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同济大学联合出品!再登《自然》,气膜版“火眼”实验室又“火”了!

2020-7-27 15:10:33 人评论

近日,国际顶级期刊《Nature》公布了当月最佳科学图片,在北京抗“疫”中检测逾120万人份的气膜版“火眼”实验室等8幅图片入选。  气膜版“火眼”实验室又火了。  气膜版“火眼”核酸检测实验室,是同济大学设计创意学院与华大基因、上海易托邦联合设计研发的可移动充…

       近日,国际顶级期刊《Nature》公布了当月最佳科学图片,在北京抗“疫”中检测逾120万人份的气膜版“火眼”实验室等8幅图片入选。

  气膜版“火眼”实验室又火了。

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  气膜版“火眼”核酸检测实验室,是同济大学设计创意学院与华大基因、上海易托邦联合设计研发的可移动充气式P2级生物安全实验室,于4月3日在深圳国家基因库首次亮相,10天后即在技术上升级至2.0版本,5月1日以万人通量3.0版火速支援哈尔滨。5月11日起,气膜版“火眼”实验室出征海外,陆续在加蓬利伯维尔、沙特麦地那、多哥洛美、哈萨克斯坦努尔苏丹和阿拉木图等地落地建设和应用。北京首座气膜版“火眼”核酸检测实验室在大兴区体育中心建成,根据场地条件设立的9座气膜舱,每日核酸检测能力可达3万人份,6月23日正式投入运行;6月25日,紧急新增7座气膜舱,日检测量可突破10万人份。

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气膜版“火眼”实验室在北京大兴区体育中心建成

  截至6月30日,已有3个气膜版“火眼”实验室在全国3个城市建成,总计检测量超100万例。气膜版“火眼”实验室已成为抗疫行动中的“中国名片”,在全球各地不同抗“疫”场景中发挥重要作用。作为疫情防控的硬核科技力量,同济大学多个团队参与气膜版“火眼”实验室的研发。

  一个可移动充气式P2级生物安全实验室

  随着年初全国抗击疫情形势日益严峻,华大基因董事长汪建提出通过“火眼”实验室一体化建造方案来解决城市检测能力方面的问题。随后,华大基因CEO尹烨与同济大学上海国际设计创新研究院常务副院长、上海易托邦创始人苏运升博士基于新冠病毒检测需求和痛点,以及病毒传播特征,通过多轮思维碰撞,共同萌生了气膜版“火眼”实验室的想法。

  同济大学上海国际设计创新研究院是上海市设计学IV类高峰学科的科研转化载体,通过设计驱动创新推动产业转型升级。这次气膜版火眼实验室是一个典型的通过“设计思维”实现集成式创新的产物。疫情面前,时间就是生命,如何更快、更省、更灵活地建设基因检测实验室成为了刚需。气膜版“火眼”实验室是全新的创新产品,采用气膜结构模块化布局,严格按照二级生物安全实验室设计,具有搭建速度快、运输要求低、检测通量高的特点,可通过货机在全球投送,并能快速帮助当地实现防控疫情发展的需求,能快速解决多个国家和地区没有生物安全实验室的问题,具有会生长、低能耗、更智能、可收纳、可降解等优点。实验室内部通过封闭的气体环境管理,实现内部空气定向流动,并对气流进口和出口采用高效过滤,从而有效确保病毒管理。充气生物检测实验室具有性价比高的优势,物流调配方便,在疫情期间可以灵活选址,对于输入型城市可以布局在对外交通枢纽附近,对于社区型城市可以布局在疫情爆发的区域,在疫情之后可以重新选址。

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  从0到1,基于问题、需求和用户体验,开展集成创新的难度不亚于一台新车的开发,需要产业链上所有的部品部件和服务商协同创新。同济大学跨专业跨学科背景的研发团队,基于“设计思维”,以摩尔定律创新理论为指导,以五维BIM模型设计为基础,不断提出新的技术愿景,协调供应商和服务商并行研发,不断优化技术标准,在短短两个月内夜以继日,同济大学设计创意学院、上海国际设计创新研究院、上海易托邦规划建筑咨询有限公司的核心团队将气膜版P2生物实验室迭代更新了三版。

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气膜版“火眼”实验室2.0版本

  除了设计创意学院以外,同济大学多个学院团队和校友参与了气膜版“火眼”实验室的研发。同济大学机械与能源工程学院谭洪卫教授作为全国防疫专家组专家参与本次建设标准审定,在暖通空调等方面提供大量宝贵意见。谭教授发现目前普遍认为新冠病毒可在物体表面短暂存活,但在空气中的存活时间不详,故可按照病毒能和不能在空气中传播这两种情景来设计空调系统的应对措施,包括完善已有措施、增补紧急应对措施、考量“平疫结合”等,并建议开展数据驱动的多学科交叉的疫情防控研究。同济大学国家创新发展研究院运营主任陈自立协调格力全球服务网络,为气膜版“火眼”实验室提供了空调解决方案。同济大学机械与能源工程学院刘东副教授及其团队提供了暖通设计咨询方案。同济大学材料科学与工程学院王中平教授、魏永起教授提供了加纤混凝土材料的配方,使气膜版“火眼”实验室在未来可以成为混凝土喷筑建筑。同济大学EMBA学员梁志力等企业团队负责早期研发阶段的强电方案和安装研发。同济大学校友曾超杰等企业团队提供了气膜结构技术。同济大学战略合作企业鲁班软件积极为早期气膜版“火眼”实验室建筑项目创新迭代提供BIM智能建造全流程管理支持。杭州闪易科技有限公司提供了光交互智能门锁、无接触传递窗、智能舱压控制等智能化系统,并在此过程中与同济大学共同进行了光交互戒指的研发。光交互戒指的研发更是得到了同济大学创新创业学院副院长严骊的大力支持,其组织学生创业团队共同参与研发过程。

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气膜版“火眼”实验室深圳国家基因库广东省卫健委认证版

  气膜版“火眼”实验室从产业链配置,再到最后的落地搭建,是一个从无到有的过程,“设计思维”在其中起到了关键作用。通过对需求侧的创新理解,特别是用户的需求和市场趋势的准确洞察力,创造性地重新整合了供给侧,找到创造新市场的产品机会缺口,不仅实现产品策略到项目定案的创新,更建立灵活,高效的团队。气膜版“火眼”实验室整合了同济大学创新科技生态圈,集众智加速方案迭代,用设计助力全球抗疫。据悉,在气膜版“火眼”实验室研发过程中,同济大学还申请了“防护隔离系统、及应用该系统的防护隔离床”及“防疫隔离病房、及其应用的防疫隔离病房组群”两项专利,并与华大基因联合申请了“充气膜结构病毒检测实验室、及覆土结构病毒检测实验室”专利。

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气膜版“火眼”实验室在沙特阿拉伯建成

  据悉,“火眼”实验室(含气膜版“火眼”实验室)已在北京、武汉、深圳、天津等全国13个主要城市落地,日检测通量超过16万例;在全球逾30个国家建设了超过90座火眼实验室,助力全球抗疫。


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