新成果

以可穿戴感應(yīng)技術(shù)推廣中醫(yī)診脈

2018年10月4日，Advanced Functional Materials封底文章發(fā)表了由美國加州大學(xué)伯克利分校和清華大學(xué)深圳研究生院組成的一個(gè)聯(lián)合研究小組的成果，該小組合作開發(fā)了一種“三明治”結(jié)構(gòu)的柔性壓電駐極體傳感系統(tǒng)，可以精確采集人體橈動(dòng)脈處不同壓力下（浮、中、沉）與不同位置處（寸、關(guān)、尺）的脈搏波形，用于健康狀況監(jiān)測與疾病診斷。

研究者對比了壓電駐極體脈搏波傳感器與商用光學(xué)傳感器在不同壓力下采集的脈搏波形，展示了不同志愿者橈動(dòng)脈處寸、關(guān)、尺三個(gè)不同位置的脈搏信號(hào)，以及利用脈搏波形細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)志愿者的分類與識(shí)別，結(jié)果表明該傳感系統(tǒng)具有出色的靈敏度與穩(wěn)定性。將中醫(yī)脈診的經(jīng)驗(yàn)與理念以及大數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，壓電駐極體脈搏波傳感器在可穿戴移動(dòng)健康和疾病診斷方面有廣泛的應(yīng)用前景。

單分子DNA巡航機(jī)器人實(shí)現(xiàn)納米級(jí)行走

Nature Materials近期發(fā)表了由上海交通大學(xué)、上海應(yīng)用物理研究所、德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的一個(gè)聯(lián)合研究小組研制的一種單分子DNA巡航機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)了納米尺度的迷宮行走。

研究人員通過將DNA雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)精確“錨定”到DNA納米結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)在納米界面上沿著設(shè)計(jì)路徑的分子級(jí)聯(lián)反應(yīng)。借助于原子力顯微鏡和超分辨顯微鏡等單分子成像技術(shù)，可清晰地觀察到DNA分子機(jī)器人的行走軌跡。該DNA分子機(jī)器人在引發(fā)信號(hào)鏈的作用下，可以沿著預(yù)先設(shè)定的路徑直線或轉(zhuǎn)彎行走。為展示DNA分子機(jī)器人的智能運(yùn)算能力，研究人員在DNA納米結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了一個(gè)迷宮，利用DNA分子機(jī)器人的并行運(yùn)算能力求解這個(gè)迷宮問題。迷宮只有唯一的入口和出口以及四個(gè)非出口的終點(diǎn)。在DNA分子機(jī)器人行走過程中，每個(gè)結(jié)構(gòu)上DNA分子會(huì)從起點(diǎn)開始，走向一個(gè)終點(diǎn)或者走向出口。通過單分子成像觀察到了DNA分子行走的所有路徑，從而獲得迷宮正確行走路徑的解。這種將DNA分子反應(yīng)與智能運(yùn)算的有機(jī)結(jié)合，為發(fā)展單分子智能傳感和疾病診療提供了新思路。

中國無創(chuàng)血糖儀技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平

天津大學(xué)徐可欣教授團(tuán)隊(duì)最新研制了一種無創(chuàng)血糖測量儀，采用光學(xué)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)傷、快速、連續(xù)監(jiān)測人體的血糖水平，其新測量技術(shù)屬于國際領(lǐng)先水平。

人體在攝入食物后，血糖變化會(huì)引起皮膚對光的吸收、散射變化，這些光學(xué)信號(hào)可以間接反映人體血糖水平。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出采用多位置環(huán)狀接收光譜信號(hào)以及差分?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)，用于抑制體溫波動(dòng)、皮膚出汗、人機(jī)接口變化等干擾影響，大大提高了測量準(zhǔn)確性。還在世界上首次提出了基于浮動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)、散射基準(zhǔn)點(diǎn)等特殊測量位置進(jìn)行光譜測量新技術(shù)，用于抑制皮膚狀態(tài)變化或個(gè)體差異對測量的影響。

目前，該團(tuán)隊(duì)研制的無創(chuàng)血糖監(jiān)測儀器成功實(shí)現(xiàn)了進(jìn)食后2h～3h內(nèi)可以連續(xù)監(jiān)測血糖變化的曲線，檢測誤差水平約為0.5mMol/L～1mMol/L，并將實(shí)現(xiàn)通過可穿戴式設(shè)備實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)傷、快速、連續(xù)監(jiān)測人體的血糖水平。

太赫茲波譜液體檢測儀加快現(xiàn)場檢測

進(jìn)出口貨物中不乏液體、信件類的物品，如何讓這些無法“喝一口檢測”、“拆開檢測”的物品快速、高效、安全地進(jìn)出國門是海關(guān)亟需解決的問題。上海理工大學(xué)莊松林院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的太赫茲波譜液體檢測儀、太赫茲波譜信件檢測儀讓危險(xiǎn)液體、信件無處遁形，為海關(guān)的進(jìn)出口貨物檢測保駕護(hù)航。

每一種物質(zhì)都有自己的波譜，太赫茲波譜液體檢測儀、太赫茲波譜信件檢測儀只需要通過無損、無創(chuàng)、非接觸的方式“掃一掃”，就能夠分辨出不同的波譜并快速鑒別出該物質(zhì)類型。現(xiàn)有的所有危險(xiǎn)液體、危險(xiǎn)物質(zhì)都可以通過這種方式進(jìn)行安檢，加快了現(xiàn)場處置速率。此外，相比于傳統(tǒng)安檢儀，它小巧的外形還利于配合安檢傳輸線，不需要進(jìn)行改裝，節(jié)省空間且方便使用。

據(jù)相關(guān)研究人員介紹，太赫茲波譜液體檢測儀是血統(tǒng)純正的國產(chǎn)原理機(jī)，從整機(jī)系統(tǒng)到太赫茲芯片再到輻射天線等就囊括了70多項(xiàng)專利，其原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)走在國際前列。

中國首臺(tái)軌道交通智能檢測車問世

2018年10月26日，銀河水滴在北京召開發(fā)布會(huì)，發(fā)布了中國首臺(tái)小型化軌道交通綜合智能監(jiān)測車——“水滴智檢”，可對地鐵軌道與隧道等完成智能化巡檢，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破了國外技術(shù)壟斷。

目前，軌道建設(shè)突飛猛進(jìn)而運(yùn)維人員嚴(yán)重不足、檢測手段落后等問題逐漸凸顯，地鐵系統(tǒng)每公里需30至50名技工維護(hù)檢修，以在建6000多公里計(jì)算，未來三年僅檢修方面的技工缺口即達(dá)20多萬人，而“水滴智檢”的發(fā)布將大大改變這種現(xiàn)狀。該平臺(tái)配置高速工業(yè)線陣相機(jī)＋智能圖像分析軟件，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行狀態(tài)下的安全檢測，并實(shí)時(shí)記錄圖像，由中央處理器對隧道（線路）環(huán)境情況進(jìn)行綜合分析，給出預(yù)警和報(bào)警提示。

據(jù)介紹，“水滴智檢”以AI為核心，集成鋼軌及鎖扣缺陷檢測、鋼軌內(nèi)部缺陷檢測、車輛限界檢測、隧道環(huán)境異常檢測、接觸網(wǎng)缺陷檢測、軌距檢測六大功能模塊，自帶動(dòng)力，單人可駕駛，操作簡單，智能檢測速度每小時(shí)可達(dá)15km，檢測結(jié)果穩(wěn)定可靠，可以為每條地鐵線路節(jié)省專業(yè)維護(hù)人員30人左右，一臺(tái)設(shè)備全生命周期可節(jié)省約6000萬元運(yùn)維成本?！八沃菣z”的推出將改變國內(nèi)地鐵巡檢主要依靠人力的現(xiàn)狀，大大提高檢測速度及檢測精度，提升地鐵運(yùn)營的智能化水平。

首臺(tái)臨床單細(xì)胞拉曼耐藥性快檢儀問世

2018年11月14日，青島能源所發(fā)布了自主研發(fā)的首臺(tái)“臨床單細(xì)胞拉曼耐藥性快檢儀”。該系統(tǒng)通過“重水”標(biāo)記單細(xì)胞拉曼光譜，無需細(xì)胞培養(yǎng)和擴(kuò)增就能直接測量臨床病菌單細(xì)胞的耐藥表型，全流程可在3個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，對于各種臨床病原菌具有廣譜的適用性，為臨床合理使用抗生素提供了原創(chuàng)的解決方案。

青島能源所單細(xì)胞中心提出了“重水標(biāo)記單細(xì)胞拉曼耐藥性快檢”與“單細(xì)胞拉曼藥物應(yīng)激條形碼”的原理，并發(fā)明了“單細(xì)胞光鑷微液滴拉曼分選”、“單細(xì)胞流式拉曼分選”和“單細(xì)胞微液滴流式拉曼分選”等技術(shù)及其核心器件?！盎谶@些方法學(xué)的革新，我們終于自主研制成功了首臺(tái)‘臨床單細(xì)胞拉曼耐藥性快檢儀’樣機(jī)，全流程可在3個(gè)小時(shí)內(nèi)完成?！瘪R波說。

據(jù)悉，快檢儀在檢測原理、核心器件、分析軟件和儀器系統(tǒng)等環(huán)節(jié)均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，青島能源所已將快檢儀與醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作臨床測試，建設(shè)“臨床單細(xì)胞耐藥性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”與“臨床單細(xì)胞耐藥性大數(shù)據(jù)系統(tǒng)”，不久將應(yīng)用到臨床醫(yī)療中。

新型隨鉆地質(zhì)油氣多參數(shù)分析儀通過驗(yàn)收

2018年9月21日，由上海神開石油設(shè)備有限公司公司牽頭，國內(nèi)多家研究單位參與的國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“隨鉆地質(zhì)油氣多參數(shù)分析儀的研制與應(yīng)用研究”，經(jīng)國家科技部牽頭組織的專家組進(jìn)行了項(xiàng)目的綜合驗(yàn)收，最終以94.7的高分通過驗(yàn)收。

此項(xiàng)目的研究形成了重大創(chuàng)新點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)突破，新研發(fā)的分析儀在井下高溫高壓的鉆井過程中，對地層方位電阻率、補(bǔ)償電阻率、方位伽馬、井斜方位、環(huán)空壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，通過高速鉆井液脈沖將信號(hào)傳輸?shù)降孛?，結(jié)合地面鉆井液油氣參數(shù)對地層信息做出綜合評(píng)價(jià)。提供鉆頭井身進(jìn)入和穿出目標(biāo)地層的三維圖像，實(shí)現(xiàn)油氣勘探鉆井過程中的定向?qū)Ш胶偷刭|(zhì)追蹤，從而保證鉆井的安全性、科學(xué)性與高效率。

研究人員將方位電阻率、補(bǔ)償電阻率、方位伽馬、井斜方位、環(huán)空壓力和井眼溫度等5個(gè)參數(shù)集成在一根4.2m的鉆鋌上，達(dá)到了185°、170MPa的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了較短鉆鋌5參數(shù)在實(shí)井條件下的穩(wěn)定準(zhǔn)確測量，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或者超過國外同類產(chǎn)品，打破了高端隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向組合儀國際三大公司的壟斷，實(shí)現(xiàn)隨鉆地質(zhì)油氣多參數(shù)分析儀在水平井、大位移井、分支井等高難度復(fù)雜井中的應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，將為我國石油勘探開發(fā)提供全新的利器。