项目简介： 表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的 用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比 较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测 等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗 研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件 侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制 一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了 第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津 市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支 持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。 这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系 统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前 已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使 非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以 达到实用化。 技术水平及应用前景 所开发的试验系统已经达到了国际先进水平，申请专利两项。产 品化后，可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物 开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等， 具有很好的应用及市场前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物医学检测分析系统的批量生产成 本预计为 10 万元人民币左右，而国际上同类产品（瑞典 BIAcore 公 司生产）的最低售价为 10 万美元左右。可见，SPR 生物医学检测分 析系统是一种高技术含量、高附加值的产品。 其次，SPR 生物医学检测分析系统中的传感耦合部件因其进口成 本很高，目前还是一种半消耗品，即每完成一次测试后需作再生处理， 这样可重复使用几次，然后予以更换；即使这样，单次检测成本也在 200 元人民币以上。本项研究可以将传感耦合部件集成为便于批量生 产的传感芯片，可大幅降低成本。再生技术的研究成功，可以进一步 降低使用成本；若能大批量生产，在成本很低的情况下，也可实现一 次性使用。预计每个芯片的批量生产成本不到 50 元人民币，售价如 果为 100 元人民币，单次检测的成本将大幅降低。这样，一方面便于系统的推广应用，另一方面传感芯片作为一次性消耗品，需求量极大， 由耗材产生的利润也是非常可观的。 另外，我们还可以在此项研究的基础上，进一步开发适合于药物 靶标、药物开发、案件侦破、环境监测、食品安全检验以及兴奋剂检 测等其它众多领域进行检测分析的系列产品，其巨大的经济效益和社 会效益是不言而喻的。 

项目成果/简介:表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以达到实用化。应用范围:所开发的试验系统已经达到了国际先进水平，申请专利两项。产品化后，可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等，具有很好的应用及市场前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物医学检测分析系统的批量生产成本预计为 10 万元人民币左右，而国际上同类产品（瑞典 BIAcore 公司生产）的最低售价为 10 万美元左右。可见，SPR 生物医学检测分析系统是一种高技术含量、高附加值的产品。 其次，SPR 生物医学检测分析系统中的传感耦合部件因其进口成本很高，目前还是一种半消耗品，即每完成一次测试后需作再生处理，这样可重复使用几次，然后予以更换；即使这样，单次检测成本也在200 元人民币以上。本项研究可以将传感耦合部件集成为便于批量生产的传感芯片，可大幅降低成本。再生技术的研究成功，可以进一步降低使用成本；若能大批量生产，在成本很低的情况下，也可实现一次性使用。预计每个芯片的批量生产成本不到 50 元人民币，售价如果为 100 元人民币，单次检测的成本将大幅降低。这样，一方面便于系统的推广应用，另一方面传感芯片作为一次性消耗品，需求量极大，由耗材产生的利润也是非常可观的。 另外，我们还可以在此项研究的基础上，进一步开发适合于药物靶标、药物开发、案件侦破、环境监测、食品安全检验以及兴奋剂检测等其它众多领域进行检测分析的系列产品，其巨大的经济效益和社会效益是不言而喻的。

一、 项目简介生物电磁信号携带有生物活体的生理、病理信息，检测和提取有用生物电磁信号并据此分析其内部电磁过程，对于揭示生命活动本质和医学诊断治疗都具有重要意义。课题组于1995年开始对生物医学电磁场问题数值求解方法及应用进行研究，1997年主持了国家自然科学基金电工学科首个生物电磁领域课题“生物医学电磁逆问题求解的数值方法研究”。二、 项目技术成熟程度在生物医学电磁问题数学建模与求解方法方面，针对脑电（EEG）和电阻抗成像（EIT）的正、逆问题，分别建立了二维与三维数学模型、静态和动态求解模型，研究高效快速的求解方法。在功能成像方面，针对肺功能、乳腺癌以及腔内心肌瘢痕等检测问题，研制了128通道多频电阻抗实时监测与成像系统，对人体胸腔和乳腺的电阻抗特性进行检测与功能成像。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）近年来获河北省自然科学二、三等奖各1项；完成和承担国家自然科学基金重点项目2项，国家自然科学基金面上项目2项，省部级项目10余项；出版专著2本，发表论文百余篇，其中大部分被SCI、EI检索；申请专利2项。四、 高清成果图片3-4张 人体胸腔呼吸过程电阻抗信息检测与功能成像

表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以达到实用化。

表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此SPR传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于SPR技术的光机电一体化系统。 我校于1999年开始从事有关方面的研究，2004年底研制完成了第一套单通道SPR生物医学检

基于导模共振效应的生物检测系统是基于导模共振滤波器共振原理来进行生物样品的检测，具有高灵敏度，高分辨率等优点。主要是依靠检测导模滤滤波器的共振峰值的移动来实现的，当生物分子附着导模共振滤滤波器，就会引起透过或者反射峰值的变化。通过检测峰值的移动量可以分析出生物分子中抗原和抗体的结合度。

合生元在肠道保健过程中起着双管齐下、以“元”促“菌”的作用。壳寡糖的优势足以改变以往合生元的设计理念，采用壳寡糖与益生菌生产合生元，可以选择冲剂、胶囊、片剂等，加工工艺成熟简单。

在用户入厕时自动对人体相关健康指标进行检测和AI分析，解决人体健康数据采集与管理的痛点和难点，突破通过智能马桶采集和管理人体健康指标的难题，在技术上的优势为：① 无需培养用户习惯，将检测过程融入日常生活；② 实现AI全自动检测，无需手动操作；③ 检测功能多元化，体脂、尿检、便检、尿流率、孕期指标等一体化集成。目前该成果已获得30多项知识产权，是国际上唯一实现量产的全自动健康检测智能马桶，是老年、孕妇、肥胖、慢病等人群的福音。

农药是农业生产中十分重要的生产资料。然而，农药毕竟是一类有毒的化学物质，长期大量使用(只要是有机氯、有机磷和氨基甲酸酯类化合物)，对环境生物安全和人类健康都将产生较大的危害。我国是一个农业大国，农药使用品种多，用量大，其中70-80%的农药直接散落到环境中，不仅对土壤、地表水、地下水和农产品造成污染，而且进一步进入生物链，对整个环境生物和人类产生危害。由此可见，我国农药污染防治与生态环境保护任务十分艰巨。 目前，国内外对农药残留的检测都需经过长时间、复杂的样品前处理过程(包括提取、净化、浓缩等)，而且使用的检测仪器(例如，气相色谱、高压液相色谱等)庞大，价格昂贵，并需要专业人员操作。这不仅使环保、商检等监测部门的检测周期拉长、工作效率下降而且使普通居民、宾馆、饭店、学校及工厂食堂无法对购得的食物进行快速预先检测以防止食物中毒事件的发生。我们开发的以酶为基础的生物传感器是利用酶的高度专一性及其固定化后的可重复使用性研制开发出的一种新型检测仪。它可以免除冗长的样品前处理过程，在复杂的体系中不受其他物质干扰，准确地测出残留农药量。此仪器操作方便，定量准确，不仅适用于科研、环保等部门的快速监测，达到即时有效地阻止和判断农药污染事故的发生的目的，而且不需要专业人员操作，因而也适合于一般消费者使用。 生物传感器各项指标如下： 农药残留含量的测定极限为1×10-6mol/L 整个测量时间为10s-10min酶再生所需时间为10min-30min整台生物传感器及其测量仪器的总重量控制在3Kg以下

通过对QCM（石英晶体微天平）技术和检测标的物的化学特性的研究，课题组成功研制出一种基于石英晶体微天平（QCM）的生物医学农业等多领域快速低成本检测技术新型自动检测系统。课题组与中国农业科学院和四川大学生物治疗国家重点实验室建立了良好的长期合作关系。所研制的系统已经在中国农业科学院和四川大学生物治疗国家重点实验室的配合下完成了测试和实验，拿到了大量实验数据资料，完成了系统效能评估。经过实验得到数据说明了课题组研制的测试系统具有实时性好、分辨率高、成本低、体积小、操作方便等优点。该测试系统的检测精度可以达到纳克级别。