的向研究人员提供关于纳米粒子尺寸、尺寸分布、粒子数目浓度和元素组成等信息,而且对样品干扰小。本工作探讨了SP-ICP-MS检测技术中影响金纳米粒子(Gold nanoparticles,AuNPs)测定的因素:包括仪器参数的优化,如驻留时间(Dwell time);样品基质的影响,包括含盐、含碳基质;以及溶液中溶解的被分析元素等。测得仪器对金纳米粒子的检测限是23nm。通过加标回收的方式,测定了实际水样太湖水、东丽湖水中金纳米粒子,加标回收率分别为97.7%和84.4%。最后,对SP-ICP-MS纳米粒子检测的现存问题进行了几点思考。

液相色谱-三重四极杆质谱定量分析算法

基于自主研制的三重四极杆质谱仪,设计开发整套谱图信息提取分析方法,包括原始数据去噪、色谱解析与识别、谱峰匹配、曲线拟合等算法.设计一种依赖曲线信号与噪声自身数据特点的算法对原始谱图噪声进行自动去除,采用平滑Z-score法与多段斜率法相结合的算法对目标化合物质量色谱峰进行解析,实现对复杂基质样品中拖尾峰、肩峰和低浓度峰的准确识别,对待测谱峰进行保留时间校正,并对曲线拟合权重进行讨论,最终建立标准曲线进行定量分析.以人体血清中25-羟基维生素D检测实验为例,采用自开发算法,完成了一套液相色谱-三重四极杆质谱多反应监测(MRM)扫描模式下的配套定量分析算法包.计算结果表明,选取1/X2权重进行线性拟合,维生素D2和维生素D3的检出限分别为1.1μg/L、1.5μg/L,定量下限分别为3.7μg/L、5.1μg/L,线性相关系数达0.998以上.连续6 d对高低两个浓度的维生素D2和维生素D3质控品测量其变异系数(CV值)在7%以内,满足日间精密度要求,实验结果验证了该分析算法的准确性.对人体血清中脂溶性维生素A和维生素E以及血浆中甲氧基肾上腺素(MN)和甲氧基去甲肾上腺素(NMN)两个临床应用的数据结果进行定量分析,进一步验证算法的可行性及普适性.本算法具有自适应性,减少了优化时间,提高了谱图数据处理自动化水平,可为临床相关疾病检测诊断提供工具.

基于时频分析的个性化脑—机接口设计

为了提高脑—机接口的分类正确率和实时性,本研究提出基于时频分析的个性化脑—机接口设计方案。通过对多导联EEG数据进行离线谱图分析,量化不同导联EEG信号在想象左右手运动时,其各个频带能量随时间的变化规律。然后将各导联EEG信号不同频带能量变化特征在左右手运动想象时的差异进行脑地形图成像。进而根据特征差异在大脑皮层的分布为不同用户的最佳电极位置选择和特征频带的确定提供直接依据。实验结果证明,该方法有效减少了特征提取的盲目性,用最少的导联,最少的特征向量,较简单的特征提取和分类算法,取得很好的分类效果,具有较高实用价值。

基于模型峰的气相色谱-质谱数据提纯算法

本文实现了一种基于"模型峰"的气相色谱-质谱(GC-MS)数据提纯算法,用于从GC-MS原始数据中提取各独立成分"干净"的谱图.算法中,首先利用质量色谱峰的高度从离子质量色谱图中预检出目标化合物的模型峰;然后对预检出的模型峰进行保留时间的校正,得到模型峰精确的保留时间;接着进行谱峰尖锐度的判定,得到目标化合物最终的模型峰.随后,基于所得到的目标化合物模型峰,比较每个离子质量色谱图与模型峰在保留时间和峰形上的相似度,决定该离子是否属于此模型峰.将所有具有相同保留时间和峰形的离子提取出来后,采用最小二乘法,得到各个独立的质谱峰的强度,组合成一张新的质谱图,从而获得目标化合物"干净"的谱图.最后,将10种有机酸混合进行实验,利用"模型峰"算法进行实验数据提纯,其结果验证了该算法的提纯效果与NIST 05自带退卷积软件AMDIS提纯效果一致.

数据预处理技术和机器学习方法在质子转移反应质谱中的应用

质子转移反应质谱(PTR-MS)法是一种用于检测挥发性有机物(VOCs)的分析技术。它具有检测限低、响应速度快、无需样品前处理、实时分析等特点,在大气化学、环境化学、食品、生物医学等领域得到广泛应用。随着PTR-MS应用的扩展和样品种类的增加,如何从复杂的质谱数据中提取特征,并寻找内在规律,对分析算法的处理能力提出了更高的要求。本工作从数据预处理技术和机器学习方法两方面展开论述,归纳了具有PTR-MS特点的数据预处理技术,总结了不同机器学习算法在PTR-MS数据分析中的应用,并讨论了它们的优点和不足。

基于ICP-MS的二氧化硅亚微米粒子特征参数分析

将电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)配合外部质谱信号采集存储装置,用于研究表征亚微米颗粒粒径和浓度参数。在模拟采集模式下,以300~2 000nm粒径的SiO_2粒子为例,通过优化进样系统及仪器的工作参数,分析了样品提取速率和雾化气流速对单颗粒质谱信号强度的影响。在优化的实验条件下,SiO_2颗粒粒径部分检测限为233nm,对300~900nm粒径粒子测量的线性相关系数大于0.99,但对1 500、2 000nm粒径粒子的检测结果出现明显偏差。论证了利用样品传输效率测量悬浮液粒子浓度的可行性,并将ICP-MS的粒径测量结果与扫描电镜法(SEM)、光子相关光谱法(PCS)的测量结果进行比较,3种方法对于粒径小于900nm粒子的测定结果基本一致,且具有相似的测量精度。该方法分析速度快、结果准确,可用于SiO_2亚微米粒子粒径、浓度参数的测量。

直链烷烃在质子转移反应质谱中的裂解规律研究

通过自制的液体进样装置,利用质子转移反应质谱(Proton-transfer-reaction mass spectrometry,PTR-MS)对10种直链烷烃(C6~C15)的高纯标准品进行了检测。实验结果表明,直链烷烃在PTR-MS中与H3O+反应产生了碎片离子,其分布特征类似于电子轰击源(Electronionization,EI)。质谱分析表明,主要裂解产物为一系列[CiH2i+1]^+、[CiH2i-1]^+和[CiH2i-3]^+(i≥3)离子。实验中未观测到质子化离子[M+H]^+,而[M-H]^+离子和其它碎片离子的出现,表明直链烷烃的质子化离子形成后即发生脱氢或者直接裂解。研究还发现,碎片离子的相对丰度受E/N(E为电场强度,N为气体分子数密度)值的影响较大。在80~170Td范围内,随着E/N值升高,质荷比较大的碎片离子的相对丰度率先降低,直至信号低于检出限而无法被检测;质荷比较小的碎片离子(如[C4H9]^+(m/z57)、[C3H7]^+(m/z43)等)的相对丰度呈现先升高后降低的趋势,而碎片离子[C3H5]^+(m/z41)的相对丰度一直呈上升趋势。实验结果表明,较大质荷比的碎片离子在高E/N值条件下会发生二次裂解,逐级生成质荷比更小的碎片离子。

基础实验试题D:电桥及其应用

介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题D的实验内容,给出了参考答案,并分析了实验竞赛结果.基础实验试题D包含3部分:测量电源内阻,测量金属导体的电阻,测量待测物体的质量.试题属于大学物理实验的基础实验,内容涉及单臂平衡电桥、双臂平衡电桥及非平衡电桥,重点考察学生将所学的电桥知识进行灵活运用和拓展,并与实际应用相结合的能力.

综合研究性实验试题C:基于给定条件搭建黑箱光路

介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛综合研究性实验试题C的实验原理、试题内容及答案,并对参赛学生的考试结果进行了评析.综合研究性实验试题C为基于给定条件搭建黑箱光路,包括3部分:晶体偏振光学元件的识别,光传输路径的控制,探究偏振在光测弹性应力测试中的应用.试题突出了理论分析与实验技能相结合,考察学生知识积累、知识获取、方案设计、系统搭建、结果分析的综合实验能力.

质子转移反应质谱法测量呼气丙酮的影响因素分析

丙酮是人体呼出气体中含量最高的挥发性有机物之一,它与糖尿病、肺癌等疾病有着一定的关系。本研究通过注射法配制了不同二氧化碳浓度和湿度下的丙酮混合气体,应用质子转移反应质谱(PTRMS)法对Tedlar采样袋中的丙酮混合气体进行浓度检测,研究二氧化碳浓度、气体湿度、氧气离子浓度和一氧化氮离子浓度等因素对丙酮浓度测量结果的影响,并推导出修正公式。结果表明:二氧化碳浓度和气体湿度的增加不会对丙酮离子的计数值产生明显影响,但会增加水合氢离子团簇离子的含量;氧气离子浓度的增加会提高丙酮碎片离子的含量;一氧化氮离子的测量浓度很低,对丙酮测量结果的影响可以忽略不计;以上各影响因素在使用修正公式后,可以有效地抑制影响,优化实验结果。

质子转移反应质谱在食品挥发性有机物检测分析中的应用

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是食品风味的主要组成成分,同时也包含了食品特性的大量信息。直接检测食品释放的VOCs来进行食品科学和技术方面的研究具有便利的优点,已成为食品检测领域的重要研究方向。质子转移反应质谱(proton transfer reaction-mass spectrometry,PTR-MS)作为一种痕量VOCs检测技术,具有灵敏度高、响应时间短、操作简单且样品无需前处理等优点,可以在几秒钟内获得VOCs的绝对浓度,因此能够实时监测食品相关过程中VOCs的变化情况,对食品安全监督、质量控制以及新产品的研发等提供有力帮助。本文首先介绍了PTR-MS的工作原理、基本结构及发展现状,然后按照PTR-MS的全谱图扫描检测和VOCs实时监测两种检测方式详细总结了其在食品领域的应用和研究现状,并对其发展前景做出了展望。

流动注射-氢化物发生-原子荧光光谱仪数学模型优化研究

流动注射-氢化物发生-原子荧光光谱法由于具有灵敏度高、测量范围宽、分析速度快等很多优点,在卫生、环保、地质、冶金等行业得到了广泛应用。但是,影响氢化物发生-原子荧光光谱仪灵敏度和谱峰展宽的因素很多,一般都是通过多次实验寻找最佳实验条件,实验条件的优化比较困难。针对这一问题,根据氢化物发生化学反应的特点以及检测系统的组成原理,利用质量守恒等物理定律,提出了一个测试系统的数学模型,建立了各实验参数与仪器灵敏度和谱峰展宽系数之间的函数关系,以对-氨基苯胂酸标准品的测试为例,通过理论仿真与实验结果相比较,证明这个模型能很好的模拟实验系统。最后,利用提出的数学模型,本文给出了各参数与灵敏度和谱峰展宽的关系图,提出气液分离器的容积、载流流速和进样体积是影响系统灵敏度和谱峰展宽的主要因素,利用这个关系图,综合调整三个参数,可以使灵敏度提高到原来的2.9倍,谱峰展宽缩小到原来的0.76,为优化实验条件提供了理论指导。

电感耦合等离子体质谱中的基质效应

电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)是痕量元素分析中最常用的检测技术,尽管ICP-MS在元素分析中表现出诸多优势,但其在检测复杂基质样品时,仍会遇到许多问题。复杂基质所引起的基质效应通常会导致分析物信号的抑制或者增强。基质效应影响程度取决于基质成分的绝对浓度,还与基质的种类、分析物的物理和化学性质以及仪器条件有关。该文介绍了ICP-MS中几种常见的基质效应及其影响因素,包括元素基质、含碳基质、酸基质和仪器条件等,探究了基质效应产生的可能原因,对国内外去除基质效应的方法,如样品前处理方法、样品引入系统、优化仪器参数和校准法等进行了系统的归纳和总结,并对基质效应的研究进行了展望。

人体血清中3种脂溶性维生素的液相色谱-串联质谱分析方法研究

以人体血清中3种脂溶性维生素检测为例,探讨了一种针对人体内源性代谢物的分析方法。采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)对人体血清中维生素A、维生素D3和维生素E进行检测,分别通过混合人血清基质加入标准品及内标再扣除内源性物质本底的方法,以及与牛血清白蛋白(BSA)模拟基质加标的方法建立标准曲线进行定量分析。结果表明,采用混合人血清基质所建方法对维生素A、维生素D3和维生素E的检出限分别为4.2、0.8、67.2ng/mL,定量下限分别为13.7、2.6、221.9ng/mL。两种方法的线性相关系数均大于0.996;对于实际样品在低、高两个加标浓度下的回收率为90.7%~112%,相对标准偏差(RSD)为1.0%~4.5%,具有良好的准确性和重现性。对40组未知样本的检测结果表明,两种方法无统计学差异。因此,对于人体内源性代谢物采用混合人血清基质扣除本底的方法,可以实现标准品与待测样品基质匹配的准确分析,有利于临床相关疾病的便捷诊断。

质子转移反应质谱对肺癌患者呼气中特征性VOCs的筛选及研究

利用质子转移反应质谱(PTR-MS)对40名肺癌患者、32名健康志愿者呼出气体中的挥发性有机物(VOCs)进行检测,Mann-Whitney秩和检验与多因素logistic回归的结果表明,呼气中VOC 33、VOC 39、VOC 45可能为肺癌人群的呼气标志物,同时VOC 45在小细胞肺癌和非小细胞肺癌患者之间存在显著差异。以肺癌人群的呼气标志物作为自变量,采用二元logistic回归分析和Fisher判别分析分别建立肺癌预测模型。logistic回归模型的受试者工作曲线下面积(AUC)达到0.878,灵敏度和特异性分别为85.5%和63.5%。Fisher判别模型的受试者工作曲线下面积(AUC)达到0.822,灵敏度和特异性分别为82.5%和62.5%。两种模型对肺癌的预测均具有统计学意义。

基础实验试题C:迈克耳孙干涉仪及其应用

介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题C的实验内容、实验原理及部分参考答案,并对实验竞赛结果进行评析.基础实验试题C包括利用迈克耳孙干涉仪测量空气的折射率、透明薄玻璃片的厚度和待测液体的质量分数3道试题.其涵盖的理论推导具有相似性,通过引导学生从理解基础的干涉原理出发,合理选用实验方法,推证测量公式,自拟实验方案并进行实验测量.试题整体由易至难,考查了学生对基础干涉理论知识的理解和运用能力以及基本的实验操作能力.

应用差分气相色谱/质谱法提高色谱分辨率

当用气相色谱/质谱(GC/MS)分析样品时,如果样品中包含保留时间接近的成分,将导致总离子流图中信号峰的重叠,最终影响样品成分的鉴定。为了解决这个问题,首先讨论了GC/MS数据的性质,用矩阵表示GC/MS数据。接下来,提出一种提高色谱分辨率的方法。该方法对GC/MS相邻扫描谱图相减,得到差分GC/MS谱图,差分数据包括正值和负值差分数据。然后将正值和负值差分数据进行移位并重新组合,得到的新数据与原始的GC/MS数据相比,色谱分辨率有了明显的改善。