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一、成果簡介 1、本項目屬網(wǎng)絡(luò)化制造領(lǐng)域，是先進制造技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等學(xué)科的交叉領(lǐng)域。獲得了2006年度國家教育部科技進步一等獎。 2 項目主要科技成果如下： （1）在國內(nèi)首次建立了網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)模式庫。該模式庫包括面向獨立企業(yè)、面向企業(yè)集團、面向區(qū)域、面向行業(yè)、面向企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟等五大類網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)模式，每類模式包括體系結(jié)構(gòu)、實施方案、軟件集成接口、運行模式和實施案例。其中創(chuàng)新性和效益比較突出的兩類模式是： ● 在國內(nèi)

果樹疏花作業(yè)是決定果園產(chǎn)量的關(guān)鍵工序之一。人工疏花勞動強度大，不能適應(yīng)果園規(guī)模化發(fā)展的需求；而化學(xué)疏花劑的噴施容易過量，易于造成花朵、幼果的“誤傷”，嚴重影響疏花作業(yè)機械化的進程。 針對這種現(xiàn)狀，本項目提出果樹機械疏花裝備的研發(fā)和試制。針對規(guī)模化矮密集約栽培果園，建立梳齒式疏花機構(gòu)有選擇的疏除多余花朵；基于微型壓電泵的微流量易于控制等特點，建立基于微型壓電泵的指節(jié)式噴藥機構(gòu)實現(xiàn)對目標花朵進行化學(xué)疏花劑的精準噴施；研究機械物理疏花和化學(xué)疏花的有效融合機理，按農(nóng)藝要求規(guī)則疏花，結(jié)合生產(chǎn)實際果樹各項物理特性對疏花的影響，研制自動化、精準對靶的果樹機械疏花裝備。

當“肺炎”、“武漢”的搜索熱度居高不下、當病毒從湖北逐漸擴散至全國、當不斷攀升的疫情數(shù)字、成為我們每天密切關(guān)注的焦點。數(shù)據(jù)可直觀反映疫情發(fā)展現(xiàn)狀，對“科學(xué)防疫”極具研究價值，參照已有的疫情樣本數(shù)據(jù)，我們迫切需要用大數(shù)據(jù)可視化的思維，去分析、思考、總結(jié)，直至戰(zhàn)勝這場疫情。隨著新型冠狀病毒所引發(fā)的肺炎迅速蔓延，政府、各大企業(yè)乃至我們每一個人都加入了這場驚心動魄的阻擊戰(zhàn)。春節(jié)前后，北京大學(xué)可視化與可視分析實驗室的老師和同學(xué)們，也在一直密切關(guān)注著疫情狀況，希望通過專業(yè)的技能儲備、以及可視化領(lǐng)域的科研經(jīng)驗，在獲得公開數(shù)據(jù)的條件下，將疫情數(shù)據(jù)以多種形式呈現(xiàn)和傳達給社會大眾。根據(jù)全國各省市的每日新增確診病例數(shù)量，北京大學(xué)可視化與可視分析實驗室制作了疫情變化晴雨表，用方塊代表了每個地區(qū)每日的新增確診人數(shù)，方塊的大小用于表示具體的數(shù)量，方塊的顏色表示和前一天比較，是否有更多的新增確診病例。在晴雨表中，可直接看到各地區(qū)疫情發(fā)展趨勢、同一天各地區(qū)疫情變化對比，幫助用戶快速識別上升或下降的地區(qū)。

采用高速紡絲和拉伸技術(shù)開發(fā)了高收縮滌綸，研制成具有微孔結(jié)構(gòu)、保水率15％－20％的高吸水滌綸，開發(fā)了舒適性陽離子染料可染長絲以及共聚酯和纖維。相關(guān)成果獲2003年度國家科技進步二等獎、1992年度國家科技進步三等獎、1988年度上海市科技進步一等獎、2002年度上海市科技進步一等獎和1991度紡織部科技進步二等獎等。

三維結(jié)構(gòu)和細胞外基質(zhì)構(gòu)成支架材料的微環(huán)境，關(guān)系到產(chǎn)品體內(nèi) 移植后的命運與轉(zhuǎn)歸。脫細胞組織支架材料很好地保留了組織原有的 三維結(jié)構(gòu)，能滿足正常組織的生理需求，是構(gòu)建工程組織和器官的更 適宜載體。本技術(shù)成果以“脫細胞角膜基質(zhì)”為基礎(chǔ)，擁有一整套自 主知識產(chǎn)權(quán)，已獲得6項國家發(fā)明專利授權(quán)和3項PCT優(yōu)先權(quán)，申請美 國和歐盟專利各1項，3項國內(nèi)發(fā)明專利正在進行實質(zhì)審查；按照企業(yè) 標準（YZB/粵0120-2009）制備的樣品已經(jīng)通過中國藥品與生物制品 檢定所檢測(檢測報告編號QZ201006553和QZ201101046)，獲得SFDA 的臨床試驗許可。去細胞異種角膜基質(zhì)經(jīng)中山大學(xué)中山眼科中心倫理 委員會批準（中山眼科中心倫理審查批件編號2011KYNL001），已開 展臨床試驗。

本項目主要針對工業(yè)企業(yè)中交直流電動機的電氣調(diào)速系統(tǒng)改造及新建。在電氣傳動領(lǐng)域，交流電機的變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成為主要發(fā)展方向，電氣傳動的變頻調(diào)速控制已經(jīng)得到大多數(shù)用戶的認可。而我國的目前發(fā)展情況是處于交流與直流電動機、模擬與數(shù)字控制系統(tǒng)共存的狀態(tài)，一方面原有設(shè)備在控制性能及故障停機時間等方面已無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)對驅(qū)動的要求，另一方面，完整而全新的全交流驅(qū)動需要的設(shè)備投資龐大。該項目可以為用戶提供依據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀和實際工藝要求來靈活地選擇驅(qū)動形式或制定改造方案的空間，現(xiàn)有的成熟方案有以下幾種：（1）驅(qū)動電動機不變，保留原有主回路供電及晶閘管整流器件，將電動機電樞/勵磁控制系統(tǒng)由原有的模擬控制器升級更新為全數(shù)字化控制器，如需要可匹配相應(yīng)的十二相專用控制器；（2）電動機及主回路供電保留，采用全數(shù)字化電控系統(tǒng)及新型高品質(zhì)晶閘管組件控制電樞/勵磁回路，支持大功率十二相供電方式；（3）對原有的G-D機組供電形式改造確有困難時可采用電動機勵磁、發(fā)電機勵磁的獨立數(shù)字化改造方式，以較小的投資獲得軋機傳動控制性能的明顯提高；（4）采用新型變頻交流電動機配以高性能變頻控制裝置，實現(xiàn)現(xiàn)代化交流調(diào)速。    目前可采用的電動機專用數(shù)字化控制器包括德國西門子公司6RA70、6SE70系列、ABB公司DCS、ACS系列、美國AVTRON（西屋）公司ADD32系列等，另外也可采用高性能的高端交直交變頻系統(tǒng)，如東芝公司的TEMIC系統(tǒng)、ABB公司ACS6000等。 項目可應(yīng)用于冶金、造紙等行業(yè)中有高性能調(diào)速需求的軋機主輔傳動系統(tǒng)的改造及新建。

果樹疏花作業(yè)是決定果園產(chǎn)量的關(guān)鍵工序之一。人工疏花勞動強度大，不能適應(yīng)果 園規(guī)模化發(fā)展的需求；而化學(xué)疏花劑的噴施容易過量，易于造成花朵、幼果的“誤傷”， 嚴重影響疏花作業(yè)機械化的進程。 針對這種現(xiàn)狀，本項目提出果樹機械疏花裝備的研發(fā)和試制。針對規(guī)模化矮密集約 栽培果園，建立梳齒式疏花機構(gòu)有選擇的疏除多余花朵；基于微型壓電泵的微流量易于 控制等特點，建立基于微型壓電泵的指節(jié)式噴藥機構(gòu)實現(xiàn)對目標花朵進行化學(xué)疏花劑的 精準噴施；研究機械物理疏花和化學(xué)疏花的有效融合機理，按農(nóng)藝要求規(guī)則疏花，結(jié)合 生產(chǎn)實際果樹各項物理特性對疏花的影響，研制自動化、精準對靶的果樹機械疏花裝備。

項目概況 污水廠污泥的處理已經(jīng)成為一個難題，和處理垃圾一樣，大部分被填埋。由于城市污水的處理量越來越大（江陰市每天產(chǎn)生的污泥量達到900噸），不僅處理困難，而且污染環(huán)境。現(xiàn)階段，很多污水廠的處理被送到發(fā)電廠進行焚燒，在一定程度上解決了污泥處理問題。但是由于污泥的含水量達到80%左右，因此，加入鍋爐的污泥量僅僅為20%，從而大大限制了污泥的處理量。實驗證明，如果將污泥的含水量降低到30%，送入鍋爐的污泥量可以增加到50%。結(jié)果是：不僅增加了污泥處理量，而且解決燃煤減少排放，保護環(huán)境。 鍋爐排放的尾部煙氣的溫度達到120以上，有些熱電廠鍋爐的排煙溫度達到140℃。這些煙氣直接排放到大氣，造成大量熱損失。為了降低污泥的含水量，設(shè)計了一套用鍋爐排煙干化污泥的系統(tǒng)裝置，利用這部分排煙熱量來加熱污泥。 該系統(tǒng)裝置能夠使用鍋爐尾部煙氣余熱加熱在鍋爐中燃燒的污泥。經(jīng)過該系統(tǒng)裝置加熱后污泥的含水量小于30%，從而使加入鍋爐爐膛燃燒的污泥的含量增加，不僅節(jié)約能源、減少污染排放，而且不需要加熱爐。 本系統(tǒng)裝置在國內(nèi)還未有使用先例，各環(huán)保電站正積極尋求解決方案。主要特點 該裝置系統(tǒng)結(jié)合自動控制過程，克服使用蒸汽加熱污泥的缺點，使用煙氣余熱加熱污泥。更為重要的是，不采用加熱爐床，采用污泥滾動加熱法。不僅節(jié)約設(shè)備投資，而且節(jié)約處理空間。充分利用煙氣循環(huán)的特點，使用煙氣余熱，對污泥加熱。在污泥加熱過程中為了防止產(chǎn)生大量的臭氣，采用煙氣再循環(huán)，將加熱煙氣重新送回鍋爐燃燒，去除煙氣中的臭氣（有機物）。 技術(shù)指標1. 使用鍋爐煙氣余熱加熱污泥；2. 降低污泥含水量從80%降低到30%左右；3. 去除加熱后煙氣的臭味，保護環(huán)境；4. 不采用加熱爐床，采用污泥滾動加熱法；5. 可以實現(xiàn)自動控制過程。市場前景     各燃燒污泥發(fā)電廠為了增加污泥的燃燒量，都在積極尋求污泥加熱方法和裝置。而目前的主要加熱系統(tǒng)采用蒸汽加熱法，不僅耗能，而且裝置復(fù)雜，占地大。而本裝置采用煙氣余熱加熱，不僅節(jié)能環(huán)保，而且投資少，占地面積小等特點。目前國內(nèi)沒有使用煙氣加熱的裝置，具有很大的投資價值。

微藻可以通過自身的光合作用高效固定二氧化碳，同時生產(chǎn)生物燃料以及高 附加值產(chǎn)品，已成為國內(nèi)外技術(shù)開發(fā)的熱點。在微藻能源利用工藝流程中，用于 微藻培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器占總設(shè)備投資和運行成本的一半。由于相關(guān)研究工作的 缺乏，生物反應(yīng)器受微藻光合效率、傳質(zhì)以及光照的限制，體積大、占地寬、成 本高、產(chǎn)率和效率低。為了強化微藻光生物反應(yīng)器中光傳遞，提高光分布的均勻 性，構(gòu)建了內(nèi)嵌空心導(dǎo)光管的新型平板式微藻光生物反應(yīng)器，通過空心導(dǎo)光管的 引入實現(xiàn)了將光能導(dǎo)入反應(yīng)器中光衰減嚴重區(qū)域，提高了反應(yīng)器內(nèi)藻細胞的產(chǎn)量。 在此基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化反應(yīng)器的光分布，設(shè)計了內(nèi)置導(dǎo)光板的光生物反應(yīng)器，并 將其用于工業(yè)化中常用的跑道池反應(yīng)器中（如圖1所示），使微藻產(chǎn)量提到了 193. 33%,生物質(zhì)產(chǎn)量達到2. 31g/L,油脂產(chǎn)量達到1258. 65mg/L。導(dǎo)光板目前工 藝成熟，成本低廉，對微藻無毒害作用，因此將其用于微藻產(chǎn)業(yè)化培養(yǎng)的跑道池 反應(yīng)器中，基本不會增加建造及運營成本。按目前藻粉市場價來算，微藻150 元/千克，傳統(tǒng)跑道池反應(yīng)器的收益為0.18元/升，而利用內(nèi)置導(dǎo)光板的跑道池 光生物反應(yīng)器可獲得0.35元/升的收益。同時，在工業(yè)化常用的管式反應(yīng)器的基 礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出了一種新型非連續(xù)光照管式光生物反應(yīng)器，通過間斷遮光方 式，形成了反應(yīng)器內(nèi)明區(qū)和暗區(qū)的周期性分布，實現(xiàn)了微藻在反應(yīng)器內(nèi)流動時的 規(guī)律性明暗交替，從而觸發(fā)閃光效應(yīng)，使微藻生長速率提高了 15%。 在微藻生長到穩(wěn)定期后，需對反應(yīng)器中的微藻進行采收。傳統(tǒng)的采收方式包 括離心、絮凝、氣浮、膜過濾等，這些方法均耗能較多。為了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性樹脂吸收培養(yǎng)基濃縮微藻，吸收后可通過高溫?zé)煔饷撍?收再利用。利用采收后的濕藻進行水熱液化的預(yù)處理方式，將藻細胞破壁，使細 胞內(nèi)的多糖、蛋白質(zhì)、油脂等析出并解聚成小分子的單糖、氨基酸、脂肪酸，之 后這些小分子物質(zhì)經(jīng)微生物發(fā)酵，產(chǎn)出甲烷、氫氣等高熱值的生物燃料。此外， 微藻破壁后，可直接經(jīng)萃取等過程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十 二碳六烯酸（DHA）、蝦青素等高附加值產(chǎn)品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗腫 瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作為抗凝血劑和免疫調(diào)節(jié)劑。EPA被稱為“血 管清道夫"，能促進循環(huán)系統(tǒng)的健康和防止膽固醇和脂肪在動脈壁上積聚，并對 治療由自身免疫缺陷引起的炎癥有效。DHA俗稱“腦黃金”，是神經(jīng)系統(tǒng)細胞生 長及維持的一種主要成分，是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分，在人體大腦皮層中 含量高達20%,在眼睛視網(wǎng)膜中所占比例最大約50%。蝦青素是已知氧自由基清 除能力最強的天然色素，其抗氧化能力是維生素E的1000倍，雨生紅球藻是最 佳的天然蝦青素來源，含量達到3%-5%,是目前唯一被美國FDA審核準許可用于 人類直接使用的蝦青素產(chǎn)品，我國于2010年批準納入食品新資源產(chǎn)品目錄。 針對微藻生物質(zhì)高效能源化利用的問題，提出太陽能加熱實現(xiàn)微藻水熱預(yù)處理， 再利用水解液和固態(tài)殘渣厭氧發(fā)酵制取富氫甲烷氣，實現(xiàn)微藻全組分轉(zhuǎn)化利用， 并建立了中試系統(tǒng)（如圖2, 3）o通過太陽能水熱水解，微藻發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程的 速率和轉(zhuǎn)化率得到顯著提升。

利用工程化紅細胞治療痛風(fēng) 痛風(fēng)是成年人中最常見的炎性關(guān)節(jié)炎，其患病率逐年升高，與生活方式、藥物使用、肥胖、性別等有關(guān)，目前已成為僅次于糖尿病的第二大代謝疾病，對社會造成巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。痛風(fēng)在全球范圍內(nèi)的患病率為1％~4％，其中中國大陸的平均患病率約為1.1%，臺灣地區(qū)更為普遍，發(fā)病率高于8%。 痛風(fēng)是由于體內(nèi)尿酸單鈉晶體（monosodium urate, MSU）的長期積累沉積于組織中形成MSU晶體并引起嚴重的炎癥反應(yīng)。高尿酸是痛風(fēng)發(fā)展的最強單一危險因素，在痛風(fēng)患者中，血清尿酸（uric acid, UA）水平普遍超過 0.41 mmol /L。除此之外，痛風(fēng)發(fā)展還與免疫系統(tǒng)有關(guān)，包括許多可溶性因子如促炎性細胞因子，脂質(zhì)介質(zhì)和補體都與痛風(fēng)發(fā)展有關(guān)。 目前，臨床上的治療痛風(fēng)的藥物仍比較匱乏，尤其是后期慢性痛風(fēng)。不管是傳統(tǒng)療法如一些抗炎藥，還是外源性尿酸氧化酶（urate oxidase, UOX），都有各自的問題，無法滿足痛風(fēng)患者的需求，導(dǎo)致病情惡化，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。因此，亟需開發(fā)針對痛風(fēng)的更為高效安全的治療方法。 紅細胞膜表面無任何尿酸通道蛋白，故要真正實現(xiàn)工程化紅細胞代謝尿酸的效果，需選擇合適的尿酸通道蛋白。人體中2/3的尿酸鹽由腎臟排泄，由于尿酸的排泄量比腎小球的過濾量少，因此尿酸向血液中的重吸收占主導(dǎo)。尿酸通道蛋白（urate transporter, URAT1）是一種尿酸鹽陰離子交換劑，可以從尿腔中重吸收尿酸鹽。我們將利用我們的體外紅系分化平臺，通過基因改造上游紅系祖細胞使其同時表達人URAT1和黃曲霉（Aspergillus flavus）UOX，隨后誘導(dǎo)體外紅系分化，最終得到攜帶有URAT1和UOX的成熟紅細胞。這種紅細胞可將尿酸鹽經(jīng)由URAT1吸收進入到細胞內(nèi)并由細胞內(nèi)UOX代謝，長期在循環(huán)系統(tǒng)中清除過飽和的尿酸鹽，從而實現(xiàn)治療效果。 我們將測試利用痛風(fēng)患者外周血單個核細胞進行體外分化的能力，制備工程化紅細胞，同時測試工程化紅細胞體外代謝尿酸鹽的能力。同時建立瞬時誘導(dǎo)的高尿酸動物模型，用于評估工程化紅細胞的體內(nèi)療效。 利用工程化紅細胞治療宮頸癌 宮頸癌是危害婦女健康的主要惡性腫瘤之一，在全球婦女惡性腫瘤的發(fā)病率與致死率均列第4位。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的全球癌癥流行病學(xué)統(tǒng)計報告顯示，2020年全球大約有60萬宮頸癌新發(fā)病例，34萬宮頸癌死亡病例。2020年中國新發(fā)病例11萬，約占世界宮頸癌新發(fā)病例的18.3%。 E6/E7蛋白是宮頸癌最主要的致癌蛋白，在宮頸癌及癌前病變的組織中持續(xù)表達，不會因抗原丟失而產(chǎn)生免疫逃逸，在正常組織中不表達，因此以E6/E7蛋白為靶點靶向?qū)m頸癌細胞，可特異性殺滅腫瘤細胞。治療性HPV16疫苗相對于傳統(tǒng)治療的優(yōu)勢及其已經(jīng)表現(xiàn)出的良好的療效，但是多肽、RNA、DNA治療性疫苗在體內(nèi)易被降解，半衰期短，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的效率有待提高，如何增強新生抗原治療性疫苗的免疫應(yīng)答效率是亟待解決的重要課題。基于紅細胞（RBCs）的新型藥物載體系統(tǒng)具有其他傳統(tǒng)藥物載體不可比擬的優(yōu)勢，近年來倍受關(guān)注。 利用我們的天然紅細胞工程化改造平臺，可穩(wěn)定實現(xiàn)來源于外周血的紅細胞改造（改造效率＞90%），使其表面帶上腫瘤特異性抗原-MHC1蛋白；病人外周血樣的改造效率與健康人相當（圖2）。進一步我們將測試其在體外免疫激活病人HPV16+宮頸癌患者外周血T細胞的效應(yīng)，以及經(jīng)過刺激后T細胞的特異性腫瘤殺傷能力。同時建立HPV16荷瘤小鼠模型，評估工程化紅細胞在成瘤小鼠中的體內(nèi)療效。