摘要：目的设计一种单线型低温等离子消融电极,解决传统电极难以生成均匀、连续和稳定微气泡的问题,提高低温等离子体的消融与切割效果。方法在SolidWorks 2021三维建模软件中对低温等离子三线型电极与单线型电极结构进行建模,并通过3D打印制作样机。通过COMSOL Multiphysics 6.1软件对2种电极消融过程进行电场和温度场的有限元分析,并通过温度测试实验验证有限元仿真模型的有效性和正确性;通过组织消融实验和低温等离子体激发实验分别比较2种电极的消融效果和等离子体激发过程。结果有限元分析结果显示三线型与单线型电极的表面最高温度分别为70.2、63.3℃,其中单线型电极的表面温度更加理想,2种电极的表面最大电场强度均超过了1.0×10^(7) V/m,达到了微气泡被击穿的电场条件。三线型电极工作电极2端的电场强度远高于其余区域,而单线型电极的电场强度则无明显突变与波动。2种电极表面和距离电极表面1 cm处温度的实验值与仿真值基本一致,拟合度良好,相对误差为3.2%。单线型电极作用在猪脂肪上的消融温度最高为46.8℃,消融后,形态上无焦化区域,在1 s内可达到0.5 mm的组织切割深度。接入能量平台后,单线型电极工作电极表面会产生微气泡;通电6 ms时,工作电极表面完全被微气泡覆盖;通电9 ms时,低温等离子体被激发,可以看到呈蓝紫色光的等离子体;通电25 ms时,产生的微气泡依然规则、稳定。结论设计了一种单线型低温等离子消融电极,可以生成均匀、连续和稳定的微气泡,实现了比传统电极更好的消融与切割效果。

摘要：为了降低射频组织焊接中高温造成的热损伤,设计了一种创新的水冷式射频组织焊接电极,使用COMSOL Multiphysics软件对猪小肠的体外焊接过程进行了多物理场仿真,结合焊接和爆破压实验对生物组织的焊接温度与效果进行了分析。结果表明:仿真使用“温度阈值”方法解决了现有模型中生物组织水分的可逆蒸发问题;在相同实验条件下水冷电极的最大焊接温度为139.8℃,平均焊接温度为112.5℃,较典型金属电极明显得到控制;水冷电极作用下生物组织爆破压达到62.3±13.7 mmHg,满足焊接要求。仿真模型预测的温度与实验结果拟合良好,且水冷电极有效焊接了组织,控制了焊接温度。

摘要：在射频组织焊接中,热损伤过大会导致组织坏死,影响术后恢复,为减少热损伤,需要有效地降低热扩散。本研究设计了一种采用空气强制对流方式散热的新型组织焊接电极,建立了有限元模型并对其散热性能进行分析,同时采用猪小肠进行离体组织焊接实验,验证散热电极的可行性和有效性。有限元分析结果显示,普通平板电极焊接温度为91.3℃,热损伤范围1.40 mm,散热电极温度61℃,热损伤范围0.77 mm;离体实验结果显示,平板电极温度为88.5℃,热损伤范围1.27~2.84 mm;散热电极温度为64.9℃,热损伤范围0.88~1.76 mm。仿真与离体实验结果均表明,在射频组织焊接电极处增加散热装置,可以有效降低焊接温度,减少组织热损伤。因此,该散热装置对促进电极散热,减少热量在组织中的聚集具有显著作用。本研究结果为射频组织焊接电极结构的优化与设计提供了新的思路和方法。

摘要：传统的核酸检测装置体积大、操作困难。为了使核酸检测技术更具有即时性,本研究基于环介导等温核酸扩增技术设计了一台便携式现场即时检测装置。该装置由核酸扩增模块与核酸检测模块两部分组成。核酸扩增模块为核酸样本的扩增提供恒温环境,核酸检测模块对其扩增产物进行荧光检测,最终得到阴性或阳性的判断。为验证装置性能,依照聚合酶链反应分析仪行业标准设计并进行实验。结果表明,荧光检测变异系数小于行业标准所要求的3%,线性实验相关系数为0.997,大于行业标准0.990;不同环境光强变化实验的t检验分布结果证明了在不同光照环境下,检测结果无显著性差异;温控的变化范围为±0.5℃内。该仪器能够实现核酸的现场即时检测,性能可靠、稳定且低成本,可以向基层医疗机构推广。