人工超材料是指亚波长尺度单元按一定的宏观排列方式形成的人工复合电磁结构。由于其基本单元和排列方式都可任意设计，因此能构造出传统材料与传统技术不能实现的超常规媒质参数，进而对电磁波进行高效灵活调控，实现一系列自然界不存在的新奇物理特性和应用。然而，传统的电磁超材料和超表面都是基于连续变化的媒质参数，很难实时地操控电磁波。 以程强教授为核心团队的课题组在国际上首次提出“数字编码与可编程超材料”，提出用二进制数字编码来表征超材料的思想，通过改变数字编码单元“0”和“1”的空间排布来控制电磁波。这一概念的提出不仅简化了超材料的设计难度和优化流程，构建了超材料由物理空间通往数字空间的桥梁，使人们能够从信息科学的角度来理解和探索超材料。更重要地是，超材料的数字化编码表征方式非常有利于结合一些有源器件（例如二极管和MEMS开关等），在现场可编程门阵列（FPGA）等电路系统的控制下实时地数字化调控电磁波，动态地实现多种完全不同的功能。 在该工作中，作者利用优化算法，设计相应的时空三维编码矩阵，超表面将入射波能量分散到空间任意方向和任意谐波频谱上，这一特性很好地缩减了雷达散射截面（RCS），未来有望应用于新型的计算成像系统。更重要的是，引入时间维度的编码之后，可以扩展传统的空间编码比特数，降低了实现高比特可编程超表面的系统复杂度。例如，一款2比特的可编程超表面，只要设计相应的时空编码矩阵，就可以在中心频率和谐波频率实现等效的360度相位覆盖，这是传统可编程超表面无法实现的，可用于实现波束塑形等一系列实用功能。 本工作得到了国家科技部重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项“微波毫米波数字编码和现场可编程超构材料的理论体系与关键技术”，以及国家自然科学基金等项目的资助，相关实验测试工作在东南大学毫米波国家重点实验室完成。

本实用新型公开了一种人工气道，特别是一种应用于医疗卫生领域的人工气道。本实用新型提供一种可以简化对人工气道封闭气囊压力进行监测，并能实时对封闭气囊的压力进行自动安全调节，同时防止误操作，使其可以安全且稳定维持在理想压力值的人工气道，包括导管、主接头、封闭气囊和充气管，所述主接头设置在导管的端部；所述充气管一端与封闭气囊相通，另一端与压力指示气囊相通，还包括压力安全阀。当临床医务人员在充气接头处注射气体，随着注射气体的增加压力指示气囊压力，封闭气囊以及压力接口处的压力也随之增加，一旦封闭气囊和外侧压力指示气囊压力过高超过压力安全阀安全值，压力安全阀打开漏气释放压力。

一、全身模拟人 *1、全身针灸模拟人设有≥300个穴位传感器（穴位应包括常见病针灸处方中的十四经穴和奇穴）。穴位点以LED灯光的形式呈现，软件端可控制穴位灯光的开启与关闭。 *2、全身模拟人：点穴模拟人模拟一成年男性，身高170CM，模拟人为整体结构（非四肢拼接而成），四肢均可自由活动。 3、针灸模拟人全身均为真实柔软的仿真皮肤、仿真实皮下与肌肉组织、手感真实触有弹性仿真皮肤有非常好的柔韧性。同一位置针刺多次不会出现明显孔位，表面形状、触摸手感均与人体无异，非常的真实。 *4、仿真模拟人体内有完整的全身骨骼仿真结构、四肢骨骼可活动，有良好的弯曲的功能。体内有完整的骨骼仿真结构,真实的展示各部位骨性标志。全身各部位关节为金属构件连接，灵活、牢固可任意摆放各种点穴取穴体位。 5、体表解剖标志明显，有明确的脊柱骨凸点、肋骨凸点、乳头、肚脐等定位特征点，并可进行点穴定位。 6、具有逼真的口腔(牙齿、舌、悬雍垂等)及气道(会厌、声门、气管等)。 7、模型材料采用了无毒、无害的环保级材料。 8、模拟人与软件之间支持有线与无线两种连接方式。 二、实训功能 *1、软件系统中打开经络或穴位，全身针灸模型人可亮起相应穴位灯。 2、每个穴位都是独立传感器，单个传感器故障不影响整个系统的使用，每个穴位传感器支持单独拆卸更换。 *3、在全身模拟人上针刺某一穴位，软件系统自动播报该穴位点名称，并跳转到相应位置，并以高亮显示，在软件中点亮某一穴位，模拟人上对应的穴位亮起。 4、可在全身模拟人上根据骨性标志、体表标志等不同取穴方式进行真实人体取穴。 *5、实时实训：针对全身的穴位可以分经络进行单独展示，配合全身模拟人进行针刺练习，触发穴位后软件进行实时响应，系统可实时显示该穴位的名称、国际代码、点位、解剖位置、主治、操作等信息，同时播报其穴位名称。 6、穴位提示：可以单独控制单一穴位的灯光提示，方便认穴练习。 7、经络练习：可以点亮一条或多条经络穴位进行相关经络学习。 8、多穴练习：可针对性的点亮多个穴位进行练习，系统给出实时反馈。 9、模型穴位灯光可实现经络的循行走向。 10、支持分层感知功能，在人体模型穴位上进行按压时，软件同步显示按压力度、按压时长及按压感知层次，并实时以视图形式呈现按压力度变化。 11、具备压力反馈功能，可根据穴位，设置不同耐受阈值，在进行按压时以视图形式呈现按压力度变化和按压时长信息。 12、系统具备压力反馈功能，穴位按压时，可调控反馈按压力度大小。 三、软件功能 1、系统包含经络腧穴解剖、点穴训练、综合病例训练、发布点穴考试等功能。 2、穴位认知包含包括十二正经、十二经别、奇经八脉共32条经脉，包含362个经穴，50余个经外奇穴。点击该穴位可直观了解穴位所在位置。针对每条经络及穴位的点位、解剖位置、主治病症、针刺手法均有详细释义，并可以利用虚拟数字人体模型交互操作使用。 3、解剖系统：包含骨骼系统，关节系统，肌肉系统，消化系统，神经系统，动脉系统，静脉系统，淋巴系统，皮肤系统，呼吸系统，泌尿生殖系统，内分泌系统等人体数字虚拟系统，方便理解中医穴位在人体结构中的毗邻关系。在系统中可对数字人体进行拆分、隐藏等多种解剖功能的操作。 4、经络循行：通过三维动效形式展示，可直观了解人体经络循行。 *5、可对数字模型进行放大、缩小、平移、一键初始状态、一键返回主页面，可前、后、左、右、上、下六视图切换三维模型视角，对任意界面进行截图保存等多种操作。 6、系统设有多种背景颜色适配多种场景。 7、语音功能：针对详细注解内容，进行对应的语音讲解。 8、透明功能：可一键透明皮肤、肌肉、骨骼，也可以调节不同层级的透明度，利于学习针灸腧穴对应的内部解剖结构。 *9、身体层级：可以对皮肤、肌肉、骨骼、动脉、静脉、内脏、神经进行隐藏和显示。 10、文字介绍：点击任意腧穴都可以显示其名称、介绍等信息。 11、即触即显：任意点击某个腧穴/某个解剖结构，可以立即显示其名称及对应结构注释。 12、搜索：输入穴位名称、拼音或代码，可在三维人体模型上快速定位到该穴位。 13、歌诀背诵：包含井荥输原经合歌、八会穴歌、络穴歌、郄穴歌、八脉交会穴歌、背腧穴歌等针灸歌诀。 14、腧穴定位体表解剖标志具备20余个重要人体解剖标志位置，可一键显示全部体表解剖标志定位点。 15、骨度分寸：以《灵枢·骨度》里的人体各部的分寸为基础，用于腧穴定位的方法。根据当前学习的穴位，一键获得根据骨度折量定位法得出的位置信息，更方便腧穴认知。 16、对称穴位：不仅可以学习单侧的经络穴位，更方便进行对侧穴位的认知学习。 17、重置或复位：一键恢复三维模型至初始状态。 *18、常见的危险穴位具有特殊标记，详细信息包含针刺异常情况表现及情况处理。 19、支持按部位显示/隐藏虚拟人体模型，可分为全身、头部、躯干部、上肢（左）、上肢（右）、下肢（左）、下肢（右）等多种模型状态。 四、取穴模块 1、取穴训练 1.1、可在模拟人身上进行全部穴位的取穴模拟。支持不少于400（单穴）个穴位的取穴练习。 1.2、系统可随机挑选10个穴位进行训练，操作结束后，系统实时给出评分，成绩单可查看每个穴位的操作过程和分值记录。 1.3、在软件虚拟人体上进行穴位的寻找与确认，实时反馈取穴位置的对错，亦可随时查询所练习腧穴的正确定位，以便即时纠正及再次练习巩固，结束训练后可自动生成训练记录。 1.4、支持以全国针灸推拿临床操作技能大赛的腧穴定位比赛规则随机出题。 2、专项取穴训练 2.1、具备教师指定和自主选择功能。 2.2、教师可以设置题组数目、组题形式，支持系统随机组题和自定义组题。 2.3、教师可自行设置取穴形式，支持一键发布训练穴位。 3、综合病例训练 3.1、包含头面躯体痛、内科、妇儿科、皮外伤科、五官科、急症等多科室的病例针灸治疗内容。 3.2、包含头痛、面痛、腰痛、面肌痉挛、落枕、颈椎病、漏肩风、坐骨神经痛、晕厥、眩晕、中风、高血压病、痹证、胁痛、痴呆、不寐、心悸、水肿等病案诊断、治疗方法。 3.3、每个针灸病例考题作答后系统自动给予正确答案对比。 4、发布取穴考试 4.1、试题类型支持智能针灸全身人身上针刺取穴和系统虚拟人身上取穴，教师可分别设置每个穴位的考核形式。 4.2、考试穴位支持按照设置的常用穴位和非常用穴位自动随机生成，支持按经络、部位等自主选择穴位生成。 五、配置清单 1、全身针灸仿真模拟人一具。 2、65寸落地式触控交互系统一套，配备可移动式支架。 3、可升降按摩床一台。 六、中医针灸数字人系统V1.0 一套

嗓音显微外科是结合显微镜和支撑喉内镜、CO2激光及冷器械等设备的多设备融合微创手术。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 嗓音显微外科是结合显微镜和支撑喉内镜、CO2激光及冷器械等设备的多设备融合微创手术。嗓音是人类“第二张脸”，患者期望值高，但声带解剖结构精细、发声生理复杂。另外喉气管所在位置深、手术空间狭小、路径狭长，操作困难；再者多种高精度设备配合应用不易，因此，嗓音显微外科对于嗓音外科医生有着很高的技术要求，以往咽喉嗓音显微外科只可“言传”不可“身教”，医生培养时间长，“十年难培养一个专家”。对于医疗资源匮乏的基层地区，难有喉科医生成长的土壤；即使是有较好培训体系的大型医院，低年资医生的实际操作教学也往往只能通过电视录像观察或在上级医师指导下对患者进行有限的操作。这是造成低年资医生技术成长慢、学习曲线、周期长的主要原因之一。有鉴于此，提出一种可供不同年资医生模拟操作的设备，以提高咽喉嗓音外科医生的手术技巧是很有必要的。 模拟医学作为一门利用模拟技术创设模拟患者和临床情景来替代真实患者进行医学实践教学的学科，在国际上已经逐渐成为医学教育一项基本教育方式。上世纪90年代有训练功能的模拟人进入国内，随后随着虚拟现实技术的推广，在腹腔镜等微创手术培训中得到长足发展。 目前耳鼻喉科的模拟医学教育还处于发展阶段。咽喉微创领域的模拟医学教育国内外都基本是空白的状态，2019年我科自主研发了一种喉显微外科手术模拟训练装置，其包括用于固定离体喉（猪喉）标本的喉体固定模块、以及用于固定喉镜的喉镜固定模块。该训练模拟器采用了动物（猪）喉标本（市场上可以批量购买，极容易获得）及专业显微外科手术设备器械模拟手术环境，防真度高，操作者使用显微镜通过支撑喉镜观察声带，并可使用实际手术器械、CO2激光等进行模拟手术。实现了在真实的生物咽喉结构中进行粘膜下注射、微瓣制作、声带病变处理、显微缝合、CO2激光手术等模拟操作，通过“无风险”的重复模拟操作培训，缩短学习曲线，熟练掌握技巧，提升医生的信心，改善医疗质量及安全，减少医疗失误；近乎全流程模拟，有效提升对流程与程序的熟练程度；“让学员数十次的反反复复练习，使他们闭上眼睛也能完成操作”，迅速掌握嗓音显微外科得的高难度精细化技术操作，开创该领域全新的教学培训模式。 我们的模拟系统高度重现了真实咽喉微创手术场景，由可旋转调节铝铁合金底座（①）、可伸缩旋转喉镜固定架（②）、以及可移动固定的PVC塑胶底板（③），三大模块协同模拟完成真实手术世界中的支撑喉镜暴露及固定。而模拟系统里的另一重要模块——可灵活调节的托手架（④），则是适应人体工程力学及咽喉手术特点、提高术者手操作稳定性的重要组成部分。 我科前期在咽喉微创领域做了系列创新技术探索和研究，开展及发表相关创新技术高质量SCI论著10余篇。如率先开展Hopkins镜下气管支气管异物取出术，大大降低手术难度及风险 ( Eur Arch Otorhinolaryngol. 2012;269(3):911-916.) (Annals of Otology. Rhinology & Laryngology 120(7):484-488).。应用CO2激光的黏膜下剥离治疗喉乳头状瘤，减少手术创伤及降低肿瘤的复发（Acta Oto-Laryngologica, 2010; 130: 281–285）（中华耳鼻咽喉头颈外科杂志 51.10(2016):727-732.）（山东大学耳鼻喉眼学报2018 年11 月第32 卷第6 期）等。针对CO2激光技术应用发表“CO2 激光在咽喉科疾病治疗中的应用进展”（临床耳鼻咽喉头颈外科杂志2018第32卷19期1447-1449）；主持的“早期前联合累喉癌的开放及和内镜微创术式对比”的全国多中心前瞻性临床研究正在顺利进行（中山大学5010项目，项目编号：2017004·科研 [2017]71号；10年200万）。针对微创手术技巧，我科团队主编的人卫重点书刊：《咽喉微创手术的策略及技巧》，即将出版。同时，培训班也有《咽喉微创技术模拟培训手册》指导学员操作，也即将出版，为咽喉微创模拟培训积累的大量的经验，方案及教材，已形成较为完善的模拟培训体系。

XM-523鼻、口、咽、喉腔模型   XM-523鼻、口、咽、喉腔模型由头颈部、喉腔正中矢状切面左、右侧半，上、下两部分，以及游离的舌和咬肌、咽缩肌等10个部件组成，并显示表情肌肉、颅骨、鼻、口、咽、喉腔正中矢状切面、鼻中隔、面肌、咽肌、游离舌等结构。 尺寸：放大约2倍，36×30×23cm 材质：PVC材料

XM-523鼻、口、咽、喉腔模型   XM-523鼻、口、咽、喉腔模型由头颈部、喉腔正中矢状切面左、右侧半，上、下两部分，以及游离的舌和咬肌、咽缩肌等10个部件组成，并显示表情肌肉、颅骨、鼻、口、咽、喉腔正中矢状切面、鼻中隔、面肌、咽肌、游离舌等结构。 尺寸：放大约2倍，36×30×23cm 材质：PVC材料

类风湿性关节炎是世界三大难治病之一。常累及掌指关节和腕掌关节，关节被破坏，导致疼痛，畸形及功能障碍，生活不能自理。在手术方法上，关节融合，滑膜切除，韧带修复，关节切除成形等有一定疗、但在缓解疼痛及功能重建方面均不及人工关节置换术疗效可靠，所以我们研制了人工掌指关节。

角膜（Cornea）作为眼部的重要组织之一，不仅承担着屈光、维持眼部正常结构的功能，对外界的病原体及尘埃颗粒也起到阻挡作用。然而，角膜同时也容易受到诸如细菌或病毒导致的眼部感染、化学或机械性损伤，以及肿瘤和自身免疫性疾病等影响。因角膜而引起的失明已成为全球第四大致盲原因，主要治疗方法就是角膜移植。当今全球单侧角膜失明人数约2300万，双侧角膜失明人数约490万，但每年角膜供体供应量只有约10万。此外，如果受体患者出现角膜血管化或先前排斥史,移植失败率可高达70%。因此，寻找临床上可大量获得并且具有良好的生物相容性人工角膜，是当前亟待解决的问题。 郭琼玉与约翰·霍普金斯大学助理教授Anirudha Singh，美国工程院、医学院两院院士Jennifer H. Elisseeff合作，在国际上率先提出并实现了蛋白多糖类似物对胶原蛋白纳米纤维结构的有效调控（图2）。 据悉，角膜胶原纤维的直径大小与排列方式对角膜材料的透光率和机械性能起着决定性的作用。该研究发现，环糊精类环状低聚糖能够调节胶原纤维的玻璃化、排列和超微结构，尤其是β－环糊精添加到I型胶原蛋白中后产生了与供体角膜相似的纤维层状结构，从而得以获得一种具有优越透明性和机械韧性的人工角膜植入物，并且在体外和兔角膜部分切除术模型上验证了该仿生人工角膜的生物相容性和手术性能。这项工作为体外制备具有临床转化前景的仿生人工角膜研究奠定了基础。