民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法

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民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法
申请号	CN201710781119.0	申请日	2017-09-01	公开(公告)号	CN107607641A	公开(公告)日	2018-01-19
申请人	中国民用航空总局第二研究所;			发明人	张建平; 陈振玲; 李丽丽; 丁鹏欣; 徐先发; 杨晓嘉;
摘要	本发明涉及一种民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，包括如下步骤：S1：采集民航空中交通管制员班组的尿液样本，然后对尿液样本进行预处理；其中，尿液样本包括上班工作前的尿液样本和工作后的尿液样本；S2：采用液相色谱-飞行时间质谱法对预处理后的样本分别进行分离检测；S3：将班组工作后的尿液样本与上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对比对，筛选出特征性生物标志物；S4：将筛选的特征性生物标志物与民航空中交通管制员疲劳程度相关的生物标志物进行比较，判定民航空中交通管制员的疲劳程度。本发明提供的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，操作简便，可信度高。
权利要求	1.一种民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于，包括如下步骤： S1：采集民航空中交通管制员班组的尿液样本，然后对所述尿液样本进行预处理；其中，所述尿液样本包括上班工作前的尿液样本和工作后的尿液样本； S2：采用液相色谱-飞行时间质谱法对所述预处理后的样本分别进行分离检测；其中，所述液相色谱可以采用极性HILIC色谱柱、弱极性C18色谱柱和非极性PFPP色谱柱中的一种或多种进行分离检测； S3：将所述班组工作后的尿液样本的检测结果与所述班组上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对比对，筛选出特征性生物标志物； S4：将筛选的特征性生物标志物与民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的生物标志物进行比较，判定民航空中交通管制员的疲劳程度。 2.根据权利要求1所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S4中，所述与民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度相关的生物标志物包括但不限于：尿刊酸(Urocanic acid，C6H6N2O2，HMDB 00301)、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine，C11H15N3O6，HMDB 05923)、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan，C11H12N2O3，HMDB 00472)、二甲基鸟苷(N2,N2-Dimehtylguanosine，C12H17N5O5，HMDB 04284)、乙酰苯胺(N-Acetylarylamine，C8H9NO，HMDB 01250)和Alpha-CEHC(C16H22O4，HMDB 01518)。 3.根据权利要求2所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S4中，在步骤S3中筛选的特征性生物标志物中，查找尿刊酸、乙酰胞嘧啶、5-羟色氨酸、二甲基鸟苷、乙酰苯胺和Alpha-CEHC，根据上述特征性标志物出现的种类及其变化范围，可判断民航空中交通管制员班组出现轻度或中度疲劳。 4.根据权利要求3所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S3中，所述班组工作后优选白天工作2-3小时后的尿液样本的检测结果与所述班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选出的特征性标志物中，如果检出尿刊酸，并且其含量上调达到或超过1.4倍，即可判断民航空中交通管制员班组出现轻度疲劳；优选地，所述班组工作后优选白天工作3-5小时后的尿液样本的检测结果与所述班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选出的特征性标志物中，如果检出尿刊酸、乙酰胞嘧啶、5-羟色氨酸，并且它们含量下降分别达到及超过1.4、1.3、1.4倍以上，即可判断民航空中交通管制员班组出现中度疲劳；优选地，所述班组工作后优选白天工作5-8小时后的尿液样本的检测结果与所述班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选出的特征性标志物中，如果检出尿刊酸、乙酰胞嘧啶、5-羟色氨酸、二甲基鸟苷、乙酰苯胺和Alpha-CEHC，并且前五种含量下降分别达到及超过1.4、1.3、1.4、1.4、1.4倍以上且Alpha-CEHC含量升高达到及超过1.3倍以上，即可判断民航空中交通管制员班组出现中度疲劳。 5.根据权利要求1所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S1中，所述尿液样本预处理包括：将保存在-80℃的尿液样本在0-4℃融化，，然后在4℃，12000rpm离心所述尿液样本5min，离心完毕后收集上清液；取100μL所述上清液，然后用100μL水稀释。 6.根据权利要求1所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S2中，所述分离检测的过程中样品室温度优选保持0-4℃；所述液相色谱采用极性HILIC色谱柱分离检测极性组分时，质谱法采用检测正离子离子化模式；所述液相色谱采用弱极性C18色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式；所述液相色谱采用非极性PFPP色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式。 7.根据权利要求6所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S2中，所述液相色谱采用极性HILIC色谱柱分离检测极性组分时，质谱法采用检测正离子离子化模式，检测条件优选为：质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式；电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V，Cone电压为30V；干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h；去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃；采用浓度为0.2ng/mL的亮氨酸脑啡肽作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)；液相条件为：UPLC BEH Amide HILIC column(2.1mm×100mm,1.7μm)；流动相包括A相和B相，所述A相组成为体积分数95％乙腈和体积分数为5％含有0.1％甲酸的水溶液，所述B相组成为含有 0.1％甲酸的水溶液；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。 8.根据权利要求6所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S2中，所述液相色谱采用弱极性C18色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式，检测条件优选为：质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式；电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，cone电压为30V；干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h；去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃；采用浓度为0.2ng/mL的亮氨酸脑啡肽作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)；液相条件为：UPLC CSH C18column(2.1mm×100mm,1.7μm)；流动相A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为乙腈；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。 9.根据权利要求6所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S2中，所述液相色谱采用非极性PFPP色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式，检测条件优选为：质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式；电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，cone电压为30V；干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h；去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃；采用浓度为0.2ng/mL的亮氨酸脑啡肽作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)；液相条件为：UPLC HSS PFPP column(2.1mm×100mm,1.7μm)；流动相为A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为甲醇；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。 10.根据权利要求6所述的民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，其特征性在于：步骤S3具体包括：将采用液相色谱-飞行时间质谱法检测获得的检测数据，采用数据处理软件，优选采用代谢组学数据处理相关软件进行统计分析处理，进一步优选采用代谢组学数据处理专业软件Progenesis QI进行统计分析处理；所述分析处理方法包括数据对齐，峰提取；还包括对所述民航空中交通管制员班组工作后的尿液样本的检测结果与所述民航空中交通管制员班组上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对分组，然后采用偏最小二乘法OPLS-DA处理分析，以P≤0.05、CV≤30％、VIP>1.0、最大变化倍数≥1.2作为筛选阈值，筛选出特征性生物标志物。
说明书全文	民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法技术领域 [0001] 本发明涉及生物检测技术领域，具体涉及一种民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法。背景技术 [0002] 人类研究疲劳的历史最早可以追溯到百年前第一次世界大战，在大战及战后英国工业疲劳研究委员会(The Industrial Fatigue Research Board后改称为The Industrial Health Research Board)开展一项关于工业生产特别是军需物资生产中疲劳问题的大规模工效学研究。该研究报告影响深远，甚至许多结果已成工业界的共识。例如，报告建议缩短过长的劳动时间、改善工作环境、调整倒班系统等缓解员工疲劳，提高劳动生产率。这些建议对我们现在劳动时间设置、生产车间和办公环境的照明等设计以及倒班系统优化仍然具有指导作用。这份报告中用于检测疲劳的指标就是劳动生产率。 [0003] 在第二次世界大战中，航空工业特别是军事航空业发展迅速。人们发现飞行员在驾驶航空器执行任务期间，会出现驾驶能力突然下降甚至失能的情况，人们提出以操作绩效下降来表征疲劳。战后，伴随军事航空和民用航空业发展，长距离飞行以及昼夜飞行变得越来越普遍，人们发现疲劳问题更加复杂化，疲劳可以累加，形成累积性疲劳。这一时期，仍以工效学方法研究疲劳为主。 [0004] 伴随人们对社会安全关注的不断提高，对于疲劳问题的研究也由工效学研究拓展到心理学、神经科学、睡眠学、生理生化等学科。各学科建立了相应检测疲劳的方法，例如心理学基于主观感受的斯坦福嗜睡量表、视觉类比量表等，还有基于认知能力检测疲劳的威斯康星卡片分类测试(WSCT)、伦敦塔测试(TOL)等。主观量表易受到情绪及其他因素干扰，认知测试中参数指标设定比较困难，往往出现“天花板”或“地板”效应，致使这些量表或软件的信度和效度不够令人满意；又如神经和睡眠科学建立基于脑电图变化检测疲劳方法，提出delta和theta波显著增大时出现疲劳，由于脑电仪器复杂，难以应用于现场检测；再如基于人体疲劳时出现打哈欠、眼动变化如眨眼、眼睑闭合等生理反应，尝试建立相应检测方法。目前为止，人们对疲劳生化机制了解很少，疲劳生化机制的阐释将有助于开发基于生化指标的客观、稳定、快速检测疲劳的方法。 [0005] 采用生化指标检测疲劳是人们一直尝试的一种方法，如检测一些激素、肽等，研究发现胞嘧啶核苷(Cytidine)和肾上腺皮质类酯醇(Corticoid)浓度与工作压力有关；还检测糖肽(Glycopeptides)等与睡眠、生物节律有关的物质；但Borbely等指出这些化合物与疲劳具有相关性的数据缺乏一致性的证据。总之，人们虽然从工作压力、睡眠、生物节律等多角度尝试了多种化合物代谢与疲劳相关性研究，然而仍未发现任何一种人体代谢化合物与疲劳具有相关性。 [0006] 代谢组学是一个系统研究体内代谢特征性的新兴学科，主要采用核磁共振、气相色谱-质谱、液相色谱-质谱等检测分析手段结合化学计量学，系统地探索、寻找和发现人体受到疾病、药物等影响时其体液代谢的特征性指标即生物标志物，在疾病诊断、药物研发等领域获得广泛应用。例如，美国乔治敦大学的Mapstone等采用液相色谱质谱分析(液质分析)的代谢组学方法，筛查出10种特征性生物标志物，用于检测阿尔兹海默症，可以在该疾病出现临床症状前2-3年进行诊断，准确率可以到达90％以上；又如，Naviaux等采用液质分析方法研究了长期疲劳综合症代谢特征性，发现男性患者有8种代谢物，女性患者13种代谢物发生显著性改变，受试者特征性工作曲线(Receiver operator characteristic curve,ROC)分析结果表明诊断准确率达到94％(男性)和96％(女性)；许国旺教授等采用液质分析对抑郁症和过度疲劳模型大鼠血液和尿液进行了代谢组学研究，结果表明两组大鼠与对照组大鼠相比，代谢出现异常变化。Armstrong等采样二维核磁共振能谱仪对慢性疲劳综合症患者血清进行了代谢组学研究，结果表明病例组血清中谷氨酰胺和鸟氨酸含量显著低于对照组。上述文献报道中，针对各种疾病均采用病例组和对照组进行分组比对，但由于疲劳是一种可以恢复的生理变化，现有文献方法不适用于疲劳程度相关生物标志物的筛选。 [0007] 民航空中交通管制员，负责指挥空中交通航路上飞机安全运行，通俗地说就是指挥飞机，参考雷达等信息统筹管理整个空域的所有航空器。在工作中管制员往往同时指挥多架飞机的运行，需要精力集中、准确判断及应急处理等能力，因此非常容易疲劳，民航局相关规定明确每名管制员在席位指挥飞机最长时间不超过2小时。其工作中产生疲劳主要是脑力劳动引起的。Chen等在文献中利用液相色谱-质谱法，对民航空中交通管制员的尿液样本筛选了3种疲劳相关生物标志物，但未提出疲劳程度的概念，此外也没有公开利用疲劳相关生物标志物检测民航空中交通管制员疲劳程度的方法。本发明人前期建立了可用于人体疲劳相关生物标志物筛选的方法。在此基础上，本发明人经过大量的实验发现，疲劳程度与民航空中交通管制员岗位安全执行能力相关，因此疲劳程度检测可以给民航空中交通管制员安全风险管控提供有力的新技术和新手段。发明内容 [0008] 针对现有技术中的缺陷，本发明建立了一种利用液相色谱-飞行时间质谱法检测民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的方法，可用于上岗前检测评估是否可以上岗，岗中检测用于发现疲劳风险并及时调整等，为民航空中交通管制员疲劳程度检测和监测、管控疲劳风险，保障民航安全运行提供新技术和新方法。 [0009] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案为： [0010] 本发明提供了一种民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，包括如下步骤：S1：采集民航空中交通管制员的尿液样本，然后对尿液样本进行预处理；其中，尿液样本包括上班工作前的尿液样本和工作后的尿液样本；S2：采用液相色谱-飞行时间质谱法对预处理后的样本分别进行分离检测；其中，液相色谱可以采用极性HILIC色谱柱、弱极性C18色谱柱和非极性PFPP色谱柱中的一种或多种进行分离检测；S3：将工作后的尿液样本的检测结果与上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对比对，筛选特征性生物标志物；S4：将筛选的特征性生物标志物与民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的生物标志物进行比较，判定民航空中交通管制员班组的疲劳程度。 [0011] 步骤S3中，与民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的生物标志物包括但不限于：尿刊酸(Urocanic acid，C6H6N2O2，HMDB 00301)、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine，C11H15N3O6，HMDB 05923)、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan，C11H12N2O3，HMDB 00472)、二甲基鸟苷(N2,N2-Dimehtylguanosine，C12H17N5O5，HMDB 04284)、乙酰苯胺(N-Acetylarylamine，C8H9NO，HMDB 01250)和Alpha-CEHC(C16H22O4，HMDB 01518)。 [0012] 优选地，民航空中交通管制员班组工作后的尿液样本的检测结果与民航空中交通管制员班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选特征性生物标志物；与民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的特征性生物标志物中：查找尿刊酸、乙酰胞嘧啶、5-羟色氨酸、二甲基鸟苷、乙酰苯胺和Alpha-CEHC，根据上述特征性标志物出现的种类及其变化范围，可判断民航空中交通管制员班组出现轻度或中度疲劳。 [0013] 优选地，民航空中交通管制员班组工作后优选白天工作2-3小时后的尿液样本的检测结果与民航空中交通管制员班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选出的特征性标志物中，如果检出尿刊酸，并且其含量上调达到或超过1.4倍，即可判断民航空中交通管制员班组出现轻度疲劳。 [0014] 优选地，民航空中交通管制员班组工作后优选白天工作3-5小时后的尿液样本的检测结果与民航空中交通管制员班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选出的特征性标志物中，如果检出尿刊酸、乙酰胞嘧啶、5-羟色氨酸，并且它们含量下降分别达到及超过1.4、1.3、1.4倍以上，即可判断民航空中交通管制员班组出现中度疲劳。 [0015] 优选地，民航空中交通管制员班组工作后优选白天工作5-8小时后的尿液样本的检测结果与民航空中交通管制员班组上班工作前的尿液样本的检测结果配对比较，筛选出的特征性标志物中，如果检出尿刊酸、乙酰胞嘧啶、5-羟色氨酸、二甲基鸟苷、乙酰苯胺和Alpha-CEHC，并且前五种含量下降分别达到及超过1.4、1.3、1.4、1.4、1.4倍以上且Alpha-CEHC含量升高达到及超过1.3倍以上，即可判断民航空中交通管制员班组出现中度疲劳。 [0016] 步骤S1中，尿液样本预处理包括：将保存在-80℃尿液样本在0-4℃融化，然后在4℃，12000rpm离心尿液样本5min，离心完毕后收集上清液；取100μL上清液，然后用100μL水稀释。 [0017] 步骤S2中，分离检测的过程中样品室温度保持0-4℃；液相色谱采用极性HILIC色谱柱分离检测极性组分时，质谱法采用检测正离子离子化模式；液相色谱采用弱极性C18色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式；液相色谱采用非极性PFPP色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式。 [0018] 优选地，步骤S2中，液相色谱采用极性HILIC色谱柱分离检测极性组分时，质谱法采用检测正离子离子化模式，检测条件为：质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式；电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V，cone电压为30V；干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h；去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃；采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)；液相条件为：UPLC BEH Amide HILIC column(2.1mm×100mm,1.7μm)；流动相包括A相和B相，A相组成为体积分数95％乙腈和体积分数为5％含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为含有0.1％甲酸的水溶液；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。 [0019] 优选地，步骤S2中，液相色谱采用弱极性C18色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式，检测条件为：质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式；电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，cone电压为30V；干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h；去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃；采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)；液相条件为：UPLC CSH C18column(2.1mm×100mm,1.7μm)；流动相A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为乙腈；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。 [0020] 优选地，步骤S2中，液相色谱采用非极性PFPP色谱柱分离检测弱极性和非极性组分时，质谱法采用正离子和负离子两种离子化模式，检测条件为：质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式；电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，cone电压为30V；干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h；去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃；采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)；液相条件为：UPLC HSS PFPP column(2.1mm×100mm,1.7μm)；流动相为A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为甲醇；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。 [0021] 优选地，步骤S3具体包括：将采用液相色谱-飞行时间质谱法检测获得的检测数据，采用数据处理软件，优选采用代谢组学数据处理相关软件进行统计分析处理，进一步优选采用代谢组学数据处理专业软件Progenesis QI进行统计分析处理；分析处理方法包括数据对齐，峰提取；还包括对民航空中交通管制员班组工作后的尿液样本的检测结果与民航空中交通管制员班组上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对分组，然后采用偏最小二乘法OPLS-DA处理分析，以P≤0.05、CV≤30％、VIP>1.0、最大变化倍数≥1.2作为筛选阈值，筛选出特征性生物标志物。 [0022] 本发明提供的技术方案，具有如下的有益效果：(1)本发明民航空中交通管制员班组轻度和中度疲劳程度的检测方法，检测结果可信度高，本发明可以使用多种不同极性的色谱柱对同一样本进行多次检测，一方面可以避免漏检，另一方面可以根据不同色谱柱同时检出相同组分的结果对色谱柱的检测方法进行验证，避免某一色谱柱出现误差，从而提高准确性；(2)民航空中交通管制员，在工作中往往同时指挥多架飞机的运行，需要精力集中、准确判断及应急处理等能力，因此非常容易疲劳；本发明申请人经过大量的实验发现，疲劳程度与民航空中交通管制员岗位安全执行能力相关；本发明提供的轻度和中度疲劳程度检测方法，可用于民航空中交通管制员班组上岗前检测评估是否可以上岗，岗中检测用于发现疲劳风险并及时调整等；用于民航空中交通管制员班组工作负荷评估为民航空中交通管制员班组疲劳程度检测和监测、管控疲劳风险，保障民航安全运行提供新技术和新方法。 [0023] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明 [0024] 图1是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的极性HILIC柱正离子模式检测典型总离子流图； [0025] 图2是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的HILIC柱正离子检测极性组分数据主成分分析得分图； [0026] 图3是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的弱极性C18柱正离子模式检测典型总离子流图； [0027] 图4是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的C18柱正离子检测弱极性组分数据主成分分析得分图； [0028] 图5是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的弱极性C18柱负离子模式检测典型总离子流图； [0029] 图6是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的C18柱负离子检测弱极性组分数据主成分分析得分图； [0030] 图7是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的非极性PFPP柱正离子模式检测典型总离子流图； [0031] 图8是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的PFPP柱正离子检测非极性组分数据主成分分析得分图； [0032] 图9是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的非极性PFPP柱负离子模式检测典型总离子流图； [0033] 图10是本发明实施例一中的民航空中交通管制员尿液样本的PFPP柱负离子检测非极性组分数据主成分分析得分图。具体实施方式 [0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规商店购买得到的。 [0035] 实施例一 [0036] 1、志愿者招募及样本采集 [0037] 志愿者招募：在国内某国际机场招募民航空中交通管制员志愿者20人，入组条件：身体健康，男性，无服药，年龄20-35岁，样本采集是在2014年12月冬季进行。 [0038] 尿液样本的采集：在白班工作8小时制管制员志愿者班组上班上岗前采集一次尿液样本作为非疲劳样本，在管制员志愿者班组白班下岗后下班前采集一次尿液样本作为疲劳样本。尿液样本使用无菌尿杯收集尿液并分装于无菌管中保存。尿液样本分装于无菌离心管保存于-80℃。 [0039] 2、尿液样本的预处理 [0040] 尿液样本预处理步骤为：分析检测前将保存在-80℃尿液样本在0-4℃融化，在4℃，12000rpm离心5分钟，然后取上清液100μL加入100μL水稀释。 [0041] 3、采用液相色谱-飞行时间质谱法对尿液样本进行分析检测 [0042] 尿液样本的检测分别采用极性色谱柱HILIC、弱极性色谱柱C18和非极性色谱柱PFPP对尿液中的极性、弱极性和非极性组分分别进行分离检测。 [0043] 采用极性HILIC色谱柱的液相条件为：UPLC BEH Amide HILIC column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相为A相组成为95％乙腈和5％含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为含有0.1％甲酸的水溶液；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V，cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为 30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)。 [0044] 采用弱极性C18色谱柱的液相条件为：UPLC CSH C18column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为乙腈；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子和负离子两种离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨+酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H])或554.2615Da([M-H]-)。 [0045] 采用非极性PFPP色谱柱的液相条件为：UPLC HSS PFPP column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相为A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为甲醇；柱温为40℃，进样量 2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子和负离子两种离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或 2200V(负离子)，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为 30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)。 [0046] 每个尿液样本均采用3种色谱柱分别检测其中的极性、弱极性和非极性组分，其中极性组分只检测正离子模式，弱极性和非极性组分检测正离子和负离子模式，即每个尿液样本检测5次，以便尽可能检测到尿液中全部的代谢化合物。检测中每10个样本插入一个空白防止交叉污染，并插入一个质控样进行质量控制。分析检测过程中样品室温度保持4℃。 [0047] 4、数据处理 [0048] 采用液相色谱/质谱联用仪分析检测样本获得的检测数据，分别采用代谢组学数据处理专业软件Progenesis QI进行统计分析处理，包括数据对齐、峰提取。将工作后的尿液样本的检测结果与上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对分组，采用正交偏最小二乘法(OPLS-DA)处理步骤3的检测数据，依据P≤0.05、CV≤30％、VIP>1.0、最大变化倍数≥1.2作为筛选阈值，参考色谱保留特性及质谱特征性，初步筛选出特征性生物标志物。 [0049] 在利用极性HILIC柱正离子模式检测尿液中极性组分9490个化合物的数据中，分析筛选出5种化合物为特征性生物标志物；在利用弱极性C18柱正离子模式检测尿液中弱极性组分10809个化合物的数据中，分析筛选出12种化合物为特征性生物标志物；利用弱极性C18柱负离子模式检测尿液中弱极性组分5247个化合物的数据中，未能分析筛选出符合条件的特征性生物标志物；在利用非极性PFPP柱正离子模式检测尿液中非极性组分11414个化合物的数据中，分析筛选出6种化合物为特征性生物标志物；在利用非极性PFPP柱负离子模式检测尿液中非极性组分6176个化合物的数据中，分析筛选出2种化合物为特征性生物标志物。具体结果如表1所示。 [0050] 5、特征性标志物比对，判断班组疲劳程度 [0051] 检查表1中筛选出的特征性生物标志物，含有民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的生物标志物：尿刊酸(Urocanic acid)、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine)、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan)、二甲基鸟苷(N2,N2-Dimehtylguanosine)、乙酰苯胺(N-Acetylarylamine)和Alpha-CEHC。进一步查看各生物标志物变化倍数，尿刊酸(Urocanic acid)含量下降1.41倍、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine)含量下降1.39倍、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan)含量下降1.42倍、二甲基鸟苷(N2,N2-Dimehtylguanosine)含量下降1.41倍、乙酰苯胺(N-Acetylarylamine)含量下降1.46倍和Alpha-CEHC含量上升1.31倍；据此判断该管制员班组白班下岗下班时处于中度疲劳状态。 [0052] 表1民航空中交通管制员尿液样本中筛选出的特征性疲劳程度相关生物标志物[0053] [0054] [0055] 实施例二 [0056] 1、志愿者招募及样本采集 [0057] 志愿者招募：在国内某国际机场招募民航空中交通管制员志愿者25人，入组条件：身体健康，男性，无服药，年龄20-35岁；样本采集是在2016年10月秋季进行。 [0058] 尿液样本的采集：在白班工作8小时制管制员志愿者班组上班上岗前采集一次尿液样本作为非疲劳样本，在管制员志愿者班组白班下岗后下班前采集一次尿液样本作为疲劳样本。使用无菌尿杯收集尿液并分装于无菌管中保存。尿液样本分装于无菌离心管保存于-80℃。 [0059] 2、尿液样本的预处理 [0060] 尿液样本预处理步骤为：分析检测前将保存在-80℃尿液样本在0-4℃融化，在4℃，12000rpm离心5分钟，然后取上清液100μL加入100μL水稀释。 [0061] 3、采用液相色谱-飞行时间质谱法对尿液样本进行分析检测 [0062] 尿液样本的检测分别采用极性色谱柱HILIC、弱极性色谱柱C18和非极性色谱柱PFPP对尿液中的极性、弱极性和非极性组分分别进行分离检测。 [0063] 采用极性HILIC色谱柱的液相条件为：UPLC BEH Amide HILIC column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相为A相组成为95％乙腈和5％含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为含有0.1％甲酸的水溶液；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为 30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)。 [0064] 采用弱极性C18色谱柱的液相条件为：UPLC CSH C18column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为乙腈；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子和负离子两种离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨+酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H])或554.2615Da([M-H]-)。 [0065] 采用非极性PFPP色谱柱的液相条件为：UPLC HSS PFPP column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相为A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为甲醇；柱温为40℃，进样量 2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子和负离子两种离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或 2200V(负离子)，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为 30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)。 [0066] 每个尿液样本均采用3种色谱柱分别检测其中的极性、弱极性和非极性组分，其中极性组分只检测正离子模式，弱极性和非极性组分检测正离子和负离子模式，即每个尿液样本检测5次，以便尽可能检测到尿液中全部的代谢化合物。检测中每10个样本插入一个空白防止交叉污染，并插入一个质控样进行质量控制。分析检测过程中样品室温度保持4℃。 [0067] 4、数据处理 [0068] 采用液相色谱/质谱联用仪分析检测样本获得的检测数据，分别采用代谢组学数据处理专业软件Progenesis QI进行统计分析处理，包括数据对齐、峰提取。将工作后的尿液样本的检测结果与上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对分组，采用正交偏最小二乘法(OPLS-DA)处理步骤3的检测数据，依据P≤0.05、CV≤30％、VIP>1.0、最大变化倍数≥1.2作为筛选阈值，参考色谱保留特性及质谱特征性，初步筛选出特征性生物标志物。 [0069] 在利用极性HILIC柱正离子模式检测尿液中极性组分7903个化合物的数据中，分析筛选出4种化合物为特征性生物标志物；在利用弱极性C18柱正离子模式检测尿液中弱极性组分10463个化合物的数据中，分析筛选出5种化合物为特征性生物标志物；利用弱极性C18柱负离子模式检测尿液中弱极性组分6014个化合物的数据中，分析筛选出1种化合物为特征性生物标志物；在利用非极性PFPP柱正离子模式检测尿液中非极性组分9739个化合物的数据中，分析筛选出4种化合物为特征性生物标志物；在利用非极性PFPP柱负离子模式检测尿液中非极性组分5996个化合物的数据中，未能分析筛选出符合条件的特征性生物标志物。具体结果如表2所示。 [0070] 5、特征性标志物比对，判断班组疲劳程度 [0071] 检查表2中筛选出的特征性生物标志物，含有民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的生物标志物：尿刊酸(Urocanic acid)、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine)、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan)、二甲基鸟苷(N2,N2-Dimehtylguanosine)、乙酰苯胺(N-Acetylarylamine)和Alpha-CEHC。进一步查看各生物标志物变化倍数，尿刊酸(Urocanic acid)含量下降1.44倍、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine)含量下降1.36倍、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan)含量下降1.62倍、二甲基鸟苷(N2,N2-Dimehtylguanosine)含量下降1.50倍、乙酰苯胺(N-Acetylarylamine)含量下降1.78倍和Alpha-CEHC含量上升1.33倍；据此判断该管制员班组白班下岗下班时处于中度疲劳状态。 [0072] 表2民航空中交通管制员尿液样本中筛选出的特征性疲劳程度相关生物标志物[0073] [0074] 对比例 [0075] 1、志愿者招募及样本采集 [0076] 志愿者招募：在国内某国际机场招募行政后勤人员志愿者23人，入组条件：身体健康，男性，无服药，年龄20-35岁；样本采集是在2016年10月秋季进行。 [0077] 尿液样本的采集：在白班工作8小时行政后勤人员志愿者上班上岗前采集一次尿液样本作为非疲劳样本，在行政后勤人员志愿者白班下班后采集一次尿液样本作为疲劳样本。使用无菌尿杯收集尿液并分装于无菌管中保存。尿液样本分装于无菌离心管保存于-80℃。 [0078] 2、尿液样本的预处理 [0079] 尿液样本预处理步骤为：分析检测前将保存在-80℃尿液样本在0-4℃融化，在4℃，12000rpm离心5分钟，然后取上清液100μL加入100μL水稀释。 [0080] 3、采用液相色谱-飞行时间质谱法对尿液样本进行分析检测 [0081] 尿液样本的检测分别采用极性色谱柱HILIC、弱极性色谱柱C18和非极性色谱柱PFPP对尿液中的极性、弱极性和非极性组分分别进行分离检测。 [0082] 采用极性HILIC色谱柱的液相条件为：UPLC BEH Amide HILIC column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相为A相组成为95％乙腈和5％含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为含有0.1％甲酸的水溶液；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为 30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)。 [0083] 采用弱极性C18色谱柱的液相条件为：UPLC CSH C18column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为乙腈；柱温为40℃，进样量2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子和负离子两种离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或2200V(负离子)，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)。 [0084] 采用非极性PFPP色谱柱的液相条件为：UPLC HSS PFPP column(2.1mm×100mm,1.7μm)，流动相为A相组成为含有0.1％甲酸的水溶液，B相组成为甲醇；柱温为40℃，进样量 2.0μL，流动相流速0.3mL/min。质谱条件为：正离子和负离子两种离子化模式检测，质量范围设置为50-1200m/z全扫描模式。电喷雾离子化器最佳毛细管电压为3000V(正离子)或 2200V(负离子)，Cone电压为30V。干燥气为氮气，去溶剂化流速为800L/h，cone气流速为 30L/h。去溶剂化温度为400℃，离子源温度为100℃。采用浓度为0.2ng/mL的leucineenkephalin(亮氨酸脑啡肽)作为质量数校准内标，校准离子质量为556.2771Da([M+H]+)或554.2615Da([M-H]-)。 [0085] 每个尿液样本均采用3种色谱柱分别检测其中的极性、弱极性和非极性组分，其中极性组分只检测正离子模式，弱极性和非极性组分检测正离子和负离子模式，即每个尿液样本检测5次，以便尽可能检测到尿液中全部的代谢化合物。检测中每10个样本插入一个空白防止交叉污染，并插入一个质控样进行质量控制。分析检测过程中样品室温度保持4℃。 [0086] 4、数据处理 [0087] 采用液相色谱/质谱联用仪分析检测样本获得的检测数据，分别采用代谢组学数据处理专业软件Progenesis QI进行统计分析处理，包括数据对齐、峰提取。将工作后的尿液样本的检测结果与上班工作前的尿液样本的检测结果进行配对分组，采用正交偏最小二乘法(OPLS-DA)处理步骤3的检测数据，依据P≤0.05、CV≤30％、VIP>1.0、最大变化倍数≥1.2作为筛选阈值，参考色谱保留特性及质谱特征性，初步筛选出特征性生物标志物。 [0088] 在利用极性HILIC柱正离子模式检测尿液中极性组分8315个化合物的数据中，分析筛选出10种化合物为特征性生物标志物；在利用弱极性C18柱正离子模式检测尿液中弱极性组分10645个化合物的数据中，分析筛选出17种化合物为特征性生物标志物；利用弱极性C18柱负离子模式检测尿液中弱极性组分6966个化合物的数据中，分析筛选出7种化合物为特征性生物标志物；在利用非极性PFPP柱正离子模式检测尿液中非极性组分10318个化合物的数据中，分析筛选出10种化合物为特征性生物标志物；在利用非极性PFPP柱负离子模式检测尿液中非极性组分6571个化合物的数据中，未能分析筛选出符合条件的特征性生物标志物。具体结果如表3所示。 [0089] 5、特征性标志物比对，判断行政后勤人员疲劳程度 [0090] 检查表3中筛选出的特征性生物标志物，仅含有民航空中交通管制员班组疲劳程度相关的生物标志物：尿刊酸(Urocanic acid)、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine)和5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan)。进一步查看各生物标志物变化倍数，尿刊酸(Urocanic acid)含量下降1.59倍、乙酰胞嘧啶(N4-Acetylcytidine)含量下降1.37倍、5-羟色氨酸(5-Hydroxy-L-tryptophan)含量下降1.43倍；据此判断行政后勤人员未出现中度疲劳；并据此判断行政后勤人员白班工作8小时下班时的特征性生物标志物的种类及含量变化与民航空中交通管制员(白班工作8小时制)班组白班下岗后下班前的特征性生物标志物的种类及含量变化存在很大区别。 [0091] 表3对照组行政后勤人员尿液样本中筛选出的特征性疲劳程度相关生物标志物[0092] [0093] [0094] [0095] 需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。 [0096] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征性进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。