谁发明了地动仪

中国科学院云南天文台正在秘密研究“天文地动仪”,这种仪器有望破解千年地震难题——提前预测地震的到来…… 　　多功能经纬仪原理 　　(1)本项目研制的多功能天文经纬仪,是一种用于观测恒星位置的望远镜,恒星离地球非常遥远,它们在天空中的位置固定不变。 　　 处于地面某一位置的望远镜,在正常情况下,地球引力g是垂直向下的,望远镜中有个水银盘,水银面的垂直方向与引力平行指向天顶,望远镜在固定时刻观测到某一恒星在天顶位置A出现。 　　 当地下地震孕育区M受到周围应力作用,导致物质密度反常,引力方向偏移到f方向,使望远镜中的水银面指向天顶的方向发生偏移,望远镜在固定时刻观测到某一恒星在天顶的位置偏移到B,我们就可以获得偏转角θ。 　　 　　在一定区域内设置多个望远镜,在地下某一区域M的物质密度发生改变时,它会导致多个望远镜的水银面方向产生偏移,通过观测某一恒星在固定时刻的位置,可以测量引力的偏转角α和β,从而可算出密度异常区的位置。地震孕育区通常存在物质密度异常,引起地面的重力异常,该仪器能够探测产生一定程度重力异常的区域,为地震专家和政府决策提供重要信息。 　　(2)该仪器还能测定瞬时天文大气折射,建立多方位大气折射实测模型。由于以记录电磁波传播时间为基本数据的空间大地测量技术,包括卫星激光测距、全球定位系统GPS和甚长基线射电干涉测量VLBI,都受到大气折射延迟的影响,目前仅能用理论模型或经验模型作修正,导致测量距离的误差比较大。利用多功能天文经纬仪,建立天文大气折射实测模型,转换建立起大气折射延迟实测模型,它将能使距离的测量精度接近于理论精度水平。另外,研制的仪器在航天发射和国防上也有应用价值,用该仪器和相应的测量方法可以为卫星发射和导弹基地建立本地大气折射实测模型,提高卫星发射和导弹制导系统的时间、方向和定位精度。 　　去年以来,王建成就一直带着一个科研小组加班加点、夜以继日地投入到一项秘密研究课题中。 　　王建成是中国科学院云南天文台副台长。与此前的一些研究目的不同,这次虽然同样是“看天”,但最终却是为了“探地”。 　　当发现甘肃舟曲1000多人死于泥石流灾害的主要原因之一是汶川“512”地震震松了舟曲山体时,王建成心中又增添了些许沉重:“我们现在希望少受外界干扰,静心和高效地研制仪器,使仪器尽快应用和推广。”王建成所说的仪器,正是他们一年多来潜心研究、能通过寻找和监测地下物质密度的异常变化,为预测地震提供有效信息的“多功能经纬仪”。张衡发明的“地动仪”在1700年前神秘失踪,今天,云南天文专家正尝试利用一种叫做“多功能经纬仪”的仪器,用天文观测的方法对地震进行精确预报。 　　可以想见,这种“天文地动仪”一旦研制成功,将会是人类对抗自然灾害的历史上最大的一次“地震”! 　　现实 　　上天容易入地难 　　众所周知,地震预测是全世界公认的难题,预测地震的仪器都具有“不可入性”,由于地震专家不能直接观测地球内部,以致对地震的孕育过程和影响这一过程的种种因素缺乏观测数据。 　　市防震减灾局副局长靳树才介绍,一般而言,地震的震源都在地下十多公里以下,有的深达几百公里,依托现有的技术水平,要打钻下去,直接观测,基本不可能。现阶段,地震预测主要依靠电磁波、磁辐射、地下水化学分析、放射性元素、大地倾斜、重力变化等,通过综合分析各种数据来作预报。但这些数据与地震的关系都是间接的,同时受干扰因素较多。如对地下水的观察,不仅要了解地下水变化的原因,还要了解地下水所处的构造部位、水的补给源、正常动态、可能引起水位变化的降雨及工业用水、农田灌水、气候变化、季节变化、补给源变化等干扰因素,以至引起地震发生的变化量非常小,不具有独特性,很容易淹没在其它干扰因素中,要将它们有效甄别提取出来,难度很大。 　　有人说汶川地震前青蛙曾有异常行为。靳树才说,动物的异常行为和地震有关联,但没有直接的、必然的联系。青蛙行为异常完全有可能是由其他原因引起的。更何况,青蛙不会告诉你将会在哪里、什么时间、发生几级地震。 　　“我们需的是准确、科学的预报。”靳树才说。 　　启发 　　东汉“地动仪”带来灵感 　　1800多年前,在张衡所处的东汉时代,地震比较频繁。经过长年研究,张衡发明了一个测报地震的仪器,叫做“地动仪”。 　　据史书记载,地动仪是用青铜制造的,形状有点像一个酒坛,四围刻铸着八条龙,龙头向八个方向伸着。每条龙的嘴里含了一颗小铜球:龙头下面,蹲了一个铜制的蛤蟆,对准龙嘴张着嘴。哪个方向发生了地震,朝着那个方向的龙嘴就会自动张开来,把铜球吐出。铜球掉在蛤蟆的嘴里,发出响亮的声音,就给人发出地震的警报。 　　汉顺帝阳嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地动仪的一个龙机突然发动,吐出了铜球,掉进了那个蟾蜍的嘴里。当时在京师(洛阳)的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象,于是有人开始议论纷纷,责怪地动仪不灵验。没过几天,陇西(今甘肃省天水地区)有人飞马来报,证实那里前几天确实发生了地震,于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。陇西距洛阳有一千多里,地动仪标示无误,说明它的测震灵敏度是比较高的。 　　遗憾的是,凝聚中华民族智慧的地动仪没有保存下来,1700多年前,地动仪神秘消失。 　　“应该可以用天文观测的技术和仪器来提高地震预测的准确度。”祖先的智慧、先进的科技启发和驱动着云南天文学家投入到了看似不可能的“天文地动仪”研制中。 　　原理 　　精准把脉重力变化 　　据了解,虽然地震孕律具有很大的复杂性,但通过研究,世界各国专家普遍认为地震孕育区受多种应力的作用,积累大量能量,引起周围重力变化。监测到重力变化,就能发现地下能量的异常聚集,地震部门现在已经能用重力仪测出重力变化大小,但却测不出重力方向。 　　王建成介绍,“多功能经纬仪”这一项目是通过云南天文台独创的低纬子午环的观测原理和仪器误差测量方法,研制出一架达到高精度要求的小型、轻便、全自动的“多功能天文经纬仪”样机。这种“多功能经纬仪”本来是天文上用于精确观测恒星位置变化的望远镜,而恒星位置变化是重力变化的一面“镜子”,如果同时启动多台“多功能经纬仪”监测,就能测量出重力方向,由此寻找和监测到引起重力变化的源头,为地震专家预测地震提供可靠信息。 　　2009年1月24日和2010年2月4日,省委常委、市委书记仇和等领导在连续两次专程登门拜访中国科学院、中国工程院在昆的院士时,都对我国恒星物理研究专家、云南天文台黄润乾院士以及云南天文台副台长、项目组长王建成介绍的多功能经纬仪项目研究情况给予了高度评价和极大地支持。 　　王建成表示,项目已开始总体方案设计和研讨,今年10月底完成总体设计和论证,项目研究组正排除一切干扰,不舍昼夜、严谨高效地加紧研制,计划2011年底验收,力争早日投入应用和推广。他透露,明年底样机研制成功后,即可建立多台测量仪组成的监测网,布置到我省地震断裂带周围,寻找和监测地下物质密度的异常变化区域,通过监测地下物质密度的异常变化,为预测地震提供新的有效信息。 　　希望 　　能像预测台风一样预测地震 　　靳树才表示,感谢其他行业专家对地震预测的关注,为地震预报献计献策,身体力行地做研制工作。 　　他认为“多功能经纬仪”项目是符合科学规律的,但同时,他对引起地下重力变化的力量是否就足够使地表发生形变表示不确定。因为使地表发生形变的因素也很多,比如说重型货车经过时,在路边就能感到颠簸,这就是一种形变,重型货车对路面产生的压力都远远大于重力变化的力量。所以,这对地震观测条件提出了高要求,要尽量避开环境和人为干扰,而选择环境比较安静、工农业生产干扰小、无环境污染的地区。仪器具体安装位置要选择地质条件较好的岩石,而不是松软的土层,尽量减少干扰因素。 　　对未来能够准确预报地震,靳树才充满了信心,他说, 地震预测具有时代性。虽然很难,但随着人类科技进步,终有一天能解决。“退回200年前,台风的预测也只能凭经验,而现在什么时候登陆,在哪里登陆,都已在人类的严密监控下,因为我们有了卫星。”他说。 　　至于“多功能经纬仪”,靳树才也充满期待:“仪器究竟能发挥多大作用?现在尚不能确定。待仪器研制成功后,我们将成立专门研究小组,总结规律性东西,认真观测,积累经验,在实践中提出改进建议。”

我国地震观测仪器发展之路公元132年，东汉时期张衡发明的地动仪是世界上第一台用于探测地震动的地震观测仪器--张衡地动仪。张衡地动仪比欧洲类似的发明早1700年以上，开创了人类用仪器感知地震的先河。机械烟熏记录时期1951年，李善邦先生在I式水平向地震仪基础上，经过改进，研制成大、小51式地震仪。熏烟记录，曾在1954-1958年间使用。1955年以后的十余年时间里，由许绍灏和张奕麟研制了电子管式放大器和熏烟笔记录器与维开克地震计配合，组成581型地震仪。模拟记录观测时期STS-2 甚宽带地震计，使用三只结构完全相同，倾斜45°悬挂的机械摆在底座上按正三角形几何分布安装，可使各分向仪器参数的一致性得以提高。

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今天我们来聊聊一位天才少年。　　在高中那年，周遭的变故，改变了他的人生。　　而他做的事，或许也正在改变你的人生。　　他叫托马斯安佐卡(Thomas Andraka)。　　1997年出生于美国马里兰州。　　别看他是个才19岁的熊孩子。　　要知道，早在他15岁的时候，就已扬名整个医学界。　　苹果的库克找他合照要签名。　　就连奥巴马也追星。　　可见确实牛逼哄哄!　　2012年，他是英特尔科学竞赛大奖获得者。　　现在，他则是美国发明家，科学家和癌症研究者。　　他独创了检测胰腺癌的新方法，获得了“戈登摩尔奖”，奖金是75，000美刀。　　为什么一个年纪轻轻的小鲜肉会去研究胰腺癌?　　动机是什么?　　这一切都源于他还在读高中时发生的事。　　13岁那年，　　他最喜欢的叔叔和一位熟人因为患胰腺癌相继离世。　　在当时，　　他甚至还不知道人身上有胰脏这么一个器官。　　悲痛之余，他通过google和维基百科，开始接触了????医学????知识????????。　　在自学过程中，竟然从中发现了一个秘密：胰脏检测体系有很多不合理之处：　　现在的胰脏检测技术，一直延续60年前的老方法，多年来一直没有突破，所以从未更新过。　　这种方法，　　一来单次检测费用非常高，　　二来测试解果也十分地不准确，　　因此很多胰腺癌患者被发现时都已经是晚期，死亡率高达75%!　　在寻找答案的过程中，他发现：　　胰腺癌只有很可怜的存活率的原因：是因为没有一个快速、廉价的早期检测方法。　　他开始思考，如何能够侦测并防止癌症生长，并在癌细胞扩散前终止其生长的方法。　　他关于胰腺癌的测试想法的灵感，　　是来自高中的生物课堂上。　　那天，他上课时在开小差看着碳纳米管的文章，碰巧听到老师正在讲抗生素，于是这两者在他脑海中产生了关联!　　所以，他决定自己展开研究。　　之后，他发现检测人体血液或尿液中间皮素 (Mesothelin)含量、可以间接了解是否患有胰腺癌!　　但问题来了。。。　　这些只是他脑中的一个猜想!　　为了证明这个结论，他居然给约翰霍普金斯大学和国立卫生研究院的200位教授发了信。在信中，杰克附上自己的研究计划，资金需求和时间表，以期获得实验室的帮助。　　起先，还很激动地坐等赞美的回信，“你真是天才啊!”“你会拯救全人类”。　　但是，结果却是失望的。　　有199位教授都拒绝了他，甚至还有位医学教授看完后，回信告诉他这一切有多荒唐。　　但后来，一线曙光不经意地来临了!　　在这200个教授中，有一位来自约翰霍普金斯大学医学院的Anirban Maitra教授，耐心看了几页，居然被感动了。。。　　Maitra教授的研究领域是病理学、肿瘤学、化学和生物分子工程学。　　结果，不出所料，杰克在实验室里研发出了一种小小的试纸。　　该方法比现行的诊断方式快168倍，便宜26000倍(只需要3美分)，准确度却提升了400倍，只需5分钟就可以得出结果。　　后来教授惊呼，他的这项发明，可以说是改写了整个癌症以及抗击癌症的历史!　　更牛逼的是，这个小小的试纸还能测出卵巢癌、肺癌、艾滋病!!!　　因为它们都有间皮素这个生物特征标记。　　如果变更抗体，还可以检测不同的蛋白质，甚至说能测百病。　　Maitra教授甚至表示：杰克就是我们这个时代的爱迪生!　　据悉，杰克现在计划将他发明的“神奇测癌试纸”向公众进行大规模市场推广，他相信不用多久，全世界的药店都可以买到他的“神奇测癌试纸”，任何人都可以用它来检测自己的身体是否拥有癌细胞征兆，一旦发现早期征兆就立即就医，从而就能将癌症成功扼杀于萌芽状态!　　可以预见的是，如果杰克成功地把这一项先进技术应用到了市场，必定引起业内轰动，迅速拿下整个市场，杰克也会成为一个成功的创业者。

p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em " 微流控芯片技术是生物医学领域的重要前沿方向，具有高通量、多靶点、快速、精准、操作简便等特点，可广泛应用于分子生物学、医药、免疫等领域。近日，复旦大学孔继烈教授就微流控技术以及其团队在微流控技术产业化方面的进展做了详细报告。 /p p style=" text-align: center line-height: 1.5em " img width=" 600" height=" 414" title=" konglaoshi.jpg" style=" width: 538px height: 362px max-height: 100% max-width: 100% " alt=" konglaoshi.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/e4f38c7b-4412-4544-9896-e72e3397f81b.jpg" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: left line-height: normal text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai " 孔继烈教授简介： /span /strong span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai " /span /span /p p style=" text-align: left line-height: normal text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai font-size: 14px " 男, 1964年生，1983-1993年分别获复旦大学学士、硕士和博士，1996-1998年分别在美国肯塔基州路易威尔大学和康州州立大学做博士后。& nbsp /span /p p style=" text-align: left line-height: normal text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai font-size: 14px " 复旦大学教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，复旦大学生物医学研究院PI，教育部创新科学仪器工程研究中心主任。在化学/生物传感器及微流控芯片分析系统、荧光检测仪器研制等领域取得有影响的成果，先后主持基金委重点/面上项目、“973”子课题、“863”项目等。已在包括J.Am.Chem.Soc.，Angew.Chem. Int. Ed. Anal.Chem. ACS Nano等知名学术刊物发表SCI论文330余篇，被同行引用12500余次，获得国家发明专利40余项。任《Am. J. Anal.Chem.》、《分析化学》、《分析科学学报》、《分析仪器》、《电化学》等刊物编委，中国仪器仪表学会电分析化学专业委员会副主任、化学传感器专业委员会委员。 /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 从“庙堂之高”的基础研究到“江湖之远”的技术发明 /strong /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 科学仪器的源头是分析化学专业，但其更多的应用在生物医药以及诊疗等领域。近年来，“精准医学”概念的出现，更是急切呼唤创新分析测量技术与仪器。“精准医学”的最核心的部分是“精准的诊断”，这也是新药研发及提出新兴治疗方案的前提。作为生物医疗领域的前端，像现在非常热门的靶向诊疗（诊疗一体化），要求首先在诊断层面明确知道是什么原因导致疾病的发生。无论是常见病症还是癌症，都需要微流控这样的技术出现。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 从宏观的层面来讲，无论是蛋白质水平相关仪器，还是核酸水平相关仪器，国产医疗器械市场占有率还很低。上海三甲医院，很多都在使用罗氏、雅培、西门子的设备。即便在生化水平，即小分子的诊断设备，国内虽有很多公司在做，但是与世界上先进设备相比，仍有很大的差距。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 从学科角度来讲，微流控技术衍生于分析化学，而无论从学科知识的构成，还是人才培养，都是多种相关学科交叉的结果。仪器的产业化是一个系统工程，要集聚非常多的交叉学科的人才，单纯依靠分析化学或者微流控技术，都不能完成一台整体的集成化设备的制造。因为这还涉及到软、硬件支持，材料学，多种加工工艺，以及越来越多的新技术（如3D打印等技术）。此外，还要有生物医学、创新诊断方法学等多方面的共同结合。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 作为高校，要集聚这么多人才进行同一个项目，非常困难。因此，国家也在鼓励创业平台，将不同领域的专业人才聚集起来，共同进行仪器的研发生产。目前，孔继烈教授与他之前指导毕业的博士们正在做这件事。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 微流控领域存在的“多、少”问题 /strong /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 目前，微流控技术，尤其是微流控领域的产业化还有很多问题，主要包括以下几个方面： /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 1、进口多，国产少。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 首先涉及到的很多器件，如光学器件、光电转换器件等，大部分性能很好的器件多来自美国、日本等国家。因此不单是整机的技术缺乏，上游的零部件技术也很缺乏。从整体来讲，现状是蛋白质、核酸检测的二类医疗器械，无论是化学发光还是电化学发光设备，大部分是罗氏、梅里埃等公司的。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 2、上游多，下游少 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " “上游多，下游少”是指在研究过程中，大部分研究者做的是上游方法学的研究，虽然很前沿，反映了这个学科发展最新的聚焦点，但是往下延伸的比较少。很多微流控方向的研究生，发了很多SCI文章，之后就不了了之了。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 3、前端多，后端少 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 研究人员可以做方法，做技术，甚至可以搭一个装置，但是没有办法定型，也没有办法做质控的标准。比如从计量的角度，这个产品怎么检验？怎么能达标？企业标准，行业标准，甚至国家标准，这些标准全面缺乏。当然这不是一家单位就能做的，需要行业内多家单位协同完成。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " 4、器件多，集成少& nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px " & nbsp 早些时候，很多实验室可以自行搭一台装置。例如最早在实验室做微流控，用数字化的光谱仪、光纤和光电检测器件组装而成。但是，这不是一台完整的仪器，因为无法在同一个软件中发送指令进行信号提取、信号处理和出具结果等等，这和仪器是有距离的。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 离心式微流控芯片核酸检测仪的技术及应用 /strong /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 离心式微流控芯片核酸检测仪（原型机）是孔继烈教授团队研制的第一代微流控设备，包括芯片系统、温度控制系统、高速旋转系统、光电检测系统等模块。研发目标是实现核酸的提取和扩增放在同一个芯片中完成，这在第一代原型机还无法实现。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 2017年，孔教授团队开始第二代产品开发，在光路、电路、信号放大、离心盘的可控性等方面进行了优化，可实现在同一个检测平台上做多种需求的靶点数、样本数的检测，如8个靶点4个通道或4个靶点8个通道或2个靶点16个通道的盘。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 第二代设备叫做核酸检测一体机，孔教授团队正在将一体机做成三类医疗器械——将来可以和医院检验科对接的设备，在30分钟内完成样本前处理，包括细胞的破碎，DNA的释放，原位扩增及检测。对于传统PCR 检测是革命性的突破。 /p p style=" text-align: center " img title=" 微流控仪器.png" style=" max-height: 100% max-width: 100% " alt=" 微流控仪器.png" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/359c57f2-bd60-495c-a1ba-48c0da7b540e.jpg" / /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 从方法学的角度来讲，该设备融合了很多基础研究的成果，包括蛋白质、DNA的纳米分子诊断技术、微流控驱动技术、集成技术、区域精准控温技术、高敏荧光检测技术、微流控盘快/慢速切换技术，可实现多模块集成工作。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 该设备的应用方向十分广泛，包括公共卫生、食品安全、检验检疫、以及基于微流控的免疫抗原抗体反应等等。已开发的典型的应用案例如下： /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-top: 10px " 1、8种不同种属肉的同时溯源，特异性和灵敏度非常高。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-top: 10px " 2、非洲猪瘟特异性检测，可做到高通量现场快速筛查，灵敏度达到10个拷贝。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-top: 10px " 3、转基因大豆检测，可以很快完成多种转基因亚型的溯源。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 0em margin-top: 10px " 4、降钙素原（PCT）微流控免疫检测，是针对临床感染的蛋白质指标的新型检测方式，目前检测灵敏度显著高于传统同类仪器。 /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 结语 /strong /span /p p style=" line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 10px " 早在东汉时期，张衡就发明了候风地动仪。 strong 然而近代以来，中国的科学仪器发展却落后于世界上许多国家。这要求相关研究人员，不仅要专注于创新基础研究，更要积极促进仪器产业化，追求知行合一”，推动国产科学仪器的发展。 /strong /p

4月9日，第六届北京发明创新大赛举行颁奖典礼，来自全国的802项民间发明获奖。 　　其中，唯一一个特等奖授予了原创性发明——可有效提高石油采油率的新技术产品“孚盛砂”。该发明来自仁创科技集团总裁秦升益，他同时获得了本次大赛首次设立的发明创业专项奖金奖。 　　秦升益在接受《中国科学报》采访时说，如今石油开采面临着采油须深至地下岩石间和大多油井油水共生两大难题。针对第一个难题，美国采用的技术路线是将陶土烧成陶粒进而解决岩石强度问题，即令岩石开裂。秦升益的最新产品“孚盛砂”不仅可取代陶粒，而且其“透油不透水”功能可使开采出的油—水比率达12%～100%。 　　据介绍，该发明的机巧在于，采用物理与化学手段使砂颗粒改变性能，以降低油界面张力，增加水界面张力。目前，发明已用于我国大庆油田，以及新疆、吉林、宁夏等地的石油开采。 　　此前，秦升益曾发明了用于精密铸造的“覆膜砂”，去年该产品销售额为20亿元。他告诉记者，今年“孚盛砂”的销售额拟冲刺50亿元。 　　今年，北京发明创新大赛还首设发明创业专项奖。北京发明协会理事长曹凤国表示，该奖项旨在鼓励、引导发明成果转化应用。 　　据了解，今年有15个项目获该奖，其中9项为历届大赛的获奖项目，这些项目均成功地实现了发明成果转化应用，而此中不乏草根发明者：下岗创业职工王顺利发明的间热式贮热供暖装置，已安装至北京铁路局全部小站和扳道房 返城知青张宝贵苦心研发再造石装饰外墙挂板及其模具，其再造石2010年消耗垃圾4000吨，销售额达2500多万元。

新快报讯 水污染，报警!广东省实附中高一学生陈嘉毅发明了一套家庭用水安全实时警报器，当自来水发生了污染，安装在水龙头上的装置就会发出蜂鸣声或闪现红光。据悉，目前市场上还未出现过家庭使用的此类产品。 　　“我看到过新闻，说内蒙古自治区赤峰市新城区自来水发生污染事件，导致4307人就医。我就想，用什么方法可以检测水的质量问题呢?”陈嘉毅说，他查资料发现，只有自来水公司有水质在线检测仪，但都是进口的，价格非常贵。针对家庭用水安全的检测自动控制装置，市场上暂时还未出现此类产品。 　　“水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等的重要指标。水越纯净，电导率越低(电阻率越高)。”为了使实验的精确率更高，陈嘉毅进行了多个家庭用水的取样实验，而整个实验持续了好几个月。 　　“整个装置与家庭的自来水龙头连接，总体造价不超过60元，放在家里便利实用。”陈嘉毅的发明，日前获得第25届广州市青少年科技创新大赛一等奖。

邵师傅发明的微声探测仪 　　天然气公交车如果路上发生漏气将很危险，可是检测起来又很困难，有了微声探测仪就轻松多了。记者近日了解到，为了检测天然气泄漏情况，公交驾驶员邵明德师傅发明了一种微声探测仪。 　　“这是话筒探头，将探头放在燃油管路上，如果有天然气泄漏就会有‘嗤嗤’的声音，”6月7日，在公交20路队，驾驶员邵明德给记者试验了他的新发明微声探测仪，其中探头是驻极体话筒，话筒通上线，插入经过改造的收音机，“这个收音机经过改造就有了放大器的功能，通过这个放大器和耳机，话筒所收到的‘嗤嗤’天然气泄漏的声音就能听到了”。同时，为了夜间使用这套设备，邵师傅还在探头处装有LED灯，一通上电LED 灯还挺亮的。 　　“由于路颠和管线老化，难免会出现管线天然气泄漏情况。”据邵师傅说，自从2007年开上天然气汽车后，他就发现天然气管线有些时候发生泄漏，但是检测起来很麻烦，要在车的燃油管路上涂抹肥皂水试验是否漏气，从那时起他就在琢磨如何检测天然气泄漏问题，最终发明了微声探测仪。

中国科学院兰州化学物理研究所发明了一种用于选择吸附六价铬的吸附剂，近日获得国家发明专利授权(一种用于选择吸附六价铬的吸附剂，专利号：ZL 201110212531.3，发明人：郑易安 王爱勤)。 　　铬及其化合物广泛应用于工业生产的各个领域，是冶金工业、金属加工、电镀、制革、油漆、印染、颜料等行业中必不可少的原料。铬在水中的存在形式有两种：铬(VI)和 铬(III)。毒性大的铬(VI) 是重金属中有毒有害污染物的代表，常用的处理方法有沉淀法、氧化还原法、电解法、吸附法、离子交换法等。每种方法各有优劣，其中吸附法因操作简单、见效快、吸附剂可以设计及循环使用等优点在含铬废水处理中得以广泛应用。然而，目前国内常用的吸附法均存在一定缺陷，如材料价格昂贵、再生困难 吸附容量小，容易造成二次污染 选择吸附性有待提高等。 　　该发明以洋车前子壳粉和苯胺为原料，经过氧化聚合制备了用于选择吸附六价铬的吸附剂。吸附剂可在保持聚苯胺原有吸附性能基础上，进一步降低制备成本，赋予环境友好性，用于工业含铬废水的处理。 　　与现有技术相比，该发明中吸附剂合成原料廉价易得 吸附剂的制备过程简单，反应条件温和 吸附剂对水中的六价铬具有高的选择吸附性 在不降低聚苯胺原有吸附性能基础上，引入洋车前子壳粉，从理论上讲赋予吸附剂良好的生物可降解性，同时可拓展洋车前子壳粉的应用领域。

秤对人们来说并不陌生，然而，有一种秤，人们却从没有听过、见过，那就是上海交大物理系朱卡的教授团队发明的“光秤”。 　　朱卡的教授和他所指导的李金金博士以量子光学和纳米材料为研究基础，在国际上首次发明了纳米光学质谱仪，也就是“光秤”，可以对生物DNA分子的质量、染色体的质量以及中性原子的质量进行无损高精度的光学测量。 　　朱卡的教授说，他的研究团队将碳纳米管、量子点和表面等离激元的复合系统等系统地组合起来研究，发明了第一个全光控制的高灵敏纳米光学质谱仪。 　　对这一研究成果，美国物理学会评价：“这项研究工作有望带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。”国际公认的物理学界顶尖综述期刊《Physics Reports》也刊登了朱卡的教授团队该成果的长篇综述性论文。这也是上海交通大学首次以唯一单位在该期刊上发表论文。 　　据朱卡的教授介绍，目前测量原子和质子等微观粒子质量的方法或仪器包括经典质谱仪和电学纳米质谱仪。与这两种传统的方法相比，“光秤”的灵敏度和精确度都大幅提高。 　　“旧的探测方法的不足之处是，被探测的粒子要使其强行带电，才能够被测量。”朱卡的教授表示，这就意味着，由于很多固有属性不能带电的粒子，其质量的测量将受到限制，比如DNA分子，如果强行使其带电，就可能造成其生物成分遭到破坏。 　　朱卡的教授估算，通过全光控制的“光秤”，灵敏度和精确度比传统的电学质谱仪高出了将近3个数量级。他表示，这项研究工作在现有电学质谱仪上做了很大的提升和改进，用全光学的方法代替了传统的电学测量，放大了人们对微观世界的认识，并带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。

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来自身边的创意-《大众科学》评出2011年度十大最佳发明机械义手、装甲袖套、袖珍打印刷、产前疾病检测笔等入选　　每到年中，《大众科学》杂志都会评选出年度十大最佳发明，到今年已经是第5届了。这些出自“车库里的灵感”有的旨在利己助人，有的仅仅只是为了娱乐。不管目的如何，发明者的才智和专注都令人赞叹。今年的10位获奖者延续了这一传统，毫不意外地给我们带来了一众杰出的设计。　　1.灵活的机械义手名称：斯塔克手　发明人：马克斯塔克研发时间：7年　研发成本：1.7万美元—1.8万美元　　假手通常分为三种：纯装饰性的模型手，运动功能有限的钩状手或其他低成本的机械手，以及可以更好地模仿真手的动作但成本达数万美元的电子手。马克斯塔克发明的这款义手就融合了三者的优点：它使用简洁的塑料部件，同普通的钩状机械手一样轻便、便宜，但外观和功能却更像高端的电子手。　　“斯塔克手”不使用任何电子元件，每个手指上有三个关节(大拇指上是两个)，可以独立弯曲，以适应所要抓握的物体的形状，包括钩状义手无法抓握的不规则物体。　　钩状义手一般安装在使用者手臂末端的插孔上，通过肩部的牵引索来控制。使用者耸动肩膀时，牵引索便会拉动钩子，使之张开 当肩膀放松下来，牵引索松弛，钩子随之合上。“斯塔克手”使用同样的控制系统，但在手掌中加了一个调控杆，这个调控杆与另外5根牵引索相连，这些牵引索又分别搭在5根手指的指背上。使用者通过肩部动作，可以利用调控杆让5根手指同时张开，而5根独立的牵引索又可以让各个手指独立合上。当手指触摸到目标物体并稳住后，关节处的弹簧才会回缩。弹簧的弹性很好，既可以轻柔地拿着一枚鸡蛋，也能够有力地举起一把椅子。　　斯塔克之所以制作义手，部分原因是为了帮助天生便失去了左手的朋友戴夫沃格特。从2004年至今，他已经测试改进了5套义手原型。现在，除了上班之外，沃格特走到哪儿都离不开“斯塔克手”，因为他是一个机械工，搬动重物的活儿钩状义手更在行。　　更耐用的版本最早今年冬天就可以面世，它将使用更坚韧的塑料和更光滑的零部件。一向乐意帮助发明者将想法变成产品的Edison Nation公司最近相中了“斯塔克手”，决定进行商业开发，现在正忙着把它推介给一个大型义肢制造商。　　2.能制服犯罪分子的装甲袖套名称：保镖　发明人：大卫布朗研发时间：7年　研发成本：未公开　　“保镖”其实是一种配有高压电击器、摄像机、激光瞄准仪和电筒的装甲袖套，发明者大卫布朗是一名摄影师、编辑和音乐电视制作人。这个创意诞生于2004年一个夜晚，当时布朗和几个朋友正在讨论不久前发生在附近公园的美洲狮袭人导致一死一伤的悲剧事件。布朗觉得，面对这样的袭击，即便手中有刀或其他手持武器也无济于事，他希望能有一种让人依靠本能来使用的东西，于是用医用臂套、现成的电击枪和超市买来的火警报警器按钮做了一个样品。　　历经7年制造了30个样品之后，第一个试用版“保镖”面世了，其各个部件以易用、舒适和防止自伤为原则组合在一起。高清摄像机除了取证之外，还有威慑作用，如果对方拒不合作，那么可以用装在手腕上的电击器来吓退他，万不得已时，可以将对方暂时击昏。　　“保镖”的市场主要是警察、管教人员和军队。今年5月，它首次在美国司法部举办的年度模拟监狱暴动演习中亮相，第一批试用品将于年底发放给洛杉矶警察局使用。布朗说，未来的产品还会加装化学传感器、可以帮助士兵同国外通讯的电子翻译器或者适用于机场安保的生物识别仪等。　　3.像鼠标的袖珍打印刷名称：打印刷　发明人：亚历克斯布莱顿研发时间：11年　研发成本：1000万美元　　2000年，欧洲一家大型橡皮图章公司找到瑞典工程师亚历克斯布莱顿，向他征求新的产品创意。布莱顿没有提出新的印章设计，而是发明了“打印刷”(PrintBrush)。这款袖珍型打印机仅重250克，使用喷墨技术以及与计算机鼠标类似的光学和跟踪软件，可以将上传的图案和文字印刷在任何平面上，包括纸张、塑料、木材甚至织物。　　传统的打印机永远都比纸张要宽大，这是因为纸张必须在打印机内部传送，这样才能准确定位纸张相对于打印头的位置。为了突破这一限制，布莱顿采用了激光传感器来追踪“打印刷”的位置。“打印刷”操作起来更像是一个鼠标，当用户在纸张上移动“打印刷”时，激光传感器会不断地向纸张表面发射红外激光束。根据反射光束的散射情况和激光束的能量波动，就可以确定“打印刷”的速度和方向。　　布莱顿及其团队用了不到两年时间开发出第一个样品，但推出现在的成品却耗时近10年。他们不断地改进追踪定位系统，并以激光传感器取代LED(发光二极管)传感器，同时还通过一系列运算快速形成“墨水配方”，实现了1600万色的彩打。　　明年上半年，一款顶着“世界最小打印机”头衔的“打印刷”将投放市场，其拥有内置相机，可以即拍即印照片。在此之后，布莱顿还将发布一款名为A4的更小的款型。　　4.产前疾病检测笔名称：孕期筛查工具包　发明人：西恩莫纳格尔及其同学等7人研发时间：3年　研发成本：2万美元　　每年大约有630万名孕妇和新生儿因为孕期或者分娩并发症而死亡，其中90%的孕产妇死亡案例发生在发展中国家，因为她们很少进行产前检查。有感于此，在约翰霍普金斯大学生物工程创新和设计中心就读研究生的西恩莫纳格尔和同学一起发明了一种产前疾病检测笔，相比其他常规检查方法，可以及早、准确、低成本地确诊产前疾病。　　在美国，孕妇最常用的产前筛查先兆子痫及相关并发症的方法是50美分的试纸检查，这种疾病每年导致7.6万名孕产妇和50万名新生儿死亡，如果能够及早诊断，就很容易治疗。但对发展中国家来说，这种试纸太贵，难以推广。而莫纳格尔他们发明的检测笔使用一次的成本只有三分之一美分，而且操作简单，任何人都容易理解：先用检测笔在滤纸上划一道黄线，然后挤上一滴尿样，当黄线变成深蓝色，说明检测笔“墨水”中的化学试剂与尿液中高含量的蛋白质发生了反应，这是尿样提供者患有产前子痫的确切证据。　　学生们计划研发一套产前筛查工具包，用不同颜色的彩笔筛查检测包括孕期糖尿病和尿道感染等在内的不同病症。　　“如果我们主动把这种救命的关怀带给女性，而不是等着她们前来求医，结果会产生重大影响。”非盈利组织Jhpiego的医学负责人哈沙德山格维说。该组织目前正在尼泊尔开展一项利用产前疾病检测笔筛查先兆子痫的研究。　　5.屏蔽强光的液晶太阳镜名称：“动态眼”太阳镜　发明人：克里斯穆林研发时间：8年　研发成本：200万美元　　在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室攻读物理学博士后时，克里斯穆林最烦恼的就是通勤问题：他每天要顶着大太阳开车十几英里从家赶往实验室，眩目的阳光让他头痛，而且很难看清楚对面来的车。他觉得这样很不安全，于是有了一个想法：制造一副能够利用电子屏蔽来防护强光照射的太阳镜。　　他选择了液晶作为镜片材料，读博士时他对此进行过深入研究：液晶的视觉特性可以通过电子手段进行调节，同时又拥有普通太阳镜镜片的透明度。他将自己的发明命名为“动态眼”。在这个太阳镜的鼻梁架上安装着一个小型传感器，可以探测到强光，并将其位置传送给旁边的微控制器。微控制器随即指示液晶镜片在眼睛前方形成一个4到6毫米的方形黑斑来遮挡强光。当佩戴者转头时，黑斑也会随之移位，以挡住来自任何角度的强光，同时保证周围环境清晰可见。　　穆林花了5年时间制造出5个样品，才最终将电池和电子元件缩减到标准太阳镜适用的尺寸。不过，目前它还不能投放市场，因为试用中发现，液晶太阳镜偶尔会出现故障。穆林打算加强电子元件之间的联系，以确保微控制器的命令能送达镜片。而且，他还在研发基于塑料的可弯曲液晶，这样成品会更轻，防碎性能更好，便于商业推广。　　穆林的研究得到了美国空军的部分资助，目前他也在研制适合战斗机飞行员和士兵佩戴的护目镜。同时他也计划与奥克利等太阳镜制造商接洽，普通民众或许在几年后就能够买到“动态眼”太阳镜了。　　6.效率更高的臭虫探测器名称：臭虫探测器　发明人：克里斯戈金研发时间：一年半　研发成本：50万美元　　来自北卡罗莱纳州的机械工程师克里斯戈金拥有20多项专利，参与过导弹电子系统和F-22猛禽轰炸机油箱的研发工作，是个不折不扣的“创新家”。两年前，当越来越多的人带着满身红点奇痒难耐地从梦中醒来，戈金决定，要制造一种便宜而又有效的臭虫探测器。　　臭虫在美国消失了半个世纪之久，大约10年前又卷土重来。它们行迹隐秘，可以藏身在任何物体的褶皱和缝隙中。与蟑螂和老鼠不同，臭虫不怕毒饵，只有直接喷药才能消灭它们，所以找到臭虫的具体藏身之处极其重要。灭虫人员通常每个房间要花一个小时才能锁定臭虫藏匿的地点，但戈金的臭虫探测器却只需用15分钟。　　它模仿了狗的嗅探模式。目前在美国有大约200只狗在协助灭虫人员工作。但嗅探犬的训练和养育成本在3万美元到7万美元之间，这笔费用通常会转嫁到消费者头上 而且狗只能将臭虫的藏身地点确定在一两米的范围内，剩下的大量工作还是需要人工完成 此外，狗不能区分雄性和雌性臭虫释放的信息素(产卵的雌臭虫危害性最大)，也分辨不出臭虫释放出的其他信号，比如无味的二氧化碳和甲烷。　　而戈金的臭虫探测器装有3个能够识别臭虫信息素以及二氧化碳和甲烷的传感器，探测精度是狗的3倍，并且还能够区分臭虫的性别。当探测者远离或者靠近臭虫藏身处时，内置的监控系统会发出提醒，以不同颜色显示。这种手持式臭虫探测器将于今年上市，售价为200美元。戈金表示，他正在研发一种多用探测器，可适用于蟑螂、蚂蚁和老鼠等。　　7.滑雪用的安全着陆垫名称：卡塔尔着陆垫　发明人：亚伦科莱特和斯蒂芬斯伦研发时间：6年　研发成本：未公开　　6年前，20岁的加拿大英属哥伦比亚大学工程系学生亚伦科莱特在玩滑雪板时，来了个50英尺的腾跃，结果失去控制，肩部重重着地，摔断了两根椎骨，导致颈部以下瘫痪。科莱特决心要为提高滑雪板运动的安全性而努力。他和同学、同为滑雪板爱好者的斯蒂芬斯伦一起，发明了专为滑雪和雪板运动设计的安全落地垫。　　这个垫子以乙烯树脂和尼龙制成，长20英尺(约6米)，宽15英尺(约4.5米)，厚5英尺(约1.5米)，由两块充气垫组成。上面的充气垫是密封的，下面的充气垫则有阀门，可以放出一定量的空气。大多数着陆垫被踩时会塌陷得很厉害，而这种新的着陆垫足够坚硬，能让运动员稳稳落地 同时又有足够的弹性，可以减少对运动员的伤害。　　两位发明人为这一设计申请了专利，并成立了卡塔尔创新公司(Katal Innovations)，与一家儿童游乐场充气城堡制造商合作，生产更大型号的着陆垫。但新产品的弹性不够，并不像他们制作的样品那样安全好用。经过分析测试，他们发现，其中的关键就在于，当样品着陆垫受压时，阀门会稍微放一点气，起到缓冲作用。为复制这一效果，他们在新产品中加入了鼓风机和排气孔，可以持续地充气和放气。　　受加拿大官方邀请，卡塔尔着陆垫在温哥华冬季奥运会开幕式上进行了展示，这次“亮相”很成功。过去一年来，卡塔尔着陆垫进驻了北美多个滑雪胜地。“很多人对它感兴趣，”范尔山滑雪场经理布赖恩鲁尼说，“极限运动赛金牌得主和奥运会选手都来排队试用。”　　8.污水变清水的处理系统名称：零废液污水处理系统　发明人：纳蒙纳瑟夫研发时间：7年　研发成本：数十万美元　　船上的发动机坏了，这对纳蒙纳瑟夫来说是个机会，他终于可以装上自己的发明了。这个被他称为“零废液污水处理系统”的机器可以利用发动机产生的热量来氧化和蒸发船上厕所、浴室和厨房的污水。　　一台普通的内燃机只能有效利用燃料中30%到35%的能量，其余的能量则以热量的形式通过散热器或者排气管浪费掉。这个微波炉大小的零废液污水处理系统利用的就是这部分热量，它可以安装在船上任何地方。当冲厕所或者清理污水箱时，脏水通过管道首先被送到处理系统的平衡池，其中的杂物会被碾成直径为6毫米或者更小的碎块 接下来进入高速搅拌器，里面装有三套刀片，能把固体切成直径0.05毫米的微粒 然后用一台喷射泵给污水流增压，使它以气雾形式通过管嘴喷入发动机的排气系统。　　空转发动机的排气装置温度至少有大约288摄氏度，这足以将污水变成蒸汽，使其中的有机物热氧化。简而言之，零废液污水处理系统可以把进入其中的任何有机物分解掉。纳瑟夫说，整个过程不会产生异味，主要的副产品就是二氧化碳和清洁的水蒸气。　　2004年，纳瑟夫用洗衣机零件和一个5加仑的油漆桶制成了第一台样机。经过11代更新，目前的版本消耗的能量只相当于10个100瓦的灯泡，它不像其他便携式厕所污水处理系统那样使用有害的化学物质，并且可以根据需要定制。2007年，它获得了美国海岸警卫队颁发的船用卫生设施许可证。　　零废液污水处理系统的用武之地不仅仅局限于船只，任何排气装置温度够高并拥有洗手间的交通工具都可以安装使用。除了房车制造商，美国军方也对此显示出了兴趣，其前方作战基地常常燃烧价格高达400美元/加仑的航空煤油来应急处理污物。另一个有应用前景的领域是航空业，部分机型在卫生间加装零废液污水处理系统后，可以在飞行过程中甩掉重达227公斤的污水。　　9.便携式电动冲浪趴板名称：凯梅拉趴板　发明人：杰森伍兹研发时间：8年　研发成本：4万美元　　杰森伍兹19岁时给自己买了一艘二手快艇。几个月后，他就觉得运输和储藏这个将近5米长的大家伙又贵又麻烦。他想要一艘可以随时扔到车里然后带到水边的小船。不幸的是，世界上没有这样的东西。　　依靠在加州纳帕新技术高中培养出来的动手能力，伍兹决定自己做一个。按照他的设想，这是一个由小型发动机驱动的碳纤维冲浪趴板，速度惊人，吃水深度只有15厘米左右，重量不到16公斤，一个人就能拖到水里。　　但要找到轻便的零部件颇费周折，伍兹最终从遥控船模配件商那里买到了微型射流泵。剩下的就是组装了：他将一个现成的冲浪膝板沿吃水线切开，装上射流泵、一个26CC发动机和一个遥控飞机使用的启动装置，然后用胶带将外壳粘起来。“凯梅拉趴板”就这样诞生了。虽然在水中前进得踉踉跄跄，但它还是发动起来了。　　此后，伍兹每年做一个新版本，除了不断改进转向和推进系统，还将排气管挪到了吃水线以下的位置。第四个版本加入了碳纤维材料和手把，时速达到了24公里 使用者可以通过按钮操控伺服系统让射流泵来回移动，转向则仍然依靠身体左右倾斜来完成。伍兹目前正在建造最新版本，它将使用电动和丙烷混合动力的四冲程发动机，时速有望达到40公里。　　据伍兹估计，量产之后，“凯梅拉趴板”基本版的零售价约为1000美元。　　10.能照出健康状况的“魔镜”名称：医疗镜　发明人：傅明哲研发时间：一年半　研发成本：未公开　　2009年年底的一个晚上，正在麻省理工学院攻读电子医疗工程专业研究生的傅明哲让一些朋友坐到一台手提电脑前，测试他新编写的一个软件，这个软件可以把网络摄像头变成心率监控器。他希望能够让医生在无需触摸烧伤病人或婴儿的情况下检查病人的生命体征，或者帮助人们更方便地追踪自己的心血管健康状况。虽然当时程序未能实时运行，但得到的监控数据却相当理想。　　一年半之后，麻省理工学院媒体实验室里出现了一面大大的镶框镜子，这就是傅明哲设计的这个监控系统的升级版。这个双向玻璃镜(一面是镜子，另一面是可以透视的玻璃)后安装着一个与手提电脑相连的摄像头监控器，站在镜前，镜面上就会显示你的心率。换句话说，“医疗镜”不仅能照出你的外表，还能照出你的内在健康状况。　　心脏在跳动的过程中，会向全身血管泵送血液。血液会吸收光线，因此，血管内流动的血液越多，皮肤反射的光线越少。网络摄像头可以捕捉这种反射光线的细微变化，并将数据发送到计算机上，经程序解读后，便可转化为心率读数。研究人员一般使用高清摄像机追踪这些光线的变化，但傅明哲希望借助简单的网络摄像头，让所有的电脑和智能手机都能化身为心率监控器。为此，他开发了一套算法，能够从摄像头捕捉的所有反射光中分辨出心率的光线模式，并编写了可实时处理数据的代码，让计算机即时生成心率读数。　　傅明哲计划今年年底将“医疗镜”推向市场。他表示，这套系统也可用来监测其他重要数据，包括呼吸速率和血氧浓度，这将使“医疗镜”更具潜力。

p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/712cd47f-dcef-4fba-a7df-ee539989863c.jpg" title=" 微信图片_20180926104548.jpg" alt=" 微信图片_20180926104548.jpg" / /p p 　　“用我的方法，‘黎曼猜想’已经被证明了”，9月24日，89岁的迈克尔· 阿蒂亚在2018海德堡获奖者论坛上展示了他对“黎曼猜想”难题的证明结果。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 还需要时间论证 /strong /p p 　　迈克尔· 阿蒂亚用“简单”的5页纸叙述了他的研究内容。 /p p 　　他在摘要中写道：通过理解量子力学中的无量纲常数——精细结构常数，并将此过程中发展出来的数学方法用于解决黎曼猜想。 /p p 　　物理学科普作家、科学网博主张轩中从物理的角度向《中国科学报》记者做了分析，他表示，精细结构常数是一个会“跑动”的数，描述两个电子相互吸引力大小，它的耦合常数随着时间的变化而变化，并不是一个“真的常数”。 /p p 　　“但阿蒂亚直接论证了精细结构常数是固定的，大约等于1/137，这让物理学家很费解，对第一步就产生了怀疑。”张轩中说。“也许在数学上是对的，毕竟阿蒂亚也是懂物理的，可能他有独到的见解，但这个还需要时间论证。” /p p 　　中国科学院数学与系统科学研究院研究员贾朝华也对《中国科学报》记者说，“立刻对阿蒂亚的研究做分析解读，会是一件很困难的事情，这需要专家们经过较长一段时间的研究探讨。” /p p 　　 strong 令数学家如痴如醉的“猜想” /strong /p p 　　“简单来说，‘黎曼猜想’是关于素数(又叫质数)的问题，是为了研究素数分布规律。”贾朝华说。 /p p 　　在小学五年级，我们的数学课本中第一次出现了“素数”的概念：一个大于1的自然数，除了1和它自身外，不能整除其他自然数的数叫做素数。这样一个简单却粗略地描述，使得数学家们为寻找一个更为精确地表达公式而“前赴后继”。 /p p 　　每个自然数都可以表示成素数因子的乘积，素数构成了正整数的基本元素。也就是说，素数的地位相当于生命世界里的DNA。 /p p 　　“这是数论最基本的内容，相当于一座大厦的地基，这就是它最大的‘用处’和意义。”贾朝华说。只有认识素数的分布规律，才能对数论有更深入地理解。 /p p 　　在黎曼之前，欧几里得用初等方法证明了素数有无穷多个 欧拉用数学分析方法引入了表达公式，描述素数的分布情况 数学大师高斯和勒让德通过大量数值计算，提出了“不大于N的素数分布密度接近N的对数函数的倒数”的猜想，后被证明，成为“素数定理”。 /p p 　　但是，数学家们对于“精确和清晰”的追求从未停歇。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/9557ccde-516e-4c79-9ce0-faba3ac999c0.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 德国数学家黎曼 /strong /p p 　　1859年，德国数学家黎曼发表了一篇题为《论不超过一个给定值的素数的个数》的文章，这是他在解析数论领域发表的唯一一篇文章，文字简练，仅仅8页纸，却成为该领域内最经典的文章。 /p p 　　黎曼认为，素数的分布奥秘与一个复杂的函数密切相关，而使这个函数取值为零，即非平凡零点对素数分布的精确规律有着关键性影响，他在文中定义了一个被后世成为“Zeta”的无穷极函数，这也是他开辟的一条独特路径：从一维直线拓展到复数平面中研究素数分布。 /p p 　　黎曼猜测，可能所有非平凡零点都全部位于实部等于1/2的直线上，这条线被称为临界线。这就是令后世数学家魂牵梦绕却辗转反侧的“黎曼猜想”。 /p p 　　一个半世纪以来，进展甚微。但黎曼指引了新方向，比如，37年后，法国数学家哈达玛和比利时数学家普森独立证明了素数定理，它描述了素数的大部分分布规律。 /p p 　　“大师指路，后继者实现。”贾朝华说。 /p p 　　 strong “黎曼猜想”偶遇物理学 /strong /p p 　　“黎曼猜想”有什么用?一代代数学家为之孜孜不倦究竟为了什么? /p p 　　对于数学家们来说，这是探索未知，用简洁地数字和公式语言描绘复杂世界，让事物变得更清晰的过程，“这是很奇妙的。” /p p 　　事实上，纯粹数学的美也在于此。在贾朝华看来，“黎曼猜想”最大的意义，首先在于大胆的猜测，另外指出了复数函数零点与素数个数如何联系。“非得说实际用处，反而贬低了‘黎曼猜想’的重要性和地位。” /p p 　　后来，人们利用素数的规律之谜，发明了RSA公钥加密算法，作为难以破译的密码，素数找到了“用武之地”。 /p p 　　伴随着零点在临界线上分布规律的研究突破，人们发现黎曼猜想与复杂的物理现象竟然有神秘的关联。 /p p 　　1972年，数学家蒙哥马利与物理学家戴森在普林斯顿高等研究院偶遇，碰撞出了神奇火花——“如果将黎曼临界直线上的零点和实验记录的大原子的核的能级相比较，两者的分布惊人的相似。”这让纯粹数学触及真实空间，在量子体系等经典的混沌系统中熠熠生辉。 /p p 　　在纯数学领域探索百余年而无路可寻，人们转而向其他领域寻找办法。 /p p 　　正如迈克尔· 阿蒂亚的研究，他报告后，有数学家坚定支持，“阿蒂亚先生已经到了无可挑剔的年龄。” /p p 　　尽管质疑态度还是居多，尽管一时难以给出判断，但迈克尔· 阿蒂亚站在物理学的角度，也许为黎曼猜想的解决指出了新方向。 /p

高校发明专利排行榜是2014发明专利排行榜单的新成员。对这份榜单，上海大学知识产权学院院长陶鑫良直言&ldquo 可圈可点&rdquo 。他说，随着全社会知识产权意识的提升，作为专利重要诞生地的高校近年来在发明专利申请量和授权量上都有了显著提升，可以预见，随着国家知识产权战略的深入实施，这一快速增长势头还将继续，但众多高校发明专利躺在实验室里&ldquo 睡大觉&rdquo 的现象也同样不容回避。 　　2014年，在发明专利方面，浙江大学博得&ldquo 满堂彩&rdquo ，无论是发明专利申请量还是授权量皆遥遥领先。东南大学以2201件的数量优势位列第二，哈尔滨工业大学、清华大学、华南理工大学分别以2091件、1856件、1695件排名第三、第四、第五。 　　值得注意的是，经济相对欠发达地区的广西大学，此次以1654件的发明专利申请量夺得第七名&ldquo 宝座&rdquo ，而学校排名一向靠前的北京大学、南京大学则&ldquo 落榜&rdquo 。 　　在中国政法大学知识产权法研究所主任冯晓青看来，这&ldquo 有点意外&rdquo 。&ldquo 25位国家最高科技奖获奖者中，有5位来自北京大学，3位来自南京大学，两所学校的综合实力一直有目共睹。不排除大年、小年的波动性因素，但不管怎么样，有值得总结反思的地方。&rdquo 冯晓青说。 　　广西大学为何能够&ldquo 逆袭&rdquo ?学校有关负责人告诉记者，学校建立健全了发明创造(专利)工作管理机构，并设立&ldquo 广西大学专利基金&rdquo ，用于资助科研人员、学生的发明创造专利申请及部分年费的维护。 　　成绩固然可喜，但若仔细分析不难发现，高校的发明专利质量还有待进一步提高。这可以从发明专利申请量与授权量之间的悬殊管窥一斑。数据显示，榜单中的高校，其发明专利申请量与授权量大约为2.4:1，个别学校更高。 　　&ldquo 不可否认，其中有发明专利审查周期长的因素，一般而言申请两三年后才可获得授权。&rdquo 陶鑫良解释说,&ldquo 也不排除有些高校为申请而申请，存在片面追求专利数量、拔苗助长的不当现象。&rdquo 　　事实上，更让陶鑫良等专家们担忧的是，高校发明专利转化率不高，绝大部分发明专利&ldquo 养在深闺人未识&rdquo ，鲜有专利成果走出&ldquo 象牙塔&rdquo 顺利找到&ldquo 婆家&rdquo 。&ldquo 专利最大的价值在于应用，如果仅仅停留在&lsquo 纸上阶段&rsquo ，根本无法实现其价值。&rdquo 冯晓青表示。 　　共青团宁波市委2013年公布的一项统计数据显示，过去3年，宁波高校共拿到900多项专利，转化成产品进入市场的不到5.6% 2011年至2013年，福建省高校专利出售合同仅123项，高校科研院所的专利实施率仅为7.67%。来自教育部的数据表明，我国高校的专利转化率普遍低于5%。 　　如何&ldquo 唤醒&rdquo 高校里&ldquo 沉睡&rdquo 的专利?陶鑫良认为，应引导更多高校建立健全知识产权工作机构，尽快成立独立的知识产权业务处室，完善科技成果转化中介服务体系建设，促使专利成果走向市场。 　　此外，&ldquo 还应尽快厘清学校和研究者究竟该怎么切割现实利益、如何让高校的专利成果更接近市场需求等问题。&rdquo 冯晓青表示。

最近，美国密苏里大学发明了一种灵敏度更高的更为迅速的沙门氏菌检测方法，仅需5到12小时就可以完成测试。 　　目前，食品工业用于检测沙门氏菌的方法耗时较长，从检测到结果的公布需要5天的时间。因此，在结果被公布前，被污染的食品可能已经被出售，这对于近期美国WrightCountyEgg公司和HillandaleFarms公司召回5亿枚染沙门氏菌鸡蛋的事件来说，5天的时间太长。 　　然而，最近的美国密苏里大学发明了一种灵敏度更高的更为迅速的沙门氏菌检测方法，仅仅5到12小时就可以完成测试。 　　密苏里大学农业、食品、自然科学学院的AzlinMustapha和她的研究生LuxinWang在对实时PCR技术进行改进的基础上，发明了一种快速检测沙门氏菌的方法。 　　实时PCR技术被应用多年，用于检测食品中的病原微生物。Mustapha表示，传统的PCR检测方法可以对沙门氏菌等特定微生物DNA的单条基因片段进行放大，放大后，特定的DNA片段被成千上万倍的复制，运用可视技术按照细菌基因序列探测和识别复制后细菌的遗传物质可以更加容易。 　　然而，目前的PCR检测方法容易出现假阳性的结果，这造成了巨大的浪费和不必要的食品召回事件的发生。出现这种结果的原因是，PCR技术跟其它的DNA法一样，均不能将活的跟死的沙门氏菌区分开，因此这导致PCR技术提供了错误的结果。 　　Mustapha表示，活的沙门氏菌可以造成消费者死亡，假阳性结果可能导致大量不必要的食品召回事件。 　　为了克服以上PCR技术的弱点，避免假阳性结果的出现，Mustapha等人用单叠氮溴化乙锭染料结合PCR技术对试样进行了处理。单叠氮溴化乙锭进入死的沙门氏菌体内后与DNA分子进行结合，单叠氮溴化乙锭染料使得沙门氏菌细胞在染色后不能被溶解，因此通过PCR可视技术观察不到死的沙门氏菌细胞。 　　相反的是，染料不能穿透活细胞，这使得检测人员可以利用这种改进的PCR技术很容的区分活的跟死的沙门氏菌，从而避免假阳性结果的出现。 　　该研究的优点在于，在食品进入供应链之前，检测人员可以更加迅速的检测到沙门氏菌，因此避免了食品召回事件，保证了消费者的健康。Mustapha相信，这种12小时以内的沙门氏菌检测方法，可以让食品检测机构和食品公司在产品出厂前和上市后更加准确的检测出其中的沙门氏菌污染情况。 　　如果检测机构或公司想使用这种方法，首先需要购买一台PCR机器，然后对人员进行培训，Mustapha表示，改进的PCR技术与传统技术相比更加节省，因为它需要更少的劳动强度和更少的劳动时间，该技术具有速度快和灵敏度高的特点，这使得食品加工人员和消费者从中受益。

近日，大连理工大学黄辉团队发明了一种&ldquo 基于金属波导毛细管的便携式、低成本光度计&rdquo 。其可用于超高灵敏度的光度检测，并且对微量物质的检测能力提升了3000多倍。 　　在生命科学、食品安全和环境监测等领域，液体痕量分析是当前亟待解决的课题，而光度计(或称分光光度计)是目前检测液体中微量物质的最常用仪器之一。不过，光度计的微量物质检测能力，即能测到的最低浓度值(检测极限)还有待改善。 　　黄辉团队研发的光度计采用7厘米长金属波导毛细管，细管直径约2毫米，由不锈钢材质经特殊工艺加工得来 利用金属波导毛细管中存在的非线性光学效应，可大幅增加光程，并有效克服毛细管中常见的气泡和光学损耗问题。 　　以红墨水作为标准测试物，逐次5倍稀释，现有主流分光光度计产品只能检测出第9次稀释的颜色，而金属毛细管光度计可检测出第14次稀释的颜色，检测极限改善了3125倍。以血糖为例，均采用普通的过氧化酶作为显色剂进行显色后，现有主流产品可检测出的最低浓度为640纳摩尔每升，而金属毛细管光度计可检测出的最低浓度为5.12纳摩尔每升。如果改进显色剂的稳定性或加长金属波导毛细管，有望检测出更低浓度的溶液。 　　该成果大幅提高了光度计的微量物质检测能力，同时仪器成本降至不到十分之一，体积减至五分之一。

16岁少年Jack Andraka因为之前发明了一种廉价又准确的早期胰腺癌检测法而广为人知，最近他又发明了一种tricorder(三录仪，出自《星际迷航》)，并将参与 Tricorder X Prize的争夺。 Jack Andraka 　　Andraka是2013年的Intel International Science and Engineering Fair的得奖者，在2014年的ISEF大会上，Andraka展示了他的另一项发明：一种用于探测爆炸物、环境污染甚至可以检测癌症的手持设备(一种拉曼光谱仪)。目前，普通的拉曼光谱仪大小和一辆小汽车差不多，而且售价接近10万美元。Andraka发明的设备只要15美元，只有手机这么大。 　　Andraka解释说，拉曼光谱仪是一种通过向物体发射高能量激光从而分析出物体的化学组成的巨型设备，光这些高能量激光就要花费4万美元。Andraka的做法是利用现成的激光指示器，并用iPhone的摄像头代替光谱仪上的光电探测器(用于检测物质的化学组成)。Andraka说实际的结果和传统的拉曼光谱仪很接近。 　　这位年轻的科学家说他没有得到任何帮助，除了一部分工作是在约翰霍普金斯大学的一个实验室做的外，项目几乎都是他一手完成。 　　现在，Andraka已经在考虑将这个设备加入到他与其他ISEF得奖者共同开发的tricorder里去，而这也成为了他新的关注点。

电池对于植入式医疗仪器来说非常重要。当电池停止工作时，病人也许就不得不做另一场手术来置换电池。据美国《科学美国人》杂志近日报道，美国普林斯顿大学的科学家日前发明了一种致密柔韧的材料，其可以通过自身肢体动作来收集能量，病人只需通过呼吸就能维持心脏跳动。 　　研究小组组长米迦勒 麦卡尔平表示，这项发明的关键在于压电材料形态的创新。压电材料受到机械应力时会发生电偏振，因此运动和压力都可以产生电能。但是一般的压电材料都非常硬，而且不易弯曲，通常还带有毒性。 　　因此研究小组发明了纳米压电仪器，它们被层层的硅树脂所隔开，就像我们从隆胸手术所知道的那样，硅树脂非常柔韧，而且不会引起人体排斥。 　　在最近的一次访谈中，麦卡尔平表示这种材料的首次商业应用可能是用来替代儿童运动鞋中发光LED，但他希望这些材料以后可以应用在电力心脏起搏器，以及植入肺部。

好鸡蛋、坏鸡蛋怎么识别?土鸡蛋、洋鸡蛋、乌鸡蛋怎么分辨?大多数人的方法是看一看、摇一摇、闻一闻。 　　景炎学校初三学生谭德元，发明了一个便携式鸡蛋类型分辨仪，不用打破鸡蛋，就可分辨鸡蛋的好坏以及类别。该发明在2012年第七届国际发明展览会暨国际教学新仪器和新设备展览会上荣获银奖。 　　陪妈妈买蛋萌生发明念头 　　一次谭德元陪妈妈买鸡蛋，“看着新鲜、漂亮的鸡蛋，回家打开一看，发现有好几个是坏的。”妈妈心疼的表情，使得谭德元萌生了一个念头：发明一个可快速分辨“好蛋、坏蛋”的仪器。 　　“在买鸡蛋时，有经验的人会拿起鸡蛋，放在灯光明亮的地方照照，粗略地分辨鸡蛋好坏。”在科技老师彭向斌的指导下，他也想通过光照出鸡蛋的“原形”。 　　谭德元决定，通过用强光透射，了解不同鸡蛋内部结构的细微差别，进而判断鸡蛋好坏。这种便携式鸡蛋类型分辨仪有6个组成部分，包括外壳、鸡蛋放置筒、强光发射器、光电转换仪、数据显示器和鸡蛋检测对照表。 　　谭德元介绍，用强光透射鸡蛋，再利用光敏元件对透过鸡蛋的光进行分析，将光信号转换为电信号，最后由显示器显示出来，不同种类的鸡蛋显示的数据不一样。 　　为统计数据，他跑了多个市场买鸡蛋 　　经过数月的画图、设计，谭德元制作出了分辨仪器的基本模型。可等着他的，还有大量实验和数据统计。 　　期间，他和老师彭向斌选购多个市场的鸡蛋，将鸡蛋放入仪器一个又一个地试，记录不同类型鸡蛋的透光度。 　　反复试验后，谭德元用海绵塞住鸡蛋放置筒的漏光位置，挡住鸡蛋外面直射的光，改善了装置的不稳定性，统计并制定了一个“鸡蛋检测对照表”。 　　他介绍，根据显示屏上的数据，对照鸡蛋检测对照表，就可快速分辨出鸡蛋的好坏和类别。 　　分辨仪器，全都是“旧物改造” 　　强光发射器是一个充电式头灯改装而成，光电转换仪是自制的电路。显示器也是废旧万用表……打开仪器盖子，内部构造一目了然，除了这些电子部件，谭德元还用到了木片、纸片、海绵。 　　“这个仪器发明，是纯手工打造，虽然有点简陋，但在我心中，它堪比劳斯莱斯。”谭德元很是自信，他说，因为这些零部件都是旧物改造利用，仪器稳定性还不够。“如果能通过机械加工制作，稳定性会改善很多”。

导读2024年5月22日~24日，由中国发明协会主办，科学技术部、中国科学技术协会、中华全国总工会、中国民主同盟中央委员会、科技日报社等单位协办的“第二十七届全国发明展览会”在河北石家庄举办。岛津参展的发明项目《新能源汽车用磷酸铁锂电池材料中铁、磷成分的X射线荧光快速分析》荣获第二十七届全国发明展览会铜奖。同时，该创新项目还荣获了第七届中国（上海）国际发明创新展览会银奖。创新背景新能源汽车产业已成为新质生产力的重要引擎，新能源汽车的高速发展离不开高性能动力电池支撑。磷酸铁是制造磷酸铁锂的主要原材料之一，铁和磷含量影响电池的性能，铁和磷含量是非常重要的检测指标。目前行业通用的测定磷酸铁或磷酸铁锂中铁磷含量的方法多为化学分析法，前处理和分析过程复杂繁琐，耗费时间长且成本高，对操作人员的技能要求高，且分析过程中需要大量化学试剂，容易造成环境的二次污染。创新方法岛津分析中心创新发明了“新能源汽车用磷酸铁锂电池材料中铁、磷成分的X射线荧光快速分析”的分析方法，可快速准确定量分析磷酸铁或磷酸铁锂中铁和磷元素的含量。X 射线荧光光谱分析是一种制样简单、无需大量试剂、分析速度快，实验室运行成本低的无损检测分析方法。X射线荧光光谱分析流程创新特点本发明方法涉及新能源锂电池元素分析技术领域，高通量低成本快速分析磷酸铁锂及磷酸铁中铁、磷含量的X射线荧光（EDX）分析方法，具有分析结果准确度高、稳定性好的优点。创新的分析方法顺应了企业降本增效的追求，符合当前提倡的环保理念。多家新能源行业领军大厂对该技术感兴趣，国内锂电池产业链诸多龙头单位已经购入了岛津EDX。创新破内卷，高质赢未来岛津不断创新发明的分析技术，既符合公司提倡的“以科学技术为社会作贡献”的口号，同时提升了锂电池的检测效率，降低了检测成本，减轻了人员的劳动强度，改善了检测过程的环境影响，助力了新质生产力的发展。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

猪肉是否含有药物残留，牛奶是否含有三聚氰胺，今后普通市民在家也可轻松进行检测。12月2日记者从2010年全国生鲜乳质量安全监管工作会上了解到，北京一家生物技术有限公司不久前发明了一种检测卡，可以在5分钟之内检验出肉奶药物残留是否超标。 　　该公司负责人石代泽介绍，传统药物残留检测靠大型专业仪器，而这种快速检测卡携带方便、价格便宜。以奶粉为例，具体方法是取奶粉1克、纯净水10克均匀溶解后，吸一滴滴在三聚氰胺检测卡上，如果卡上出现两条红线，表明奶粉正常，如果仅有一条红线，则表明样本显示阳性，很可能三聚氰胺含量超标。整个过程只需要5分钟。“目前这种检测卡太贵，单价要20元。”石代泽表示，他们考虑半年后推出适合家庭使用的快速检测卡。 　　“近几年由于食品质量安全事件频发，带动了国内药物残留快速检测市场的快速增长。”石代泽介绍，“国内药残快检市场总额高达3亿。”他表示，像他们这种企业目前国内有20多家，生产的检测产品70%销售给蒙牛这样的大型畜牧产品企业，其余大部分卖给各省畜牧业管理部门。 　　在昨日的大会上，多个省市农牧部门的工作人员表示，当前，我国生鲜乳安全隐患依然存在，一些不法分子铤而走险添加违禁物质，个别乳品企业自律意识不强。而政府行政管理队伍虽初步建立，但人员、经费、技术等仍不能满足监管需要，各种投入亟待加强。 　　对此，农业部奶业管理办公室主任王俊勋表示，目前全国13503个生鲜乳收购站全部实现了持证收购，生鲜乳中三聚氰胺抽检合格率100%，生鲜乳质量安全状况整体良好。2011年农业部将进一步加大监管力度，维持严打生鲜乳中添加违禁物质的高压态势。

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利用单细胞拉曼光谱技术在单个细胞精度定量监测微藻产淀粉过程 　　高等植物和微藻能够利用光能将水和二氧化碳转化成淀粉等高能化合物，从而生产粮食和生物燃料。因此，高产淀粉细胞工厂的选育具有重要意义。目前，定量测定细胞中淀粉含量的方法通常包括破坏性的细胞处理过程、酶(或酸)介导的水解、水解产物的定量等多个环节，不仅需要大量细胞，且操作步骤繁琐、耗时耗力、成本较高，极大地限制了淀粉含量的高通量筛选。此外，传统方法通常无法检测自然界中大量存在的难培养微生物中的淀粉含量。 　　近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心助理研究员籍月彤、硕士研究生何曰辉等利用该中心研制的活体单细胞拉曼分选仪原型机(Raman-activated Cell Sorter，RACS)，通过单细胞拉曼光谱的快速采集和分析，发明了一种快速、非侵入性、不须标记、以单个活体细胞为单位的淀粉定量检测方法，为富含淀粉的种质资源选育提供了一种崭新手段。该工作发表在新一期的Biotechnology Journal上。 　　研究人员以478 cm-1拉曼峰强度作为细胞淀粉含量的定量标记对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)以及工业常用藻株小球藻(Chlorella pyrenoidosa)进行了淀粉含量检测，证明该方法与传统试剂盒法测定结果相关系数(R2)达0.99。该方法无需破壁等繁琐预处理，信号测量时间仅需两秒，基本无耗材消耗，仅需个别细胞或纳升级样品。同时，该方法不需经过细胞纯化与培养环节，能将微藻种质淀粉含量筛选时间从几天缩短至几分钟。此外，该方法还能对难培养微生物资源进行检测并基于淀粉含量进行单细胞分选，从而极大地拓展了应用空间。 　　上述研究得到了科技部合成生物学&ldquo 863&rdquo 项目和中科院&ldquo 能源微藻生物炼制&rdquo 创新团队国际合作伙伴计划等支持，由徐健研究员和黄巍研究员共同主持完成，华东理工大学李元广教授团队也参与了该研究。

1 月 22 日，由 DeepTech 携手络绎科学举办的 "MEET35：创新者说 " 论坛暨 "35 岁以下科技创新 35 人 "2021 年中国线上发布仪式成功举行。来自科学界和产业界的人士在云端共同见证了新一届中国青年科技领军人物登场。DeepTech 同 " 创新 35 人 " 2021 中国入选者浙江大学百人计划研究员杨宗银，在光谱检测系列创新研究、技术迭代以及产业化应用等方面进行了深入交流。作为 " 发明家 " 入选的杨宗银，开创了基于带隙渐变半导体材料的全光谱发光与探测的一系列理论、方法和工艺的研究，实现了多个 " 世界之最 "。因其从微型光谱仪、波长可调谐光源以及新型发光材料合成等方面突破了光谱检测设备微型化的核心技术瓶颈，并进行产业化研究成功入选 " 创新 35 人 "。获奖时年龄：33 岁获奖时职位：浙江大学百人计划研究员获奖理由：他通过一系列全光谱发光与探测的开创性研究，发明了世界上最小的光谱仪和超宽波长可调谐纳米激光器。光谱检测在化学分析、食品检测、生物检测等领域发挥着重要的作用。传统的光谱检测设备由于体积庞大、价格昂贵，导致其难以大规模推广。然而，减小其内部光学和电学元件的尺寸，将导致其性能显著下降从而无法应用。因此，光谱检测设备的微型化是目前科技界面临的重大技术挑战。图丨杨宗银的研究成果总结（来源：杨宗银）为此，杨宗银进行了系列研究，包括发明世界上最小的光谱仪和超宽波长可调谐纳米激光器、提出两种全新的带隙渐变半导体发光材料的合成方法等。发明世界最小光谱仪，取得兼具小尺寸与高性能的世界性突破 在全光谱探测方面，杨宗银首次提出集分光和探测于一体的光谱仪微型化技术方案，开创性地将计算光谱技术与半导体纳米材料结合开发出世界上最小的光谱仪。该光谱仪器件尺寸仅几十微米，仅为头发丝直径的 1/1000 [1] 。解决了在微米尺度上实现大光谱范围色散的科学难题，突破了传统光谱仪小尺寸与高性能无法兼具的挑战。据杨宗银回忆，该研究从 2011 年产生想法至今仍在研发。他表示，最初想通过半导体材料光谱吸收特性直接读出波长信息，后来证明该方法并不可行。2017 年，他开始尝试用计算光谱的原理提取光谱信息。2019 年，相关论文正式发表在 Science 上，证明这种方案能把光谱仪的体积做到 " 极致的小 "。此外，光谱学领域以及机器视觉领域的重要教材，还把该技术写入到最新版本。Science 审稿人对该研究评价："该研究是集合了目前世界上最先进的材料合成工艺、配上最高超的器件制作水准和实验技巧、再加上巧妙的算法得到的杰作。"英国皇家化学会专栏作家德里克 洛威（Derek Lowe）教授，在Science子刊上撰文，对这项工作给予了高度评价：" 这项工作展示了一种全新的技术路线，将极大地减小光谱仪的尺寸和成本 "。图丨 ( a ) 微型光谱仪器件照片与显微照片，核心传感器部分尺寸仅几十微米，封装成芯片后长宽小于 1 厘米； ( b ) 纳米线光谱仪工作原理示意图； ( c ) 微型光谱仪综述论文封面，首次把光谱仪微型化技术归类为色散型、窄带滤波型、傅里叶变换型和计算光谱四大类（来源：Science）此外，杨宗银还在 Science 上撰写了微型光谱仪的综述论文。该论文规范了微光谱领域的术语，并深入浅出地总结出该领域的发展脉络，为将来从事该领域的研究人员指明了方向 [2] 。杨宗银表示，"Science 综述文章数量非常少，一般只接收在领域里非常有影响力的研究人员的投稿。我们的文章发表后，引起了学术界和工业界的广泛关注。"此外，杨宗银在半导体材料合成领域也收获了重要成果。他首次提出了以移动源和移动衬底法生长带隙渐变半导体发光材料，是领域的 " 奠基之作" [3] 。图丨 ( a-e ) 通过截断带隙渐变纳米线获得不同波长激光的原理示意图； ( f ) 引入移动散色点实现激光波长连续可调的示意图（来源：Nano Letters ）在全光谱光源方面，他开创性地将渐变半导体材料作为激光器的可变增益材料，发明了超宽波长可调谐纳米激光器 [ 4 ] 。杨宗银表示，" 可调谐纳米激光器的纳米波长可调范围为几百纳米，甚至上千纳米。"其优势就在于可调范围非常宽，该激光器能覆盖所有波长。并且，该激光器原理巧妙，不同位置使用不同的材料，相当于可通过堆砌材料无限延伸激光波长。据了解，" 可调谐 " 的背后是创新材料的支持，传统的均匀材料发光范围窄，该研究中采用了渐变材料，并且每种材料覆盖范围不同，因此可延伸范围广。该激光器可在微型光谱检测设备中作为光谱照明光源，并且，其在光通信、军事和环境监测等领域也具备潜在的应用价值。完成微型光谱仪的技术迭代，推动产业化发展 杨宗银在前期理论与实验验证的基础上进行了多次技术迭代，2019 年开始进行产业化探索。2020年初，他开发了和 CMOS 兼容的微型光谱仪方案，经过一年的迭代，在 2020年底实现了可在手机上演示的样机，尺寸小于 2*2*2 cm，并在 400-1000nm 范围内分辨率能稳定到 2 nm。" 该样机的性能比市面上同类的光谱仪好很多，并且，多次测量的稳定性、一致性非常好。但是，离我们自己的要求还有些距离。该性能对于大部分的光谱应用还不够，所以，我们至今还在不断迭代。" 杨宗银说。此外，他还对接产业界的上下游企业，完成了光谱仪手机模块的制作和测试。他认为，如果该技术未来大规模应用，光谱分辨率达到 1nm 较为理想，此外，在灵敏度、稳定性方面还有优化的空间。图丨微型光谱仪的技术迭代与产业化 ( a ) 从 Science 论文中报道的第一代纳米线光谱仪到薄膜光谱仪，实现了光谱分辨率和灵敏度的重大飞跃，并且完成了与手机电路兼容的相机封装； ( b ) 在手机中测试，实现了线扫描光谱成像（来源：杨宗银）微型光谱仪技术壁垒较高，目前市场上尚未有成熟的产品。按照传统的技术路线，小尺寸和高性能无法兼具，因此需通过计算光谱来解决。杨宗银表示，"但对于计算光谱，高的光谱分辨率和测量可靠性之间很难同时满足，需要非常巧妙的光谱编码设计，这也是我们迭代的重点所在。"另外，计算光谱的重构速度也是技术壁垒，这需要在算法上做大量创新来解决。据介绍，目前的算法可达到0.1 秒的速度，可满足单点测量的光谱仪来要求，但对于成像光谱还不够。此外，在手机传感器目前处于 " 瓶颈 " 的发展状态，微型光谱仪从长远看是 " 黄金赛道 "，但是短期内还有很多的技术和应用问题尚未解决。" 技术一直在进步，我相信近几年，随着进入该行业的人才越来越多，光谱分辨率和稳定性的问题会被很好地解决。" 杨宗银说。此外，找到契合并且是 " 刚需 " 的应用也是难点。对此，杨宗银表示，很多看起来很 " 酷炫 " 的应用其实在生活中并不是刚需，真正的刚需是与健康息息相关的应用。" 等市面上有了微型光谱器件后，各种应用会在尝试中慢慢被发掘出来。另外，器件的性能指标和应用是挂钩的，微型光谱仪性能进一步提高后，会开辟更多新的应用。" 他说。上百次失败的经验，却成为最好的科研 idea源泉杨宗银的科研之路从浙江大学机械系、浙江大学光电系到剑桥大学电子工程系。在剑桥大学博士后研究完成后，他选择到母校浙江大学任教。这一路充满无数挑战，包括上百次的失败。但他有坚定的信念，成果一定可以做出来。第一个挑战是 " 孤注一掷 "。在杨宗银读博期间，前三年虽然做了大量工作，但并没有论文产出。" 作为一个不善言辞的人，没有经常和导师及学校解释自己在做什么，直到毕业时，导师才发现原来我之前做了大量细致的工作。"第二个挑战是对纳米材料的精确掺杂控制，为此，杨宗银投入很长时间做相关实验。" 虽然中途很多尝试看起来是无效的，但是现在回想起来那些经历是一笔财富，现在有很多好的科研 idea 就是从那些失败过程中偶然发现的。其中，还包括未来重点研究的方向，解决了能有巨大的科学和应用价值。" 杨宗银说。图丨杨宗银（来源：杨宗银）对于光谱仪未来的发展，杨宗银表示，希望可以用来改善环境及人们的生活。" 希望尽早看到光谱仪大规模应用，将光谱仪嵌入手机或变成很小的部件，可以放在家里或随身携带。用来测血糖、测尿液等人体的生命健康指标。"杨宗银认为，光谱仪器件的成本未来有望控制在 1000 元以内，手机配件的成本则在百元以内。谈及本次入围 " 创新 35 人 "，杨宗银表示，其实有些担心这份荣誉会超过所做的贡献。" 我认为，得到与付出要‘守恒’。得到这份荣誉的同时，也激励着我去做更多的科研贡献，希望尽早将技术产业化落地。

近日，波兰发明远程醉酒检测器，仪器从路边向汽车发射射线，再通过镜面反射进入探测器。由探测器分析数据从而起到判断司机血液酒精含量的效果。该研究表明，在模拟人体呼吸的情况下该仪器能检测到低至0.1%血液酒精含量&hellip &hellip 波兰科学家发明了一种可远程检测司机是否醉驾的仪器。根据华沙军事科技大学的研究表明：该仪器通过特制曲面镜和光束来检测移动车辆中的酒精蒸汽含量从而到达检查醉驾的目的。 仪器从路边向汽车发射射线，再通过镜面反射进入探测器。由探测器分析数据从而起到判断司机血液酒精含量的效果。该研究表明，在模拟人体呼吸的情况下该仪器能 检测到低至0.1%血液酒精含量。科学家同时表明，该仪器在现实生活中对于真人能到达更加精确的测试效果。 然而，该仪器也有一些弊端。仪器的探测效果可能受到一系列诸如同车其余醉酒乘客，打开窗户，以及空调等外在因素的影响。与此同时，美国交通运输安全局，定义 酒驾人体酒精含量为超过0.05% 。因此该仪器不可能检测出所有的酒驾的司机。研究者表示:该仪器的作用在于帮助降低警察排查车辆数目，从而提高检查醉酒驾车排查效率。

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Alexander Alexeyevich Makarov(亚历山大阿列克谢耶维奇马卡罗夫)(1966年出生)是一位俄罗斯物理学家，因开创性的发明了高分辨率Orbitrap轨道阱质谱仪，极大地改变了蛋白组学和相关生命科学领域的研究，获得了包括美国质谱学会质谱杰出贡献奖在内的诸多奖项。2013年，他被任命为荷兰乌得勒支大学化学系和Bijvoet生物分子研究中心的高分辨质谱学特聘教授。　　近日，Alexander Makarov博士接受了相关采访，下文就带大家来看下“The Orbitrap Man”谈如何进入质谱行业、Orbitrap的诞生，以及Orbitrap未来的无限发展可能。　　Alexander Makarov博士　　Q:回顾你的童年，你一直想成为一个发明家吗?　　是的!我知道听起来很奇怪，但即使在七八岁的时候，我也试图发明收集小麦的装置。作为西伯利亚的居民，我并没有真正见过多少小麦，也没有见过多少收集装置，但这恰好是我的第一个发明想法。我还试图为我的母亲发明不同的厨房器具。不幸的是，她对我的建议并不太满意，因为我的想法不是很实用，也没有真正解决安全或清洁的需要。　　然而，我童年时期的一件很棒的事情是遇到一个专门为崭露头角的工程师准备的杂志，在这本期刊中，有一个版块，类似“年轻工程师的专利办公室”，他们邀请孩子们提交发明想法。我多次写信给这本杂志，有趣的是，我总是收到回复。虽然可能需要长达三个月的时间——但他们通常会给我发一份很长的回复，既有积极的也有建设性的批评。当然，在大多数情况下，这些想法早已经被适当的成年工程师发明出来了，但我一直这样做，直到成年之后。　　Q:你是如何对质谱技术产生兴趣的?　　即使在青少年时期，我就在脑海中有这样一个想法，那就是我不想去探索自然，而是想要发明世界上还没有的东西。小时候我就发明了一些东西，比如不同的机械，不过可没什么专利，现在，这些机械已经被真正的发明并应用。虽然小时候的发明并不是很‘成功’，但这是我开始发明的起步。　　当我来到莫斯科工程物理学院(MEPhI)，1988-89年在分子物理系做研究助手，发明设计了超对数场(hyper-logarithmic field)的多电极飞行时间质量分析器用于火花离子源(spark ion source)，并提供了原理的证明。随后1989-92年Makarov从师于MEPhI 的A.A.Sysoev教授，我的第一个任务是与年长的学生一起工作，负责修理真空泵的漏洞，他们向我展示了高电压是什么，质谱仪如何工作等等。之后，我被另一位博士生吸引到了另一个方向，当时他正在研究火花离子源，但他的分析器性能太低，所以他要求我寻找替代一种理想的质量分析方法，这就是我真正开始学习各类不同质谱分析器的时刻。最终，我找到了来自Lidia Gall团队的超对数电位分析器，并尝试使用火花离子源实现它。因此，当后来分析科学中需要Orbitrap质谱技术时，我已经做好了扎实的基础准备。　　Q:成为质谱技术界的超级巨星是什么感觉?　　总的来说，这听起来很棒，不是吗?当你走进电梯，人们开始窃窃私语或者被认为是“The Orbitrap Man ”。但另一方面，我意识到我不应该被这些荣誉冲昏头脑。更重要的是，人们真的相信你的话,所以必须谨慎发言，因为大众对我的期望值很高。当我第一次发现自己处于这个位置时，我自然而然地感受到了“冒名顶替症候群”，特别是因为许多同行都为Orbitrap的成功做出了贡献。虽然质谱是一个相对狭窄的专业领域，但当我参加ASMS(美国质谱学会)或其他大型质谱会议时，我都感觉很亲切。我喜欢能够帮助人们并给人们建议，这是我真正享受的一个方面。　　Q:你是否对Orbitrap质谱仪有进一步的雄心壮志?　　首先，我想让Orbitrap的故事圆满结束。我希望将其打造成每个实验室必备的分析技术，成为一种商品。而我们已经朝着这个方向发展，目前全球有数以万计的Orbitrap仪器在实验室工作，它们在世界各地的大中型城市中的实验室或大学中使用。尽管这些仪器在竞争激烈的环境下经过了17年的发展仍然提供业内领先的性能，但将Orbitrap技术从高端技术变成常规方法，特别是在临床和生物制药行业，将是一件很棒的事情。　　因此，我的主要目标是尽可能地使这项技术稳定和耐用，以便不管接下来会发生什么，Orbitrap仪器都有最擅长的应用领域。　　Q: 如果你不是一名科学家和发明家，你会做什么?　　我对所有类型的不寻常理论都非常感兴趣，特别是与历史有关的理论——在那里你可以探讨“如果”这个问题，引导我们想象如果某些事件发生了不同的结果会是什么样子。一本特别给我留下深刻印象的书是贾德戴蒙德的《枪炮、病菌与钢铁》，他探讨了为什么历史会走向现在这个样子，以及为什么欧亚大陆和北非文明得以幸存和征服其他文明，而不是相反。因此，如果我不是一名科学家，也许我会研究历史——甚至可能会当导游!

一九九一年，古城西安举行的第六届全国发明展览展示会上，有一项很特别的发明出现在展台上—《气相分子吸收光谱法测定亚硝酸根离子》。这个检测方法就是宝钢技术部检测中心环保站高级工程师臧平安发明的。经过十几年努力，该方法被列入国家环保部标准。臧平安高级工程师现任上海安杰环保科技股份有限公司首席科学家。从1986年开始研究气相分子吸收光谱法，是气相分子吸收光谱法（GPMSA）的杰出开拓者，发明了测定亚硝酸根离子和硝酸根离子的方法并申请了发明专利，他是气相分子吸收光谱法中国环保行业标准、气相分子吸收光谱法中国水利学会团体标准编写者，2018年荣获“中国科学仪器研发特别贡献奖”。关于安杰科技上海安杰环保科技股份有限公司，创立于2001年，总部坐落于上海机器人产业园，是国家科技创新板第一家分析仪器制造挂牌上市企业，证券名称“安杰科技”，股票代码“300089”。安杰科技研制了世界上第一台气相分子吸收光谱仪并进行了产业化；2015年被评为国家级高新技术企业，公司研发的多个成果被选为上海市高新技术成果转化项目。 安杰科技的创始人兼首席科学家臧平安先生从事水质分析三十年，是气相分子吸收光谱法的发明者、气相分子吸收光谱法标准的制定者、中国科学仪器研发特别贡献奖获得者，为我国环境监测工作做出了杰出的贡献。

秤对人们来说并不陌生，而上海交大物理系朱卡的教授团队发明的“光秤”，有望通过对生物DNA分子的质量、染色体的质量等高精度光学测量，来检测人体内的癌细胞。 　　在量子信息和量子测量技术迅猛发展的今天，对量子奇异世界的探索已成为各国研究学者的不懈追求。朱卡的教授和李金金博士以量子光学和纳米材料为研究基础，在国际上首次提出了纳米光学质谱仪，也就是“光秤”，“这将为量子测量技术、纳米技术、生物医学技术的发展提供崭新的平台和新颖的思维方式。” 　　对这一研究成果，美国物理学会评价：“这项研究工作有望带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。”国际公认的物理学界顶尖综述期刊《Physics Reports》也刊登了朱卡的教授团队该成果的长篇综述性论文。自1971年创刊以来，该期刊一共只发表了以中国大陆科研机构为唯一单位的综述性论文9篇，其中2000年以来共4篇，这也是上海交通大学首次以唯一单位在该期刊上发表论文。 　　朱卡的教授团队利用表面等离激元和纳米材料的耦合系统首次提出了用全光控制的方法测量微观粒子的质量。目前预测能精确地测出单个原子的质量。 　　怎样用光学的方法来测出一个原子的质量，据朱卡的教授介绍，把待测原子放在一个碳纳米管表面，然后用两束强弱不同的光同时照在碳纳米管上，此时探测弱光的吸收谱，就可以精确得到碳纳米管的振动频率。先后两次测量碳纳米管的振动频率，得到放入原子前后碳纳米管的振动频率的变化量，通过计算就能得到落入碳纳米管表面的单个原子的质量。 　　“其实这里并没有包含物理学上的什么新方面或新原理，但以前却从来没有人考虑过这样一个方案，”朱卡的教授说，“我们将碳纳米管、量子点和表面等离激元的复合系统等系统地组合起来研究，发明了第一个全光控制的高灵敏纳米光学质谱仪。” 　　朱卡的教授估算，通过全光控制的“光秤”，其灵敏度和精确度比传统的电学质谱仪高出了将近三个数量级。他表示，这项研究工作在现有电学质谱仪上做了很大的提升和改进，用全光学的方法代替了传统的电学测量。据介绍，目前正在进行的是通过“光秤”来对单个质子或中子进行测量的研究。朱卡的教授团队还希望把“光秤”应用到生物DNA分子的研究中，提出了一种癌细胞DNA分子的检测方法。据介绍，传统的癌变DNA分子的质量应与正常的DNA分子是不完全一样的。利用这一“光秤”同样可以检测到癌细胞的存在。因此，朱卡的教授预测其还可以用于临床医学。

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