基于STM32自动木耳采摘机设计与试验研究

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作者 孟宪章 施继红 +3 位作者 刘贞彤 崔盛然 黄东岩 郭颖杰 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期19-25,共7页

国内现有的木耳采摘机多为单一机械采摘,缺少自动化控制模块,采摘速度慢,采摘过程中菌棒和木耳耳片易破损,影响木耳品质和产量。基于此,设计一种基于单片机控制的自动式木耳采摘机。该采摘机由机架、采摘装置、输送装置、夹持装置、定... 国内现有的木耳采摘机多为单一机械采摘,缺少自动化控制模块,采摘速度慢,采摘过程中菌棒和木耳耳片易破损,影响木耳品质和产量。基于此,设计一种基于单片机控制的自动式木耳采摘机。该采摘机由机架、采摘装置、输送装置、夹持装置、定位装置、动力组件和控制系统组成。对关键部件采摘装置进行机理分析和结构设计,确立关键技术参数,根据采摘机的工作过程确定控制系统的方案、硬件选型和软件编程。以菌棒转速、刮刀角度以及刮刀间距为试验因素,采净率、破损率为试验指标,进行二次回归正交试验,对采摘机工作参数进行优化,确定最优参数组合:菌棒转速为267 r/min、刮刀间距为33 mm、刮刀角度为46°。试验结果表明,该采摘机的平均采净率为97.5%、平均破损率为1.1%。 展开更多

关键词 木耳 菌棒 自动采摘机 正交试验

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应用于精密显微操控场景的毛细针口径识别算法

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作者 邱建雄 陈安琪 +3 位作者 闫明月 支鹏翔 李刚强 闻路红 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第2期157-159,164,共4页

精密显微操控技术在单细胞分析等前沿生命科学领域具有重要的应用价值。毛细针是一种被广泛应用的显微操控末端执行器,能否准确测量并控制毛细针的端部口径直接影响了终端应用的精度和可靠性。本文提出了一种基于计算机视觉的毛细针口... 精密显微操控技术在单细胞分析等前沿生命科学领域具有重要的应用价值。毛细针是一种被广泛应用的显微操控末端执行器,能否准确测量并控制毛细针的端部口径直接影响了终端应用的精度和可靠性。本文提出了一种基于计算机视觉的毛细针口径识别算法。该算法可自适应确定感兴趣区域(ROI)以准确获取毛细针的尖端位置;在此基础上,采取双向同步点扫描策略来定位毛细针端部位点,并实现毛细针口径的计算。实验结果表明:所提方法应用于显微操控平台的毛细针检测时,口径识别误差小于1μm,满足了单细胞分析场景下的精度需求。该方法克服了传统算法依赖于模板或背景、口径检测准确率低等问题,为精密显微操控技术奠定了良好的算法基础。 展开更多

关键词 精密显微操控 毛细针 口径识别 感兴趣区域 单细胞分析

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基于磁固相萃取-便携式离子阱质谱的蔬菜中3种农药残留的快速检测 被引量：3

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作者 陈庭男 齐沛沛 +5 位作者 华修德 王鸣华 何吉 闻路红 章文天 王新全 《农药学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1165-1172,共8页

针对当前我国典型的高风险蔬菜芹菜、韭菜和豇豆中易超标农药啶虫脒、吡虫啉及禁限用农药克百威的残留问题,基于磁固相萃取和便携式离子阱质谱构建了多农药残留现场、快速检测技术。系统优化了磁固相萃取方法的关键影响因素,最佳优化条... 针对当前我国典型的高风险蔬菜芹菜、韭菜和豇豆中易超标农药啶虫脒、吡虫啉及禁限用农药克百威的残留问题,基于磁固相萃取和便携式离子阱质谱构建了多农药残留现场、快速检测技术。系统优化了磁固相萃取方法的关键影响因素,最佳优化条件为:2 g蔬菜样品经20 mL水萃取后,采用30 mg磁固相吸附剂,超声辅助吸附水溶液中目标农药15 min,再用4 mL体积分数为0.1%的甲酸乙腈超声解吸附3 min后进行便携式质谱分析。方法验证结果表明:啶虫脒、吡虫啉及克百威3种农药在芹菜、韭菜和豇豆样品基质溶液中的线性范围为0.01~0.25 mg/L(除吡虫啉在韭菜中的线性范围为0.05~0.5 mg/L外);检出限均为0.001~0.035 mg/L,定量限均为0.02~0.05 mg/kg;在0.02、0.05和0.2 mg/kg 3个添加水平下时,3种农药的回收率在50%~71%之间,相对标准偏差在4.2%~22%之间。该方法具有较好正确度、精密度和操作便捷等优势,在蔬菜中多种农药残留的快速定性/半定量筛查方面具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 磁固相萃取 便携式离子阱质谱 蔬菜 农药多残留 快速检测

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介质阻挡放电电离质谱法快速筛查水产品中孔雀石绿及其代谢物 被引量：2

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作者 苏晶 姜英杰 +3 位作者 陈长毅 刘洋 章文天 陈晟 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2021年第5期221-225,235,共6页

建立了采用介质阻挡放电电离质谱(DBDI-MS/MS)技术对水产品中孔雀石绿(MG)及其代谢物隐色孔雀石绿(LMG)进行快速筛查的方法。样品经提取净化后,在氦气流量为3 L/min、离子源温度为230℃的DBDI离子源条件下,正离子模式下采用多反应监测(M... 建立了采用介质阻挡放电电离质谱(DBDI-MS/MS)技术对水产品中孔雀石绿(MG)及其代谢物隐色孔雀石绿(LMG)进行快速筛查的方法。样品经提取净化后,在氦气流量为3 L/min、离子源温度为230℃的DBDI离子源条件下,正离子模式下采用多反应监测(MRM)进行质谱检测。在此条件下,MG和LMG在1~20μg/L范围内,相关系数r值分别为0.9951、0.9939,线性关系良好,MG和LMG的检出限均为1μg/kg,样品加标回收率为61.8%~78.4%。该方法样品前处理简便,无需液相色谱分离,耗时短,适用大批量水产品中孔雀石绿非法添加的快速筛查。 展开更多

关键词 介质阻挡放电离子源 串联质谱 水产品 孔雀石绿 隐色孔雀石绿

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载气中N_(2)浓度影响介质阻挡放电离子化效率的数值模拟研究 被引量：2

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作者 庞吉宏 胡舜迪 +3 位作者 洪欢欢 陈安琪 闻路红 王继业 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期201-208,共8页

随着公共安全、食品安全检测领域对现场质谱检测需求的日益增加,介质阻挡放电离子源技术得到了较快的发展。其中的工作气体浓度通过影响介质阻挡放电的离子化效率从而对质谱检测信噪比产生较大作用。本文建立了在He-N_(2)混合载气作用... 随着公共安全、食品安全检测领域对现场质谱检测需求的日益增加,介质阻挡放电离子源技术得到了较快的发展。其中的工作气体浓度通过影响介质阻挡放电的离子化效率从而对质谱检测信噪比产生较大作用。本文建立了在He-N_(2)混合载气作用下的包含7种反应离子的等离子体流体动力学模型,并采用该二维模型,探究了N_(2)浓度对介质阻挡放电离子源离子化能力的影响。结果表明,通过在He载气中引入不同N_(2)量可以改变等离子体射流质子化水簇团反应的关键中间体粒子数密度含量,提高离子源的离子化效果;特别地,当N_(2)摩尔分数为1.5%时,有效粒子数密度最高。此外,本文还研究了介质的管径及介电常数对粒子平均密度的影响。结果表明,粒子数密度含量随着介质管径和相对介电常数增加而逐渐减小。通过对不同N_(2)摩尔分数、介质管径和相对介电常数的参数化分析,将优化设计介质阻挡放电离子源结构,从而最终提高现场质谱检测的灵敏度和稳定性。 展开更多

关键词 介质阻挡放电离子源 等离子体流体模型 载气 N_(2)含量

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基于单细胞质谱分析的膀胱癌细胞分型研究 被引量：1

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作者 孙佳琪 陈安琪 +5 位作者 闫明月 傅广候 李刚强 金百冶 陈腊 闻路红 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期621-627,共7页

单细胞质谱分析能够获得单个细胞的代谢图谱,揭示细胞之间的异质性,在肿瘤学研究中具有重要价值。该文采用单细胞质谱和机器学习技术,建立了膀胱癌细胞亚型的鉴别方法。基于所采集的单细胞代谢数据,分别使用线性判别分析、随机森林、支... 单细胞质谱分析能够获得单个细胞的代谢图谱,揭示细胞之间的异质性,在肿瘤学研究中具有重要价值。该文采用单细胞质谱和机器学习技术,建立了膀胱癌细胞亚型的鉴别方法。基于所采集的单细胞代谢数据,分别使用线性判别分析、随机森林、支持向量机、逻辑回归建立了机器学习分类模型,并进行了模型的性能评估。结果表明,各机器学习模型均具有良好的膀胱癌细胞分型能力,分类准确率≥94.9%,灵敏度≥88.6%,特异度≥93.3%。其中,随机森林算法的分类准确率达100%,模型的受试者工作特征曲线下面积达1。该方法实现了膀胱癌单细胞的代谢物检测及细胞亚型区分,也为更广泛的单细胞代谢组学研究提供了参考。 展开更多

关键词 单细胞质谱分析 膀胱癌 代谢物检测 细胞分型

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反背景差分结合Otsu的细胞图像分割方法 被引量：22

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作者 吴京城 洪欢欢 +3 位作者 施露露 闻路红 杜亚南 史振志 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期82-89,共8页

针对相差显微镜采集的间充质干细胞图像具有对比度低、背景不均匀、光晕伪影等问题,提出了反背景差分结合Otsu的细胞图像分割方法。该方法通过构建反背景差分增强图像中细胞主体与非细胞区域的差异,降低背景不均匀干扰因素的影响,结合O... 针对相差显微镜采集的间充质干细胞图像具有对比度低、背景不均匀、光晕伪影等问题,提出了反背景差分结合Otsu的细胞图像分割方法。该方法通过构建反背景差分增强图像中细胞主体与非细胞区域的差异,降低背景不均匀干扰因素的影响,结合Otsu阈值分割法粗略区分细胞和背景,并通过二值形态学运算、图像滤波和局部梯度迭代的算法组合进一步修正分割结果。通过对实际采集的细胞图像进行分割验证,像素精确度、交并比、Dice相似性系数和汇合度误差四个评价指标分别达到了0.9338、0.7296、0.8524和0.07,表明该算法具有较高的分割性能,能客观、准确自动分析细胞汇合度,而且可以处理细胞不同培养时期的图像,具有较高的应用价值。 展开更多

关键词 相差显微镜 间充质干细胞 反背景差分 OTSU 汇合度

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基于敞开式直接电离质谱技术的尿液中毒品检测 被引量：7

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作者 熊士领 洪欢欢 +4 位作者 闻路红 胡舜迪 陈安琪 熊伟 陈腊 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期677-683,共7页

尿液作为一种易于获取的体内毒品检材,在吸毒人员快速筛查中被广泛应用。针对传统快速筛查技术存在假阳性率高、定量能力不足以及实验室质谱技术在快速检测中存在前处理复杂、检测耗时长、使用环境苛刻等问题,该文提出了一种基于敞开式... 尿液作为一种易于获取的体内毒品检材,在吸毒人员快速筛查中被广泛应用。针对传统快速筛查技术存在假阳性率高、定量能力不足以及实验室质谱技术在快速检测中存在前处理复杂、检测耗时长、使用环境苛刻等问题,该文提出了一种基于敞开式直接电离质谱技术的生物样本快速检测方法。该研究采用探针式电喷雾离子源与便携式质谱仪联用快速检测平台,优化了喷雾电压和质谱入口毛细管温度,开发了高效快速的前处理技术。基于该平台和前处理技术,5种常规毒品(甲基苯丙胺、氯胺酮、可卡因、O^(6)-单乙酰吗啡和3,4-亚甲双氧甲基苯丙胺)的尿液加标溶液的检出限为0.5~30 ng/mL,且其中4种毒品定量检测的线性相关系数大于0.99。除此之外,5种常规毒品在3个不同水平下的加标回收率为56.1%~103.7%,多次检测结果的相对标准偏差为9.0%~27.8%,说明联用检测平台与前处理方法结合可以达到良好的准确度。为了进一步检验该联用仪器的实战能力,测试了某社区戒毒康复中心40份阳性和110份阴性实际尿液样本,总体检测的准确率接近99%,且通过一次进样在20 s内可同时检测多种毒品。该研究成果有利于推动快速检测技术的发展,促进敞开式直接电离质谱仪技术的推广应用,提升一线执法服务水平。 展开更多

关键词 敞开式直接电离 便携式质谱仪 毒品 尿液 快速检测

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基于机器学习的直接电离质谱爆炸物检测方法 被引量：6

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作者 叶倩 洪欢欢 +4 位作者 周峰 郭荣 李刚强 闻路红 陈腊 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期589-595,共7页

直接电离质谱系统在现场快速检测中的应用日益广泛,主要用于爆炸物、毒品、食品添加剂等的检测。然而,直接电离质谱系统中质谱信号波动大且同一浓度样品峰强呈现对数正态分布,严重影响了检出限附近低浓度样品的检测准确性。该研究将乙... 直接电离质谱系统在现场快速检测中的应用日益广泛,主要用于爆炸物、毒品、食品添加剂等的检测。然而,直接电离质谱系统中质谱信号波动大且同一浓度样品峰强呈现对数正态分布,严重影响了检出限附近低浓度样品的检测准确性。该研究将乙酰水杨酸(115个样品)作为爆炸物模拟物,利用介质阻挡放电离子源与质谱系统,研究了基于机器学习的直接电离质谱数据预处理和分类算法,以提高低浓度样品的检测准确率。对两种浓度为1 ng/mL的常见爆炸物样本(三硝基甲苯和硝酸铵分别为110、90个)及空白对照样本(366个)开展了应用实验。结果表明,与传统提取离子流方法和高斯混合模型方法相比,采用随机森林算法可将F_score从0.74、0.89提升至0.96,显著提高了检测准确率,且单个样本数据分析时间远少于0.1 s,满足实时检测需求。 展开更多

关键词 直接电离质谱 爆炸物 机器学习 快速检测 对数正态分布

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脉冲直流电喷雾质谱法快速检测毛发中4种苯丙胺类药物 被引量：4

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作者 米琨 章文天 +1 位作者 闻路红 王进 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1141-1148,共8页

苯丙胺类药物具有成瘾性和致幻性的特点,滥用问题严重。毛发具有易保存、稳定、可检测时限长的优势,是追溯长期药物滥用史的重要样本。针对现有苯丙胺类药物快速检测技术的不足,以及实验室仪器无法应用于现场快速检测等问题,本文将脉冲... 苯丙胺类药物具有成瘾性和致幻性的特点,滥用问题严重。毛发具有易保存、稳定、可检测时限长的优势,是追溯长期药物滥用史的重要样本。针对现有苯丙胺类药物快速检测技术的不足,以及实验室仪器无法应用于现场快速检测等问题,本文将脉冲直流电喷雾电离(pulsed direct current electrospray ionization,Pulsed-DC-ESI)与便携式质谱仪联用,建立了毛发中4种苯丙胺类药物(苯丙胺、甲基苯丙胺、3,4-亚甲基二氧基苯丙胺、3,4-亚甲双氧基甲基苯丙胺)的快速检测方法。毛发以甲醇为提取溶剂,用研磨法提取,离心后取上清液,直接经Pulsed-DC-ESI离子化后进行质谱分析。实验优化了离子源参数,包括喷雾毛细管尖端内径、电极与待测溶液间距、喷雾电压等。结果表明,该方法可在20 s内完成4种供试药物的同时检测。苯丙胺的线性范围为1~25 ng/mg,甲基苯丙胺的线性范围为1~100 ng/mg,其他两种药物的线性范围为1~50 ng/mg,线性相关系数均大于0.99,4种苯丙胺类药物的检出限为0.1~0.2 ng/mg,定量限为1 ng/mg,加标回收率为86.6%~114.7%,日内精密度为4.14%~7.34%,日间精密度为3.71%~8.43%。将该方法应用于检测机构提供的2000份实际样品的快速检测,其中有5例甲基苯丙胺阳性样本被检出,与传统司法鉴定方法的结果一致。该方法具有检出限低、准确和快速等特点,适合于毛发中4种苯丙胺类药物的快速检测,同时解决了大型质谱仪无法便携移动和传统快检方法定量能力不足的问题,有助于提升一线缉毒现场对苯丙胺类药物的快速检测能力。 展开更多

关键词 脉冲直流电喷雾电离 苯丙胺类药物 毛发 快速检测

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显微操作场景下的毛细针尖三维定位算法 被引量：2

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作者 闫明月 陈安琪 +2 位作者 毕磊 胡舜迪 闻路红 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第3期116-119,共4页

显微操作在生物医学领域具有重要的应用价值。其中,三维空间中微米尺度的毛细针精密定位是显微操作的重点与难点。传统算法对于平面内毛细针定位性能良好,但面向空间中呈倾斜放置的毛细针时,通常表现出精度低、普适性差、易受光源条件... 显微操作在生物医学领域具有重要的应用价值。其中,三维空间中微米尺度的毛细针精密定位是显微操作的重点与难点。传统算法对于平面内毛细针定位性能良好,但面向空间中呈倾斜放置的毛细针时,通常表现出精度低、普适性差、易受光源条件影响等缺点。为提升毛细针空间定位精度,本文提出了点扫描与自动感兴趣区域(ROI)联用算法。基于针尖双端点扫描提升平面定位精度;基于自动ROI算法并结合拉普拉斯方差聚焦评价函数提升景深方向定位精度。实验结果表明:本文方法应用于空间中呈倾斜放置的毛细针时,三维定位误差小于1μm,克服了传统算法精度低、普适性差、易受光源条件影响等问题,为精密显微操作奠定了良好的算法基础。 展开更多

关键词 毛细针 三维定位 点扫描 自动感兴趣区域(ROI)聚焦 聚焦评价函数值

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介质阻挡放电离子源背景噪声抑制方法数值模拟研究 被引量：2

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作者 刘其强 胡舜迪 +2 位作者 毕磊 洪欢欢 闻路红 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期644-652,共9页

针对单电极介质阻挡放电离子源(DBDI)的外置金属网抑制环境背景噪声技术,采用二维等离子体流体模型进行了数值模拟研究。通过对比施加金属网前后单电极DBDI低温等离子体羽流(LTPP)中各物种的演化发展特性,给出了金属网孔隙参数在调控LTP... 针对单电极介质阻挡放电离子源(DBDI)的外置金属网抑制环境背景噪声技术,采用二维等离子体流体模型进行了数值模拟研究。通过对比施加金属网前后单电极DBDI低温等离子体羽流(LTPP)中各物种的演化发展特性,给出了金属网孔隙参数在调控LTPP效能方面的一般规律。结果表明,金属网通过显著提高DBDI等离子体羽流的亚稳态离子总量并抑制背景杂质离子,从而提升其软电离效果和质谱检测信噪比。特别地,当金属网孔隙为0.5 mm时,亚稳态离子总量占比提高了约5.3倍;各离子密度峰值降低了3倍以上,而He*、N2*的密度峰值则分别增大了7.86倍和2.31倍。随着金属网孔隙不断减小,亚稳态离子总量占比越高,但当孔隙为0.3 mm时,亚稳态离子总量开始减小;在0.3 mm≤g≤0.4 mm范围内,可获得更好的背景离子抑制效果,从而有效抑制背景噪声影响。 展开更多

关键词 介质阻挡放电 噪声抑制 等离子体流体模型 数值模拟

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直接电离质谱结合扩口毛细管用于毒品检测研究 被引量：1

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作者 赵芳芳 闻路红 +3 位作者 李刚强 胡舜迪 陈蹇平 陈腊 《质谱学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期367-376,I0002,共11页

直接电离质谱具有快速、原位、实时离子化等优势,被广泛用于毒品、爆炸物、食品添加剂等成分的检测。直接电离源与质谱真空的耦合通常是通过毛细管或分离锥等窄小导孔实现的,导致离子传输效率大幅降低,成为提高仪器灵敏度的主要瓶颈。... 直接电离质谱具有快速、原位、实时离子化等优势,被广泛用于毒品、爆炸物、食品添加剂等成分的检测。直接电离源与质谱真空的耦合通常是通过毛细管或分离锥等窄小导孔实现的,导致离子传输效率大幅降低,成为提高仪器灵敏度的主要瓶颈。本研究基于脉冲直流电喷雾离子源与快筛质谱联用平台,探究了扩口和平口毛细管中喷雾电压、喷针位置、喷针内径、毛细管入口内径对仪器性能的影响。流体仿真和离子轨迹模拟结果表明,扩口毛细管因径向气流分布范围宽,扩大了可聚焦喷雾羽流面积,提高了直接电离源到质谱锥口之间的离子传输效率。与传统的平口毛细管相比,入口内径6 mm的扩口毛细管大气压接口搭配20μm喷针内径,可将10μg/L甲基苯丙胺离子信号强度提高3.3倍,甲基苯丙胺、3,4-亚甲双氧甲基苯丙胺、氯胺酮、可卡因、O^(6)-单乙酰吗啡等5种常规毒品在毛发中的信噪比均有明显提升。本研究表明,采用扩口毛细管无需对仪器进行大规模修改,易与直接电离源相结合,可显著提高仪器灵敏度。 展开更多

关键词 直接电离 大气压接口 扩口毛细管 毒品 毛发

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