个人简介
1994-1999，浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，生物医学工程专业（5年制本科）
1999-2005，浙江大学生物医学工程系，生物传感器国家专业实验室，硕博连读，导师叶学松教授（硕）、陈裕泉教授（博）
2002-2003，意大利比萨大学生物医学工程系E.Piaggio中心留学，嗅觉传感器及味觉传感器研究，导师Prof.D.De.Rossi
2005-2007，浙江大学生物系统工程系，博士后，合作导师王立人教授
2009-2011，美国加州大学伯克利分校传感器与执行器中心（BSAC）留学，导师Prof.Liwei Lin（林立伟）
2007-至今，浙江大学生物系统工程系，副教授。长期从事微纳生化传感器（气敏、离子敏、生物敏），MEMS（压电微声器件、磁传感器件、肖特基及场效应管传感器件、嗅觉芯片、味觉芯片等）、微弱信号检测技术等领域研究工作，以及食品安全快速检测技术，医疗仪器（慢病体外诊断，肿瘤早期检测，生命监护及康复仪器等），可穿戴设备（人体生理健康、动物生命体征）、农业传感器及仪器等应用开发工作。主持国家自然科学基金、863项目、国家重点专项计划项目子课题、国家科技支撑计划子课题、国家科学仪器重大专项子课题、浙江省自然科学基金和浙江省公益性项目10余项；已发表SCI/EI论文30余篇，其中在《Biosensors and Bioelectronics》、《Sensors and Actuators B:Chemical》、《Electrochemistry Communications》、《Analyst》、《Microchimica Acta》、《Food Control》、《Sensors》、《Food Hydrocolloids》、《Transaction of ASABE》、《Bioresource Technology》等期刊发表论文20余篇，有两篇论文（电子舌、SAW免疫传感器）被国际生物医学搜索引擎数据库BioMedLib评为相关研究领域Top10论文第一名；申请国家发明专利近20项，已获授权13项，软件著作权登记10余项。指导的博士生获国家奖学金，指导的美国留学生关于致病菌微生物快速检测纳米传感器论文获2014年美国ASABE大会本科生组优秀论文奖第2名。近年来已实现血糖、尿酸等POCT生物医学传感器，藻毒素、氯霉素、残留农药及孔雀石绿等食品安全检测试纸，溶解氧、氨氮、亚硝酸盐等电化学传感器，声表面波（SAW）温度传感器，可穿戴生命体征监测手环，食品营养成分快速检测仪、冠心病无损诊断仪、婴儿监护仪、人体心肺功能非接触监测仪等产业化。
教学工作
课程1名称：生物系统检测与控制
课程代码：13121071
学分：3周学时2.5-1.0
面向对象：高年级本科生
预修课程要求：电子线路，单片机
一、课程介绍
（一）中文简介
通过课程讲授，让学生对植物、动物（畜禽及水产）生长设施系统的组成、主要影响参数及检测控制技术等内容有深入了解，掌握生物系统检测与控制关键技术（传感信号调理电路、数据采集技术、基于嵌入式系统的硬件设计及软件编程等）及工程设计应用（基于智能传感器与无线通讯技术的在线测控系统设计等），为今后从事农业工程自动化及智能化等相关工作打下坚实的基础。
（二）英文简介
This course is one elective course for senior students in the agricultural engineering major.Through learning the course,students can know well about the composing of plant growing and animal growing facility systems,major impact factors and parameters,and intelligent monitoring and control technologies.This course will help students to master the composing of modern detection and control systems,such as modulation circuits for sensor signal,data acquisition,embedded system,automatic control technologies.Students can also know how to control the environmental parameters for living things at the optimal growth state by using various sensors&actuators and wireless communication.The design examples of detection and monitoring systems for living things(plant,cow and fish)will be given.After study of this course,students will establish well foundation for working in the fields related to automation and intelligentization.
二、教学目标
（一）学习目标
物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的方方面面，因而被认为是继计算机、互联网及无线通信技术之后的第四次信息技术革命。随着我国“互联网+”行动计划的实施,以物联网、云计算、大数据、移动互联网等为代表的新一代信息化技术在智慧农业建设中被广泛应用、推广。本课程通过对生物（植物、畜禽及水产）系统的介绍，让学生对影响生物生长的各种环境因子及参数有深入了解。进而通过讲授现代检测与控制技术基本概念和知识，让学生熟悉获取信息的各种传感器信号调理电路（放大、滤波、调制-解调、电流-电压转换等）设计，采样原理，A/D转换原理，基于MSP430单片机及嵌入式系统ARM的生物系统测控设计，以及无线传感器网络设计等。此课程可以培养学生将理论知识与应用相结合的能力,以及对当今智慧农业热点技术和未来技术发展趋势的分析能力。
（二）可测量结果
1)能解释生物系统的基本概念，并对植物、畜禽及水生动物等生长设施及环境有清晰认识，可举例具体说明，如植物工厂，畜禽福利养殖设施，工厂化水产养殖等。
2）能说明影响植物生长的各种环境因子及参数，以及相应的检测方法和控制技术。
3）能说明影响畜禽（以生猪、奶牛为例）健康生长的设施环境因子及应激作用，以及相应的检测方法和调控手段。
4）能说明影响水产养殖的主要环境因子和参数，以及相应的监测技术和水质调控手段。
5）掌握植物生长环境与最佳生长环境的检测控制技术；掌握动物生长环境与实现最佳生长环境的检测控制技术。
6）掌握各种传感器信号调理电路，数据采集原理，农用仪器仪表设计。
7）能设计基于单片机、嵌入式系统的生物系统参数测控系统。
8）能设计基于无线传感器网络与无线通信技术的生物系统参数检测与控制系统，具体以水产养殖水质在线监测、奶牛生理参数无线监测、植物生长状态无损检测等为例。
注：以上结果可以通过课堂讨论、课程作业以及笔试等环节进行测量。
三、课程要求
（一）授课方式与要求
授课方式：a.教师讲授（讲授核心内容、课堂总结、按顺序提示今后讲授内容、课间答疑、公布课后作业等）；b.课后作业（重点布置传感器信号调理电路设计，如畜禽污染气体传感器信号调理电路设计，水产养殖电化学传感器电流信号调理电路设计，植物工厂二氧化碳浓度传感器信号调理电路，奶牛生理参数传感器（温度、行为及心率）信号调理电路等）；c.讨论课（抽查同学在黑板上或ppt形式展示课后作业完成情况和质疑-应答两个环节组成，学生在讨论中如能进行尖锐质疑或分析问题/解决问题能力突出，则会在其平时成绩记录中有所体现）；d.实验课，通过温湿度测量、水质（溶解氧和氨氮等）监测、污染气体（氨气、硫化氢等）检测实验课，提高学生动手能力和对理论知识的感性认识能力；e.期末闭卷考试。
课程要求：熟悉基本知识、培养分析问题能力和解决问题能力，提高查阅参考文献和收集有用信息能力，引导学生对智能硬件开发的兴趣。
（二）考试评分与建议
期末考试成绩占60％，实验课占30%，平时占10%。
四、教学安排
第一次“生物系统检测与控制”绪论
主要内容：
讲授生物系统基本概念；生物系统与生态系统；植物工厂、畜禽福利养殖设施系统、工厂化水产养殖系统等概括介绍；生物系统常用检测技术（传感技术、通信技术、数据分析技术等）；生物系统常用控制技术（正反馈、负反馈，开环及闭环，PID及模糊控制算法等）。
第二次植物生长系统主要参数
主要内容：
主要介绍植物生长土壤环境及影响参数，水分环境及影响参数，温度环境，养分环境，以及气候环境因子等，并以植物工厂中生菜、荷兰小黄瓜、铁皮石斛等为对象进行具体分析；以及温湿度检测实验具体要求。
作业：温湿度检测实验课实验报告提前准备（原理及具体测试方法步骤等）。
第三次动物生长系统主要参数
主要内容：
主要介绍动物（畜禽、水生动物）等生长系统主要参数，具体包括气候因素，理化因素，居住因素，生物因素等，并以生猪、奶牛、南美白对虾等为对象进行具体分析。
第四次动植物生长系统主要参数检测方法和技术
主要内容：
环境因子（温度、湿度、光强、臭气浓度等）检测方法和技术：掌握模拟和数字传感器测量温度、湿度原理，非接触传感器（红外、声表面波）测量温度原理，光照度传感器测量光强原理；畜禽生长环境污染气体检测方法和技术：电化学气体传感器检测氨气、H2S原理和应用设计；电化学气体传感器检测氨气、H2S实验具体要求等。
作业：氨气、H2S检测实验课实验报告提前准备（原理及具体测试方法步骤等）。
第五次动植物生长系统主要参数检测方法和技术
主要内容：
气候因子（风速、雨量、太阳辐射、温度等）检测方法和技术，掌握风速传感器（如超声波）测量风速原理和设计，雨量检测传感器原理和应用设计，太阳辐射传感器检测原理和应用设计等。
养分因子（如氮磷钾、EC、pH、二氧化碳浓度）检测方法和技术。
第六次动植物生长系统主要参数检测方法和技术
主要内容：
理化因子检测方法和技术：1）以奶牛福利养殖为例，讲授体温（奶牛发情）、行为、心率等检测方法（体温传感器，加速度传感器，PPG心率传感器等）；2）以水产养殖为例讲授氨氮、亚硝酸盐、溶解氧、pH、浊度等检测方法；3）以及水产养殖氨氮、溶解氧检测实验课具体要求。
作业：水产养殖氨氮、溶解氧检测实验准备课实验报告准备（原理及具体测试步骤等）。
第七次动植物生长系统主要参数自动控制技术
主要内容：
自动控制基本原理（自动控制概念，正反馈、负反馈，开环及闭环控制技术等）；生物系统环境因子（温湿度、光照度等）自动控制技术；生物系统养分因子（肥料浓度、EC、二氧化碳浓度等）自动控制技术；生物系统人工气候参数控制技术等。
第八次数据采集技术基本原理与农业仪器仪表主要电路设计
主要内容：
仙农（奈奎斯特）采样原理；A/D（模数转换）转换原理；数据采集电路设计（多路转换开关，译码寻址，A/D转换器，MCU等）。
第九次数据采集技术基本原理与农业仪器仪表主要电路设计
高共模抑制比、低噪声仪器仪表放大电路设计；三运放电路设计；集成仪表放大器芯片介绍及应用电路设计（AD620为例）；传感器信号调理电路（放大、滤波、调制解调、I/V转化、阻抗检测等）；农业仪器设计要求等。
作业：传感器输出微弱电流信号检测电路设计。
第十次生物系统参数检测控制系统设计
主要内容：
基于单片机的生物系统参数检测控制系统设计；MSP430单片机特点、体系结构、指令、中断、软件编程及调试（以串口通信为例进行具体介绍）等介绍；以植物生长温湿度、光照度及二氧化碳浓度检测与控制为例，进行具体测控系统设计，包括单片机12位A/D使用、按键设计、数据存储与LCD显示、以及数据通信（串口，蓝牙及WiFi）等。
第十一次生物系统参数检测控制系统设计
主要内容：
基于嵌入式系统ARM的生物系统参数测控设计；嵌入式系统基本概念和应用介绍；ARM体系结构、操作系统、指令、软件编程和调试；3C44B0芯片介绍和应用设计；以水产养殖水质检测为例，进行具体应用设计，包括多路传感器（温度、溶解氧、pH、EC等）信号采集，触摸屏程序设计，数据存储与显示（彩屏），以及继电器控制增氧设备电路设计等。
作业：水体中溶解氧浓度自动控制硬件设计。
第十二次生物系统参数检测控制系统设计
主要内容：
基于无线传感器网络的生物系统参数测控设计；智能传感器（Sensor+MCU)、网络传感器（智能传感器+NCAP）、无线传感器网络（路由协议、密度部署、节点硬件及软件设计，汇聚节点设计、ZigBee协议、TCP/IP协议等）等概念讲授和应用设计；以及测控系统稳定性与抗干扰技术介绍。
第十三次生物系统参数测控系统设计实例
主要内容：
基于物联网技术的植物工厂环境测控系统设计实例；温湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液成分等检测传感节点设计；加温装置、增湿装置、二氧化碳补充装置、卷帘（光照度调节）等控制节点设计；基于嵌入式系统的汇聚节点设计，以及远程通信（GPRS）设计。
第十四次生物系统参数测控系统设计实例
主要内容：
奶牛生理参数可穿戴监测系统设计实例；非接触奶牛体温检测电路设计；奶牛行为检测电路设计；奶牛心律检测电路设计；基于嵌入式系统Intel芯片的可穿戴奶牛多生理参数采集和处理硬件、软件设计；蓝牙通信协议BLE4.0介绍；基于安卓操作系统的手机APP程序设计等。
作业：进实验室在研究生指导下，学习奶牛生理参数检测手机APP程序编程。
第十五次生物系统参数测控系统设计实例
主要内容：
基于无线传感器/执行器网络的水产养殖水质在线测控系统设计实例；水质多参数（DO,EC,pH,Temp等）检测节点设计；水质参数（溶解氧、pH）控制节点设计；基于Zigbee的无线路由协议；ARM-CortexM4介绍；串口-Zigbee转换模块设计；GPRS协议介绍；Winsock编程等。
第十六次课程小结和复习
对整个课程内容进行回顾，重点说明课程的要点和启发，巩固讲授的知识内容。回答同学疑问。
五、参考教材及相关资料
1)自编教材
2)参考书及文献：
a.《现代检测与控制技术》，张志君等人编著，化学工业出版社，2007
b.《智慧农业》，江志峰，电子工业出版社，2013年.
c.《传感器与检测技术》，王俊杰编著，清华大学出版社，2010年
课程2名称：生物系统检测与控制技术
Bio-systems Detection and Control Technologies
课程编号：1321005面向对象：研究生，博士生
课程性质：专业学位课
教学学时：32；实验学时：4学分：2；考核方式：课程论文
预备知识要求：1.了解电子线路基本概念；2.掌握C语言编程；3.熟悉51系列单片机编程
课程内容简介：
本课程为农业工程专业研究生的学位课。通过课程讲授，让学生对植物生长系统、动物（畜禽及水产）生长系统的组成、主要参数及调控，现代检测系统的组成及通过自动控制使生物系统达到最佳状态等方面的内容及其发展动态有深入了解，并掌握生物系统检测与控制关键技术及工程设计应用。通过本课程的学习，为今后从事农业工程自动化及智能化等科研工作打下坚实的基础。课程内容有：第一章绪论；第二章植物生长系统主要参数因子；第三章动物生长系统主要参数因子；第四章植物生长环境与实现最佳生长环境的检测控制技术；第五章动物生长环境与实现最佳生长环境的检测控制技术；第六章数据采集技术基本原理与仪器仪表电路设计；第七章基于单片机与嵌入式系统的生物系统参数测控系统设计；第八章智能化与无线网络化的生物系统检测与控制系统设计实例。
This course is one of the degree courses for graduate students in the agricultural engineering major.Through learning the course,students can know well about the the composing of plant growing and animal growing systems,major impact factors and parameters,and intelligent control technologies and their development trends.This course will also help students to master the composing of modern detection and control systems,and know how to control the environmental parameters for living things at the optimal growth state.After study of this course,students will establish foundation for working in the fields related to automation and intelligentization.The course mainly includes the following contents:1)Introduction;2)The major environmental parameters and factors for plant growing;3)The major environmental parameters and factors for animals growing.4)The detection and control technologies for plant growing in best state.5)The detection and control technologies for animals growing in best state.6)The data acquisition technologies and agricultural instruments circuits design;7)The design of detection and monitoring systems for living things based on MCU,ARM and sensors/actuators.8)The design examples of detection and monitoring systems for living things(plant,cow and fish).
教学目标：
通过教学，让学生掌握生物系统（植物生长系统、动物生长系统）基本组成、主要影响因子和参数以及调控技术理论，现代检测与控制技术基本概念等知识；掌握微弱信号采集技术和农业仪器基本电路设计，基于单片机、嵌入式系统、无线传感器/执行器网络等技术的生物系统检测与控制系统设计等技能；培养学生具备从事农业工程信息化、电气化及自动化、智能化等相关领域的能力。
教学日历 周次 教学内容（包括课堂讲授、实验、讨论、考试等）
1 绪论，讲授生物系统概念，设施农业、植物工厂、动物福利养殖、环境调控等
2 植物生长系统主要参数因子，环境对植物的生态作用
3 动物生长系统主要参数因子，环境对动物的生态作用
4 动植物生长系统主要参数检测方法与技术
5 动植物生长系统主要参数自动控制技术
6 数据采集技术基本原理与农业仪器主要电路设计
7 基于单片机与嵌入式系统的生物系统参数检测控制系统设计
8 基于物联网技术的生物系统测控设计实例，包括植物工厂环境及水肥参数检测控制，动物生理参数检测，工厂化水产养殖环境检测控制与鱼类行为生理监测等
参考书目：
1.《都市型现代农业特色规划系列教材：设施农业控制技术与装备》，朱立学，林江娇.中国农业出版社，2012
2.《传感器与现代检测技术》，余成波，陶红艳，清华大学出版社，2014
工作研究项目
无线无源植株叶面温湿度标签式单片传感器的研究，郭希山，科技部，2006-12-01~2010-10-10
基于气液相转变效应的SAW气敏传感器和检测技术的研究，郭希山，国家自然科学基金，2007-01-01~2009-12-30
基于导电聚合物及高聚物复合体薄膜电极阵列的电子舌研究，郭希山，浙江省自然科学基金会，2007-01-01~2008-12-31
室内热舒适度参数智能采样系统，郭希山，浙江大学城市学院，2007-12-01~2008-06-30
在线电子鼻系统研究，郭希山，科技部，2008-08-01~2009-08-31
心血管病致病因子快速检测硅化金纳米线生物传感器，郭希山，浙江省自然科学基金，2010-01-01~2012-12-31
便携式磁标免疫检测系统研制，郭希山，浙江清华长三角研究院，2011-09-19~2012-08-30
细菌内毒素检测仪设备制作及测试加工，郭希山，浙江省科技厅，2009-06-01~2011-12-31
用于重金属离子检测的纳米电极制备与表征，郭希山，浙江清华长三角研究院，2012-01-06~2013-01-06
用于食品中致病菌快速检测碳纳米管生物传感器的研究，郭希山，浙江省人事厅留学回国基金，2012-09-11~2013-09-11
基于肖特基势垒效应的单根SWCNT纳米电子生物传感器的研究，郭希山，浙江省自然科学基金会，2013-01-01~2015-12-31
基于物联网技术的工厂化水产养殖水质在线监测系统，郭希山，浙江省科技厅，2013-2015
微生物形态/生化参数分析及微生物检测，郭希山，浙江清华长三角研究院，2014-2015
“人工光植物工厂技术集成研究”子课题，郭希山，科技部，2013-2016
“多模式高通量光谱检测技术及部件”子课题，郭希山，科技部，2013-2016
专利成果
一种溶解氧电化学传感器，\.
一种磷酸盐离子选择电极及其制备方法，201410173151.7
一种含有导电聚合物的味觉传感器的制备方法，ZL200710067676\.2\.
一种含有水凝胶-碳纳米管的味觉传感器的制备方法，\.
声表面波传感器与气相色谱分离柱联用的电子鼻及检测方法，\.
一种含有聚合物-碳黑的味觉传感器的制备方法，ZL200710067660\.1\.
一次性使用的血铅生物传感器，\.
含有导电聚合物的味觉传感器的制备方法，ZL200710067658\.4\.
一种声表面波湿敏传感器的制备方法，\.
一种用于检测人体唾液酒精浓度的生物传感器，\.
基于ZigBee无线传感器网络的温室环境监控系统，\.
一种基于嵌入式技术的温室多参数测控系统，ZL200720105613\.7\.
基于以太网和无线传感器网络的温室智能执行器，\.
水产养殖水质在线监测系统，计算机软件著作权登记，2013SR043148
一种PEDOT/bmim[PF6]导电离子液体聚合物气敏薄膜传感器的制备方法,2013101182411
奖励荣誉
荣获2006年度浙江大学优秀博士后；2007年度院级先进工作者；2008年入选浙江大学“新星计划”。
实验室介绍
微纳生化传感器及智能感知技术实验室：主要从事食品安全快速检测传感器，环境污染（气体、水体、土壤）检测传感器，POCT生物传感器、医疗诊断仪器、可穿戴设备、MEMS传感器等领域研究工作，以及基于物联网和云服务的智能感知大数据平台（如农业水产养殖监控、医疗领域慢病监测等）建构；另外从事水体净化处理技术和装备、物品成分快速检测分析仪器等研发工作。课题组实验室依托浙江大学生物传感器国家专业实验室和清华长三角研究院科学仪器联盟平台开展科研工作。所研发的部分传感器如血糖、尿酸生物传感器，溶解氧和氨氮、亚硝酸盐传感器，重金属检测电化学传感器及手持式检测仪器，以及藻毒素、氯霉素及孔雀石绿试纸条等已实现产业化。
研究领域
微纳生化传感器；MEMS；食品安全快速检测技术；医疗诊断技术及仪器；环境检测技术等。
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10.Polyaniline nanofiber gas sensors by direct-write electrospinning,Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS)01/2011
11.A surface acoustic wave humidity sensor based on electrosprayed silicon-containing polyelectrolyte,Sensors and Actuators,B:Chemical，2010，145(1)，516-520
12.J.M.Jian,X.S.Guo,Q.Cai and L.W.Lin,Proceedings of the 16th International Conference on Solid-State Sensors,Actuators and Microsystems,2011,pp.2710–2713.
13.A wireless solution for greenhouse monitoring and control system based on ZigBee technology\[J\]，JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY-SCIENCE A，2007，8\(10\)，1584-1587
14.A novel glucose sensor system with Au nanoparticles based on microdialysis and coenzymes for continuous glucose monitoring,Sensors and Actuators A Physical,01/2005
15.A surface acoustic wave humidity sensor based on electrosprayed silicon-containing polyelectrolyte\[J\]，Sensors and Actuators,B:Chemical，2010，145\(1\)，516-520
16.Study of chemical sensors based on the composites of polymers and carbon black and its application on electronic tongues\[J\]，Chinese Journal of Sensors and Actuators，2006，19\(3\)，569-572
17.Surface acoustic wave gas sensors integrated GC separation column based on gas-liquid phase transition\[J\]，Chinese Journal of Sensors and Actuators，2006，19\(2\)，318-322
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25.基于酶抑制法的农药残留快速比色检测，《农业工程学报》，2014.06
26.基于介电电泳组装技术的PEDOT/PSS-SWCNTs气体传感器的研究，《真空电子技术》，2013.02
27.基于纳米金修饰丝网印刷电极的乙醇生物传感器,《传感技术学报》，2009.12
28.基于气液相转变效应的SAW气体传感器,《浙江大学学报工学版》，2007.04
29.畜禽舍硫化氢检测方法的研究现状\[J\]，《农机化研究》，2008，0\(04\)，192-196-5
30.储油罐液位巡检系统研制\[J\]，《中国计量学院学报》，2008，0\(02\)，80-83-4
31.低成本适用型温室环境测控系统\[J\]，《农业机械学报》，2008，0\(02\)，201-203-3
32.基于电镀技术的微间隔制作及其在气体检测中应用的研究\[J\]，《传感技术学报》，2008，0\(07\)，185-188-4
33.液态电极发射光谱技术在金属离子检测中应用的研究\[J\]，《传感技术学报》，2008，21\(10\)，1669-1673
34.双螺旋线微电极及其在蛋白质芯片上的应用，《浙江大学学报工学版》，2005.07
35.Capacitive monitoring of the antigen-antibody reactions enhanced by nanogold.Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc;2005;2:1260-3
36.Novel Shear-horizontal Surface Acoustic Wave Based Immunosensors Using SiO2Waveguiding Layers and Flow Injection Analysis.Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc;2005;2:1921-4
37.Development of a novel electronic tongue system using sensor array based on polymer films for liquid phase testing,Proceedings,7 VOLS,p 259-262,IEEE-EMBS 2005
38.Implementing a wireless portable healthcare monitoring system for physiological signals,IET International Conference on Wireless Mobile and Multimedia Networks Proceedings,n 525,p 442,2006,
学术兼职
目前担任国际期刊Journal of Sensors and Instrumentation编委，《Sensors and Actuators B:Chemical》等SCI期刊长期特邀审稿人，美国纳米学会会员，中国仪器仪表学会分析仪器分会会员等学术职务。
京公网安备 11010802027423号