
近日,首届国际空间科学与载荷大赛、“青创北京”2023年“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛(主赛道)和北京航空航天大学第三十三届冯如杯竞赛落下帷幕,医工交叉学科群学子在三项竞赛中一鼓作气,表现突出,最终取得好成绩:
首届国际空间科学与载荷大赛——
“月宫一号”团队、樊瑜波教授团队
获得大赛金奖、银奖
“青创北京”2023年“挑战杯”
首都大学生课外学术科技作品竞赛——
特等奖1项
北京航空航天大学第三十三届冯如杯竞赛——
主赛道一等奖3项、二等奖5项、三等奖3项
创意赛道一等奖1项、二等奖2项、三等奖3项
红旅赛道铜奖1项
热烈祝贺!
一起看看本次获奖的项目风采!
首届“国际空间科学与载荷大赛”(ISSSP)
首届“国际空间科学与载荷大赛”(ISSSP)是目前国内首个面向全球汇集并培育优秀空间科学与载荷技术人才与项目的国际化航天竞赛。旨在汇集并培育全球优秀空间科学与载荷技术人才与项目,打造以空间科学实验和载荷设计为核心的国际学术交流社区,全面推动先进科学思想与载荷技术创新。此次大赛吸引了包括西班牙、意大利、埃及、俄罗斯、巴基斯坦、阿根廷、墨西哥等超过130支来自世界各地的队伍。对获得金奖和银奖的团队,将遴选出具有潜力的空间飞行实验项目,并会针对相关项目进行重点培育,将被推荐作为中国空间站、国际空间站、科学卫星等飞行搭载候选项目。
“月宫一号”团队研究生荣获
唯一金奖
该团队还荣获本次赛事
最佳指导教师奖、最佳墙报奖、最佳社群奖
参赛项目:《空间环境条件下尿液微生物燃料电池功能微生物处理尿液及氮形态转化机制研究》
项目介绍:尿液微生物燃料电池(Urine Microbial Fuel Cell,UMFC)是一种新型的尿液处理生物电化学装置,能够在室温常压下处理尿液,将主要污染物尿素高效地转化为CO2和氮气。同时,UMFC不仅不需要额外的能量供给,还能够在处理尿液的同时产生电能。然而,UMFC应用于空间尿液处理的可行性还尚未见报道。实际上,与地面环境相比空间独特的微重力环境可能影响UMFC性能。这是因为UMFC处理尿液的关键是多种功能微生物,而微重力能够直接影响微生物基因蛋白表达、代谢产物合成,进而改变微生物的生长代谢、群落演进、形态结构。利用宝贵的搭载机会探究UMFC在空间处理尿液的可行性,分析空间环境对UMFC性能的影响及机制。本项目能够为建立空间UMFC尿液处理技术提供基础,推动空间尿液处理技术发展,提高生命再生生保系统闭合度,服务国家战略需求。
项目成员:刘淼 藏雨轩 毛执鹏 曹波
指导教师:易越 郝梓凯 梁阿新

“太空产电队”团队合影
北航樊瑜波/郑付印团队获大赛银奖——
参赛项目:《太空芯——心动的信号》“Space Chip—Heart Beat Signal”
项目介绍:太空的微重力和辐射环境会对人体产生不同程度的消极影响,特别是神经紊乱,肌肉萎缩,心律失常等关键科学问题亟待解决。具有高度生理相关性的类器官(organoids)和具有集成化、微型化优势的器官芯片(organ-on-a-chip)作为两种有效的空间替代模型,助力人体“太空组织芯片”(Tissue chips in space)成为未来空间生命科学与载荷技术的关键。项目拟构建适合空间搭载的神经与心肌功能和生理耦合的神经支配心肌的类器官芯片系统,集成智能响应性结构色材料和光遗传学的无源光调控,实现光电刺激控制,神经支配和心肌致动的可视化,并结合潜在太空授课的中国元素的国花牡丹的含苞绽放和五星红旗的迎风招展的4D空间可视化,更准确地模拟太空飞行中的人体神经和心脏的生理和病理现象,从而发展航天员医监医保和防护对抗策略,服务天宫空间站的空间生命科学发展的战略需求。
项目成员:王旭东 刘慧 冷玉冰 刘江悦 金怡杉 张艺涵
指导教师:郑付印 李晓瑞 樊瑜波


赛事现场(博士研究生王旭东、刘慧、冷玉冰同学进行PPT演示)
“青创北京”2023年“挑战杯”
首都大学生课外学术科技作品竞赛
关于“青创北京”2023年“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛:依托“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛,结合首都特点和发展需要,设置打造的“一杯五赛”:课外学术科技作品竞赛主体赛、“青学二十大”红色专项赛、“青聚奇思”黑科技专项赛、“青智攻坚”创新赋能专项赛、“青振京郊”乡村振兴专项赛和“青砺基层”社会治理专项赛。
“挑战杯”主体赛
自然科学类学术论文(生命科学类)特等奖

参赛项目:《面向空间应用的集成化神经支配多器官芯片系统》
项目介绍:本项目突破空间生命科学与载荷关键技术,聚焦太空人体类器官和器官芯片研究战略领域,构建了一种涵盖脑、心肌、骨骼肌、血视屏障和骨的多器官芯片系统,形成涵盖神经支配和血管化的多类器官芯片平台。可用于航天员骨质丢失、心血管疾病、肌肉萎缩等病理和生理的机理研究,实现人体多器官空间复合效应评估和研究。
项目成员:俞佳桁 孟垲淇 刘江悦 龚蕊婕 彭冯德 杨光初 宋冀
指导教师:樊瑜波 郑付印 李晓瑞

北京航空航天大学冯如杯竞赛
关于北京航空航天大学冯如杯竞赛:北京航空航天大学“冯如杯”系列竞赛是由学校学生工作部、教务部、科学技术研究院、资产与实验室管理处、北航科协、北航资产经营有限公司、校团委共同主办,北航科协、校团委及相关学院(书院)承办,在各学院(书院)大力支持下开展的集导向性、示范性、实践性和创新性于一体,并独具北航特色、彰显北航精神、落实素质教育、弘扬创新精神的大学生创新创业竞赛。
主赛道
一等奖项目
参赛项目:《高脂血症对血管再生中细胞异质性的影响研究》——论文组(生命科学类)
项目特色与创新点:首次利用正常/高脂血症大鼠模型研究高脂血症对血管再生的影响;首次利用单细胞RNA测序技术揭示正常/高脂血症免疫微环境中参与血管再生的不同细胞亚型。
项目作者:唐小凯 赵丹璐
指导教师:樊瑜波 丁希丽

参赛项目:《GNav脑胶质瘤全自动智能分割平台——基于自研GlioSeg-Net神经网络》——制作组(新医科)
项目特色与创新点:项目创新性地开发了GlioSeg-Net深度神经网络,基于nnU-Net基线,引入Transformer自注意力机制并构建了非对称缩放的U型网络结构。在足够大且多中心的公开数据集上训练出精准的脑胶质瘤分割模型。基于此我们开发了GNav平台,实现全自动脑胶质瘤分割,相较手动分割提效1000倍。此外,GNav平台具有一系列完善的辅助功能,如3D模型重构,空间精准定位,肿瘤体积计算,勾画修改分割结果等。
项目作者:蔡泽坤 丁梓星 覃羽洁 李佳恒 张晓雪 单友圆 唐帅
指导教师:张靖
参赛项目:《可穿戴绳驱动全自由度髋关节外骨骼》——制作组(新医科)
项目特色与创新点:使用绳驱动实现了腿部柔顺助力:与常见的齿轮传动、带传动、滚珠丝杠传动相比,绳驱动具有低惯量、高功率密度和载荷重量比、良好柔顺性等优点。因此,该方式在老年人助力助行外骨骼的应用中具有其他驱动无法比拟的优势。当前绳驱动主要用于平台式康复外骨骼中,而在无平台外骨骼中则较难实现,本项目突破了其中的技术难点,使其可以运用于真实环境的行走中。全自由度:当前大部分外骨骼自由度少,转动角度小,局限性很大,本项目采用的全自由度关节设计能使外骨骼运用于多种复杂场景中,极大提升了应用范围,满足穿戴者的活动需求,正常运动范围内人机交互阻力弱,是其他外骨骼难以做到的。
项目作者:孟祥坤 任欣然 沈熙鹏 周煜承
指导教师:杨兴帮
二等奖项目
参赛项目:《Mouse Mood Monitor——基于小鼠自发行为的抑郁症检测与评价系统》——制作组(新医科)
项目特色与创新点:1.使用小鼠的自发行为来分析小鼠的抑郁程度,可以做到无应激、多参数、多模态、多角度地精细、客观、量化评估小鼠抑郁程度,帮助轻度抑郁症的药物筛查;2、使用VGG16网络来识别小鼠的精细行为,实现了对小鼠理头、漫步、舔腹、伏地等11种行为的识别;3、将多种小鼠行为学分析功能集成在一个用户友好的软件中,使得复杂的分析过程被简化为了简单的操作。
项目作者:陈卓雅 覃羽洁 梁跞方 蔡泽坤 曾旖昕
指导教师:王莹
参赛项目:《微针在体组织原位检测试剂盒开发》——制作组(科研课堂项目)
项目特色与创新点:本研究方向在微针领域属于前沿选题、热门方向,国内还罕有相关论文发表。目前大多数基于微针的检测设备都只应用于葡萄糖或PH检测,近几年才陆续有蛋白质检测相关论文发表。本课题应用价值很大,能够帮助实现患者居家自测、即时检测、无痛监测,从而能够随时准确监测自己的健康状况,顺应当前即时检测、床边医疗的市场需求。本课题自主探究了一种新的、成本较低的微针制作材料和蛋白质包被方法。
项目作者:梁鼎原 凌希
指导教师:王莹

参赛项目:《急慢性肺炎吸入式精准给药的高仿真体外模拟系统》——制作组(科研课堂项目)
项目特色与创新点:1.自主开拓:目前对于药物沉降研究国内外相当匮乏,本项目完全自主设计一套成型的仿真评测系统;2.医工交叉:本项目综合运用医学图像分割、计算流体力学、数值模拟以及控制工程等相关技术,设计出一套综合性的仿真系统;3.工业化处理:本项目进行实地调研,充分了解目前加工技术的基础上,同加工商一同指定了一套符合工业制造的加工方案。
项目作者:刘志刚
指导教师:樊瑜波 王亚伟

参赛项目:《视网膜器官芯片的构建》——论文组(科研课堂项目)
项目特色与创新点:构建柔性类纸基电极,该电极可以实现对神经视网膜细胞和视觉产生,传导通路功能的实、原位监测,电极上可加覆反蛋白石结构光子晶体,通过操控光子晶体颜色测试所得视网膜类器官对不同色光的敏感度。通过微流控技术实现视网膜组织长时间培养,并实现对培养环境的精确调控。整合类器官、柔性电极和微流控系统构建视网膜类器官芯片。
项目作者:俞佳桁 彭冯德 杨光初 宋冀 陈柯羽
指导教师:郑付印

参赛项目:《基于PID控制及自主发汗的暖体假人研究——以小臂节段为例》——制作组(新医科)
项目特色与创新点:结合PID算法的双向调温系统,建立了一种双向调温系统,利用半导体制冷片的帕尔贴效应,运用PID算法主动控制其加热和制冷的工作状态,从而模拟人体神经系统对全身各节段局部温度的快速调节过程,提高温控装置的响应速度。有效控制发汗量,实现局部出汗。本项目设计搭建了精准控制发汗的自适应反馈系统,结合计算机仿真技术预测发汗量并控制流量阀,实现出汗量的实时控制,更加符合真实人体不同部位出汗情况不同的特征。
项目作者:周佳芮 宋炳琪 陈依然
指导教师:丁立

三等奖项目
参赛项目:《小尺寸拉曼光谱探头研制及在子宫内膜癌诊断中的应用——面向在体肿瘤检测》——制作组(新医科)
项目特色与创新点:1.研制的拉曼探头结合国际前沿技术,保证高收集效率、低背景噪声的同时,尺寸达到国际前沿成果的量级,价格极低,实现小尺寸拉曼光谱探头国产化,打破该领域受外国“卡脖子”的现状,降低应用成本;2.将该探头用于子宫内膜癌的检测,采集结果良好,推动临床上子宫内膜癌无创检测的发展;3.将高波数区数据纳入采集,提高了灵敏度、特异性、准确性;4.进行不同拉曼特征峰的权重分析,加强对机器学习模型的解释
项目作者:张木 高文姣 王乐
指导教师:岳蜀华
参赛项目:《布里渊显微镜设计搭建及在生物软组织力学测量的应用》——制作组(新医科)
项目特色与创新点:1.使用二级VIPA设置抑制背景噪声使用交叉轴级联方法,在每个阶段之后从光谱信号中分离和滤除杂散光,可以显著减少背景和串扰,扩大布里渊显微镜的使用场景;2.应用于血管及类血管组织样品的测量目前尚未有将布里渊显微镜应用于血管组织的测量报导,我们利用所搭建的布里渊显微镜,首次完成了对主动脉缩窄患儿动脉切片的测量,证实了其在硬度方面存在差异。
项目作者:张艺涵
指导教师:刘肖

参赛项目:《基于乡村健康科普的基层健康认知研究 :以中阳县阳坡村的科普实践为例》——哲社组(社会调查报告)
项目特色与创新点:现有文献多从经济发展、社会公平等等角度对数据较为完备的城市地区互联网赋能基层医疗科普或公众健康认知进行研究,而忽视了公众认知信息弃取这一信息传播模型中重要因素的综合贡献。本文聚焦乡村基层群众这一特定群体,从影响信息选择的具体角度进行了探究与分析。
项目作者:胡钰 黎卓萍 周雨航 董思怡
指导教师:申文昊 王海宇
补充说明:本项目依托于赤脚红心实践队多年来的社会实践成果,是实践队成员共同努力的结果
创意赛道
一等奖项目
参赛项目:《基于中医把脉原理的脉诊手环》——生命科学类
项目特色与创新点:该脉诊手环更加便携,可以让个人在日常生活中无感佩戴,长时间观测并记录其脉的变化。本产品在多场景下有良好的应用空间。诸如:日常健康监测与提醒;疾病的早期诊断与预防;生成体质数据,便于就诊;突发疾病和事故的自动报警;孕妇的保护等。脉诊手环将继续实现更小化,与普通手表结合,进一步与计算机程序结合,形成一个可深度伴随用户的手机软件,具有光明的前景。
项目作者:洪瑛华 岳文清
二等奖项目
参赛项目:《一种用于精准检查细支气管疾病的球型机器人——基于磁导航与微流控芯片技术》——机械与控制类
项目特色与创新点:利用磁导航技术精准控制机器人在细支气管内的运动,并且通过微流控芯片技术实现提取、混合、扩增、达到综合分析,实时实地检测的效果。实现了以前无法深入细支气管内部检查的缺陷,整个过程具有集成化、高通量、精准化的特点,且无创无痛。
项目作者:蔡星
参赛项目:《基于历史信息逐维学习的燕群优化算法》——信息技术类
项目特色与创新点:SSO算法结合了燕群迁徙,围攻,筑巢的智能行为,有效提升了全局寻优性能,目前并没有算法对燕群的生物行为有所学习与应用。SSO算法应用了具有方向性的变异更新思路,有效提升了寻优效率与精度,而现有算法的更新思路大多以随机和基于现有解为主,具有更新盲目性和全局寻优能力差的缺陷。算法中创新了邻维学习的逐维学习方式,针对某些特殊复杂高维函数有独特优势,同时大大提升了算法于低维空间的寻优能力。
项目作者:沈熙鹏
指导教师:段海滨
三等奖项目
参赛项目:《植入式病毒检测细胞贴片》——生命科学类
项目特色与创新点:本文提出以细胞本身为病毒检测物,从可检测已知病毒到能预警未知病毒。此外,本文提出了力学导向的水凝胶自动开关门、替代植入电源的生化离子电场、应用量子点荧光检测技术和LC震荡电路无线信号传播,将体内信息送至体外。
项目作者:白钰滢
参赛项目:《基于可穿戴设备的中医智能化诊断系统》——生命科学类
项目特色与创新点:通过分析已有的中西医诊断设备的发展情况,参考当下使用频次高的日用品,我们融合这些用品的便携性、科学性、可靠性,运用当前智能化医疗中广泛使用的气体捕获分析、面部分析、声音检测、问卷调查、多元大数据分析等方法,设计出了一套基于可穿戴设备的中医智能化诊断系统。
项目作者:肖卓然 张涵帧
指导教师:胡贵平
参赛项目:《便携式运动损伤检测贴》——机械与控制类
项目特色与创新点:创新性地将超声诊断技术与柔性电子技术相结合,使得诊断运动损伤可通过一个较小设备得以实现。本产品创新性地注意到了人们出现运动损伤但无从了解受伤情况,只能等待身体自行恢复的问题;从而帮助人们更好地保护身体健康。创意来源是贴片式心电检测仪,使此产品可以完美贴合身体。
项目作者:赵一旭
红旅赛道
铜奖项目
参赛项目:《“基于上肢运动信号反馈的沉浸式踝足康复训练系统” 商业策划书》——公益类
项目简介:基于上肢运动信号反馈的沉浸式踝足康复训练系统是利用健侧腕关节运动sEMG信号作为虚拟足踝运动的启动信号,控制VR场景中的虚拟踝运动,从而进行下肢踝关节运动功能康复训练,进而提高患者的动觉错觉和肢体归属感,提高运动想象性能和运动记忆,从而提升康复训练效果。
项目作者:萧演清 白洪铭 梁仕宇
指导教师:李晓光 高阳 饶家声
再次恭喜以上获奖团队!
同时也希望更多同学可以参与到
各类型的双创赛事
提高创新能力 培养挑战精神
面向国家需求 面向社会需要
看到社会痛点 看到医疗难点
积极将所学知识与科研项目以
更加丰富的形式转化为创新创业成果
积极促进“产学研”结合
推动社会进步
展现医工交叉学科群学子的风采!