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面向生命科學的原位顯微分析與微操作機器人

研究方向：微操作機器人系統、微納設計與加工、生物模式形成與組 織發育建模。 項目簡介： 在國家自然科學基金國家重大科研儀器設備研制專項（項目編號 61327802）等資助下，本項目研究團隊自主研發了面向生命科學的原 位顯微分析與操作儀。研究團隊利用該儀器實現了機器人化的體細胞 核移植，進而將該技術應用于豬克隆流程，成功獲得了克隆豬仔。這 是國際上首次利用機器人技術獲得的克隆豬。 作為一種常用的外源物導入細胞的方式，細胞顯微操作技術廣泛 應用于生物工程領域。為了減輕實驗操作者的工作負擔，研究者開發 出自動化微操作系統，實現了自動化胚胎注射、機器人化單精注射、 機器人化貼壁細胞注射等多類微操作。然而，目前自動化微操作的操 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，并沒有考慮到微操作對后續生物過程（如后續細胞培養）的影 響，因此無法獲得顯著優于手工操作的生物結果。 研究團隊面向生命科學發展的迫切需求，研制出具有可視化、微 創化、定點化、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，利用該儀器實現了機器人化的細胞核移植流程，并通 過分析微操作工具與細胞接觸過程中的細胞受力情況，實現了基于最 小力的細胞撥動與細胞抽核，保證了細胞核移植操作過程中細胞受力 最小。實驗結果表明，基于最小力的細胞撥動與細胞抽核方法，顯著 減少了細胞撥動過程對細胞的傷害；后續細胞培養實驗表明，與人工 操作相比，細胞后續發育率顯著提高,標志克隆成功的體外囊胚率從 10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究團隊分四批完成了 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，兩頭母豬順利受孕；4 月底，兩頭受孕母豬產下成活克隆豬 17 頭。 上述研究第一次用后續細胞培養成功率作為評測依據，建立了操 作過程細胞受力情況與后續細胞發育的聯系,得出了操作過程細胞受 力越小，則傷害越小，最終細胞發育成功率越高的結論。該研究對其 它機器人化生物操作有借鑒意義。

南開大學 2021-04-11

面向生命科學的原位顯微分析與微操作機器人

本項目研究團隊自主研發了面向生命科學的原位顯微分析與操作儀。研究團隊利用該儀器實現了機器人化的體細胞核移植，進而將該技術應用于豬克隆流程，成功獲得了克隆豬仔。這是國際上首次利用機器人技術獲得的克隆動物。 研究團隊面向生命科學發展的迫切需求，研制出具有可視化、微創化、定點化、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，利用該儀器實現了機器人化的細胞核移植流程，并通 過分析微操作工具與細胞接觸過程中的細胞受力情況，實現了基于最小力的細胞撥動與細胞抽核，保證了細胞核移植操作過程中細胞受力最小。實驗結果表明，基于最小力的細胞撥動與細胞抽核方法，顯著減少了細胞撥動過程對細胞的傷害；后續細胞培養實驗表明，與人工操作相比，細胞后續發育率顯著提高,標志克隆成功的體外囊胚率從10%提高到 21%。2017 年 1 月初，研究團隊分四批完成了 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，兩頭母豬順利受孕；4 月底，兩頭受孕母豬產下成活克隆豬 17 頭。 上述研究第一次用后續細胞培養成功率作為評測依據，建立了操作過程細胞受力情況與后續細胞發育的聯系,得出了操作過程細胞受力越小，則傷害越小，最終細胞發育成功率越高的結論。該研究對其它機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、超聲振動細胞穿入等方面擁有多項專利。

南開大學 2021-02-01

三離子束與透射電鏡實時原位輻照效應表征設施

離子加速器與透射電鏡耦合設施可以在離子束輻照樣品產生高劑量率位移損傷的同時對材料中的微觀結構和成分變化進行實時原位的觀察與分析，因而能揭示輻照過程中點缺陷遷移，凝聚等動力學過程以及在納米尺度上材料各種結構變化的臨界輻照劑量，獲得實驗數據，配合計算機模擬驗證或建立輻照效應的動力學模型，為開發新型抗輻照材料提供科學依據。由于反應堆材料中嬗變產物（主要是氫和氦）與中子所致的位移損傷往往按特定比例同時產生，單離子束輻照不能觀察到氫、氦與位移損傷的協同作用，世界核電強國都在興建能同時模擬位移損傷和氫、氦協同作用的三離子束輻照裝置。但多離子束與透射電鏡聯機受到電鏡極靴空間和電磁場的限制，困難很大，最先進的此類設施也只能同時引入兩個離子束。本項目研制先進的氫、氦同軸低能離子注入機，將氫、氦與產生位移損傷的中能重離子（400 keV)同時引入透射電子顯微鏡，即將建成世界上最先進的輻照效應實時原位分析裝置。

廈門大學 2021-04-11

關于原位電子顯微學法研究鋰電池離子遷移的方法

包括Li離子在SnS2中的遷移(Nano Lett 16， 5582，2016），Na離子在SnS2中的遷移(Nano Energy 32, 302，2017)，Na離子在MoS2中的遷移(ACS Nano 9， 11296，2015)。這些具有van der Waals相互作用的二維材料，不僅僅展現出了優異電學、力學、光學性能，也是重要的能源存儲材料。作為電池電極材料，van der Waals相互作用系統的最主要特征就是層間相互作用很弱，堿金屬離子能夠比較容易地在其中發生遷移。他們的研究發現，在二維材料中離子插入和拔出的反應路徑是不對稱的，這種不對稱的反應路徑對應著充放電過程中不對稱電壓平臺。該研究揭示了這些層狀鋰電池電極材料中低能量效率的一個根源。

北京大學 2021-04-11

一種精確評估扁鏟側脹儀上原位應力的方法

本發明公布了一種精確評估扁鏟側脹儀上原位應力的方法，屬于巖土工程勘察設計領域，具體涉及扁鏟側脹儀試驗數據處理分析過程。所要解決的技術問題是提供一種精確評估扁鏟側脹儀原位應力的方法，不僅能夠計算扁鏟側脹傳統試驗土體壓力?位移線性關系的情況，還能夠精確計算扁鏟側脹儀試驗土體壓力?位移非線性關系的情況。采用的技術方案是：采用圖形的方法來確定扁鏟側脹壓力?位移關系曲線屈服點Ｙ，Ｙ＝ｅｘ＋ｆ?ｇｈｘ，其中ｅ、ｆ為線性漸近線的參數，ｇ表示非線性部分的范圍，ｈ表示非線性速率。然后通過一個擬合后屈服荷載曲線擬合方程

東南大學 2021-04-14

一種原位轉化型磷回收材料的制備及其使用方法

本發明公開了一種原位化學轉化型磷回收材料的制備及其使用方法，通過25～35°C攪拌條件下，將配制好的碳酸鹽溶液以固定速度加入氣體保護的鎂鹽溶液中，攪拌10～30min，30°C陳化1～4h，分離出固相，干燥即得到花狀碳酸鎂磷回收用材料，該方法簡單易行，耗能低、耗時短，成本低廉，綠色環保。所得磷回收用材料基于原位化學轉化解析出鎂離子與溶液中的磷酸根結合生成難溶的磷酸鎂，能在室溫下進行除磷，具有吸附速度快、適應大部分自然水源的pH和使用安全等優點，是一種性價比比較高的除磷吸附劑，為磷污染控制提供新的手段

安徽建筑大學 2021-01-12

納米碳酸鈣、硫酸鈣及其原位改性產品生產及應用推廣

本項目以電石渣、石灰、煙道氣、芒硝、氯化鈣、廢硫酸等“三廢”資源作為原料,通過獨創的工藝及高效節能新裝備開發了系列可大規模、低成本生產的粒徑均勻,平均粒徑達到50納米(nm)以下系列超微細鈣類新產品。特別值一提的是在煙道氣凈化和超低排放的的同時,可充分利用其中的二氧化硫和二氧化碳和電石渣,實現＂以廢治廢＂,低成本、高品質生產納米碳酸鈣和硫酸鈣。系列新產品具有很好的熔融加工和顯著的增強及增韌性能，在塑料、橡膠、瀝青、涂料、粘結劑等產品中大比例添加性價比優勢突出,開發潛力巨大。

廈門大學 2021-01-12

改良型循環式活性污泥法原位剩余污泥減量控制方法

本發明涉及一種改良型循環式活性污泥法剩余污泥減量控制方法，適用于城市污水生物脫氮除磷。所述方法：每周期進水時間固定，進水同時進行30min缺氧攪拌，然后通過pH值一階導數控制缺氧時長；反硝化結束后延時10min進入曝氣工序，利用pH一階導數曲線上極小值點控制曝氣時長，亞硝化結束后延時3min后進入下一階段；重復上述交替缺氧、好氧工序，當時間超過設定的進水時間后，以好氧工序作為反應階段的結束工序；然后依次進行沉淀和潷水階段。本發明的特點是交替缺氧、好氧運行方式與實時控制系統的集成，既充分利用了原水中的

天津城建大學 2021-01-12

一種光纖預制棒摻雜元素分布的原位檢測方法和裝置

華中科技大學 2021-04-14

一種用于樣品固定在片狀載體原位檢測的MALDI靶板

本實用新型涉及基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜儀中實驗儀器制樣技術領域，尤其涉及一種用于樣品固定在片狀載體原位檢測的MALDI靶板，包括固定或承載樣品的載樣片，載樣片中間位置為樣品區，還包括設有載樣凹槽腔的靶板主體，載樣片放在載樣凹槽腔內，靶板主體與載樣片之間設有導電膠層。本實用新型與傳統的方法相比，不必預先溶解在溶劑中，省去耗時的樣品溶解或稀釋過程，有較強的實用性。現市場上尚無針對于樣品固定在片狀載體原位檢測的MALDI靶板，本實用新型解決了固定在載體平面上的樣品不利于檢測的問題，實用性強。本實用新型具有結構簡單、操作方便、外形美觀、實用性強、生產制造成本低等優點。

浙江大學 2021-04-13