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一、成果簡介 1、本項目屬網絡化制造領域，是先進制造技術、計算機網絡技術和現代管理技術等學科的交叉領域。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）在國內首次建立了網絡化制造系統模式庫。該模式庫包括面向獨立企業、面向企業集團、面向區域、面向行業、面向企業動態聯盟等五大類網絡化制造系統模式，每類模式包括體系結構、實施方案、軟件集成接口、運行模式和實施案例。其中創新性和效益比較突出的兩類模式是： ● 在國內

果樹疏花作業是決定果園產量的關鍵工序之一。人工疏花勞動強度大，不能適應果園規模化發展的需求；而化學疏花劑的噴施容易過量，易于造成花朵、幼果的“誤傷”，嚴重影響疏花作業機械化的進程。 針對這種現狀，本項目提出果樹機械疏花裝備的研發和試制。針對規模化矮密集約栽培果園，建立梳齒式疏花機構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式噴藥機構實現對目標花朵進行化學疏花劑的精準噴施；研究機械物理疏花和化學疏花的有效融合機理，按農藝要求規則疏花，結合生產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字、成為我們每天密切關注的焦點。數據可直觀反映疫情發展現狀，對“科學防疫”極具研究價值，參照已有的疫情樣本數據，我們迫切需要用大數據可視化的思維，去分析、思考、總結，直至戰勝這場疫情。隨著新型冠狀病毒所引發的肺炎迅速蔓延，政府、各大企業乃至我們每一個人都加入了這場驚心動魄的阻擊戰。春節前后，北京大學可視化與可視分析實驗室的老師和同學們，也在一直密切關注著疫情狀況，希望通過專業的技能儲備、以及可視化領域的科研經驗，在獲得公開數據的條件下，將疫情數據以多種形式呈現和傳達給社會大眾。根據全國各省市的每日新增確診病例數量，北京大學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每日的新增確診人數，方塊的大小用于表示具體的數量，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，可直接看到各地區疫情發展趨勢、同一天各地區疫情變化對比，幫助用戶快速識別上升或下降的地區。

采用高速紡絲和拉伸技術開發了高收縮滌綸，研制成具有微孔結構、保水率15％－20％的高吸水滌綸，開發了舒適性陽離子染料可染長絲以及共聚酯和纖維。相關成果獲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。

三維結構和細胞外基質構成支架材料的微環境，關系到產品體內 移植后的命運與轉歸。脫細胞組織支架材料很好地保留了組織原有的 三維結構，能滿足正常組織的生理需求，是構建工程組織和器官的更 適宜載體。本技術成果以“脫細胞角膜基質”為基礎，擁有一整套自 主知識產權，已獲得6項國家發明專利授權和3項PCT優先權，申請美 國和歐盟專利各1項，3項國內發明專利正在進行實質審查；按照企業 標準（YZB/粵0120-2009）制備的樣品已經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經中山大學中山眼科中心倫理 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企業中交直流電動機的電氣調速系統改造及新建。在電氣傳動領域，交流電機的變頻調速技術已經成為主要發展方向，電氣傳動的變頻調速控制已經得到大多數用戶的認可。而我國的目前發展情況是處于交流與直流電動機、模擬與數字控制系統共存的狀態，一方面原有設備在控制性能及故障停機時間等方面已無法滿足現代化工業企業對驅動的要求，另一方面，完整而全新的全交流驅動需要的設備投資龐大。該項目可以為用戶提供依據企業現狀和實際工藝要求來靈活地選擇驅動形式或制定改造方案的空間，現有的成熟方案有以下幾種：（1）驅動電動機不變，保留原有主回路供電及晶閘管整流器件，將電動機電樞/勵磁控制系統由原有的模擬控制器升級更新為全數字化控制器，如需要可匹配相應的十二相專用控制器；（2）電動機及主回路供電保留，采用全數字化電控系統及新型高品質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、發電機勵磁的獨立數字化改造方式，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，實現現代化交流調速。    目前可采用的電動機專用數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，如東芝公司的TEMIC系統、ABB公司ACS6000等。 項目可應用于冶金、造紙等行業中有高性能調速需求的軋機主輔傳動系統的改造及新建。

果樹疏花作業是決定果園產量的關鍵工序之一。人工疏花勞動強度大，不能適應果 園規模化發展的需求；而化學疏花劑的噴施容易過量，易于造成花朵、幼果的“誤傷”， 嚴重影響疏花作業機械化的進程。 針對這種現狀，本項目提出果樹機械疏花裝備的研發和試制。針對規模化矮密集約 栽培果園，建立梳齒式疏花機構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式噴藥機構實現對目標花朵進行化學疏花劑的 精準噴施；研究機械物理疏花和化學疏花的有效融合機理，按農藝要求規則疏花，結合 生產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（江陰市每天產生的污泥量達到900噸），不僅處理困難，而且污染環境。現階段，很多污水廠的處理被送到發電廠進行焚燒，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，設計了一套用鍋爐排煙干化污泥的系統裝置，利用這部分排煙熱量來加熱污泥。 該系統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。經過該系統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，不僅節約能源、減少污染排放，而且不需要加熱爐。 本系統裝置在國內還未有使用先例，各環保電站正積極尋求解決方案。主要特點 該裝置系統結合自動控制過程，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。不僅節約設備投資，而且節約處理空間。充分利用煙氣循環的特點，使用煙氣余熱，對污泥加熱。在污泥加熱過程中為了防止產生大量的臭氣，采用煙氣再循環，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，保護環境；4. 不采用加熱爐床，采用污泥滾動加熱法；5. 可以實現自動控制過程。市場前景     各燃燒污泥發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采用蒸汽加熱法，不僅耗能，而且裝置復雜，占地大。而本裝置采用煙氣余熱加熱，不僅節能環保，而且投資少，占地面積小等特點。目前國內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，同時生產生物燃料以及高 附加值產品，已成為國內外技術開發的熱點。在微藻能源利用工藝流程中，用于 微藻培養的光生物反應器占總設備投資和運行成本的一半。由于相關研究工作的 缺乏，生物反應器受微藻光合效率、傳質以及光照的限制，體積大、占地寬、成 本高、產率和效率低。為了強化微藻光生物反應器中光傳遞，提高光分布的均勻 性，構建了內嵌空心導光管的新型平板式微藻光生物反應器，通過空心導光管的 引入實現了將光能導入反應器中光衰減嚴重區域，提高了反應器內藻細胞的產量。 在此基礎上，為了優化反應器的光分布，設計了內置導光板的光生物反應器，并 將其用于工業化中常用的跑道池反應器中（如圖1所示），使微藻產量提到了 193. 33%,生物質產量達到2. 31g/L,油脂產量達到1258. 65mg/L。導光板目前工 藝成熟，成本低廉，對微藻無毒害作用，因此將其用于微藻產業化培養的跑道池 反應器中，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，傳統跑道池反應器的收益為0.18元/升，而利用內置導光板的跑道池 光生物反應器可獲得0.35元/升的收益。同時，在工業化常用的管式反應器的基 礎上，創新性的提出了一種新型非連續光照管式光生物反應器，通過間斷遮光方 式，形成了反應器內明區和暗區的周期性分布，實現了微藻在反應器內流動時的 規律性明暗交替，從而觸發閃光效應，使微藻生長速率提高了 15%。 在微藻生長到穩定期后，需對反應器中的微藻進行采收。傳統的采收方式包 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基濃縮微藻，吸收后可通過高溫煙氣脫水回 收再利用。利用采收后的濕藻進行水熱液化的預處理方式，將藻細胞破壁，使細 胞內的多糖、蛋白質、油脂等析出并解聚成小分子的單糖、氨基酸、脂肪酸，之 后這些小分子物質經微生物發酵，產出甲烷、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節劑。EPA被稱為“血 管清道夫"，能促進循環系統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”，是神經系統細胞生 長及維持的一種主要成分，是大腦和視網膜的重要構成成分，在人體大腦皮層中 含量高達20%,在眼睛視網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品，我國于2010年批準納入食品新資源產品目錄。 針對微藻生物質高效能源化利用的問題，提出太陽能加熱實現微藻水熱預處理， 再利用水解液和固態殘渣厭氧發酵制取富氫甲烷氣，實現微藻全組分轉化利用， 并建立了中試系統（如圖2, 3）o通過太陽能水熱水解，微藻發酵產甲烷過程的 速率和轉化率得到顯著提升。

利用工程化紅細胞治療痛風 痛風是成年人中最常見的炎性關節炎，其患病率逐年升高，與生活方式、藥物使用、肥胖、性別等有關，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濟負擔。痛風在全球范圍內的患病率為1％~4％，其中中國大陸的平均患病率約為1.1%，臺灣地區更為普遍，發病率高于8%。 痛風是由于體內尿酸單鈉晶體（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。高尿酸是痛風發展的最強單一危險因素，在痛風患者中，血清尿酸（uric acid, UA）水平普遍超過 0.41 mmol /L。除此之外，痛風發展還與免疫系統有關，包括許多可溶性因子如促炎性細胞因子，脂質介質和補體都與痛風發展有關。 目前，臨床上的治療痛風的藥物仍比較匱乏，尤其是后期慢性痛風。不管是傳統療法如一些抗炎藥，還是外源性尿酸氧化酶（urate oxidase, UOX），都有各自的問題，無法滿足痛風患者的需求，導致病情惡化，嚴重影響患者的生活質量。因此，亟需開發針對痛風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。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由URAT1吸收進入到細胞內并由細胞內UOX代謝，長期在循環系統中清除過飽和的尿酸鹽，從而實現治療效果。 我們將測試利用痛風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。同時建立瞬時誘導的高尿酸動物模型，用于評估工程化紅細胞的體內療效。 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病率與致死率均列第4位。據世界衛生組織（WHO）發布的全球癌癥流行病學統計報告顯示，2020年全球大約有60萬宮頸癌新發病例，34萬宮頸癌死亡病例。2020年中國新發病例11萬，約占世界宮頸癌新發病例的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表達，不會因抗原丟失而產生免疫逃逸，在正常組織中不表達，因此以E6/E7蛋白為靶點靶向宮頸癌細胞，可特異性殺滅腫瘤細胞。治療性HPV16疫苗相對于傳統治療的優勢及其已經表現出的良好的療效，但是多肽、RNA、DNA治療性疫苗在體內易被降解，半衰期短，誘導免疫應答的效率有待提高，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具有其他傳統藥物載體不可比擬的優勢，近年來倍受關注。 利用我們的天然紅細胞工程化改造平臺，可穩定實現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，以及經過刺激后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療效。