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關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。骨軟骨生物醫學研究日益深入，但另一方面，減少動物的使用又是一個巨大挑戰，也是人類文明進步的趨勢。因應這一挑戰，體外模型，包括多種類器官，被開發出來并用于體外生物醫學研究，有效減少了實驗動物使用數量，并提升了研究的準確性。本項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、準確的研究手段。

項目成果/簡介:一、仿生納米藥物系統的設計構建與應用實例1二、仿生納米藥物系統的設計構建與應用實例2本發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)制備納米級紅細胞膜囊泡；(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。本發明通過紅細胞囊泡的包埋可避免納米載體被體內某些蛋白包被形成所謂的“蛋白冠”，保證靶向分子的活性；其次紅細胞囊膜泡為人體內存在的生物相容性好，無毒副作用，不會引起排異反應；再次紅細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，可結合光熱治療，進一步增強了納米藥物控釋體系的抗腫瘤效果。知識產權類型:發明專利知識產權編號:ZL201711377861.1技術先進程度:達到國內先進水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家自然科學基金面上項目，湖南省自然科學基金面上項目獲得經費:65.00萬元

01. 成果簡介 本項成果應用于電廠，在電廠凝汽器改造過程中采用該仿生優化管束布置形式，可以實現換熱性能增強20%以上。該仿生優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管束、仿生雙連樹密集管束區管束、漸縮空冷區管束等組成；仿生雙連樹疏松樹枝管束區由上部傾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。本項成果具有管束汽流流場均勻無渦流、殼側汽阻小、熱負荷分布均勻、凝結水過冷度小、凝汽器的傳熱系數和運行真空度都較高的優點，其換熱系數可按HEI計算值高10%-20%，可大幅節能。 圖1 仿生優化布置管束凝汽器數值模擬流場  圖2 某600MW機組凝汽器施工現場 在國家發改委示范工程項目的支撐下，分別在萊城電廠2臺機組、蒲城電廠1臺機組（330MW），華電鄒縣電廠2臺機組（600MW）等進行了工程示范，改造后的凝汽器壓力降低0.8-1.5kPa，節約標煤約2-4g/kWh，節能效果明顯。02. 應用前景 電廠凝汽器改造。03. 知識產權 相關成果已授權中國發明專利2項。04. 團隊介紹 團隊主要研究領域為傳熱強化與節能理論技術及工程應用研究, 負責人為副研究員。承擔國家十二五重大專項子課題、973課題、重點基金、國家發改委示范工程項目課題、科技支撐計劃子課題、國際合作等項目，曾獲國家科技進步二等獎、教育部科技進步一等獎?？蒲谐晒l表論文80余篇，申請專利70余項。05. 合作方式 商務合作。06. 聯系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

01. 成果簡介 仿生體模從力學、聲學等物理性質上模擬人體軟組織，能夠直觀反映出組織的影像學特征，因此可廣泛應用于超聲設備校準、臨床操作訓練等。針對超聲成像和超聲彈性成像，目前已經發展了一些體模制備方法。為了克服現有技術存在的問題，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）界面強度不夠等問題，本研究經過多年的反復試驗，在理論分析和數值仿真指導下進行實際制作千余次，發展出一種無毒、可降解多功能仿生體模制備技術，所制備的體模性能參數包括但不限于： 體模尺寸：體模最小特征尺寸可從數毫米到數十厘米之間變化，覆蓋各種人體組織的特征尺寸； 體模熔點：體模熔點可在20攝氏度到90攝氏度之間調控，覆蓋腫瘤熱消融時的升溫目標(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。 仿生微結構：體模內部可包含直徑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、神經纖維等結構的軟組織。 可3D或4D打?。簩嶒灡砻?，本體模材料可作為3D或4D打印的打印墨水，從而打印出具有復雜微結構并可對外界激勵作出響應的仿生體模。      腫瘤仿生體模   皮膚體模 02. 應用前景 臨床醫用軟材料耗材，超聲設備校準、臨床操作訓練等。03. 知識產權 相關成果已申請發明專利保護。04. 團隊介紹 團隊主要研究領域為超聲彈性成像、軟材料和生物材料力學、接觸力學、計算力學等，項目負責人為教授、博士生導師。參與和承擔973、國家自然科學基金重點項目和面上項目等科研項目多項。科研成果發表SCI論文120余篇，申請專利20余項。05. 合作方式 商務合作。06. 聯系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn y-zheng17@mails.tsinghua.edu.cn

關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。骨軟骨生物醫學研究日益深入，但另一方面，減少動物的使用又是一個巨大挑戰，也是人類文明進步的趨勢。因應這一挑戰，體外模型，包括多種類器官，被開發出來并用于體外生物醫學研究，有效減少了實驗動物使用數量，并提升了研究的準確性。本項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、準確的研究手段。

本項目研究面向成渝地區雙城經濟圈大數據智能產業需求，尤其是對智能制造、公共安全場景提供高效的視頻流在線推理和管理平臺，研發了一個通用性的智能中臺架構，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，支持感知與識別結果實時推送、預警和報警。

相比于傳統的飛行機器人，跨介質仿生吸附機器人可長時間工作，并同時覆蓋水下和空中的運動范圍，這在探索基礎科學問題，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。

國內外已經涌現出了很多優秀的智能助行機器人產品或樣機，但針對下肢功能運動障礙患者的智能助行機器人研究仍然存在一定的局限性： （1）助行機器人對于人體運動意圖的識別研究主要依靠力傳感器，在運動意圖的定義和計算方面的差異較大； （2）基于助行機器人步態分析方面成果有限，行走能力評估依靠傳統的Holden步行功能分級以及Tinetti平衡與步態量表進行評估，缺乏對步態參數的具體量化評估手段； （3）自適應參數導納控制、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協同系統滿足使用，故只能用于單一功能的康復訓練，難以滿足不同行走能力用戶的多樣化康復訓練需求。 本成果研究的面向下肢弱肌力人群的智能助行機器人，通過基于機載的力傳感器、激光傳感器、Kinect等設備，設計多模態人機交互接口，獲取人體運動數據；基于有監督的神經網絡步態事件分類算法模型提取分析步態的時空參數，并且能夠應用康復醫學功能評定理論進行人體行走能力的智能綜合評估，根據評估的行走能力切換對應的機器人模式。 圖1 智能助行機器人一代 圖2 智能助行機器人二代 圖3 智能助行機器人三代 【性能指標】 1）機器人樣機： 人體運動模式識別準確率≥95%； 跟隨模式相對位置誤差≤15cm，相對角度誤差≤20°； 左腿擺動、雙支撐相左向重心轉移、右腿擺動和雙支撐相右向重心轉移四個步態相位識別準確率≥95%。 2）運動狀態監測及行走能力評估一體化平臺： 正常行走、肢體約束異常狀態及趔趄、跌倒等緊急狀態識別準確率≥90%。

本成果針對不同核電環境內的任務，設計研發了個性化的專用機器人系統，解決核反應堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發生器內一次側堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務，解放危險環境中的操作人員，提高了操作安全性。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 為保證核電站正常、安全地運作，可利用機器人取代操作人員定期對核設施內部的設備進行檢查、維修，以避免設備故障、老化等現象出現。針對不同核電環境內的任務，設計研發了個性化的專用機器人系統，解決核反應堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發生器內一次側堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務，解放危險環境中的操作人員，提高了操作安全性。 成果一：整體螺栓拉伸機拉伸量自動測量裝置實現了對反應堆壓力容器頂蓋主螺栓拉伸量及殘余拉伸量的遠程自動測量，降低了人員所受輻射劑量，提高了系統整體工作效率。 成果二：蒸汽發生器一次側堵板操作機器人完成核電站蒸汽發生器一次側堵板的安裝、緊固、自動充氣密封和拆除，利用定位裝置可360°旋轉的螺栓緊固機械手、力矩反饋傳感系統和視頻監控系統實現智能定位、自動路徑規劃、螺栓擰緊力矩的自判斷、氣壓密封和過程監控。 成果三：建立了首套核反應堆探測器組件自主回收作業機器人系統，并進行了誤差建模、系統標定、精度測試與實驗驗證，驗證了系統的可靠性和有效性。 主要性能指標包括重復定位精度、視覺定位精度、具備軌跡跟蹤、視覺伺服控制、力感知、目標精確測量功能。

本公司設計制造的與凝膠泡沫相匹配的智能滅火機器人，秉承模塊化的研發理念，通過火氣感知模塊、聯動監測控制系統、套筒發泡傳輸模塊、自動捕捉滅火裝置四大模塊，實現了火災監測、智能捕捉火源、凝膠泡沫混合、自動化滅火功能，輔助、替代消防員滅火工作，減少人員傷亡。 一、項目進展 創意計劃階段 二、企業信息 企業名稱 安徽擎邁消防工程有限公司 企業法人 陳尹明 注冊時間 2022.4.26 注冊所在省市 安徽淮南 組織機構代碼 MA8NYU106 經營范圍 一般項目：消防技術服務；工程和技術研究和試驗發展；技術服務、技術開發、技術咨詢、技術交流、技術轉讓、技術推廣；安防設備制造；專用設備制造（不含許可類專業設備制造）；防火封堵材料生產；防火封堵材料銷售；合成材料銷售；機械設備銷售；電氣設備銷售；專用設備修理；特種設備銷售；環境保護專用設備銷售；機械設備研發；新材料技術研發；軟件開發；人工智能基礎軟件開發；人工智能應用軟件開發；人工智能理論與算法軟件開發；電子、機械設備維護（不含特種設備）（除許可業務外，可自主依法經營法律法規非禁止或限制的項目） 企業地址 安徽省淮南市山南新區泰豐大街168號厚德館眾創空間 獲投資情況 暫無 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 陳尹明 安全科學與工程學院 消防工程 2019.09/2023.06 楊晉豐 安全科學與工程學院 消防工程 2019.09/2023.06 高翌喬 安全科學與工程學院 消防工程 2020.09/2024.06 楊潤宇 安全科學與工程學院 安全工程 2019.09/2023.06 四、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 聶士斌 安全科學與工程學院 安全工程 教授 安全科學與工程 五、項目簡介 安徽擎邁消防工程有限公司是一家從事研發、生產、銷售滅火材料、智能滅火機器人及相關產品的公司。公司針對當前火災中水滅火效率低且四處流淌水漬嚴重、傳統滅火泡沫易破碎、穩定性差，消防裝備智能化程度低、消防員人身安全難以保障的痛點，自主研發高效環保凝膠泡沫并設計了與之相匹配的智能滅火機器人。公司核心產品已申請5項發明專利，3項實用新型專利，1項軟件著作權，且在安徽金湯消防工程有限公司中成功試用，與光冉高分子材料科技有限公司等簽訂合作協議。 核心產品： 高效環保凝膠泡沫滅火材料：采用生物質環保材料海藻酸鈉和殼聚糖為基體，通過結構設計將膠體和泡沫有機結合，自主研發高效環保凝膠泡沫，克服泡沫易破碎、水滅火效率低的缺點，具有優異的擴散性、防復燃性，適合大面積火災撲救。 智能滅火機器人：本公司設計制造的與凝膠泡沫相匹配的智能滅火機器人，秉承模塊化的研發理念，通過火氣感知模塊、聯動監測控制系統、套筒發泡傳輸模塊、自動捕捉滅火裝置四大模塊，實現了火災監測、智能捕捉火源、凝膠泡沫混合、自動化滅火功能，輔助、替代消防員滅火工作，減少人員傷亡。核心技術經安徽科學技術情報研究所查新未見相關報道，為自主創新項目。