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所需核心元件皆为工艺成熟的工业产品

作者:博乐坊更新时间:2021-01-31 23:07点击次数:字号:T|T

  可应用于轨道交通上盖建筑、减缓地铁振动的三维震振双控装置,用于预制装配式建筑大型钢管柱梁节点的高强单边连接技术与装备,对路面进行多维高频检测与智能养护的装备与技术,实现无人值守的工业过程在线监测和智能控制的边缘计算平台,对工业废酸进行资源化处置的水处理剂,助力污水处理厂提标扩容的高浓度复合粉末载体生物流化床技术,防止水体富营养化的水体微生物活化原位修复技术,检测血液自身抗体的肺癌早期诊断试剂盒,治疗难治性皮肤病疗效显著的新型实时可控无痛光动力治疗智能系统,对癌症进行高效、灵敏检测的新型循环肿瘤细胞检测纳米技术……12月22日下午,同济大学“2020年度十大最具转化潜力科技成果”发布。十大科技成果涵盖了工程制造、绿色环保和生物医药等多个领域。

  上海市教委科技处处长许开宇,上海市科委创新服务处副处长梁冰,杨浦区科委主任肖菁,嘉定区科委副主任金世珍,同济大学副校长吴志强、顾祥林等出席发布会。

  作为同济大学加速推进科技成果转移转化、促进创新创业人才培养的又一实际行动,今年7月,同济大学2020年度“十大最具转化潜力的科技成果”评选活动正式启动,面向各学院、附属医院及学校控股所属公司的科研团队或人员开展。11月,来自政府、行业、投资、专业技术等领域的40余位专家和学者,对科技成果进行了初次评选,25项成果脱颖而出。近日,学校组织现场专家评审会,对初评入围的这25项成果项目进行项目答辩,“十大最具转化潜力科技成果”由此诞生,另15项科技成果获入围奖。

  十大科技成果中,4项成果属于工程制造领域,它们分别是土木工程学院周颖教授团队研发的“带刚度自适应特性的三维震振双控装置”,机械与土木交叉学科团队简小刚、王伟团队研发的“封闭截面构件高强单边连接技术及装备”,交通运输工程学院杜豫川教授团队研发的“路面多维高频检测装备和智能养护技术及应用”,以及电子与信息工程学院康琦教授团队研发的“面向工业系统智能优化与决策的边缘计算平台”。

  环境科学与工程学院3项绿色环保领域的科技成果入选,分别是戴晓虎教授团队研发的“高浓度复合粉末载体生物流化床技术”,李风亭教授团队研发的“工业废酸资源处置与在水处理中的应用”,以及柴晓利教授团队研发的“基于微生物调控的水体原位生态修复技术”。

  还有3项科技成果属于生物医药类成果,它们分别是医学院光医学研究所、附属上海市皮肤病医院王秀丽教授团队研发的“新型无痛光动力治疗皮肤病关键技术及转化——新型实时可控无痛光动力治疗智能系统”,医学院、附属东方医院陈炳地副教授联合刘中民教授和崔征教授团队研发的“新型循环肿瘤细胞检测纳米技术”,以及附属上海市肺科医院粟波研究员团队研发的“新型血液自身抗体的肺癌早期诊断试剂盒及应用”。

  同济中车创新研究中心主任何翠微、长江三峡集团上海分公司总经理石小强、基石药业(苏州)有限公司大中华区总经理赵萍,作为行业专家,分别对入选的这三类科技成果作了现场点评。他们表示,这些科技成果具有很高的科技含量和非常好的应用前景,希望通过校企等多方共同努力,早日推动它们转化落地。

  发布会上,吴志强作了题为《从acatech2020到精准聚焦前沿》的主旨演讲,展望了4D材料、采水膜技术、基于模型的建筑工程系统、智慧空间、真菌生物技术、身体预警系统、协作和类人型机器人等一系列前沿科技图景。

  顾祥林在致辞中表示,每年,在同济大学实验室里,都有一大批优秀的待转化的科学研究成果诞生。学校开展“十大最具转化潜力科技成果”评选活动,就是希望发现这些成果,并联合专业机构、企业等多方共同推动这些科技成果尽快转化落地,更好地服务国家和区域经济社会发展。

  此次评选活动由同济大学科研管理部、同济创新创业控股有限公司主办,上海同济技术转移服务公司、上海同济科技园投资管理有限公司承办。

  同济大学主动对接国家重大战略需求,充分发挥优势学科和科研特色,为一批国家重大建设工程提供直接技术支持,也实现了一批重大科技成果的转移转化。学校积极贯彻落实国家各项促进科技成果转化政策文件精神,从政策制定、全生命周期科技成果服务体系建设、提升科技成果转化能力等多方面地推进科技成果转化工作。2017年5月,学校出台《同济大学科技成果转移转化实施细则》,明晰转化实施流程,规定给予成果完成团队不低于70%的转化收益奖励。

  同时,学校不断完善全生命周期科技成果转化服务体系,从成果创造、申请保护、评估运营、转化实施、评价激励全过程开展引导和推动高质量科技成果转化。为科技成果提供项目孵化、投融资、知识产权等系列服务和资源支持。着力打造覆盖到学院、科研基地平台及科研团队的科技成果转化主动服务团队,开展成果研究创造的前期服务,提高科技成果质量;提升成果评估运营工作,筛选出高质量科技成果,积极推介;加强转化规划和转化孵化,催生产生产业化级别的成果转化项目。

  今年9月,同济大学获批教育部第二批高校科技成果转化和技术转移基地;10月,获批国家知识产权示范高校。学校后期将以这两个基地的建设为核心工作,进一步完善科技成果转化工作体系,推进科技成果转移转化工作。

  该成果为带刚度自适应特性的三维震振双控装置,其由并联螺旋弹簧与碟形弹簧组及运动解耦构造等创新工艺组成,从而形成“高静、低动刚度”的新型震振双控系统。装置可提供适应各种上部承载体的竖向刚度,突破了水平与竖向减振耦合技术瓶颈,减小摇摆倾覆风险。成果由同济大学土木工程学院周颖教授团队研制完成,相关成果公开美国发明专利1项、授权及受理专利18项,论文获得国际知名期刊《Journal of Engineering Mechanics》当期Feature Paper。

  此成果可广泛应用于城市新涌现的轨道交通上盖建筑,以提高建筑居住或办公环境舒适度,减轻地铁振动带来的潜在健康问题,亦可应用于精密设备,解决三向震振双控技术难题,推动土木建筑等相关产业发展,带来显著的社会效益。

  该成果投产使用后,可实现隔震设计阶段上部结构的降度设计,减小结构构件截面,增加商业使用面积或居住面积,显著降低结构工程造价。此外,所需核心元件皆为工艺成熟的工业产品,装置性价比高,相比传统轨道隔振方案,震振双控成本大幅降低,取得巨大经济效益。

  当前,在我国推进轨道交通建设的背景下,该成果具有极强市场竞争力,目前已得到多家业主单位与设计单位的密切关注,以及数家震振双控装置厂商的紧密跟踪,具备成果转化的坚实基础条件,具有广阔的应用前景。

  该成果研究团队以同济大学机械与能源工程学院简小刚副教授和土木工程学院王伟教授为核心,依托于同济大学两个国家重点学科即土木工程学科和机械工程学科交叉平台——国家土建结构预制装配化工程技术研究中心,瞄准我国新型城镇化建设需求,针对我国预制装配式建筑产业化过程中存在的大型钢管结构件装配困难、难以单边锁紧安装、单边连接设备严重匮乏等关键问题,通过学科交叉与融合,成功研制开发出一种能够应用于预制装配式建筑领域钢管柱梁结构件摩擦型高强螺栓单边连接产品与安装设备,为我国绿色建筑及建筑工业化实现规模化、高效益和可持续发展提供技术保障与产品支撑。该产品单侧安装、单侧拧紧,避免了现场焊接。

  经同济大学国家土建结构预制装配化工程技术研究中心的实际对比测试,该成果开发的新产品及其设备已填补国内空白,在主要性能指标上全面领先国际同类产品,有望颠覆国际市场格局,为预制装配式建筑产业化提供可靠支撑。由于此类产品在预制装配式建筑、桥梁等封闭式截面高强度单边连接中消耗量大,其产业化前景十分广阔。

  该成果已获授权国家发明专利23项,拥有完全自主知识产权。围绕所创造的新型安装方法与装备,已形成了全套解决方案及相应的专利保护体系,并以此为基础,基于该产品的装配式建筑大型钢构件单边连接技术已通过专家评审并被列入中国土木工程学会标准。所研制的产品已成功应用于四川成都市新型钢结构川东民居示范工程项目、中建钢构的美国关岛项目等10多项国内外工程中。

  同济大学交通运输工程学院杜豫川教授团队研发的路面多维高频检测与智能养护系统,利用先进的车载分布式传感、AI图像识别、北斗高精度融合定位等技术,打造了一套轻量化的路表损伤自动检测装备。面向路内结构破坏、路域设施损坏,建立了基于多尺度探地雷达+高分辨激光雷达的多维度路面健康全息感知系统,实现了包括路面平整度、路表病害、桥头跳车、结构损坏等参数的高频率检测与融合分析。该项目先后获得中国公路学会科学技术一等奖(2017年)、上海市科技进步一等奖(2019年)、中国产学研合作创新二等奖(2019年),并于今年参展第22届中国国际工业博览会,获得大会创新引领奖(仅10项)。

  产品经国家道桥计量站等单位测试,检测误差小于10%,综合病害识别率大于90%,图像处理速率大于10张/秒,检测效率可提高传统手段的2至3倍,平台实现了单日数百GB级的养护外场数据高效处理,且费用可降低50%以上,具有明显的经济与效率优势。产品构建了全面的知识产权体系,具有国家授权发明专利10项、国际专利PCT5项,以及软件著作权6项。

  项目产品在上海这一超大城市形成了规模化应用,并在江苏、浙江、河北等全国十余省市超过40000公里各等级公路上得到推广,覆盖了高速公路、城市干道、农村公路等多等级道路类型,同时也为港珠澳大桥、雄安新区等重大工程建设提供数据支撑,有效地推动道路设施智能养护装备及管理系统的技术进步,取得了巨大的社会经济效益。

  我国水资源短缺,但工业用水模式粗放、浪费严重。为此国家将“节水减排”作为重大发展战略,“十一五” 规划开始将万元工业增加值用水量定为约束性指标,并逐步下调。水处理过程中水处理药剂发挥重要的作用,适用于多种水处理过程。

  全国水处理剂需求量达到500亿元,而且每年以超过10%的比例增长。而我国钢铁、化工、金属加工、电子等行业,产生大量的废酸,包括硝酸、氢氟酸、硫酸、盐酸、磷酸等等,其中有些废酸含有大量的重金属离子,由于处置不当,无法回用,产生大量的污染。

  同济大学环境科学与工程学院李风亭教授团队提出了利用离子膜分离回用酸——三维聚合物沉降分离重金属联用的方法,实现了酸的高效回收回用,以及重金属的分离资源化工艺,从而可以实现上述行业中含铝含铁刻蚀和酸洗废液资源化的完整工艺,达到酸和各种金属离子资源化的目的。

  基于上述含铝铁酸,团队设计了三维结构的无机和有机聚合物水处理剂,广泛用于污水处理和污泥处理,以及各种工业水处理。可以实现提升效率超过20%,已经获得中外发明专利66项,获得上海市技术发明奖一等奖两次。

  污水处理厂提标扩容一般需要大量投资,尤其是征地投资,技术工艺复杂,投资和运行费用高,建设周期长。

  同济大学环境科学与工程学院戴晓虎教授团队研发的高浓度复合粉末载体生物流化床技术,基于污水生物处理技术原理,向生物池投加复合粉末载体,提高生物池混合液悬浮固体浓度,构建悬浮生长和附着生长的“双泥”共生微生物系统,强化抗冲击能力,并提高污染物容积负荷和污泥沉降性能。通过污泥浓缩和复合粉末载体回收系统,实现双泥龄,解决脱氮菌和除磷菌泥龄矛盾,强化了生物脱氮除磷效率。

  相对于传统污水处理技术,该技术处理负荷提升两倍以上,投资成本减少20%以上,建设周期减少30%以上,不仅可用于已建成的城镇污水处理厂提标扩容改造,也可直接用于新建城镇污水处理厂项目,可有效解决我国污水处理厂的提标扩容征地难、建设周期长和投资费用高的难题,具有巨大的推广应用价值。

  该技术目前已在10多个城镇污水处理厂应用,日处理规模达到120万m3,产值30多亿元,相关技术申请发明专利11项,包括PCT4项;得到政府的广泛关注。现正在编制运行指南、导则及相关标准规范,被列入国家环境保护核心技术名录,以进一步扩大其推广应用范围,提升我国污水高标准处理技术水平。

  氮、磷过度排放导致的水体富营养化成为全球水环境面临的挑战之一,特别是由此引发的蓝藻爆发、水体生态功能丧失及饮用水资源危机成为各国政府亟待解决的关键问题。如何实现氮磷营养盐的合理分配和调控,成为防止水体富营养化和构建完善的水体生态系统的核心和关键。

  同济大学环境科学与工程学院柴晓利教授团队研发的水体微生物活化技术,突破了传统旁通水处理工艺、水生动植物修复技术的不足,通过激活土著优势菌种,使之快速增殖,打破原有水体微生态平衡,用水体本身容积代替传统的有限生物反应器,大大增加微生物的增殖空间,充分发挥微生物对污染物的削减能力,改善生态系统赖以生存的透明度、营养盐等不利条件,重组、完善水体微生态系统,恢复水体自净能力,最终脱离人工干预回归自然,具有重要的实际应用意义。

  基于微生物调控的水体原位修复技术解决了地表水环境轻度污染水体(富营养化)治理的技术瓶颈,引领了低污染负荷饮用水水源地氮素污染控制技术的发展方向,具有重要的社会环境效益。目前该技术已经获得相关授权专利11项,在全国十几个省市30多个水生态修复工程项目中得到了推广应用,累积项目合同额超过3亿元。

  同济大学电子与信息工程学院康琦教授团队面向复杂工业过程智能运维,深度融合物联网、大数据、人工智能等技术,设计开发了高集成度与模块化的边缘计算平台。该技术采用云-边-端一体化的系统架构设计,结合迁移学习、演化计算等智能技术,构建了可持续学习的通用网络进化框架,针对不同应用场景,通过模型与算法的模块化管理与轻量化学习,可实现边缘侧模型定制与部署,全面感知系统动态,自适应环境与工况变化,实现无人值守的工业过程在线学习、智能控制与持续优化,显著降低运行成本,提升企业经济效益。

  目前该技术已经获得相关授权发明专利6项,面向钢铁冶炼、汽车制造、污水处理、轨道交通等领域,在多个省市的节能控制与运营优化相关智能化工程项目中得到了推广应用,平均节能达30%,经济效益明显。基于该平台技术对城市污水处理厂生物曝气过程进行自适应软测量建模与学习优化控制,实现了多目标联合优化的在线智能监控系统,年平均节电超过27%。对大型制造企业的多车间冷源系统实现了全自动在线优化与智能控制,系统能效提升一倍,年平均节电36.9%。

  新型无痛光动力治疗皮肤病关键技术及转化——新型实时可控无痛光动力治疗智能系统

  5-氨基酮戊酸光动力疗法(ALA-PDT)是一种药械联合的新型靶向疗法,治疗非黑素性皮肤肿瘤、痤疮、尖锐湿疣等难治性皮肤病疗效显著、副作用小。但ALA-PDT治疗过程伴有剧烈疼痛,严重影响患者治疗感受,是业界公认的ALA-PDT治疗瓶颈。此项目团队在同济大学医学院、附属上海市皮肤病医院王秀丽教授带领下,长期致力于ALA-PDT临床与基础研究,在国内外率先掌握了“无痛ALA-PDT关键技术”,形成相关成果申请国家专利,并将其转化生产出第一代无痛光动力治疗仪用于临床治疗。在此基础上拟进一步打造个性化、智能化、便捷的新型无痛ALA-PDT,降低对专业医师的依赖程度,打破技术壁垒,实现无痛ALA-PDT扩大推广应用,引领“ALA-PDT无痛治疗新时代”。

  团队已将诸多原创性研究成果进行临床转化,总结关键技术并将其推广至全国2000多家医院,直接获益患者逾100万人次。

  肺癌是我国及全球发病率和死亡率均位居首位的恶性肿瘤,早期诊断对于降低肺癌死亡率具有关键意义。目前美国的肺癌低剂量螺旋CT早期筛查医保项目因阳性率过低,成本效益比存争议,欧洲则拟采取血清学筛查阳性人群再行CT的路线。随着我国居民消费升级和健康意识提升,体检市场呈现井喷发展趋势。作为肺癌高发国家,我国肺癌早期筛查势在必行。

  同济大学附属上海市肺科医院在肺癌诊断和治疗方面在全国处于领先地位。肺科医院粟波研究员项目组采用人类全蛋白质芯片,以健康人群和多种肺部良性疾病患者为对照,对肺癌患者进行了血清自身抗体的筛选,获得一组具有自主知识产权的全新肺癌诊断自身抗体。项目组采用基因重组技术表达了相关自身抗原,作为检测自身抗体的配偶体,利用反向酶联免疫吸附测定原理,建立了酶标法检测血清自身抗体用于肺癌早期诊断的ELISA试剂盒,获得国家发明专利授权。通过临床前的回顾性验证和评估,表明此项目构建的自身抗体检测和联合检测肺癌(含早期)具有较好的敏感性和特异性,联合检测的总体特异性为96%,敏感性为77%,诊断性能已超过了目前已报道过的自身抗体类型组合。此项目主要关注体检筛查和医学检验市场,用于肺癌的早期血清学筛查诊断,或肺部CT小结节的良恶性的辅助预测,及肺癌的复发监控和伴随诊断,具有较大的社会效益和经济效益。

  新型循环肿瘤细胞(CTC)检测纳米技术,是一项从技术原理、核心试剂及操作流程都具备自主知识产权、完全独创的肿瘤液体活检技术。该技术利用癌细胞特殊的代谢特点,以及由此产生的特殊生物物理学特征,实现对白血病及各类实体瘤的CTC高效、灵敏、特异检测,解决了长期制约CTC行业发展所面临的瓶颈问题。

  同济大学医学院、附属东方医院陈炳地副教授联合刘中民教授和崔征教授团队研发的新型CTC检测纳米技术,从根本上解决了CTC高效、特异捕获的瓶颈问题。新型CTC检测纳米技术能从多个盲编的血样中,准确检认出癌症血样和健康血样。其检测敏感度远远高于同行其它技术。该技术也是目前世界范围内唯一一种能够把白血病癌细胞从血液中捕捉并检测出来的技术。新型CTC检测纳米技术首次解决了癌症检测、癌症治疗中急需解决而又长期得不到解决的问题,即能够快速、安全、高频检测当前的化疗效果是否理想,并通过足量的捕获CTC做药敏测试,实现对抗癌药物的个体化精准选择。

  目前,该技术已经开展初步的科研转化,在上海组建了专门的研发团队,在福建组建了市场团队,在同济大学附属东方医院等三甲医院开展临床研究。该技术已获得多项创业大赛大奖,同时获得了多项政府人才政策的支持。

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