摘要：针对目前非接触生命体征测量中稳定性和精度有限且各解决方法复杂度较高的问题,设计了一种基于匹配滤波的非接触生命体征测量方法,以实现低计算复杂度的同时保持最优性估计。在办公室环境下对五个样本进行了测试,结果表明所提出方法的有效性,能降低实际环境中由于人员体动等所导致的生命体征测量误差。以样本4为例,在平稳性设计下心率方差由2 825下降至82,在精度跟踪校准设计下,心率均方根误差由16下降至4。临床实验则与现行医学参考标准进一步对比,结果表明呼吸率误差在1 bpm内,同时心率的测量结果也更好,具有潜在的实用性。

摘要：为解决目前临床灼伤瘢痕治疗仪疗效差、使用体验不佳的问题,本文基于环境设计方法学,分析了治疗需求及技术现状,通过建立灼伤瘢痕冷冻治疗仪的设计迭代对象模型和识别重要冲突,针对主要矛盾进行方案求解,探明了刺入式冷冻机制.此外,设计了适用于该治疗仪的前端冷冻枪与通用的液氮控温供冷装置,能够根据瘢痕形状实时调整刺入阵列,并实现需求精度内的恒低温控制.仿真结果和动物实验表明,环境设计理论在生物医学工程领域产品创新设计方面具有可行性.

摘要：以骨骼肌肌纤维中的肌小节为对象,建立了肌膜动作电位活动与由动作电位引发的肌小节内Ca2+浓度变化的生物电化学模型,并给出了相应的数学描述;以此模型为基础,从控制学角度阐明了由分子马达集体运作产生的肌纤维稳态收缩功率的调控方式,即作为控制信号的动作电位如何调控作为驱动信号的Ca2+浓度,及其间接调控肌纤维等长收缩力的原理与相关特性,并设计实验对收缩力与动作电位激励频率之间的关系进行了验证;相应地,本文进一步阐述了动作电位对肌纤维的动态收缩功率的调控方式是变频控制,并导出了从动作电位频率变化到肌小节内Ca2+浓度变化的传递函数,分析了肌纤维收缩的频域特性.另一方面,由理论分析的结果出发,提出了表征从控制信号触发到肌纤维开始收缩的最小滞后时间——"肌电时间常数"的概念,最后讨论了肌纤维收缩的变频控制方式的物理内涵及其合理性.

摘要：为改善鼻腔上颌窦狭小空间内的操作难题,设计了鼻部连续体微创手术机器人系统。采用球窝关节和镍钛管作为连续体结构的主体,提高了自由度。设计机器人硬件和软件系统,规划安全控制策略。最后进行机器人样机实验,通过主从控制实验、动物实验,证实连续体机器人的可行性。

摘要：以航空发动机润滑油箱在机匣上安装时所采用的成附件安装结构支架为典型代表,具有复杂结构形式的异形支架,要求具有相对较高的刚度和较轻的质量,为此,建立了综合正交试验方法、有限元分析方法和神经网络拟合方法相结合的一种结构动力学特性的优化设计方法,对于具有复杂结构形式的支架结构具有较高的优化设计效率。应用正交试验方法,在支架样件模型的设计变量的可行域内合理地选择零件的解集,使该解集能充分反映优化的目标变量与设计变量之间的关系;使用有限元参数化仿真方法,对选择出的样件模型进行参数化仿真计算,得到解集中每个样件模型对应的优化的目标变量值;基于神经网络拟合方法,基于参数化仿真得到的数据,构建出设计变量与优化目标变量之间的数学模型,并使用多目标优化算法NSGA-Ⅱ进行迭代求解,得到最终优化设计结果;优化样件与初始样件的固有频率相对变化率与仿真计算值基本一致,可以验证支架结构多目标优化设计方法的准确性和有效性。

摘要：目的为了解决传统硬质极板电容式液位传感器在曲面容器上性能不佳的问题。方法从寄生电容的基本原理出发,研发一种可以包覆于圆柱面容器的柔性极板电容式液位传感器,建立液位与电容量间的数学关系,完成相应的软、硬件设计,通过STM32与柔性极板电容式液位传感器之间的I;C通信,实现液位传感器的在线水位检测,完成传感器性能测试实验,包括线性度、重复性、迟滞特性,并提出一种基于该传感器的流量测量方法。结果该传感器工作稳定,具有良好线性度,重复性误差为2.70%,在有效测量范围的迟滞特性参数都小于1.69%。结论该柔性极板电容式液位传感器安装使用便捷、与容器外壁贴合度较好,且测量结果不受容器水平横截面积、待测液体成分的限制,可以实时监测连续液位的变化。制作的传感器可以用在直径20 mm和更小的待测容器上,也可用作微小流量测量。

摘要：目的探讨Bipartition截骨术结合颅骨重塑治疗眶距增宽症伴发面中部发育不良的临床效果。方法回顾性分析2005年7月和2018年8月上海交通大学医学院附属第九人民医院收治的2例眶距增宽症合并颌面部发育畸形患者的临床资料。男1例,女1例,年龄分别为17、19岁。术前采集患者全头颅CT数据,进行三维重建,对手术进行设计,并进行手术模拟,确定术中去骨量及V形截骨线角度。手术采用经颅内径路,额部颅骨开窗,完成颅面整体Monobloc联合截骨游离整块颅-眶-上颌骨组织后,再根据术前三维设计的方案行Bipartition截骨V形截除眶间骨块及沿中线纵向劈开硬腭,最终使颅面骨分为2段完全游离的骨块,重塑额部,将双侧眶-上颌骨块内旋并固定,以肋软骨隆鼻。术后随访观察患者恢复情况、并发症发生情况,以及眼球活动、视力、嗅觉、鼻部形态、骨性眶间距(IOD)、眶距增宽外观形态的改善程度。结果2例患者均去除眶鼻骨15 mm;IOD分别缩窄为17 mm和19 mm。2例患者均在术后出现轻度脑脊液漏,分别去枕平卧5 d和8 d后自愈。男患者出现冠状切口处局部皮肤感染,换药1周后痊愈。女患者术后1周鼻尖近鼻小柱部分破溃,清创修整后痊愈。随访4~11个月,2例患者的眼球活动可,视力可,无复视,辐辏功能正常,嗅觉正常。鼻部重建形态可,眶距增宽的外观形态得到有效纠正,但鼻部形态及内眦赘皮仍需进一步修整。结论Bipartition截骨术能有效治疗面中部过宽,通过两侧颅-眶-颧-上颌骨块内旋固定可使高拱形腭降低,使上颌咬合平面平坦。

摘要：目的研究堆码产品的缓冲包装在连续复杂运输工况下的受到振动冲击后的疲劳损伤。方法采用Miner准则、Dirlik法和Steinberg三区间法,并结合Workbench和ncode疲劳分析模块建立2层堆码模型进行有限元仿真,通过不同工况的振动激励来模拟缓冲包装在复杂连续工况下的振动疲劳损伤并得出对应的疲劳结果云图和疲劳寿命云图。结果复杂工况下瓦楞外包装的疲劳寿命为9.26×10^(9),最大节点处的损伤值为1.08×10^(−10),EVA内缓冲衬垫的疲劳寿命为1.882×10^(14),最大节点处的损伤值为5.313×10^(−15)。堆码包装模型的易损点主要集中于内外缓冲包装的边角和楞边区域。通过Dirlik和Steinberg方法证明了缓冲件在经历16 h的复杂运输工况下的剩余寿命为2.6×10^(4) h和9.198×10^(5) h,利用Miner准则证明了缓冲包装结构对内部产品可以起到良好的保护作用。结论通过该种方法可以对堆码包装在复杂工况下进行可靠的疲劳寿命分析,并对堆码包装产品在进行多工况运输时的工况选择,以及结构上的优化设计提供了建议和参考思路。

摘要：传统设计方法主要考虑产品功能及性能,较少考虑美学等其他因素,难以满足综合要求的提升。为解决这一问题,提出多因素的融合设计方法,实现基于美学、人体工学及性能的智能化融合设计。首先确定多个因素的评价方法,包括依据美学计算原理的多个美学维度的计算公式,以及人体工学和性能的评价公式。结合粗糙层次分析法确定的各因素权重系数,得到多因素的综合评价,建立寻优模型。采用自适应边界的遗传算法求解模型,实现优化设计和创新设计两种模式的设计,最后由NX10.0的参数接口生成设计模型,实现智能化的融合设计。通过自行车整体结构的设计案例对所提方法进行检验,得到了明显优化的和具有创新性的设计方案。结果表明,该方法可快速生成满足多因素综合要求的优化方案或若干优质的创新方案,有效解决设计因素单一的问题。

摘要：目的:对存在头前伸姿势的肌源性颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorders,TMD)患者进行头颈姿势训练,探索头颈姿势训练对患者头颈姿势的影响。方法:采用前瞻性对照研究设计,门诊招募2019年1月—2021年2月就诊于上海交通大学医学院附属第九人民医院的肌源性TMD患者45例(男性:6例,女性:39例;年龄29.24±6.13岁),随机分为试验组(23例)和对照组(22例)。试验组进行为期3周的头颈姿势训练,每次训练30min;对照组仅接受健康教育,3周后门诊随访。测定治疗前后患者的张口度大小、疼痛程度,并采用矢状面照片法测定头部旋转角及头颈角。结果:治疗后,试验组(n=22)患者头颈角度增加,与对照组(n=20)相比有显著性差异(55.3°±2.3°vs 48.4°±4.4°,P<0.001);试验组疼痛评分显著低于对照组(1.9±0.7 vs 2.9±0.8,P<0.001),2组的头部旋转角及张口度改善无显著性差异(P=0.437,P=0.313)。结论:头颈姿势训练可以改善肌源性TMD患者的头前伸姿势,更有助于改善患者的疼痛症状。