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。

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。

微波反射结合准光学技术是测量等离子体密度涨落空间分布在国际上新的发展方向。微波反射成像诊断是近十年来在微波反射技术和准光学成像技术基础之上发展起来的，主要用于测量等离子体二维或三维磁流体不稳定性以及电子密度涨落的新技术。

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

项目背景：在传统的消防系统中，探测器、控制器等产 品都是通过 RS485、局域网或者 GPRS 等方式传输信号，施工 复杂，维护也困难。即使应用了无线技术，由于设备本身功 耗大，必须频繁得更换电池。这些情况在现有的消防系统中 非常常见，往往由于网络传输问题或者设备电量不足延误报 警信号的传输，造成严重后果。近年来，消防安全管理正逐 步从信息化、数字化向网络化、智能化方向发展，建设智慧 消防已经成为大势所趋。该研究对服务场所进行全天候监 控，通过探测器，控制器以及基于物联网模式搭建的网络消 防平台，可监控服务场所的火灾情况、温度变化，可燃气体 浓度等，并将消防信息无线上传至云管理平台端；同时平台 自动启动相应联动视频监控，辅助确认火情灾情；此外，平 台还可第一时间通过，手机 APP、语音电话等告知责任人， 快速形成“技防+人防”的火灾综合防控力，将火情有效控 制在萌芽状态。一是通过应用 5G 技术，实现各类传感器需 要具有超低功耗的传感技术，实现广覆盖，要求信号穿透力 更强，具备较长的生命周期且传输性能稳定；二是通过物联 网跨平台开发，将智慧消防的系统软件，实现多平台的适配， 既能在移动设备上实现，又需要在固定设备上实现，并解决 数据冗余，提高效率。 所需技术需求简要描述：1.低功耗传感器及其它零部件 的选型，程序控制，保证使用周期能达到 4 年以上。2.覆盖能力强，抗干扰能力强，在网络信号薄弱区域不增加功耗， 保证运行周期。3.跨平台的应用开发，数据存储安全可靠， 解决数据冗余，运行高效。  对技术提供方的要求:1.具有物联网及自动化设计专业 能力，具有成功的实施案例，有专业有经验团队。2.熟悉产 品结构设计，熟悉产品信息化、自动化设计。3.团队带头人 须具有正教授职称，合作方须为专业工科院校，结合实际， 技术方案成熟可靠稳定有创新思维，不涉及知识产权侵犯。 

气体放电低温等离子体中含有大量活性粒子，包括高能电子、离子、自由基、活性原子和分子及紫外光子等，能够激发一系列物理和化学反应，而宏观温度又可以保持较低水平，可以使低温下难以发生的反应得以实现。此外，等离子体技术和传统的催化剂相结合能够产生等离子体催化协同效应。本项目面向目前亟待解决的能源和环境问题，设计研发了不同结构的同轴介质阻挡放电反应器、刀片式滑动电弧反应器以及旋转滑动电弧反应器等，这些反应器结构简单、制作成本低、可与传统催化等技术相结合，并且可实现工业化放大；另外开发了适用于这些反应器的交流高频、微秒脉冲和纳秒脉冲等电源，所构建的低温等离子体协同催化系统可应用于能源转化和环境保护等领域。

数控等离子切割机行业属于高端装备制造产业和战略性新兴产业，实现其完全国产化有助于我国由制造大国到制造强国转型，具有重要战略意义。等离子切割机包括机械和电控两大部分，后者又包括等离子电源、数字控制系统CNC以及其他六大重要配件。 本项目创新技术如下：（1）部分斩波的三相PWM整流器技术和软上电技术；（2）两级交错并联模块化BUCK型DC-DC变换器；（3）高压低频引弧装置、高灵敏弧压调高器以及自动气控箱等；（4）ECAN总线实时信息传输技术；（5）智能自动套料软件。 本项目技术水平如下：（1）等离子切割电源支持直流260A，电流控制误差≤2%，电流纹波系数≤5%。（2）数控系统CNC控制轴数：2－4轴联动；控制精度：±0.001mm；坐标范围：±99m；（3）工件切割质量的5大指标达到国外同类产品的性能，如切口棱边垂直度接近1.5度-2.5度）。支持全时、自动、高效的平面切割和坡口切割，支持自动套料。 本项目实施过程中，与上海方菱计算机软件有限公司密切合作，2013年12月获得上海产学研合作优秀项目奖一等奖（中小微企业），2015年11月获得第17届中国国际工业博览会创新奖。