随着目前国际反恐形势的日益严峻，大到战场上恐怖组织的生化袭击，小到日常生活中大量行李信件内夹带的各类危险品，给国防安检等带来了前所未有的巨大挑战。因此，军工企业对于非接触式无损检测手段的开发和利用是企业内部品质把控的重要一环，同时也是国家经济高速发展的重要保障。现有技术手段存在的主要问题是检测时间长且准确率不高。相比之下，太赫兹波谱作为一种非接触式无损检测手段，可与危险品成分中的C\HO\N有机大分子发生相互作用，通过共振吸收谱探知危险品的种类与剂量。“TDS-I型太赫兹手持式危险品检测仪”在传统太赫兹时域波谱系统基础上，使用特种保偏光纤与精密光纤器件替代常规自由空间光路的全部透/反射镜片，形成了全光纤一体化结构，极大简化了仪器光路，增加了系统的集成性与稳定性；使用超高速光延迟扫描振子，搭配超高速数据采集锁放电路模块，实现了0.1sec/scan的超高速太赫兹信号采集，真正的实时在线样品检测；太赫兹信号重复性好、稳定性高，信噪比大于65dB，谱宽大于3.5THz；上位机软件使用LABVIEW设计，界面简洁友好，便于终端用户熟悉和操作；仪器外观秉承简约设计风格。可以实现爆炸物、生物制剂等危险品的临场快速在线检测，是一款军民融合的高科技含量产品。

随着目前国际反恐形势的日益严峻，大到国际战场上恐怖组织的生化袭击， 小到国内日常生活中大量行李、包裹、邮件、信封内夹带的各类危险品(毒品、 爆炸物、有害生化制剂等)，给国防、安检和人民的正常生活等带来了前所未有的巨大挑战。因此，军工企业对于非接触式、无损检测手段的开发和利用是企业 内部品质把控的重要一环，同时也是国家经济高速发展的重要保障。现有检测技术手段存在的主要问题是检测时间长且准确率

生物振荡网络作为生命体的内禀时钟，调节各种与时间信息相关的生命过程，因此需要在减小计时涨落的同时，保持对环境信号的敏感性。 对于处于热力学平衡态的系统，涨落耗散定理表明，高响应与低涨落不可能同时完成。但是生命系统处于非平衡态，并没有涨落耗散定理的约束。对于振荡网络这一非平衡态系统，如何保持高敏感性和精确性，以及对应的热力学的设计原理，是一个重要的利用物理原理理解生命系统的基本问题。 欧阳颀教授研究组与美国IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北京大学物理学院/定量生物学中心教授）展开合作，首次从理论上揭示了生化反应网络优化振荡功设计原则。研究发现，通过增加系统的自由能耗散，振荡的计时精确性增加，这与之前的研究相符；更重要的是，耗散的增加还能够增强系统对于外界信号的响应，两者呈正比关系。通过对简单模型的解析发现，额外的自由能耗散可以加强振荡相位与振幅的耦合，借此来增强对信号的响应，从而打破了平衡态的涨落响应关系。为了同时达到高敏感性和精确性，系统需要精细的分配参与反应的非平衡环路中的自由能耗散。研究基于化学势与反应流提出了两条重要的能量分配原则，并在相关实验数据分析中得到验证。

项目介绍： 农药残留问题是关系到国计民生和环境可持续发展的重大问题， 当前更成为全社会关注的焦点之一。加强、加快开发食品和饮用水安 全保障技术以及生态和环境监测与预警技术，大幅度提高改善环境、 食品质量的科技支撑能力不仅重要，也极为紧迫。本项目基于生物传 感器分析技术，在前期研究的基础上，利用目前已有的发明专利及取 得的科研成果，重点解决我国食品安全和环境保护中存在的检测、控 制和监测技术难点，创新性研发用于农药残留监测的生物传感快速筛 查装置及系统，并建立示范基地进行推广示范。 本项目基于南开大学分子识别与生物传感实验室在农残检测生 物传感器方面的研究基础和开发经验，综合科研合作院校、研究单位 以及企事业单位在相关技术领域的研发优势，将基础与应用基础研究、 仪器研制、样机生产和应用示范推广有机结合在一起，设计构建性价 比高、操作简便、耐久性强的高性能生物传感检测系列装置以用于农 药残留检测，并进行样机试制（便携式和台式）；与常规农残检测技 术和设备进行对比实验，优化所研发装置的各项性能指标；进一步将该生物传感检测装置用于水体、土壤以及农作物中农药残留量的实际 检测，共同探讨生物传感器在环境污染防治、农药残留污染物监测评 价体系中的应用，真正做到“产学研”相结合，为高新科学技术有效 服务于民生领域起到示范推广作用。 本项目以市场需求为导向，在现有科研成果与专利基础上，以纳 米生物传感器技术为基础的新型农药残留量传感检测器，技术上要求 高度保持生物活性物质的活性，不易脱落，提高电极使用寿命，这对 实现农残生物传感检测有着十分重要的意义。将纳米生物传感器技术 创新性地应用于农药残留量检测领域，在充分发挥纳米生物传感器特 异性强、灵敏度高、一般无需进行样品预处理等技术优势的同时，进 一步将生物活性材料、纳米材料、表面修饰技术等多项最新研究成果 有机结合，弥补了传统检测分析方法的局限与不足，可实现对农残检 测的实时化、动态化、直观化与可视化，在国内外均处于领先水平。 目前国内外研制成功的可实际应用的农药残留传感检测仪器鲜有报 道。 技术优势和特点： 1） 灵敏度高，针对有机磷类和氨基甲酸酯类农药的最低检测限 可达到 10-9 mg/kg，接近常规分析仪器的最低检测限; 2） 检测迅速，2 分钟之内可以完成农残检测，可实现大批量样 品的快速筛查； 3） 特异性好，检测结果不受果蔬中色素、土壤、微尘等杂质的 干扰，检测准确度高；4） 操作简便，一般不需对果蔬样品进行复杂的预处理，可将样 品中待测成分的分离与检测合二为一，使整个检测过程简便迅速，容 易实现自动分析； 5） 成本低廉，台式农药残留传感检测仪器的生产成本远低于大 型分析仪器，便于推广普及； 6） 稳定性好，相对标准偏差 RSD ≤ 2.18%。

针对重大疾病建立无创快速检测新技术，按照目标分子设计、纳米自组装等 方法制备出选择性敏感材料，以可视化传感芯片与检测系统实现全新的非侵入式 肺癌早期筛查方式，克服了传统方法的弊端肺癌已是世界病死率第1位的恶性肿瘤，我国每年新增肺癌和患病人数将居 世界之首，肺癌是严重威胁人类生存的主要恶性肿瘤之一，其恶性程度高，预后 差。据不完全统计，每年全球肺癌新发病例为120万人，而中国是全球肺癌患 者最多的国家，在我国每年约有60万人死于肺癌，约80%的病人在诊断明确 后一年内死亡，总的5年生存率只有5-10%,临床上，早期诊断率每增加1%, 全球就有约76万人免于死亡，中国约有16万人可获得新生，可挽回数以10 亿计的损失。产品市场潜力上100亿元。

1 成果简介电磁超声导波检测设备可实现对钢板和钢管缺陷的快速扫描，既满足电磁超声导波实验室需求又可满足工程应用，特别是针对高校用户提供开放式数据接口和检测数据源文件，可方便高校教师和学生科研使用。 仪器主要指标：工作电压： 220V 交流；探头激励信号频率、幅值和周期数可调；可以产生管道 L 模式、管道 T 模式、 Lamb 波模式和 SH 波模式的电磁超声导波；可用于管道和板材的腐蚀、裂纹等缺陷检测，最大检测板厚或壁厚为 20mm；可检出最小腐蚀缺陷 1t×1t×0.1t（深）；可检测最小裂纹 1t（长）×0.1t（深）， t为板厚；定位误差< 5 cm。图 1 电磁超声导波检测仪器2 应用说明研究成果已经成功应用在国家管道检测工程实验室、油田、电厂和高校相关实验室等多家企事业单位。 应用于油田管网检测；石化企业管道检测；电站管道检测。3 效益分析按国际压力管道检测工程通行价格计算，为每公里 1 万美元。

目前，国内外用于临床上使用的血氧仪只能检测指端或耳垂部位容血的血氧饱和度，或者专门用于监测心外手术体外循环系统管道中血液的血氧饱和度，不能检测脑部的血氧饱和度，检测部位受到限制。 南开大学研发的“脑血氧饱和度检测仪”，在检测探头中设置有可发出两种不同波长的发光二极管，并安装有两个光接收元件(两只硅光电池)，得到的检测数据一路是带有浅层组织的信息，另一路不仅带有浅层组织信息也带有脑组织的血氧信息，此两数据相减，便可得到只含有脑血氧的信息。仪器由探头、同步放大器、A/D转换器、单片机系统

本项目在提出了一种利用水相及油相介质之间表面张力的选择性通过结构（可称为“介质阀”）的同时，将这种介质阀结构集成于微流控芯片，配合磁珠实现了对核酸纯化的目的。同时，本研究基于介质阀结构及LAMP扩增技术完成了一套完整的微流控芯片及自动化检测-扩增装置。

1 成果简介燃料电池应用于军事、汽车、移动设备和家庭等领域。对于新生产的燃料电池堆，或在用的燃料电池堆，常需要了解电池堆内各节燃料电池的一致性和膜电极情况，但是国内外一直缺少检测燃料电池堆膜电极的技术和测量装置。 课题组研究出一种可方便检测燃料电池堆膜电极状况参数的方法和仪器。该测量仪具有如下功能和特点：可同步测量膜电极的催化剂有效活性面积、双电层电容、氢渗透电流和阻抗；数据自动采样，结果自动处理；可用于测量燃料电池单体和燃料电池堆，解决了以往即使检测燃料电池单体膜电极也需要多台测试仪器的问题，填补了燃料电池堆膜电极检测仪器的空白。测量仪可用于科研中对燃料电池内部不一致性的检查和原因辨析，可用于对各种场合的燃料电池堆进行现场检查和老化诊断，可用作燃料电池堆初装过程中的成组选配检测工具。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的仪器，具有较大的推广使用空间。测量仪包括硬件部分和软件部分。研究组已开发出测量仪的初级版，参见下图。初级版的测试软件基于 Labview 编写，界面简单易操作，通过配合电脑完成测量。研究组现在正进行开发测量仪器的升级版，期望其能够脱离电脑单独测量，更美观，更实用。  上图 初级版电池堆膜电极检测仪2 应用说明研究组应用该方法和测量仪进行了多次测量和研究，成果在国际国内会议的宣传推广中得到了许多同行的好评，并表示有购买意向。

点焊电极先端自动检测仪，受南京星乔威泰克汽车有限公司委托与支持，于2018年12月成功研制出样机。该样机利用机器视觉检测技术，通过图像理解等技术实现点焊电极先端氧化程度的自动检测，该仪器具有检测精度高、识别速度快、可靠性强等优点。设备可靠性高，能适应现场复杂环境要求；测量精度和识别精度高。