摘要：针对康复医疗新研发的喷沙医疗系统实验过程中的问题:低压工作时,喷嘴管道堵塞断续,颗粒速度小、冲击力小;高压工作时,颗粒速度大,冲击力大但是伴随着颗粒量明显减少等现象,不能达到稳定工况、冲击力适中、颗粒数占比高等设计研究目的。基于流体动力学理论,利用Fluent软件对内部流场进行数值模拟,获得流体区域的速度分布图、沙粒数目占比图,沙子颗粒运动特性图和滞留时间运动迹线图。结果表明:随着气压增加,沙粒速度增大但同截面速度大小不同,装置喷沙由断续变为连续出沙,出沙颗粒占比随着气压增加达到最大峰值后逐渐降低,并且不同颗粒直径的在装置中的滞留时间和运动轨迹不同。目的:得到最佳喷嘴进口压力、合适的沙粒直径、最佳出沙占比的参数设置,为康复设备的下一步设计提供一定的理论支持和优化方向。

摘要：市面上沙疗床存在温度分布不均匀等问题,对其进行传热优化,增加搅拌功能,增强沙子的热对流效果。基于计算流体力学和动网格技术,建立搅拌传热的抽象模型,分析出不同加热条件下,沙子流场和温度场的具体情况,探究沙体温度变化规律和热对流效果。为验证模拟计算的温度场结果,设计实验方案并搭建实验平台和传动系统,完成不同加热条件的实验。结果表明:搅拌传热可以增强热对流效果,减少局部热量堆积;搅拌轴在沙体的中间层安装得越密集,对沙子传热的热对流增强效果越好,加热后得到的温度场分布越均匀。

摘要：背景:椎弓根皮质骨螺钉内固定技术是目前临床治疗腰椎退行性疾病的主要手段,但传统皮质骨轨迹椎弓根方案置钉后螺钉存在很大的松动可能,进而引起固定失效或植骨不融合。目的:通过有限元方法比较腰椎在改良皮质骨轨迹椎弓根螺钉与传统皮质骨轨迹椎弓根螺钉固定技术应用下,受拔出力作用时的生物力学性能。方法:依据提取的骨质疏松症患者CT图像建立L1-L5全椎体功能单元骨质疏松人体有限元模型,模拟改良皮质骨轨迹椎弓根螺钉和传统皮质骨轨迹椎弓根螺钉两种固定方式置钉,在加载一定实际旋转拔出力状态下,测量两种方式钉道周围骨质的应力分布、最大应力值并分析其差异。结果与结论:(1)相同固定方式下相同载荷状态中,两种置钉方案中椎骨的应力分布差异明显,与传统皮质骨轨迹椎弓根组比,改良皮质骨轨迹椎弓根组的应力区体积及应力集中点明显减少,能显著增加置入螺钉的稳定性;(2)不同的钉道带来不同骨密度,直接影响了内固定螺钉在腰椎骨内的力学性能。(3)L1-L5椎体形状不同、大小不同,其力学性能、表现也不相同。可见改良的皮质骨轨迹椎弓根技术相比传统皮质骨轨迹椎弓根技术具有优越性,是骨质疏松患者腰椎内固定选择中的一种优选方式。

摘要：体温通常用于筛查传染病、监测治疗。为了确定皮肤表面温度。通过恒压式测温电路测电阻的方法,研究设计了可穿戴式多点体温监测系统,以STM32F103C8T6芯片为核心处理器,负温度系数热敏电阻(negative temperature coefficient,NTC)作为感温元器件,ADS1256芯片为温度信号调理器,蓝牙模块为无线传输单元,用LABVIEW设计上位机界面。热敏电阻及分压电阻构成的恒压式电桥电路进行8路温度数据的采集,24bits超高精度模数转换模块配置差分输入对模拟信号进行放大、滤波以及模数转换;转换后的数据在单片机中处理和运算;最终通过蓝牙将数据传至上位机。采用Stein-hart方程的四阶公式对热敏电阻作线性补偿。从软件和硬件上减少环境干扰和体温分布不均的影响。分析了温传感器的温度测量误差。实验结果表明,测量系统分辨率达0.01℃,测温准确度可达±0.02℃。此设计方案,具有较高的稳定性和精确性;并且该电路结构简单、体积小、低功耗,可用于需要精密测体温场合。

摘要：目的 设计一款用于改良皮质骨轨迹(modified cortical bone trajectory,MCBT)置钉技术的新型变径全皮质骨螺纹螺钉,验证新型变径全皮质骨螺纹螺钉在MCBT技术中的力学特性。方法 根据MCBT技术,设计螺钉的螺距为2 mm,全长45 mm,粗杆部分直径恒定5.5 mm,细杆部分直径为4.0~4.5 mm变径,粗杆和细杆连接的变径位置长度为2 mm。从变径位置、螺纹深度、螺纹类型3个方面设置参数,开展三因素三水平L9正交试验,并建立螺钉模型。基于有限元方法对设计的螺钉进行扭转、弯曲和拔出力计算,对结果进行极差分析并确定螺钉模型。建立骨质疏松标本L4椎体三维模型,并按照MCBT技术置钉。比较新型变径全皮质骨螺纹螺钉和常规非变径全皮质骨螺纹螺钉抗拔出力。结果 通过极差分析,得出螺钉6(变径位置距离螺钉头部24 mm,螺纹深度0.7 mm,螺纹类型为45°对称螺纹)为最优螺钉。在抗拔出力方面,第6款变径全皮质骨螺纹螺钉比4.5 mm常规非变径全皮质骨螺纹螺钉提高13.1%,与5.5 mm常规非变径全皮质骨螺纹螺钉相比不具有统计学差异。结论 螺钉变径位置对螺钉拔出力影响最小,螺纹类型对拔出力影响最大,螺纹深度对扭转、弯曲影响最大。与常规非变径全皮质骨螺纹螺钉相比,变径全皮质骨螺纹螺钉前端较细,可避免进钉点发生劈裂;螺钉后端直径较粗,具有较好的抗拔出力性能。研究结果为MCBT技术的临床应用提供新的理论基础。

摘要：传统沙疗床存在加热不均匀、局部过热的情况。为了提升沙疗床均匀传热自动化的水平,文中根据硬软件模块化设计的思想,提出一种基于单片机STM32与虚拟仪器软件LabVIEW相结合的控制系统。该系统核心部分由步进电机驱动器、步进电机、硅橡胶加热板以及铂电阻传感器组成。对沙疗控制系统的主控芯片模块、电源模块、电机控制模块、温度采集模块和加热模块的硬件电路结构设计进行详细介绍;并在此基础上,采用生产者-消费者模式设计与之匹配的上位机LabVIEW软件系统和可操作的用户界面。设计的上位机软件应用并行循环和队列技术,可以提高采集和解析效率,实现对电机的参数控制和温度的数据采集与显示。所提控制系统具有较高的模块化、自动化,能够快速地将温度数据采集并保存,在智能化方面,沙疗设备控制效果较好。

摘要：室内沙疗室沙体温度分布不均会不利于沙疗进行.为找出使沙体较均匀热场分布的加热设计,依据吐鲁番实地情况设计了"仿太阳光"的单面加热和"仿太阳光及地温"的双面加热两种方法,运用CFD技术建立了室内沙疗室加热过程的三维热物理模型,数值模拟并实验验证了其热场分布.结果表明:测点处的温度模拟值与实验值吻合良好,能很好地反映空气和沙体的热场分布规律;相比单面加热,双面加热达到沙疗温度的时间降低了一半,沙体各层的温差更小,热场分布更均匀;加热后可治疗沙层区间的长度关系为:双面约为15cm>吐鲁番实地为10cm>单面约为5cm.可见双面加热设计更利于室内人工维医沙疗进行,为进一步完善室内沙疗系统及深入研究室内沙疗的最佳热疗效应奠定基础.

摘要：背景:以现代设计方法与数值仿真为基础的研究方法来探究维医埋沙疗法的作用机制成为了可能。目的:探究一种基于CT值的非均匀各向同性的骨生物有限元建模方法,并观察维医沙疗对兔股骨力学性能的影响。方法:利用木瓜蛋白酶建立8只新西兰成年大白兔右后股骨的骨性关节炎模型,并将其分为沙疗组和对照组。沙疗组进行维医埋沙治疗后,利用CT扫描所有兔股骨模型,将断层影像数据导入MIMICS软件,生成股骨3D模型,对其进行体网格划分,并赋予材料属性,然后在Ansys中进行三点弯曲模拟并求解;同时,对所有兔股骨模型进行体外三点弯曲试验,得到相应的挠度与最大应力值。最后,将基于三维有限元建模方法所得的结果与实验所得的结果进行对比分析。结果与结论:(1)利用兔股骨三维有限元模型进行三点弯曲模拟分析所得到的挠度、最大应力跟试验中所得到的数据都有较好的相关性。(2)结果说明有限元建模方法比较符合骨的结构与材料属性,可用于进行骨骼受力和变形分析。

摘要：利用ANSYS有限元软件建立模型,根据桁架式聚光器的实际工况进行结构静力学仿真分析,并对该模型进行模态分析研究,得出影响聚光器结构和工作性能的共振频率值.同时应用ANSYS优化模块对桁架杆的尺寸进行优化,在满足设计要求的范围内,使桁架式支撑结构的重量达到最优值,既能实现产品正常性能,又能降低企业生产成本.

摘要：研究室内沙疗室实验阶段空气和沙体间热量传递规律。运用计算机流体力学(CFD)技术建立了室内沙疗室实验阶段三维热物理模型及数学模型,应用Fluent软件计算了沙疗室内气固耦合传热问题,数值模拟与实验验证了空气和沙体温度场的变化。结果表明模拟与实验中空气和沙体的温度场变化规律吻合良好;与吐鲁番沙疗场相对照,模拟得到了适宜室内进行沙疗的温度稳态层及其埋沙深度;通过单口热压自然通风使室内沙疗室的空气热环境具有一定的热舒适度。因而,室内沙疗室可提供沙疗所需温度且相对舒适的热环境,为进一步完善室内沙疗系统的设计提供理论和实践依据。