北京大学产业化项目汇编.doc
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1、北京大学产业化项目汇编北京大学科技开发部2010年1月目 录C-Sight 人工视觉假体3新型牙科仿生修复材料6磁性纳米材料造影剂项目9生物医用金属材料医疗制品13微生物采油技术15煤矸石生产高性能氮氧化物耐火材料技术17新粉煤灰与矿渣制备高性能矿渣纤维技术19新型高效复合脱硫、脱硝材料与技术21煤炭发电过程余热高效回收技术23提高热效率降低氮氧化物排放的无焰燃烧技术25纳米材料的大规模组装及能源应用27基于动态行走机理的智能助残肢体的开发与应用29先进医学图像处理系统商业计划33皮江法炼镁工艺37C-Sight 人工视觉假体一、项目概述北大工学院开发出的C-Sight 人工视觉假体,由摄像头
2、,微型芯片等构成,可取代视网膜,使患者恢复视觉。此项技术在美国和中国都申请了专利保护,并通过了动物实验。第一代C-Sight 人工视觉假体产品已经通过测试,很快将应用于人体。C-Sight 人工视觉假体二、应用范围对视网膜色素变性、老年黄斑变性等视网膜损伤导致的视觉功能缺陷取得显著的视觉修复效果。盲人复明工程三、技术优势视觉假体技术主要在在视觉神经信息处理、编码传输新规律,在材料、微电子、信号处理等技术上取得突破,在理论、技术应用、临床验证等研究中取得重要成果:视觉理论、视觉信息编码的突破:基于视网膜神经信息编码与传输的基础研究,建立复杂视觉刺激模式下,视网膜神经节细胞群体编码模式。视觉信号处
3、理方面:视网膜本身是一个生物并行计算机,传统的视网膜计算模型都是线性多层计算模式,基于视觉假体的研究我们在视网膜计算的非线性和实时性有所突破。视神经的电刺激理论与建模方面:建立从激励,组织,神经纤维的视神经模型。通过改变激励参数,确定刺激的阈值电流;通过分析组织模型,可以计算假体使用过程中的电场分布,定位刺激点与温度分布。关键微光机电技术、临床手术技术的突破:在微光学系统仿生屈光成像系统、微电子系统仿生视网膜信息处理、编码与电脉冲生成、无线视频技术仿生神经信息与能量传输上取得重要创新,研究出具有自主知识产权的视觉假体,并在人体成功植入。技术平台建设:通过本项目的研究,初步建设两个技术平台,即“
4、视觉信息编码和视觉计算技术平台”与“仿生微电子系统(Biomimetic MicroElectronic Systems)技术平台”新一代医学仪器的研究基地。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段实验室开发阶段六、市场状况及市场预测本项目在相关基础科学的研究上取得突破,获得源头创新,并为国民经济、社会发展解决重大基础问题。本项目符合我国政府“帮助残疾人康复”的“十五计划”,按照国家发改委贯彻落实“十五”高技术产业发展规划,加快生物医学工程产业发展的要求,市场前景广阔。七、所需设备及投资估算总投资8000万元。八、效益分析“视觉假体”产品、手术,以及术后培训在内的费用,可以控制在10万元以内,
5、将有显著的经济效益和社会效益。九、合作方式合作建立产业化基地和公司。新型牙科仿生修复材料一、项目概述该技术旨在开发基于再生医学新概念的新型牙科修复用仿生修复材料。该修复材料在结构和功能上更加接近自然牙,可以克服目前临床上广泛使用的充填树脂、银汞合金等在美观、生物力学特性上的缺点,实现最大程度的龋坏牙仿生修复。该技术将在牙齿修复方面产生巨大的经济效益。 项目负责人陈海峰在国际上率先提出并开展牙釉质微结构的化学合成工作,2005年初发表的论文“Self-assembly of synthetic hydroxyapatite nanorods into an enamel prism-like s
6、tructure” 即受到科学界关注。美国科学研究促进会科学新闻频道专门报道了该工作。 The University of Michigan Record也通过专文“Researchers synthesize tooth enamel structure in the lab”详细介绍了陈海峰的研究工作。 基于牙釉质特殊的化学结构,陈海峰提出有可能用纯粹的化学方法合成出牙釉质结构。2006年发表的论文“Acellular synthesis of a Human Enamel-like Microstructure”更进一步证实了该假设的可行性。所合成的类釉质结构被美国NIH/NIDCR选为
7、2005年11月举行的“产品开发之路”的会议标志,并在牙科2006年3月国际年会(Orlando)“最新研究进展新闻专题”口头报告了该研究成果。关于这一方面的工作,德国Advanced Materials杂志社2006年专门发表了“Researchers get their teeth into artificial dental enamel: A natural fix to avoid metal fillings”评述该工作),指出“研究人员终于实现了人工牙釉质的生长,这个工作可以引导开发新一类硬的涂层材料,有望实现缺损牙齿的自然修复。”英国皇家化学学会Chemistry World专
8、门发表“Chemical fix for a perfect smile”评述该工作,指出“化学家可以使人工牙釉质很快用于你的牙齿修复。这是首次不使用蛋白质和成釉细胞合成牙釉质的类似结构。”该工作还受到美国、德国、英国、法国等多家媒体专题报道。2009年我们小组成功地在人体近生理条件下实现人牙表面牙釉质的直接化学再生,所再生的人工牙釉质具有天然牙釉质的微结构和类似的力学性能,为该成果真正走向临床应用提供了可能性。该工作发表之后即受到诸多关注,2009年8月25日英国皇家化学学会旗下的Highlights in Chemical Science和Chemistry World 杂志社评述该工作并
9、作专文“Enamel Regeneration makes scientists smile”介绍推荐。 2009年9月9日Nature China杂志社也发专文“Biological materials: A tooth for a tooth”评述该工作,并给予高度评价,指出“对于牙医和希望有漂亮牙齿的人们来说,这无疑是一个好消息。北京大学的陈海峰及其课题组可以用一种简单的化学方法再生牙釉质这些发现对于牙齿修复来说具有潜在的应用价值”。该工作已经申请中国专利。目前我们正在和北京大学口腔医院修复科主任,中华口腔医学会口腔修复专业委员会主任委员冯海兰教授合作,开发用于临床的新器械和剂型。新型牙
10、科仿生修复材料二、应用范围可以替代目前临床上广泛使用的充填树脂、银汞合金等,并应用于窝沟封闭剂预防龋病。更进一步可以用于牙齿漂白和美容, 取代烤瓷和双氧水漂白。三、技术优势该修复材料是一类从物理化学结构上具有人牙釉质的基本微结构特征和生物活性的仿生材料,因而具备人牙釉质的化学物理特性、特别的机械性能和生物活性。能够模仿天然釉质的防龋性能,具有智能性,仅在“需要”的时候释放氟离子、磷酸根和钙离子,改变去矿化/再矿化的动力学过程,这样可以在该填充材料周围避免牙齿组织的继发龋坏,并对暴露于整个口腔环境的牙体组织都具有防龋的效能。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段已完成了对小型样品的实验测试,效
11、果良好。六、市场状况及市场预测龋病是最主要的牙体组织缺损性疾病,主要导致牙体釉质、本质的不可逆破坏,导致牙体功能的丧失,并导致牙体牙髓及根尖周组织疾病。据卫生部组织的全国第二次口腔流行病学调查资料报告,我国居民龋病患病率为50,乳牙患龋率80,65岁以上老年人缺牙11颗,口腔病患病率97.6,其中需要专业干预而未经治疗的为94.5。根据此次调查资料计算,我国的龋齿总数高达20亿颗以上,而这些龋齿中的90%以上都没有接受治疗。目前国外的产品占据了中国口腔的高中端市场,主要在大的口腔专科医院及综合医院口腔科或医疗中心使用;国内产品主要在低中端市场如县以下口腔医疗机构使用。本课题拟开发的口腔修复材料
12、是基于再生医学新概念的全新的口腔修复材料,可望打破当今我国国产品牌主要是仿造国外产品,高端口腔修复材料市场主要被外国公司垄断的现状。七、所需设备及投资估算约需1-2年,经费约为500万元。八、效益分析按每个修复器械和药剂成本150元,售价350元,每年生产1万个, 则毛利有200万元, 2.5年可回收成本。为各方创造出巨大的经济与社会效益。九、合作方式合作建立产业化公司。磁性纳米材料造影剂项目一、项目概述近年来在世界很多国家中,造影剂市场都呈现出蓬勃发展的态势。 Business Communications Company的市场研究报告显示,美国2003年医学造影剂市场规模为28亿美元,并且
13、正在以平均6.9%的速度增长,预计2008年可以增至39亿美元。美国磁共振诊断对比剂市场的平均增长率为11 .5 % ,为对比剂市场中增长最迅猛的品类。在中国,磁共振诊断对比剂市场的增长更加强劲, 平均增长率已经超过了30 % 。在2004年中国的造影剂市场中,X线造影剂约为4亿人民币,市场规模的平均增长为26%27%;磁共振造影剂市场也将近1亿元,并且正在以较快速度增长。目前,市场上主要是Gd-DTA造影剂,但由于其代谢快,体内存留时间短等原因,使得每次诊断的注入计量很大,势必对人体健康有相当的负面影响。美国Berlex 实验室开发的菲立磁(Feridex IV)是市场上唯一一个基于磁性纳米
14、氧化铁设计的并得到美国FDA批准的造影剂,但其市场价格很高(56mg Fe/5 mL/支, 约75美元)。磁性纳米材料的应用二、应用范围磁共振造影剂 神经系统病症造影剂磁共振血管造影的血池造影剂三、技术优势 设计并合成了聚乙二醇(PEG)和DNA多重修饰的Fe3O4纳米粒子,该类生物修饰的纳米粒子不仅在核磁共振成像中表现出更好的成像效果,而且在生理环境中对巨噬细胞具有明显的抗非特异吞噬能力,从而使得该类复合颗粒具有成像与药物载体的多功能应用潜力,相关工作发表在国际材料学一流杂志Advanced Materials上。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段工学院侯仰龙课题组长期从事磁性纳米材料
15、的研究工作, 特别是近年来,致力于磁性纳米材料的生物医学应用研究,包括MRI造影剂,集诊断与治疗为一体的多功能分子探针等。目前,对于MRI造影剂工作已经有很好的工作积累和重要进展,拟进行深度开发以推进该项研究进入临床应用。六、市场状况及市场预测依全球领先的技术优势和中国相对较低的成本优势,公司决心在产品上市后5年成为中国最大的磁性纳米材料造影剂公司,并将产品向发达国家推广销售。七、所需设备及投资估算经费总额:100200 (单位:万元)经费支出预算支出项目经额用途说明备 注1、人员费30人员团队费用,雇佣研究人员、市场外联团队人员及其它临时劳务费等高级研究人员3-4名;34名博士后;常设助理研
16、究员、技工、市场外联、研究生等2、设备费20包括新样品化学结构、磁性能和生物相容性的初级评价、相关实验等包括激光粒子散射仪等3、材料、耗材费40化学试剂、高分子材料和生物医学试剂等各种功能性工质的配置4、测试化验加工费30生物学、临床的大量数据的采集和实验5、燃料动力费10试验运行水电等6、差旅费20国内外出差,短期临床工作等国内外先进技术的考察7、会议费10组内课题讨论、会诊,组外会议等8、国际合作与交流费20技术交流、国际技术专家咨询等主要为邀请外部的专家帮助9、出版/文献/知识产权事务费10资料查询,信息调研,专利申请,论文出版等费用10、管理费10在建设示范工程中的管理成本支出合 计2
17、00八、效益分析此产品的目前市场需求主要集中在实验室动物试剂需求,GE等相关公司愿意提供销售渠道;在未来的发展中,我们会开发一系列的相关产品,希望交由有经验的企业申请临床实验直到取得销售批文,在此过程中公司我们会全力配合。计划建立三年内累计收入1亿,累计利润2千万; 五年内累计收入5亿, 累计利润1亿; 前八年累计收入8亿, 累计利润1.6亿.九、合作方式合作建立联合实验室。 合作建立产业化公司。生物医用金属材料医疗制品一、项目概述本项目利用北大工学院最新的科学研究成果,采用无毒生物医用钛基记忆合金;低弹性模量医用钛合金;可降解性镁基生物医用金属材料等三类未来新型先进生物医用材料,优化设计出其
18、硬骨组织替代器械。该产品将在生物医用金属材料医疗制品方面(骨科植入物和口腔植入物)创造广泛的社会效益和丰厚的经济效益。生物医用金属材料医疗制品二、应用范围骨骼替代骨科植入物口腔科植入物 三、技术优势 本项目主要研究其材料合成和加工技术,完成其物理、化学和生物学性能评价,解决器械精密加工制造关键技术,攻破这三类材料到器械的规模化生产技术难题。所涉及的技术均为自主创新性质,研究水平处于国际先进。四、技术水平1. 通过工业化试验验证,掌握质量稳定可靠的新型医用钛合金和镁合金棒、板材批量化制备工艺,为医疗器械产品加工提供高质量的材料;2. 新型医用钛合金生物和力学相容性及综合性能优于传统的Ti6Al4
19、V 等外科植入金属材料,可与国外Ti-13Nb-13Zr 等新型医用钛合金相媲美;新型医用镁合金生物和力学相容性及综合性能优于传统的可降解医用高分子材料。3. 新合金具有优良的工艺成型性,能满足各类冶金半成品加工及复杂骨科产品的制造;4. 与国内外现有同类产品相比,新产品“性价比”高,使用寿命延长,单位成本降低1030%。5. 本项目研究成果完全可以替代进口同类产品。五、项目所处阶段处于技术开发阶段后期,很快将产业化。六、市场状况及市场预测生物医用材料和医疗器械产业已经成为21 世纪世界经济的一个支柱产业。2000 年全球医疗器械市场己达1650 亿美元,其中生物医用材料及制品约占4050。七
20、、所需设备及投资估算投资规模为1200万元左右,其中600万元用于购买设备,200万元用于实验室建设,200万元用于材料研究并骨科器械设计,200万元用于器械定型并寻找企业合作生产销售。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立联合实验室,进行技术后期开发及产品定形。合作建立产业化公司。微生物采油技术一、项目概述中小型城市污水高效处理技术开发和应用;生态带建设工程项目建设;微生物提高石油采收率技术研究和开发。微生物采油示意图二、应用范围可以作为城市环境工程建设、污染综合治理的有效技术支撑;微生物采油技术可以在各个大型油田开采区使用。三、技术优势微生物生命活动将有机污染物作为所需
21、的“粮食”而进行降解和利用,从而对污染物质进行治理;在各种环境中微生物无法单独存在,而是形成微生物“社会”群落,废水生物处理实际上是对微生物的定向激活和调控,发挥功能微生物的作用、抑制“有害”微生物的限制。北京大学工学院拥有全国唯一、对各种环境微生物群落进行系统分析和调控的研发平台;北京大学工学院拥有全国最大的污染治理微生物菌种资源库。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段已开始了对滇池流域的综合治理工作;采油技术在大岗、大庆等油田实验测试,效果良好。六、市场状况及市场预测由于该技术综合地使用多种技术处理污染问题,流域综合治理的效率要高很多。在目前的环境下微生物采油技术,市场的潜力更为巨大。
22、七、所需设备及投资估算约需2-3年,完成技术的转化和推广工作,经费约为400万元。八、效益分析有巨大的经济效益和社会效益九、合作方式与采油与炼油企业合作。合作建立联合实验室。合作建立产业化公司。煤矸石生产高性能氮氧化物耐火材料技术一、项目概述煤矸石的主要矿物是粘土矿,主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及残存的碳。而煤矸石所含的二氧化硅、三氧化二铝以及残碳又是碳热还原-氮化工艺合成复合氮氧化铝硅(一种新型高性能耐火材料)的主要原料。利用煤矸石合成高性能的氮氧化物耐火材料,既可以充分利用煤矸石废弃资源与能源,还可以解决耐火材料原料紧张的局面,并提供高性能的新型耐火材料产品,同时缓解因耐火材料开采、生
23、产以及煤矸石污染等带来的一系列环境与社会问题。煤矸石制成的高性能氮氧化物耐火材料二、应用范围利用电厂或大型矿业企业产生的煤矸石生产高性能氮氧化物复合耐火材料产品。三、技术优势北京大学工学院与山西新型炉业集团公司、北京科技大学联合研发的利用煤矸石生产高性能氮氧化物复合耐火材料产品,经过近5年的联合攻关,年处理5万吨煤矸石的工业示范生产线于2009年10月19日在山西太原点火。经过几年工艺、设备等的联合攻关,利用煤矸石为原料生产的氮氧化物耐火材料产品的性能已经全面达到了以金属铝粉和金属硅粉为原料的产品水平。该项目不仅是拥有6项国家发明专利的具有自主知识产权的煤炭副产物环保新技术,其工业示范还是该领
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