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研究團(tuán)隊(duì)面向生命科學(xué)發(fā)展的迫切需求，研制出具有可視化、微創(chuàng)化、定點(diǎn)化、定量化功能的，集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 南開大學(xué)機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所于1992年在國內(nèi)率先開展面向生物醫(yī)學(xué)工程的微操作機(jī)器人研究，并于1996年研制成功國內(nèi)第一臺面向生物醫(yī)學(xué)工程的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，2002年獲得微納機(jī)器人領(lǐng)域第一個(gè)國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。 近些年來，研究團(tuán)隊(duì)面向生命科學(xué)發(fā)展的迫切需求，研制出具有可視化、微創(chuàng)化、定點(diǎn)化、定量化功能的，集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀。研究團(tuán)隊(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的細(xì)胞核移植流程，并致力于提高克隆操作發(fā)育率。首先，通過在核移植過程中分析細(xì)胞受力，提出了基于最小力的細(xì)胞撥動(dòng)方法，攻破了自動(dòng)化核移植最大的技術(shù)屏障；其次，探索了面向減小細(xì)胞傷害的微操作方法，提高了胚胎發(fā)育中最關(guān)鍵的指標(biāo)——囊胚率；最終，在2017年，將510枚利用該儀器完成核移植的重構(gòu)胚移植到代孕豬中，并于2017年4月底分兩胎生下17頭小豬。這是世界首例由機(jī)器人完成核移植操作的克隆豬，該成果已被國家自然科學(xué)基金委及新華社、人民日報(bào)、中央人民廣播電視臺等媒體進(jìn)行報(bào)道。

研發(fā)階段/n本技術(shù)操作簡單，安全可靠，不需要復(fù)雜設(shè)備；同時(shí)可以有效的將結(jié)晶蜂蜜解晶，所得蜂蜜在貯藏過程中不會(huì)出現(xiàn)重結(jié)晶的現(xiàn)象，同時(shí)還原糖含量、酸度等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并能較好的保持蜂蜜淀粉酶的活性以及原有蜂蜜的風(fēng)味和營養(yǎng)。應(yīng)用前景：蜂蜜是一種營養(yǎng)價(jià)值很高的保健食品和療效食品，具有滋補(bǔ)、養(yǎng)顏和特殊藥理作用，備受消費(fèi)者青睞。但大多數(shù)蜂蜜在較低的溫度下都會(huì)逐漸結(jié)晶。由于少量假蜂蜜產(chǎn)品進(jìn)入市場，混淆了消費(fèi)者對真假蜂蜜產(chǎn)品的識別，以至于有些消費(fèi)者認(rèn)為蜂蜜出現(xiàn)結(jié)晶沉淀是質(zhì)量問題。所以蜂蜜在貯運(yùn)過程中的結(jié)晶問

本發(fā)明提出了一種基于HybridUML向微分代數(shù)程序轉(zhuǎn)換的CPS建模與驗(yàn)證方法，實(shí)現(xiàn)了由HybridUML模型向DAP的轉(zhuǎn)換，并依據(jù)微分代數(shù)動(dòng)態(tài)邏輯(Differential-AlgebraicDynamicLogic，DAL)推理規(guī)則對CPS實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。該方法使用HybridUML對CPS進(jìn)行建模，將其轉(zhuǎn)換成DAL的操作模型DAP，并且基于DAL對CPS屬性進(jìn)行驗(yàn)證。

反應(yīng)-擴(kuò)散-對流方程是生物、物理及化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中常用的、成功的數(shù)學(xué)模型，特別是用來描述種群在對流環(huán)境中的傳播現(xiàn)象。除了具有深刻的應(yīng)用背景之外，在反應(yīng)擴(kuò)散方程的數(shù)學(xué)研究中也不斷提出新的有挑戰(zhàn)的問題，因此關(guān)于反應(yīng)擴(kuò)散方程的研究一直是偏微分方程的熱點(diǎn)之一。 我們解決兩個(gè)方面的問題：(1)種群的傳播會(huì)受到時(shí)間周期環(huán)境(比如季節(jié))和對流環(huán)境的影響，產(chǎn)生豐富的現(xiàn)象(比如種群的遷移)，第一個(gè)問題就是在時(shí)間周期環(huán)境中，結(jié)合種群的遷移現(xiàn)象設(shè)定新的合理的方程和自由邊界條件，研究反應(yīng)-擴(kuò)散-對流方程的自由邊界問題，揭示時(shí)間周期環(huán)境對種群傳播的影響機(jī)制。(2)種群在向新領(lǐng)域傳播的時(shí)候，往往受到空間位置(如有些地方的溫度、水資源分布不均勻)和對流環(huán)境的影響，產(chǎn)生復(fù)雜的現(xiàn)象, 所以第二個(gè)問題就是在空間周期環(huán)境和對流環(huán)境中，針對單穩(wěn)定和雙穩(wěn)定非線性項(xiàng)，分析空間因素對反應(yīng)-擴(kuò)散-對流方程解和自由邊界漸近行為的影響，當(dāng)自由邊界擴(kuò)張時(shí)，給出擴(kuò)張前鋒的漸近形狀和漸近速度的精確估計(jì),并給出空間周期環(huán)境中種群傳播現(xiàn)象的理論依據(jù)。 該研究已獲國家自然基金委立項(xiàng)支持。

XM-316A髖部局解模型 ? XM-316A髖部局解模型可拆分為4部件，顯示人體髖部的解剖及髖部的動(dòng)脈、靜脈、血管、神經(jīng)等結(jié)構(gòu)。 尺寸：自然大，29×17×17cm 材質(zhì)：PVC材料

研究方向：微操作機(jī)器人系統(tǒng)、微納設(shè)計(jì)與加工、生物模式形成與組 織發(fā)育建模。 項(xiàng)目簡介： 在國家自然科學(xué)基金國家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)（項(xiàng)目編號 61327802）等資助下，本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了面向生命科學(xué)的原 位顯微分析與操作儀。研究團(tuán)隊(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的體細(xì)胞 核移植，進(jìn)而將該技術(shù)應(yīng)用于豬克隆流程，成功獲得了克隆豬仔。這 是國際上首次利用機(jī)器人技術(shù)獲得的克隆豬。 作為一種常用的外源物導(dǎo)入細(xì)胞的方式，細(xì)胞顯微操作技術(shù)廣泛 應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域。為了減輕實(shí)驗(yàn)操作者的工作負(fù)擔(dān)，研究者開發(fā) 出自動(dòng)化微操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化胚胎注射、機(jī)器人化單精注射、 機(jī)器人化貼壁細(xì)胞注射等多類微操作。然而，目前自動(dòng)化微操作的操 作過程與手工操作類似，這些操作在保證操作本身高效、高成功率的 同時(shí)，并沒有考慮到微操作對后續(xù)生物過程（如后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)）的影 響，因此無法獲得顯著優(yōu)于手工操作的生物結(jié)果。 研究團(tuán)隊(duì)面向生命科學(xué)發(fā)展的迫切需求，研制出具有可視化、微 創(chuàng)化、定點(diǎn)化、定量化功能的，集檢測分析與操作于一體的原位顯微 分析與操作儀，利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的細(xì)胞核移植流程，并通 過分析微操作工具與細(xì)胞接觸過程中的細(xì)胞受力情況，實(shí)現(xiàn)了基于最 小力的細(xì)胞撥動(dòng)與細(xì)胞抽核，保證了細(xì)胞核移植操作過程中細(xì)胞受力 最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于最小力的細(xì)胞撥動(dòng)與細(xì)胞抽核方法，顯著 減少了細(xì)胞撥動(dòng)過程對細(xì)胞的傷害；后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，與人工 操作相比，細(xì)胞后續(xù)發(fā)育率顯著提高,標(biāo)志克隆成功的體外囊胚率從 10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究團(tuán)隊(duì)分四批完成了 510 例核 移植操作,并將這 510 枚克隆胚胎移植到 6 頭母豬體內(nèi)，兩頭母豬順利受孕；4 月底，兩頭受孕母豬產(chǎn)下成活克隆豬 17 頭。 上述研究第一次用后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)成功率作為評測依據(jù)，建立了操 作過程細(xì)胞受力情況與后續(xù)細(xì)胞發(fā)育的聯(lián)系,得出了操作過程細(xì)胞受 力越小，則傷害越小，最終細(xì)胞發(fā)育成功率越高的結(jié)論。該研究對其 它機(jī)器人化生物操作有借鑒意義。

本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了面向生命科學(xué)的原位顯微分析與操作儀。研究團(tuán)隊(duì)利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的體細(xì)胞核移植，進(jìn)而將該技術(shù)應(yīng)用于豬克隆流程，成功獲得了克隆豬仔。這是國際上首次利用機(jī)器人技術(shù)獲得的克隆動(dòng)物。 研究團(tuán)隊(duì)面向生命科學(xué)發(fā)展的迫切需求，研制出具有可視化、微創(chuàng)化、定點(diǎn)化、定量化功能的，集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀，利用該儀器實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人化的細(xì)胞核移植流程，并通 過分析微操作工具與細(xì)胞接觸過程中的細(xì)胞受力情況，實(shí)現(xiàn)了基于最小力的細(xì)胞撥動(dòng)與細(xì)胞抽核，保證了細(xì)胞核移植操作過程中細(xì)胞受力最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于最小力的細(xì)胞撥動(dòng)與細(xì)胞抽核方法，顯著減少了細(xì)胞撥動(dòng)過程對細(xì)胞的傷害；后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，與人工操作相比，細(xì)胞后續(xù)發(fā)育率顯著提高,標(biāo)志克隆成功的體外囊胚率從10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究團(tuán)隊(duì)分四批完成了 510 例核移植操作,并將這 510 枚克隆胚胎移植到 6 頭母豬體內(nèi)，兩頭母豬順利受孕；4 月底，兩頭受孕母豬產(chǎn)下成活克隆豬 17 頭。 上述研究第一次用后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)成功率作為評測依據(jù)，建立了操作過程細(xì)胞受力情況與后續(xù)細(xì)胞發(fā)育的聯(lián)系,得出了操作過程細(xì)胞受力越小，則傷害越小，最終細(xì)胞發(fā)育成功率越高的結(jié)論。該研究對其它機(jī)器人化生物操作有借鑒意義。在深度信息提取、顯微視野拓展、超聲振動(dòng)細(xì)胞穿入等方面擁有多項(xiàng)專利。

還原劑是SCR煙氣脫硝必不可少的重要原料。位于大中城市及其近郊區(qū)的電廠（人口稠密區(qū)的脫硝設(shè)施）因安全性要求較高，均宜選用尿素作為還原劑。通過理論研究、實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)、中試、工業(yè)示范，開發(fā)成功SCR脫硝尿素催化熱解技術(shù)。（1）提出了尿素催化熱解反應(yīng)的合理溫度區(qū)間；（2）研發(fā)出新型尿素?zé)峤鉅t；（3）開發(fā)出物料及能量平衡計(jì)算軟件包。該成果獲北京市科技成果二等獎(jiǎng)。

還原劑是SCR煙氣脫硝必不可少的重要原料。位于大中城市及其近郊區(qū)的電廠（人口稠密區(qū)的脫硝設(shè)施）因安全性要求較高，均宜選用尿素作為還原劑。通過理論研究、實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)、中試、工業(yè)示范，開發(fā)成功SCR脫硝尿素催化熱解技術(shù)。（1）提出了尿素催化熱解反應(yīng)的合理溫度區(qū)間；（2）研發(fā)出新型尿素?zé)峤鉅t；（3）開發(fā)出物料及能量平衡計(jì)算軟件包。