南京大学生多个项目获全国创新创业大赛金奖

南京大学生多个项目获全国创新创业大赛金奖

新产品打破垄断 新科技助力扶贫

南航学生研制的航空航天制造高精度机器人。 本报通讯员 南航萱摄

打破国际垄断、全方位无死角还原细胞细节的新一代显微镜;提取治沙“功臣”中的有效成分,用科技助力治沙扶贫……日前揭晓的第五届中国“互联网+”大学生创新创业的全国总决赛上,南京大学、南京航空航天大学、南京理工大学的多个项目获得金奖。 

新一代显微镜打破国外垄断,“无死角”还原细胞细节 

观察细胞通常需要染色标记,无法同时实现大视场、高分辨观测,体积庞大、成本高昂,是当今显微镜存在的三大痛点。如何突破痛点,打破德日垄断,研制出中国人自己的新一代显微镜? 南理工电光学院的学生团队研制出的新一代无透镜全息显微镜CyteLive,将这一愿景变为现实。 

团队负责人、电光学院博士研究生卢林芃介绍,由于细胞是无色透明的,所以通常需要将细胞染色标记再观察。然而,这将损害甚至是杀死细胞,难以实现长时间连续观测。 

团队利用定量相位成像技术,使CyteLive可以在无需对细胞进行任何染色标记的前提下,实现长达数天的连续观测,不仅细胞细节清晰可见,还能准确还原其三维影像,可谓“360度全方位无死角”。 

CyteLive抛弃了传统显微镜的所有光学镜头,只保留了光源和传感器。“它的体积仅有传统显微镜的0.8%,可直接放在细胞培养箱里进行活细胞箱内观察。”卢林芃介绍,CyteLive去除了复杂的机械调焦装置,通过先进的计算成像算法,把样品聚焦图像“算”出来,借助自适应超分辨成像技术,成像分辨率可突破至像素尺寸的1/3,没有物镜却可以实现20倍物镜的成像水平。无透镜成像技术造就了CyteLive超大的成像视场,单幅图像高达一亿像素,视场是传统显微镜的200倍,可同时观测10万个血细胞。 

目前,CyteLive已应用于江苏省人民医院等多家医院,解决了临床疾病快速、准确检测的难题。先声药业等多家知名医药公司,也在CyteLive的技术支撑下,改善了癌细胞耐药性监测过程、提高了高通量药物筛选效率。团队已经与国内显微镜公司苏州飞时曼合作,推出中国第一台商业化数字全息显微镜,与国内显微镜龙头企业江南永新签订了战略合作协议。 

“治沙”甘草里提取有效成分,助力精准扶贫 

提取治沙“功臣”甘草里的有效成分,发挥其治沙之外的药用、保健功效,南京大学的“甘草全值化技术助力治沙扶贫”与解决世界治沙难题的“库布其治沙模式”相结合,用科技的方式为扶贫献上一份力。 

曾被称为“死亡之海”的库布其沙漠是中国第七大沙漠。30年前,这里风沙肆虐、寸草不生,几代亿利人凭着百折不挠、坚守创新的精神,治理沙漠910多万亩,同时带动库布其及周边群众10.2万人脱贫致富。 

“亿利人在治理库布其沙漠过程中种植了大量的甘草,而我们在研究中发现提取了甘草里面含有的有效物质。”项目负责人、南大2014届博士生杨永安介绍,通过研究,他们发现了甘草中的G941物质。 

他介绍,G941具有3个功能。第一是药用价值,它具有很好的治疗肝病的作用;其次,它本身是一个高甜度的天然甜味剂,一公斤相当于一吨的白糖,既没有糖分、又没有热量的它,是一种非常健康的食品添加剂,适用于血糖偏高或正在健身、减肥的人群;第三,它具有很好的解毒抗过敏的作用。 

“我们团队用了差不多1年的时间才判断出它的结构,其后又用了很多年的时间才将成果嫁接到治沙产业中去,做成具有高附加值的系列产品,例如食品、化妆品、药物等。”杨永安说,目前,团队和内蒙古的一家上市公司合作,由G941物质生产出的甜味剂已经获得生产许可证,正在量产。“如果治沙的甘草能够产生效益,这对于精准扶贫来说,具有很大的意义。” 

飞机装配用上高精度机器人 项目落地江北新区 

钻孔、铆接过程还依靠人工进行,国内工业机器人精度不高,钻孔过程中的传统工艺对制孔质量产生影响……这一系列困扰工业制造多年的难题,在来自南京航空航天大学的“航空航天制造高精度机器人智能装备”项目中得到了解答。 

“我们这个项目就是一系列高精度的机器人智能装备。飞机的装配过程中,钻孔和铆接过程非常重要,这两项占总工作量的60%。但是在这样大需求的情况下,国内还是以人工为主,而国外比如美国,最先进的四代机的装配就已经广泛使用机器人进行自动化钻孔过程。我们这项技术就是利用机器人来实现这些过程,可以解放人工、提高精度和质量。”项目负责人、南航机电学院的博士研究生李宇飞介绍。 

据了解,这种“高精度机器人智能装备”具有机器人精度补偿、自适应的智能工艺和双级气动缓冲结构三大创新点。可以在钻孔和铆接的过程中,通过外加的传感器或者是一些多维度感知的方法,让机器人自动调节参数变化,再通过精度补偿技术提升机作业精度。同时钻孔和铆接过程中产生的震动会被双级气动缓冲结构吸收掉,让钻孔和铆接的过程更加稳定和精确。 

“目前,我们国家的大负载工业机器人精度都不高。同时,国外的那些精度高的机器人对我们国家是禁售的。我们这项技术的产业化,相当于打破了一个这样的局面。”李宇飞说,目前该项目已经落地南京江北新区,是全国第一个将这项技术产业化的团队。