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目前醫學影像設備行業正處于快速增長時期，尤其是乳腺癌篩查影像設備，預期市場規模數百億。本項目屬于生物醫學超聲學中的超聲層析成像技術領域。 乳腺癌已經是全球發病率最高的癌癥，其早期篩查成像至關重要。現有的主要篩查成像方法有：乳腺X線攝影（乳腺鉬靶）、乳腺超聲和乳腺核磁，但現有方法均存在不足。首先，乳腺鉬靶可獲得高分辨率的乳腺二維投影圖像，但是其圖像中可疑組織會與乳腺組織相互重疊，尤其對于乳腺含量較高的致密乳房，很難有效篩查；第二，乳腺超聲可以獲得乳腺的斷層圖像序列，從而避免可疑組織與乳腺組織的相互重疊，但是其圖像質量欠佳，且嚴重依賴醫生技術；第三，乳腺核磁可提供乳房的三維圖像，但其不僅比較笨重，而且價格非常昂貴，不適用于大規模早期篩查。 針對現有乳腺超聲技術的局限性，新型乳腺超聲層析成像可自動獲取高分辨率的三維乳腺圖像。該技術采用超大孔徑環陣探頭，實現360度全向聚焦合成孔徑成像，從而獲得超高分辨率反射圖像；同時，乳腺超聲層析成像設備通過自動機械移動環陣探頭，實現自動化的乳腺三維成像，降低了對操作醫生技術水平的依賴性。此外，該技術還能利用透射波的傳播時間及強度，重建定量的聲波傳播速度分布圖像和聲波衰減分布圖像。 本項目的成果是一款創新型三維乳腺超聲層析成像設備，該設備作為新型乳腺癌篩查工具，能夠自動獲取三維高分辨率乳腺圖像。核心技術成像流程如下：首先，受檢者需平臥在床上，使乳房通過床上的一個開口自然下垂，浸入開口下方的水箱中，并由環形超聲換能器陣列包圍乳房，通過多通道收發前端和多路復用器，依次控制各超聲換能器發出聲波，同時其他換能器接收回波和透過波信號。核心技術借助超大孔徑環陣探頭顯著提升傳統超聲圖像質量，利用透過波聲速信息解決相位誤差問題，結合機械移動自動獲取三維圖像，并輸出最終篩查結果。該設備的主要客戶群體包括各級醫院、醫療體檢機構和第三方醫學影像中心。 目前該項目在持續研發完善中，截至2022年，該技術已經完成了關鍵核心技術包括環陣超聲換能器、128通道多路收發前端、2048通道多路復用器和成像算法（如圖）。

本發明公開了一種三色熒光顯微成像系統，其包括三色激光合 束模塊、第一二向色鏡、物鏡以及三色熒光成像模塊；所述三色激光 合束模塊用于將三種單色光合并成一束三色激光，投射在第一二向色 鏡上；第一二向色鏡反射激光同時透射熒光，其用于反射三色激光， 投射在物鏡上；所述物鏡用于透過三色激光并收集激發的混合熒光， 并將收集到的混合熒光投射在第一二向色鏡上，第一二向色鏡用于透 射混合熒光，投射在三色熒光成像模塊上；所述三色熒光成像

1 成果簡介熒光與核素在體小動物成像系統是在國家 863 計劃的支持下研制的世界首臺小動物在體（活體）分子成像系統。該系統具有同時實現熒光斷層成像與正電子發射斷層成像(PET)的雙模式信息融合分子影像檢測功能，可以以 3D 方式顯示活動物體內任何位置的特定細胞和分子事件。在該系統中，發展了旋轉掃描式動物在體全景成像檢測技術和斷層掃描三維重建技術，有效解決了伽瑪光子信息采集與熒光圖像獲取相互干擾的難題，同時提高了熒光的檢測深度；通過研發的光子漫射理論逆向算法，提高在體檢測的空間分辨率和空間定位精度，結合 PET 深層透視的優點，可以 3D 方式顯示活動物體內任何位置的特定細胞和分子事件。目前擁有 12 項專利。 該平臺采用熒光和核素雙模標記的檢測方法和技術，研究者可以在一次實驗活動中同時獲取熒光、 PET 及雙模融合的多種數據，并進行分析，從而可以更好更為全面地理解疾病產生的機理，研究藥物的作用機制，也可以分析疾病耐藥的發生過程，以及藥效的持續時間等。研究人員能夠使用該系統實時監測活體動物內部器官、組織與細胞、基因蛋白分子等不同層面的動態變化信息，開展在體水平的生命科學與醫學科研和應用研究工作。例如，研究腫瘤和癌細胞在體生長、分化、凋亡、轉移、擴善，藥物在細胞、組織、器官層面的輸送、擴散、代謝與定點釋放，藥物作用下體內腫瘤或癌細胞的生長、凋亡變化，以及與各種疾病相關的分子、細胞、組織的動態變化情況。 （ 1） 腫瘤小鼠熒光圖像 （ 2）熒光與 PET 斷層圖像 上圖 熒光與 PET 雙模成像 系統特點：熒光與 PET 同時雙模成像；動物在體 360゜全景無遮擋掃描成像；支持常規熒光或 PET 成像，也可以采集雙模數據；熒光活體成像超越常規的淺表成像，支持 FMT 及小動物深度組織的成像。2 應用說明應用領域：藥物研發和篩選；病理機理與病毒研究；新一代分子影像藥物研發；藥物代謝過程， 基因治療效果及藥效評價。

XM-426眼球儀模型（眼球成像演示模型） ? XM-426眼球儀模型由成人眼球、光源、校正鏡片、活動成像顯示屏及底座組成，通過眼球前后及在正中與水平成75°切面，示眼球壁三層被膜， 眼球內晶狀體（可改變曲率），玻璃體和虹膜，由外向內三層被膜做成梯形切面，并示其各部結構，在眼球后部裝一垂直眼球軸的剖面，以示視網膜成像，可調節晶狀體，示遠視、近視成像。 ? 尺寸：放大3倍，45×14×27cm 材質：PVC材料 ? 模型結構： 1、眼球成像演示模型由成人眼球、光源、校正鏡片、活動成像顯示屏及底座組成。 通過眼球前后極在正中與水平成75度切面，示眼球壁三層被膜，眼球內晶狀體（可改變曲率），玻璃體和虹膜。由外向內三層被膜做成梯形切面，并示其各部結構。 2、在眼球后部裝一垂直眼球軸的剖面，以示視網膜成像。 3、晶狀體系有機玻璃制成，二張拉緊的透明橡膠薄膜，里面充滿液體。 4、曲率通過改變波紋管的容積來改變薄膜的曲率。 5、光源：220V，15W-40W燭形燈泡作為光源，離眼睛恰好為明視距離。 6、校正鏡片由不低于400度的近、遠視鏡片組成。

一種反射式鋁納米棒陣列，每個鋁納米棒與其對應的氟化鎂層、鋁反射層和介質基底層構成單元結 構；所述單元結構包括對紅光、綠光、藍光具有窄帶響應的單元結構，記為單元結構 R、單元結構 G 和 單元結構 B；所述三種單元結構在單元結構長度方向上依次交替排列。利用其實現彩色全息的方法為： 確定響應的主波長；尋找單元結構的邊長、氟化鎂層厚度、納米棒的寬度、高度和長度；計算排列周期 尺寸、單元數和朝向角；三種單元結構交替排布，進行彩色全息。其優點為：工藝簡單

液體磁性磨具是由我在國際上首先提出并研制成功的一種新型精密光整加工技術，具有良好的材料適應性，可以實現對各種金屬材料零件、陶瓷材料零件等的光整加工，可以獲得較低的表面粗糙度 值，具有良好的可控性，可方便的通過調節磁場強度來控制整個加 工表面或局部表面研磨壓力的大小，且光整加工所需要的設備簡單，對設備的精度要求不高，可以方便地應用于生產實踐，在復雜 型面、孔等表面精密加工方面具有具有明顯的優勢，居國內領先水平。

并網逆變器作為太陽能光伏并網發電系統的核心組成部分，對提高太陽能轉換效率、輸出高品質電能起著關鍵作用。光伏并網逆變器核心技術主要包括最大功率跟蹤、直流變換電路、逆變控制技術和孤島檢測等。光伏組件將太陽能轉化為直流電，經直流變換電路提升并穩定直流電壓輸出，再通過并網逆變電路將直流電轉化為交流電，利用數字鎖相技術和逆變控制技術，將與電網同頻同相的高品質電能饋入電網，為保證并網發電系統不危及電網輸電線路安全，孤島檢測技術能實時檢測系統是否處于孤島狀態并能停止并網運行。本項目主要利用先進數字控制技術實現最大功率跟蹤、逆變閉環控制、孤島檢測及系統保護等，特別在大功率三相并網發電逆變系統高品質輸出的控制技術及太陽能直流電到輸出電能的高轉換率技術方面有技術積累。采用自主研發的控制技術，使得并網輸出電流總畸變率低，輸出功率因素高且可調，系統發電效率高。光伏并網發電監控軟件可實時遠程監控多臺并網逆變器工作狀態，具有記錄、存儲、圖形化顯示系統各項輸出如電壓、電流、饋入電網電能數量等功能。

并網逆變器作為太陽能光伏并網發電系統的核心組成部分，對提高太陽能轉換效率、輸出 高品質電能起著關鍵作用。光伏并網逆變器核心技術主要包括最大功率跟蹤、直流變換電路、 逆變控制技術和孤島檢測等。光伏組件將太陽能轉化為直流電，經直流變換電路提升并穩定直 流電壓輸出，再通過并網逆變電路將直流電轉化為交流電，利用數字鎖相技術和逆變控制技 術，將與電網同頻同相的高品質電能饋入電網，保證并網發電系統不危及電網輸電線路安全， 孤島檢測技術能實時檢測系統是否處于孤島狀態并能停止并網運行。 本項目主要利用先進數字控制技術實現最大功率跟蹤、逆變閉環控制、孤島檢測及系統保 護等，特別在大功率三相并網發電逆變系統高品質輸出的控制技術及太陽能直流電到輸出電能 的高轉換率技術方面有技術積累。采用自主研發的控制技術，使得并網輸出電流總畸變率低， 輸出功率因素高且可調，系統發電效率高。光伏并網發電監控軟件可實時遠程監控多臺并網逆 變器工作狀態，具有記錄、存儲、圖形化顯示系統各項輸出如電壓、電流、饋入電網電能數量 等功能。

北京大學物理學院人工微結構和介觀物理國家重點實驗室徐海潭研究員和耶魯大學Jack Harris教授研究組、芝加哥大學Aashish Clerk教授合作，在光力學研究中取得重要進展。成果以“Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system”為題發表在《自然》（Nature）上（https://www.nature.com/articles/s41586-019-1061-2）。該工作提出了基于光力相互作用的非互易聲子耦合新原理，實現了非互易的聲子傳遞和新型光力制冷方法。 學諧振子在現代科技和生活中具有廣泛的應用，大到引力波探測裝置，小到我們身邊的手機，涉及傳感、變頻、濾波等重要器件。一般的諧振子器件是互易的，即器件內部或者兩個器件之間的聲子傳遞和方向無關。而非互易的諧振子器件對于全雙工聲子信號收發、聲子隔離等有著非常關鍵的作用，甚至還可以用來對熱能進行單向傳遞，使冷的物體更冷，熱的物體更熱。圖a，基于光力相互作用的非互易聲子耦合機制。b，通過控制激光相位，聲子隔離度±30分貝連續可調。 光力學是光學和力學相結合的新興科研領域。光力相互作用可以用于光學和力學模式的精密調控和測量，有著重要的物理意義和實際應用。這個工作中的光力學系統由超高品質因子的氮化硅納米薄膜和高精細度光學腔構成。激光將聲子從納米薄膜的一個諧振模式轉化為光子，再變回另一個諧振模式中的聲子。多束激光的物理效應互相干涉，使聲子傳遞增強或者減弱。通過控制激光相位，實現了聲子隔離度在±30分貝范圍內連續可調（如圖所示）。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80 （2016））中，他們通過拓撲操作實現了瞬態的非互易聲子傳遞，而在最新的工作中，他們通過光力相互作用產生了聲子模式間靜態的非互易耦合，從而實現了穩定的非互易聲子傳遞。 進一步地，徐海潭等人實現了用非互易相互作用來調控并觀測諧振子的熱力學漲落。當聲子傳遞是雙向的時候，兩個諧振模式通過交換熱聲子，對應的溫度會互相接近。而當聲子傳遞是單向的時候，被隔離的諧振模式把熱聲子傳遞給另一個諧振模式，這使得被隔離模式的熱聲子數減少，因此降低溫度，而另一個模式則升高溫度。從而通過非互易聲子傳遞實現了一種新型的光力制冷技術。該研究中所包含的創新方法也可以推廣應用于其他電子、力學和光學等系統。 研究工作得到北京大學人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、教育部納光電子前沿科學中心和量子材料協同中心的支持。

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