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一、仿生納米藥物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)例1 二、仿生納米藥物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)例2 本發(fā)明公開了一種納米藥物控釋體系的制備方法，包括以下步驟：(1)制備納米級(jí)紅細(xì)胞膜囊泡；(2)制備具有光敏性的載藥氧化石墨烯；(3)制備靶向分子；(4)制備納米藥物控釋體系。本發(fā)明通過紅細(xì)胞囊泡的包埋可避免納米載體被體內(nèi)某些蛋白包被形成所謂的“蛋白冠”，保證靶向分子的活性；其次紅細(xì)胞囊膜泡為人體內(nèi)存在的生物相容性好，無毒副作用，不會(huì)引起排異反應(yīng)；再次紅細(xì)胞的包埋囊泡可有效降低氧化石墨烯的表面自由能，增加納米藥物控釋體系的分散性；而且在氧化石墨烯上吸附了光敏劑吲哚菁綠，可結(jié)合光熱治療，進(jìn)一步增強(qiáng)了納米藥物控釋體系的抗腫瘤效果。

關(guān)節(jié)軟骨損傷及其退行性病變-骨關(guān)節(jié)炎給社會(huì)帶來越來越大的勞動(dòng)力損失以及患者生活質(zhì)量的下降。骨軟骨生物醫(yī)學(xué)研究日益深入，但另一方面，減少動(dòng)物的使用又是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，也是人類文明進(jìn)步的趨勢(shì)。因應(yīng)這一挑戰(zhàn)，體外模型，包括多種類器官，被開發(fā)出來并用于體外生物醫(yī)學(xué)研究，有效減少了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用數(shù)量，并提升了研究的準(zhǔn)確性。本項(xiàng)目通過制備仿生模型，為骨軟骨的缺損和再生研究提供了體外、準(zhǔn)確的研究手段。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:一、仿生納米藥物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)例1二、仿生納米藥物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建與應(yīng)用實(shí)例2本發(fā)明公開了一種納米藥物控釋體系的制備方法，包括以下步驟：(1)制備納米級(jí)紅細(xì)胞膜囊泡；(2)制備具有光敏性的載藥氧化石墨烯；(3)制備靶向分子；(4)制備納米藥物控釋體系。本發(fā)明通過紅細(xì)胞囊泡的包埋可避免納米載體被體內(nèi)某些蛋白包被形成所謂的“蛋白冠”，保證靶向分子的活性；其次紅細(xì)胞囊膜泡為人體內(nèi)存在的生物相容性好，無毒副作用，不會(huì)引起排異反應(yīng)；再次紅細(xì)胞的包埋囊泡可有效降低氧化石墨烯的表面自由能，增加納米藥物控釋體系的分散性；而且在氧化石墨烯上吸附了光敏劑吲哚菁綠，可結(jié)合光熱治療，進(jìn)一步增強(qiáng)了納米藥物控釋體系的抗腫瘤效果。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)編號(hào):ZL201711377861.1技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國(guó)家級(jí)計(jì)劃/專項(xiàng)類別:國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，湖南省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目獲得經(jīng)費(fèi):65.00萬(wàn)元

01. 成果簡(jiǎn)介 本項(xiàng)成果應(yīng)用于電廠，在電廠凝汽器改造過程中采用該仿生優(yōu)化管束布置形式，可以實(shí)現(xiàn)換熱性能增強(qiáng)20%以上。該仿生優(yōu)化管束布置的凝汽器，其換熱管在管板上的布置呈仿生雙連樹形布置，由仿生雙連樹疏松樹枝管束區(qū)管束、仿生雙連樹密集管束區(qū)管束、漸縮空冷區(qū)管束等組成；仿生雙連樹疏松樹枝管束區(qū)由上部?jī)A斜向上的仿生樹枝形管束、下部水平的仿生樹枝形管束和底部向下的仿生樹枝形管束等組成。本項(xiàng)成果具有管束汽流流場(chǎng)均勻無渦流、殼側(cè)汽阻小、熱負(fù)荷分布均勻、凝結(jié)水過冷度小、凝汽器的傳熱系數(shù)和運(yùn)行真空度都較高的優(yōu)點(diǎn)，其換熱系數(shù)可按HEI計(jì)算值高10%-20%，可大幅節(jié)能。 圖1 仿生優(yōu)化布置管束凝汽器數(shù)值模擬流場(chǎng)  圖2 某600MW機(jī)組凝汽器施工現(xiàn)場(chǎng) 在國(guó)家發(fā)改委示范工程項(xiàng)目的支撐下，分別在萊城電廠2臺(tái)機(jī)組、蒲城電廠1臺(tái)機(jī)組（330MW），華電鄒縣電廠2臺(tái)機(jī)組（600MW）等進(jìn)行了工程示范，改造后的凝汽器壓力降低0.8-1.5kPa，節(jié)約標(biāo)煤約2-4g/kWh，節(jié)能效果明顯。02. 應(yīng)用前景 電廠凝汽器改造。03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 相關(guān)成果已授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 團(tuán)隊(duì)主要研究領(lǐng)域?yàn)閭鳠釓?qiáng)化與節(jié)能理論技術(shù)及工程應(yīng)用研究, 負(fù)責(zé)人為副研究員。承擔(dān)國(guó)家十二五重大專項(xiàng)子課題、973課題、重點(diǎn)基金、國(guó)家發(fā)改委示范工程項(xiàng)目課題、科技支撐計(jì)劃子課題、國(guó)際合作等項(xiàng)目，曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。科研成果發(fā)表論文80余篇，申請(qǐng)專利70余項(xiàng)。05. 合作方式 商務(wù)合作。06. 聯(lián)系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

01. 成果簡(jiǎn)介 仿生體模從力學(xué)、聲學(xué)等物理性質(zhì)上模擬人體軟組織，能夠直觀反映出組織的影像學(xué)特征，因此可廣泛應(yīng)用于超聲設(shè)備校準(zhǔn)、臨床操作訓(xùn)練等。針對(duì)超聲成像和超聲彈性成像，目前已經(jīng)發(fā)展了一些體模制備方法。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，如材料毒性，難以降解，以及仿生制備非均勻體模（如腫瘤體模和皮膚體模等）界面強(qiáng)度不夠等問題，本研究經(jīng)過多年的反復(fù)試驗(yàn)，在理論分析和數(shù)值仿真指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)際制作千余次，發(fā)展出一種無毒、可降解多功能仿生體模制備技術(shù)，所制備的體模性能參數(shù)包括但不限于： 體模尺寸：體模最小特征尺寸可從數(shù)毫米到數(shù)十厘米之間變化，覆蓋各種人體組織的特征尺寸； 體模熔點(diǎn)：體模熔點(diǎn)可在20攝氏度到90攝氏度之間調(diào)控，覆蓋腫瘤熱消融時(shí)的升溫目標(biāo)(典型值約為43—65攝氏度)。 體模楊氏模量：體模的楊氏模量可在3KPa到500kPa之間調(diào)控，覆蓋人體主要組織(如皮膚、血管、肝臟等)的楊氏模量變化范圍。 仿生微結(jié)構(gòu)：體模內(nèi)部可包含直徑3mm～20mm的球體或截面直徑3mm～20mm的圓柱體。能夠仿生模擬含腫瘤、神經(jīng)纖維等結(jié)構(gòu)的軟組織。 可3D或4D打印：實(shí)驗(yàn)表明，本體模材料可作為3D或4D打印的打印墨水，從而打印出具有復(fù)雜微結(jié)構(gòu)并可對(duì)外界激勵(lì)作出響應(yīng)的仿生體模。      腫瘤仿生體模   皮膚體模 02. 應(yīng)用前景 臨床醫(yī)用軟材料耗材，超聲設(shè)備校準(zhǔn)、臨床操作訓(xùn)練等。03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 相關(guān)成果已申請(qǐng)發(fā)明專利保護(hù)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 團(tuán)隊(duì)主要研究領(lǐng)域?yàn)槌晱椥猿上瘛④洸牧虾蜕锊牧狭W(xué)、接觸力學(xué)、計(jì)算力學(xué)等，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為教授、博士生導(dǎo)師。參與和承擔(dān)973、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目等科研項(xiàng)目多項(xiàng)。科研成果發(fā)表SCI論文120余篇，申請(qǐng)專利20余項(xiàng)。05. 合作方式 商務(wù)合作。06. 聯(lián)系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn y-zheng17@mails.tsinghua.edu.cn

關(guān)節(jié)軟骨損傷及其退行性病變-骨關(guān)節(jié)炎給社會(huì)帶來越來越大的勞動(dòng)力損失以及患者生活質(zhì)量的下降。骨軟骨生物醫(yī)學(xué)研究日益深入，但另一方面，減少動(dòng)物的使用又是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，也是人類文明進(jìn)步的趨勢(shì)。因應(yīng)這一挑戰(zhàn)，體外模型，包括多種類器官，被開發(fā)出來并用于體外生物醫(yī)學(xué)研究，有效減少了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用數(shù)量，并提升了研究的準(zhǔn)確性。本項(xiàng)目通過制備仿生模型，為骨軟骨的缺損和再生研究提供了體外、準(zhǔn)確的研究手段。

本項(xiàng)目研究面向成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈大數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)需求，尤其是對(duì)智能制造、公共安全場(chǎng)景提供高效的視頻流在線推理和管理平臺(tái)，研發(fā)了一個(gè)通用性的智能中臺(tái)架構(gòu)，支持視頻流和智能模型模塊化管理，支持全程可視化操作交互式界面，支持視覺智能感知模型在線推理快速部署，支持感知與識(shí)別結(jié)果實(shí)時(shí)推送、預(yù)警和報(bào)警。

相比于傳統(tǒng)的飛行機(jī)器人，跨介質(zhì)仿生吸附機(jī)器人可長(zhǎng)時(shí)間工作，并同時(shí)覆蓋水下和空中的運(yùn)動(dòng)范圍，這在探索基礎(chǔ)科學(xué)問題，研制具有潛在用途的高性能跨域航行器方面具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外已經(jīng)涌現(xiàn)出了很多優(yōu)秀的智能助行機(jī)器人產(chǎn)品或樣機(jī)，但針對(duì)下肢功能運(yùn)動(dòng)障礙患者的智能助行機(jī)器人研究仍然存在一定的局限性： （1）助行機(jī)器人對(duì)于人體運(yùn)動(dòng)意圖的識(shí)別研究主要依靠力傳感器，在運(yùn)動(dòng)意圖的定義和計(jì)算方面的差異較大； （2）基于助行機(jī)器人步態(tài)分析方面成果有限，行走能力評(píng)估依靠傳統(tǒng)的Holden步行功能分級(jí)以及Tinetti平衡與步態(tài)量表進(jìn)行評(píng)估，缺乏對(duì)步態(tài)參數(shù)的具體量化評(píng)估手段； （3）自適應(yīng)參數(shù)導(dǎo)納控制、共享控制及交互力-位置混合控制等方法大多僅能在特定的人機(jī)協(xié)同系統(tǒng)滿足使用，故只能用于單一功能的康復(fù)訓(xùn)練，難以滿足不同行走能力用戶的多樣化康復(fù)訓(xùn)練需求。 本成果研究的面向下肢弱肌力人群的智能助行機(jī)器人，通過基于機(jī)載的力傳感器、激光傳感器、Kinect等設(shè)備，設(shè)計(jì)多模態(tài)人機(jī)交互接口，獲取人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；基于有監(jiān)督的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)步態(tài)事件分類算法模型提取分析步態(tài)的時(shí)空參數(shù)，并且能夠應(yīng)用康復(fù)醫(yī)學(xué)功能評(píng)定理論進(jìn)行人體行走能力的智能綜合評(píng)估，根據(jù)評(píng)估的行走能力切換對(duì)應(yīng)的機(jī)器人模式。 圖1 智能助行機(jī)器人一代 圖2 智能助行機(jī)器人二代 圖3 智能助行機(jī)器人三代 【性能指標(biāo)】 1）機(jī)器人樣機(jī)： 人體運(yùn)動(dòng)模式識(shí)別準(zhǔn)確率≥95%； 跟隨模式相對(duì)位置誤差≤15cm，相對(duì)角度誤差≤20°； 左腿擺動(dòng)、雙支撐相左向重心轉(zhuǎn)移、右腿擺動(dòng)和雙支撐相右向重心轉(zhuǎn)移四個(gè)步態(tài)相位識(shí)別準(zhǔn)確率≥95%。 2）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及行走能力評(píng)估一體化平臺(tái)： 正常行走、肢體約束異常狀態(tài)及趔趄、跌倒等緊急狀態(tài)識(shí)別準(zhǔn)確率≥90%。

本成果針對(duì)不同核電環(huán)境內(nèi)的任務(wù)，設(shè)計(jì)研發(fā)了個(gè)性化的專用機(jī)器人系統(tǒng)，解決核反應(yīng)堆頂蓋上螺栓拉伸量的實(shí)時(shí)測(cè)量、蒸汽發(fā)生器內(nèi)一次側(cè)堵板的自動(dòng)安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務(wù)，解放危險(xiǎn)環(huán)境中的操作人員，提高了操作安全性。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 為保證核電站正常、安全地運(yùn)作，可利用機(jī)器人取代操作人員定期對(duì)核設(shè)施內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行檢查、維修，以避免設(shè)備故障、老化等現(xiàn)象出現(xiàn)。針對(duì)不同核電環(huán)境內(nèi)的任務(wù)，設(shè)計(jì)研發(fā)了個(gè)性化的專用機(jī)器人系統(tǒng)，解決核反應(yīng)堆頂蓋上螺栓拉伸量的實(shí)時(shí)測(cè)量、蒸汽發(fā)生器內(nèi)一次側(cè)堵板的自動(dòng)安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務(wù)，解放危險(xiǎn)環(huán)境中的操作人員，提高了操作安全性。 成果一：整體螺栓拉伸機(jī)拉伸量自動(dòng)測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)反應(yīng)堆壓力容器頂蓋主螺栓拉伸量及殘余拉伸量的遠(yuǎn)程自動(dòng)測(cè)量，降低了人員所受輻射劑量，提高了系統(tǒng)整體工作效率。 成果二：蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機(jī)器人完成核電站蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板的安裝、緊固、自動(dòng)充氣密封和拆除，利用定位裝置可360°旋轉(zhuǎn)的螺栓緊固機(jī)械手、力矩反饋傳感系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能定位、自動(dòng)路徑規(guī)劃、螺栓擰緊力矩的自判斷、氣壓密封和過程監(jiān)控。 成果三：建立了首套核反應(yīng)堆探測(cè)器組件自主回收作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，并進(jìn)行了誤差建模、系統(tǒng)標(biāo)定、精度測(cè)試與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。 主要性能指標(biāo)包括重復(fù)定位精度、視覺定位精度、具備軌跡跟蹤、視覺伺服控制、力感知、目標(biāo)精確測(cè)量功能。