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基于全景化視域重構的微生物影像檢測技術
一、所屬領域
人工智能，精密自動化，生物分析與檢測，環境微生物檢測，工業微生物檢測，細胞組織分析檢測。
二、項目介紹
1. 痛點問題
微生物的識別、計數和定性分析一直是食品、醫藥和生物行業的重要一環。傳統的人工檢測方式勞動強度比較大，且檢測主觀性強，標準難以統一，計數和檢測結果不準確；在對環境的微生物監測中，人工方法只能做到抽樣檢測，無法做到持續性檢測。
近兩年行業巨頭們（如GE，安捷倫，賽默飛等）開始推出圖像識別技術的微生物檢測設備，其結果來自直觀影像，分辨率高，操作難度低。但是這些設備目前采用的光學顯微鏡倍數都在800倍以下，只能進行計數，如果要完成相關定性分析，需要在800倍以上的放大倍數獲得單細胞微生物的清晰圖像（如酵母菌，大腸桿菌）。但800倍放大倍數對應的有效視場只有200微米*200微米，對計數和活性統計分析又不具備足夠的采樣數量。目前國內外設備均沒有解決好這個問題，對微生物進行定性分析的準確率低，無法滿足市場需求。
2. 解決方案
本項目針對微生物和細胞活體檢測中缺乏有效參照物的技術難點，根據顯微掃描設備的結構，將全景化視域重構技術和微米級電機結合，解決了鏡頭大幅平移過程中的自動對焦難題和微生物溶液動態環境中的影像拼接難題，在保證1000倍放大的基礎上，獲得的有效視場增加到10毫米*10毫米的范圍；再通過自動化圖像采集和拼接，得到完整的微生物圖像；然后結合傳統的圖像分割以及深度學習圖像識別的優勢，小樣本高精度動態完成微生物的類型識別，計數，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。
3. 競爭優勢分析
與國內外的主流檢測設備對比，本項目技術優勢主要體現在：
1）獨創的微生物影像全景化視域重構技術，實現0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大視角；
2） 解決微生物影像領域小樣本智能識別和智能檢測的難題；
3） 檢測目標、檢測內容、檢測流程和邏輯可通過自然語言定制，提高設備功能通用性；
4）計數準確率超過人工計數，準確率超過國內細胞計數儀器一個數量級；
5）第一臺按照國家微生物計數檢測標準開發研制的微生物計數儀。
本項目的第一代產品樣機與國內外同類產品對比，主要性能優勢和技術優勢如下：
在食品行業，本項目獲得了青島啤酒北京密云分廠的啤酒原液和相關酵母菌種，針對生產用酵母菌采集了大量實拍圖像數據，優化后的酵母菌計數和出芽率算法識別率均在95%以上。
4. 發展規劃
按照三步走的方式來設定發展規劃：
1）基于全景化視域重構技術，構建第一代檢測儀器，首先進入門檻最低的食品微生物檢測市場，對啤酒和發酵乳企業提供酵母菌檢測計數技術和設備；
2） 利用已有技術積累，進入環境微生物檢測和高校實驗室市場；
3）最后以食品和環境檢測市場為根據地，進入門檻最高的生物醫藥檢測市場，提供微生物檢測和組織檢測的相關設備。
5. 知識產權情況
已申請3項專利。
三、合作需求
1）尋求500-800萬元天使投資；
2）尋找高校研究所，食品工業和環境檢測領域的客戶、渠道伙伴；
3）尋找生物醫藥，醫學臨床領域的客戶、渠道伙伴和產品測試環境。
四、團隊介紹
科研團隊：
1）周悅芝 博士 清華大學計算機系研究員，項目負責人，在邊緣計算和深度學習等領域有豐富的開發經驗和杰出的研究成果，在面向醫學影像的AI圖像分析方面曾發表多篇論文，申請或獲得多項國家發明專利。
2）黃權偉 清華大學計算機系碩士，負責圖像分割及細胞識別等相關算法研發。
3）梁志偉 清華大學計算機系碩士，負責深度學習算法加速研究和實現。
五、聯系方式
E-mail：ott@tsinghua.edu.cn
成果編號：20230055
清華大學
2023-07-11
聚焦高校實驗室規劃與設計 共話新時代高校實驗室建設與管理
第62屆中國高等教育博覽會——新時代高校實驗室建設與管理學術活動-高校實驗室科學規劃與設計論壇
中國高等教育博覽會
2024-11-01
實驗動物成像儀 小鼠核磁共振成像儀
產品詳細介紹產品簡介： 紐邁科技推出的小鼠核磁共振成像儀能提供給您獨特對比信息，準確而直觀的反映活體動物內部情況，現MRI設備已廣泛應用于生命科學領域。活體小動物磁共振成像儀是一款功能強大，無損傷性的成像分析儀，幫助您了解實驗對象體內結構及各組織對比信息。該設備使用永磁體，維護成本低，性能優越，適合于生命科學相關領域科研應用。技術指標：1、磁體類型：永磁體；2、磁場強度：0.5±0.08T，儀器主頻率：21.3MHz；3、探頭線圈直徑：40mm；應用解決方案：1、頭部腫瘤類動物模型研究2、頭部血栓、腦梗等動物模型研究 3、肝部腫瘤、脂肪肝、其它肝部疾病研究 4、皮下腫瘤研究5、靶向藥物(納米生物材料、MRI造影劑)研究6、腫瘤研究7、心血管疾病研究8、基于磁共振造影劑的靶向研究9、病理研究，肥胖研究10、胚胎發育研究11、腎臟研12、磁共振造影劑研究應用案例一：小鼠皮下腫瘤造影成像應用案例二：小鼠多層成像應用案例二：磁共振造影劑研究注：儀器外觀如有變動，以產品技術資料為準。
上海紐邁電子科技有限公司
2021-08-23
丙烯酸系共聚物分散劑的開發
? 本技術是北京理工大學承擔的國家“十五”科技攻關計劃課題“農藥水分散粒劑（WDG）的共性技術開發”的一部分，研究成果如下：（1）已完成丙烯酸系共聚物鹽分散劑的合成及工藝條件的優化工作，并與北京廣源益農化學責任有限公司合作完成了產品的中試生產，并將在國家“十一五”攻關計劃的支持下進行產業化開發。其中丙烯酸共聚物鹽分散劑在合成工藝上有創新，并填補了我國在相應的農藥WDG專用高分子分散劑的空白，產品性能達到國外類似產品的水平。（2）采用合成的丙烯酸共聚物鹽分散劑，并結合國產的其它一些助劑和填料
北京理工大學
2021-01-12
量子關聯成像雷達
1. 痛點問題
激光雷達技術存在固有缺陷，造成安全隱患與高昂成本。激光雷達技術主要有以下三個缺點：
1）遠距離探測會漏視目標，點云圖觀看舒適度極低。激光雷達使用點掃描方式探測距離，探測距離越遠像點間隔越大，像點之間有漏視問題。激光雷達采用點掃描方式形成點云圖，對人眼而言無法直接辨識目標；
2）激光信號易受干擾，造成嚴重安全隱患；不同激光雷達之間會產生干擾，因為光譜資源有限，這是無法克服的問題；
3）結構復雜、成本高，工業生產難度大。激光雷達使用多線激光提高掃描速度，對生產工藝要求極高。機械轉動產生的磨損會直接影響激光雷達的壽命及電機控制的精度，需要定期調校和維護。
2. 解決方案
清華大學物理系的科研團隊，經過八年的研究，業內首次實現了芯片級的量子關聯成像系統，相關算法和硬件系統獲得了國家發明專利。
量子關聯成像技術能為智能設備安裝“眼睛”，實現成像與3D測繪功能，核心專利是量子物理算法，以低成本實現高精度測繪與成像，有效彌補了激光雷達技術的重大應用缺陷，為獲取高空間分辨率的3D測繪提供了全新的技術手段。
尋求有開發ASIC芯片、硅光芯片和電子器件產品經驗的企業開展業務合作。
清華大學
2021-10-22
Micro-CT 成像系統
微型計算機斷層成像（Micro-Computed Tomography, Micro-CT）技術是一種無創傷的體外檢測技術，它具有空間分辨率高、成本低和使用方便等優點。Micro-CT 成像技術利用了不同組織對于 X 射線吸收系數不同的性質，使用 X 射線探測器接收 X 射線經衰減之后的信息，通過重建算法重建出被掃描樣品的三維體數據，廣泛應用于骨骼、器官、軟組織、腫瘤、心血管等相關結構變化研究，疾病的臨床前研究及相關藥物的臨床前研發，以及工業無損檢測中。
本團隊基于 Micro-CT 系統的成像原理研發了高分辨 Micro-CT 小動物成像平臺，該系統包括硬件和軟件兩部分，目前已成功研發并于 2019 年 12 月投入使用。
西安電子科技大學
2023-02-16
團簇高分辨成像
含有極少原子的金（Au）團簇具有非典型的化學和電子性質，在光學和催化領域具有巨大的應用潛力。然而，在原子尺度上對小團簇基態性質的表征仍然缺乏。我們利用掃描隧道顯微成像技術首次實現了在實空間中直接觀測單個Au20團簇的基態原子結構。該工作的意義在于提供了從原子水平上研究團簇的新途徑，對理解其催化和光學等性質有重要作用。
哈爾濱工業大學
2021-04-14
29035小孔成像裝置
寧波華茂文教股份有限公司
2021-08-23
Gradraw?離子成像儀
“NMT界喬布斯”許越先生推薦創新平臺
中關村NMT產業聯盟推介成員單位創新產品
“生物安全，人人有責”
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推出背景：
在國際競爭白熱化，戰爭形態多樣化的今天，生物安全已成為國家安全的重要組成部分，為積極應對這一挑戰，2019年10月，生物安全法草案于首次提請十三屆全國人大常委會第十四次會議審議。本次新冠肺炎疫情的爆發，讓各界更加意識到，生物安全對于確保國家安全、保障社會穩定、人民群眾生命安全和身體健康的重要性。
國家安全就是國家競爭，歸根結底又是科技實力的競爭！因此，作為中國的高新技術企業，中關村NMT聯盟的會員單位，旭月（北京）科技有限公司秉承“做科研，服務科研，提高人民生活品質”的使命，利用20多年的技術積累，以選擇性微電極技術為底層核心技術，迅速推出了與國家生物安全相關的多種設備，以及適用于多個學科及領域的創新平臺：《濃度成像系列》產品！
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產品優勢：
1.可進行組織、器官、細胞水平樣品的研究，解決組織水平研究手段匱乏的難題。
2.基于選擇性微電極技術研發，可進行活體樣品的非損傷檢測、無需處理、無需標記，獲取樣品正常狀態下最真實的信號。
3.可檢測11種離子（包括：Ca2+、H+、K+、Na+、Cl-、Cd2+、Pb2+、Cu2+、NH4+、NO3-、Mg2+），能夠應用于信號轉導、細胞凋亡等數百項研究中。例如：
氫離子H+：pH是微環境最重要的因素，可調節pH、穩定細胞容量、影響Ca2+轉運、使腫瘤細胞抗凋亡；與心血管疾病、內分泌疾病、腫瘤、腎臟疾病均相關。
鈣離子Ca2+：Ca2+作為第二信使，參與眾多生理過程。例如通過線粒體通路、死亡受體通路和內質網通路，經信號傳導調控細胞凋亡；引起內質網應激（ERS）反應性凋亡的起始信使；內質網Ca2+紊亂引起神經細胞的損傷和興奮性中毒（AD的發病機制）、血管病變異常的關鍵因素，與糖尿病、腫瘤密切相關。
鉀離子K+：K+外排是細胞凋亡時的特征性標志。與Na+一起維持細胞體積、滲透壓和酸堿平衡、保持神經肌肉系統的應激性；與Ca2+一起維持心肌的正常功能。
鈉離子Na+：Na+是細胞外液中最主要的電解質，對維持細胞外液的滲透壓及容量具有重要作用；它在生理與病理上扮演著關鍵性的角色。例如神經傳導、肌肉與心臟收縮、電解質平衡，陽離子運輸和細胞容積調節等。
氯離子Cl-：維持酸堿平衡，參與細胞容積調節。
銨離子NH4+：腎臟排銨能力是衡量腎臟功能是否正常的標志。。
鎂離子Mg2+：能量的產生、DNA及RNA的合成、各種膜的形成均依賴Mg2+；可調節鈉離子Na+、鉀離子K+、鈣離子Ca2+的轉運，與高血壓相關；是人體內多種酶的激活劑。參與葡萄糖代謝、維持胰島素內穩態、參與血管收縮過程。
銅離子Cu2+：是人體中肝銅蛋白、腦銅蛋白、血漿銅藍蛋白的成份；是細胞色素C氧化酶（呼吸鏈關鍵酶之一）的成份之一；也是Cu/Zn超氧化物歧化酶的輔因子，直接或間接參與阿爾茨海默癥的病理過程。
4.可檢測3種分子（包括：活性氧H2O2、氧氣O2、生長素IAA），能夠應用于信號轉導、能量代謝等數十項研究中，例如：
氧氣O2：能量代謝的核心因素。
過氧化氫H2O2：信號分子、刺激胞內信號轉導過程。影響轉錄因子的活性、基因表達、肌肉收縮及細胞的生長、趨化作用和凋亡過程。即參與促腫瘤形成，又可以抗腫瘤。
5.創新機會：旭月擁有20年的自主研發實力，已取得數十項NMT底層技術核心專利，能夠根據客戶需求提供技術、研發支持，讓創新科研更容易。目前正在進行葡萄糖、谷氨酸、ATP等新指標的研發，這些新研發的指標均可升級。
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產品分類：
1）Gradraw?離子成像儀（型號：GD-100-I）
2）Gradraw?質子梯度成像儀（型號：GD-100-PRT）
3）Gradraw?鈣離子成像儀（型號：GD-100-CAL）
4）Gradraw?鈉離子成像儀（型號：GD-100-SOD）
5）Gradraw?鉀離子成像儀（型號：GD-100-POT）
6）Gradraw?氯離子成像儀（型號：GD-100-CHL）
7）Gradraw?鎂離子成像儀（型號：GD-100-MAG）
8）Gradraw?銨鹽吸收成像儀（型號：GD-100-AMM）
9）Gradraw?硝鹽吸收成像儀（型號：GD-100-NIT）
10）Gradraw?鎘離子吸收成像儀（型號：GD-100-CAD）
11）Gradraw?鉛離子吸收成像儀（型號：GD-100-LEA）
12）Gradraw?銅離子吸收成像儀（型號：GD-100-COP）
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Gradraw?離子成像儀（型號：GD-100-I）
Gradraw?離子成像儀是一款基于選擇性微電極技術設計和研發的，用于觀察活體樣品外離子濃度梯度變化的創新產品。該產品僅需25秒，即可在不損傷、不標記、不處理活體樣品的情況下，獲得樣品外離子濃度梯度變化的圖像，濃度梯度檢測范圍達到0-10mM，離子濃度梯度檢測精度可達10-12M，分子濃度梯度檢測精度可達10-12M，并且可以進行組織、器官、細胞水平樣品的研究，解決組織水平研究手段匱乏的難題。該產品除了可以檢測Ca2+、H+、K+、Na+、Cl-、Cd2+、Pb2+、Cu2+、NH4+、NO3-、Mg2+在內的11種離子外，還可以升級活性氧H2O2、氧氣O2、生長素IAA的檢測，應用于數百項科學研究，該產品配備的imGradraw智能軟件，可以實時顯示、繪制、輸出濃度梯度變化圖。同時，旭月秉持著“創新科研，創新生活”的理念，擁有20年的自主研發實力，已取得數十項核心技術專利，能夠根據客戶需求提供技術、研發支持，讓創新科研更容易，目前正在研發的葡萄糖、谷氨酸、ATP等新指標均可進行升級。
Gradraw?離子成像儀為旭月科技的專利產品，已通過《中關村NMT聯盟產品認證》及《ISO9001質量體系認證》。
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產品優勢：
1.可進行組織、器官、細胞水平樣品的研究，解決組織水平研究手段匱乏的難題。
2.活體樣品的非損傷檢測、無需處理、無需標記，獲取樣品正常狀態下最真實的信號。
3.可檢測11種離子（包括：Ca2+、H+、K+、Na+、Cl-、Cd2+、Pb2+、Cu2+、NH4+、NO3-、Mg2+），能夠應用于信號轉導、細胞凋亡等數百項研究中。例如：
氫離子H+：pH是微環境最重要的因素，可調節pH、穩定細胞容量、影響Ca2+轉運、使腫瘤細胞抗凋亡；與心血管疾病、內分泌疾病、腫瘤、腎臟疾病均相關。
鈣離子Ca2+：Ca2+作為第二信使，參與眾多生理過程。例如通過線粒體通路、死亡受體通路和內質網通路，經信號傳導調控細胞凋亡；引起內質網應激（ERS）反應性凋亡的起始信使；內質網Ca2+紊亂引起神經細胞的損傷和興奮性中毒（AD的發病機制）、血管病變異常的關鍵因素，與糖尿病、腫瘤密切相關。
鉀離子K+：K+外排是細胞凋亡時的特征性標志。與Na+一起維持細胞體積、滲透壓和酸堿平衡、保持神經肌肉系統的應激性；與Ca2+一起維持心肌的正常功能。
鈉離子Na+：Na+是細胞外液中最主要的電解質，對維持細胞外液的滲透壓及容量具有重要作用；它在生理與病理上扮演著關鍵性的角色。例如神經傳導、肌肉與心臟收縮、電解質平衡，陽離子運輸和細胞容積調節等。
氯離子Cl-：維持酸堿平衡，參與細胞容積調節。
銨離子NH4+：腎臟排銨能力是衡量腎臟功能是否正常的標志。
鎂離子Mg2+：能量的產生、DNA及RNA的合成、各種膜的形成均依賴Mg2+；可調節鈉離子Na+、鉀離子K+、鈣離子Ca2+的轉運，與高血壓相關；是人體內多種酶的激活劑。參與葡萄糖代謝、維持胰島素內穩態、參與血管收縮過程。
銅離子Cu2+：是人體中肝銅蛋白、腦銅蛋白、血漿銅藍蛋白的成份；是細胞色素C氧化酶（呼吸鏈關鍵酶之一）的成份之一；也是Cu/Zn超氧化物歧化酶的輔因子，直接或間接參與阿爾茨海默癥的病理過程。
4.創新擴展：可升級活性氧H2O2、氧氣O2、生長素IAA等。能夠應用于數十項研究中，例如：能量代謝、信號轉導、轉錄因子的活性影響、基因表達、肌肉收縮及細胞的生長、趨化作用和凋亡過程等。
5.創新機會：旭月擁有20年的自主研發實力，已取得數十項NMT底層技術核心專利，能夠根據客戶需求提供技術、研發支持，讓創新科研更容易。目前正在進行葡萄糖、谷氨酸、ATP等新指標的研發，這些新研發的指標均可升級。
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參數：
1.基本功能：
1.1檢測樣品外部微區環境的濃度梯度和濃度梯度變化
1.2通過不同的顏色圖展示濃度梯度和濃度梯度變化，不需要通過數據進行計算
1.3檢測指標：Ca2+、H+、K+、Na+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、Pb2+、Cu2+
2.性能參數：
2.1工作電壓：220V
2.2濃度梯度檢測范圍：0-10mM
2.3濃度梯度檢測精度：10-9M（質子濃度梯度檢測精度：10-12M）
2.4最短檢測周期：25s
2.5檢測范圍：30μm-150μm
2.6傳感器最小運動距離：1μm
3. imGradraw軟件參數：
3.1繪制濃度梯度圖與濃度梯度變化圖，并隨時保存。
3.2實時顯示樣品圖像
3.3顯示、記錄背景濃度、標尺、測試時間、用戶信息。
旭月（北京）科技有限公司
2021-08-23
一種基于鏈接分析的聚焦爬蟲方法
本發明針對現有技術的不足之處提供了一種基于鏈接分析的聚焦爬蟲方法，用以解決現有聚焦爬蟲抓取網頁準確率和效率較低的問題。 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為： 一種基于鏈接分析的聚焦爬蟲方法，其特征在于，包括如下步驟： (1)抓取網頁，將網頁和目標樣本網頁的結構進行比較，確定目標網頁，從網站入口鏈接開始，記錄爬蟲到目標網頁的每一條鏈接路徑，建立目標網頁鏈接樹； (2)分析目標網頁鏈接樹，歸納鏈接樹中目標網頁路徑上的鏈接，替換鏈接樹中的鏈接，形成鏈接模版樹； (3)爬蟲使用鏈接模版樹作為導航，抓取與鏈接模版樹相匹配的網頁鏈接，直到整個抓取循環過程結束，最終抓取完所有目標網頁。 作為優選，步驟(1)中，所述建立目標網頁鏈接樹的具體步驟如下： (11)選擇一個目標網頁作為目標樣本網頁，用于比較將下載的網頁結構； (12)初始化鏈接樹，即將鏈接樹設置為一棵空樹； (13)初始化鏈接隊列，將網站的入口鏈接加入到鏈接隊列尾部； (14)從鏈接隊列頭部取出鏈接，廣度優先地抓取網頁； (15)將抓取的網頁和目標樣本網頁進行比較，如果結構相同，則將該目標網頁的路徑添加到鏈接樹中，將目標網頁的鏈接作為
電子科技大學
2021-04-10