摘要：As the Chinese Lunar New Year-Spring Festival 2025 begins,we take an opportunity to look back at the journal Bio-Design and Manufacturing(BDM for short).The journal BDM,first published in 2018,is related not only to human life and health but also to the frontier disciplines of global scientific and technological *** we highlight a few points of interest from the past year in order to encourage more readers to pay attention to this exciting field.

摘要：绿色制造是一种综合考虑环境影响与资源效益的现代化制造模式,而绿色生物制造是绿色制造的重要方式之一,是新质生产力的重要组成部分。绿色生物制造以细胞工厂为核心,利用可再生资源,实现化学品的低碳、绿色、可持续的高效生产。其中,高性能细胞工厂的设计是实现高效绿色生物制造的重中之重。传统细胞工厂设计过程复杂,耗时耗力。随着人工智能领域的发展,数字化辅助细胞工厂设计节约了时间和成本。通过数据库构建与更新、代谢流调控数字化设计、目标分子逆合成途径数字化设计、基因线路数字化设计、发酵工艺数字孪生等技术的组合可实现全生命周期数字化细胞工厂的设计,指导高性能细胞工厂的快速构建与优化,赋能绿色生物制造。

摘要：With the continuous escalation of modern war,soldiers need to transport more combat materials to the combat *** limited load-bearing capacity of soldiers seriously restricts their carrying capacity and *** is urgent to develop a power-assisted exoskeleton robot suitable for individual *** the past,most power-assisted exoskeleton robots were driven by *** driving method has an excellent power-assisted effect,but the endurance is often *** view of this shortcoming,this study designed an ankle exoskeleton robot based on an active-passive combined drive through simulation analysis of human *** used OpenSim software to simulate and verify that the addition of spring could achieve a good *** the same time,according to the gait characteristics of the human body,the gait planning of an exoskeleton robot was carried ***,theoretical analysis explained that the cooperation among spring,motor and wearer could be realized in this ***,the assisting ability and driving coordination of the active-passive combination driven ankle exoskeleton robot were verified through experiments.

摘要：人工心脏经过几十年的发展,已逐步发展为当前的磁悬浮血泵,实现了产品植入胸腔以及大规模临床应用的革命性进步,成为治疗心衰这一世界重大卫生公共问题的有效手段。尽管如此,高达89%的患者5年内因胃肠道出血、中风、感染、血泵功能异常等问题再次入院。因此,需要继续研究多种血液成分的血液损伤机制;持续发展并综合运用数值模拟、体外台架测试、动物实验等手段,更全面地评价血泵性能;要继续对人工心脏进行创新设计来改善血液相容性、满足不同患者群体的需要和提升患者生活质量。本文回顾了2024年国内外血泵评价和设计方法的研究进展,包括血液损伤机制的研究进展;利用数值模拟、体外台架测试和动物实验评价血泵性能的研究进展;血泵优化设计、新概念血泵和生物涂层的研究进展,以期助力人工心脏的研发,进一步提高其临床治疗效益。

摘要：背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。

摘要：目前,放射治疗设备常用的C形臂结构加速器在实现非共面治疗时,操作复杂且存在安全隐患。该文结合医用机械臂技术设计了一种球面放疗加速器运动系统,通过医用机械臂结构夹持束流模块,实现非共面范围的立体多角度照射治疗。首先,对球面放射治疗设备的旋转机架、束流模块和MLC模块进行结构设计;其次,采用双平面配重法对设备进行动平衡计算,保证射束中心点在治疗过程中不会发生旋转偏移;最后,对传动部件齿轮进行强度校核及可靠性分析。结果表明,该文设计的球面放疗加速器运动系统可满足精确放疗稳、准、快的要求,有助于提高治疗效率。

摘要：为深入了解消费者对汽车皮革座椅的感性需求,选取25~44岁消费者进行实验研究。首先通过调研、焦点小组等方法选取4对感性词汇:商务/运动、高端/经济、传统/现代、复杂/简约;借助形态分析法解构汽车皮革座椅肌理要素,获得色彩、光泽、纹理、图案、质感五类肌理形式;其次运用模糊层次分析法构建层次指标体系与模糊函数评价矩阵,量化消费者感性需求;进一步分析用户感性意向与肌理设计各元素之间的相关性,提出符合用户感性需求的汽车皮革座椅肌理设计元素组合。并将代表特殊感性意向的肌理元素运用到汽车皮革座椅设计中,以期为汽车座椅颜色、材料、表面处理提供参考。

摘要：针对常态化营养代谢监测中的便携式快速测量需求,提出一种基于间接测热法的低功耗多功能测量方法与系统方案。首先,采用卡尔曼和5阶贝塞尔滤波算法相结合,对氧气、二氧化碳、流量、心电实时数据进行预处理,得到气体在单位时间内累积量;其次,设计考虑心电图和呼吸波静息分析的营养代谢快速测量方法,构建能量代谢参数计算模型;然后,设计专用采集与分析电路系统,通过无线网络将数据传输至上位机或云端,实现智能化和网络化设计;最后,采用对心电图和呼吸参数分析实现对被试的静息状态判定,进而完成营养物质代谢监测试验。结果表明该系统能有效对代谢相关生理信号进行高精度检测,同时实现对人体脂肪和糖类代谢消耗的准确测量,为人体新陈代谢能量测量提供一种有效手段。

摘要：背景:随着医疗技术的不断发展,桡骨远端骨折的治疗面临着更加精准化和个性化的需求。传统夹板固定方法在临床应用中存在一定的局限性,常出现固定不牢固、易于发生压疮等缺陷。采用快速无网格仿真技术验证改进的3D打印夹板的效能,有望为桡骨远端骨折带来更精准、更有效的治疗方案。目的:探索基于临床缺陷改进的桡骨远端骨折3D打印夹板的设计方法,并采用快速无网格分析验证其临床效能。方法:回顾性分析桡骨远端骨折夹板固定的临床缺陷,并针对性改进设计3D打印夹板,通过计算机辅助设计制图,制作出传统夹板和改进的新型3D打印夹板的数字模型。使用快速无网格分析工具进行仿真分析,计算总体、骨骼、软组织及夹板位移和应力分布情况。结果与结论:①与传统夹板相比,改进的新型3D打印夹板对皮肤的压力比较均衡,具有较好的体表贴合性,没有明显的应力集中;位移更小、移动范围更合理;②通过对临床缺陷进行分析可以设计改进桡骨远端骨折3D打印夹板,快速无网格分析结果验证了改进3D夹板的优势,可为其临床应用提供依据。

摘要：重金属因其毒性、持久性、生物蓄积性以及对抗性基因的潜在贡献等特点，已引起人们越来越多的关注。对环境中重金属进行准确、快速、高效和灵敏的监测，对于保护环境和人体健康具有重要意义。全细胞微生物传感器作为一种集成生物识别模块与传感处理模块的生物监测技术，为环境重金属污染的监测提供了新的解决方案。近年来，基于转录因子的全细胞微生物传感器在重金属监测应用方面取得了显著进展。本文综述了重金属全细胞微生物传感器的基本组成及设计原理，总结了近年来研发的重金属全细胞微生物传感器的构建及其应用情况，分析了通过合成生物学技术优化重金属全细胞微生物传感器检测性能的应用实例，并展望了该领域面临的挑战及未来可能的研究方向。本文有望为环境中重金属污染的高效监测与有效防控提供重要参考。