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面向生命科學的原位顯微分析與操作儀
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。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
南開大學機器人與信息自動化研究所于1992年在國內率先開展面向生物醫學工程的微操作機器人研究，并于1996年研制成功國內第一臺面向生物醫學工程的微操作機器人系統，2002年獲得微納機器人領域第一個國家技術發明二等獎。
近些年來，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。研究團隊利用該儀器實現了機器人化的細胞核移植流程，并致力于提高克隆操作發育率。首先，通過在核移植過程中分析細胞受力，提出了基于最小力的細胞撥動方法，攻破了自動化核移植最大的技術屏障；其次，探索了面向減小細胞傷害的微操作方法，提高了胚胎發育中最關鍵的指標——囊胚率；最終，在2017年，將510枚利用該儀器完成核移植的重構胚移植到代孕豬中，并于2017年4月底分兩胎生下17頭小豬。這是世界首例由機器人完成核移植操作的克隆豬，該成果已被國家自然科學基金委及新華社、人民日報、中央人民廣播電視臺等媒體進行報道。
南開大學
2022-07-28
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
微分方程解的相似結構理論
項目簡介： 油氣田開發
西華大學
2021-04-14
微分代數時序動態邏輯的CPS屬性驗證方法
可有效用于對CPS進行系統建模、屬性規約和屬性驗證。
東南大學
2021-04-10
天津市級課程思政優秀案例-Python數據分析與應用 - 奧運獎牌數據分析
本思政案例值巴黎奧運會火熱舉辦之際，以奧運會數據為載體，引導學生運用Python的Pandas庫進行數據清洗、篩選與聚合分析，并通過Plotly工具實現數據可視化。案例巧妙融合數據分析技能培養與思政教育，通過剖析我國奧運獎牌數據變化，讓學生直觀感受國家體育事業的蓬勃發展，深切領悟體育強國戰略背后蘊含的國家意志與民族精神。同時，鼓勵學生從數據中探尋體育精神內核，內化于心、踐之于行，涵養積極人生態度與愛國情懷。此外，案例數據可視化呈現國際競技格局，助學生理解多元包容、拓寬國際化視野，增強民族自豪感與文化自信，實現知識傳授與價值引領的有機統一。
天津市大學軟件學院
2025-05-21
一種基于時域脈沖整形系統的光學微分器
本發明公開了一種基于時域脈沖整形系統的可編程光學微分器， 其包括鎖模光纖激光器 MLL、第一色散器件、摻鉺光纖放大器 EDFA、 馬赫澤德調制器 MZM、偏振控制器 PC、任意波形發生器 AWG、光延 時線 ODL、第二色散器件和分頻器。本發明利用時域光脈沖整形系統 的原理，將微分器的光譜濾波特性從頻域搬移到時域中來，通過合理 設計任意波形發生器 AWG 的產生的調制型號，改變調制信號的形狀 來得到不同階數不同帶寬的微分結果，可實現階數、帶寬靈活可調的 光學微分功能。本發明使用的各種元器件屬于常用器
華中科技大學
2021-04-14
一種基于時域脈沖整形系統的光學微分器
本發明公開了一種基于時域脈沖整形系統的可編程光學微分器， 其包括鎖模光纖激光器 MLL、第一色散器件、摻鉺光纖放大器 EDFA、 馬赫澤德調制器 MZM、偏振控制器 PC、任意波形發生器 AWG、光延 時線 ODL、第二色散器件和分頻器。本發明利用時域光脈沖整形系統 的原理，將微分器的光譜濾波特性從頻域搬移到時域中來，通過合理 設計任意波形發生器 AWG 的產生的調制型號，改變調制信號的形狀 來得到不同階數不同帶寬的
華中科技大學
2021-04-14
基于HybridUML向微分代數程序轉換的CPS建模與驗證方法
本發明提出了一種基于HybridUML向微分代數程序轉換的CPS建模與驗證方法，實現了由HybridUML模型向DAP的轉換，并依據微分代數動態邏輯(Differential-AlgebraicDynamicLogic，DAL)推理規則對CPS實例進行驗證。該方法使用HybridUML對CPS進行建模，將其轉換成DAL的操作模型DAP，并且基于DAL對CPS屬性進行驗證。
東南大學
2021-04-10
熱重分析儀
熱重分析法（TG、TGA）是在升溫、恒溫或降溫過程中，觀察樣品的質量隨溫度或時間的變化，目的是研究材料的熱穩定性和組份。廣泛應用于塑料、橡膠、涂料、藥品、催化劑、無機材料、金屬材料與復合材料等各領域的研究開發、工藝優化與質量監控。
上海和晟儀器科技有限公司
2025-05-06