摘要：目的研究髓内钉关键参数对儿童股骨干骨折的生物力学性能影响,为后续儿童髓内钉的几何尺寸设计及生物力学分析提供依据。方法通过Mimics建立儿童股骨模型,使用SolidWorks进行180 mm、210 mm、240 mm 3种长度的髓内钉设计,使用Ansys Workbench有限元仿真软件,分别对3种长度的髓内钉进行医用不锈钢和钛合金材料的赋值,求解出使用不同长度及材料的髓内钉进行内固定时,股骨在轴向载荷下的应力分布及位移,评估髓内钉固定股骨的稳定性和术后股骨的愈合情况。结果在同种材料下,髓内钉长度与股骨平均应力值、股骨最大位移呈负相关,即随髓内钉长度的增加,股骨平均应力值及股骨最大位移减小,稳定性更好。相同长度下,钛合金髓内钉与医用不锈钢髓内钉相比较,可适当减弱应力屏蔽效应,利于术后股骨愈合。结论本研究建立的儿童股骨及髓内钉内固定模型说明了髓内钉长度及材料对于股骨的稳定性及骨折愈合的影响,可为后续儿童髓内钉的几何尺寸初步设计及生物力学分析提供依据。

摘要：食品安全一直受到人们的极大关注,病原微生物的早期快速检测能够避免食源性疾病的大规模爆发。基于免疫学的微流控检测芯片是一种灵敏的、简便的、易于使用的检测平台,已广泛应用于病原微生物的快速检测中。与传统免疫学检测技术相比,免疫微流控检测芯片技术具有检测速度快、样本及试剂消耗少、高通量、功能集成化和自动化分析等特点。该文分别介绍了硅基、聚合物和纸基等免疫微流控检测芯片在病原微生物快速检测上研究进展,着重从检测性能及加工设计等方面分析了各芯片的优缺点。同时,讨论了免疫学微流控检测芯片目前面临的挑战和机遇,展望了该技术未来的发展趋势。

摘要：目的分析不同结构的取栓支架的机械性能,为取栓支架的设计以及临床选择提供理论支持。方法通过有限元分析以及体外模拟实验对3款不同结构的取栓支架(B3、K4、X)进行评估,分析指标是径向支撑力、回撤力以及模拟取栓过程中的血栓状态。结果实验得到B3、K4、X取栓支架的径向支撑力分别为0.48、0.43、0.51 N,且压握尺寸越大,取栓支架的径向支撑力越大;当压握尺寸大于3 mm时,支架的径向支撑力显著增大。模拟取栓实验结果表明,B3、K4、X支架的回撤力峰值分别为0.410、0.451、0.501 N,实验结果与有限元分析的结果具有趋势一致性。结论实验结果与有限元结果均表明,X支架具有更好的力学性能。此方法可作为评估取栓支架性能的一种分析方法,为取栓支架的性能提高和研发提供参考。

摘要：采用微流控技术可以将食源性致病菌样品的制备、分离、检测等基本单元集成到仅有几平方厘米的芯片上,与分子检测技术相结合,能够满足对食源性致病菌快速现场检测的需要。基于环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification, LAMP),设计制作出一种用于食源性致病菌快速检测的离心式微流控芯片。通过离心式微流控核酸等温扩增装置实现微流控芯片上的流体控制、等温扩增及可视化检测,可1次进行5种样品的3种食源性致病菌的检测。结果显示,基于LAMP的离心式微流控方法用于检测大肠杆菌、沙门氏菌和单增李斯特氏菌,能够在60 min内完成芯片的可视化检测,并且检测结果具有良好的特异性及敏感性,检测限为10^(3)copies/μL。将微流控技术用于食源性致病菌的核酸提取、等温扩增及检测,具有集成化、易于携带和快速分析等优势,在食品安全快速检测中具有应用的潜力。

摘要：为了客观评价镜片佩戴舒适度,研究设计眼动实验,利用眼动仪采集并分析眼动数据,提出"眼睑间距变动百分比"作为镜片佩戴舒适度评价指标之一,再结合其他传统眼动指标,设计了一种基于深度神经网络的镜片佩戴舒适度评价模型。结果表明提出的眼睑间距变动百分比指标用于评价镜片佩戴舒适度具有良好的效果,最终构建的深度神经网络模型预测准确率较高,具有较好的泛化能力。研究突破了传统配镜过程主要依靠患者主观评价的限制,可以有效帮助视光医生和配镜师调整镜片设计方案。

摘要：目的通过实验研究获取静脉穿刺机器人较为合适的穿刺方法。方法对弹性材料采用不同的穿刺速度、角度进行穿刺,从而获得各种穿刺方法过程中的力-时间曲线。结果在穿刺过程中,随着穿刺角度增大,所需的穿刺力越小;穿刺速度越快,穿刺力越大。结论在进行静脉穿刺机器人穿刺方法设计时,宜采用40°~45°穿刺角度和120~300 mm/min穿刺速度进行穿刺。研究结果为静脉穿刺机器人穿刺角度及速度的选取提供参考。

摘要：目的探讨髋离断截肢者穿戴假肢的步态特征,并分析其与正常步态产生差异的原因,辅助临床的诊断评估。方法通过便携式人体运动捕捉设备和足底压力分析系统,采集5名髋离断截肢者运动学和足底压力信息,并与对照组15例健康志愿者比较,对比截肢者与正常人以及截肢者患侧与健侧之间的步态差异。结果截肢者双支撑期占比高于正常步态,截肢者患侧和健侧步长、步长时间、加载响应期、支撑中期、预摆期、摆动期占比与对照组相比有显著性差异。截肢者步态时相对称性指数为0.60±0.05,与患侧相比,健侧支撑期延长,步长缩短,地面反作用力大于患侧,压力中心轨迹向患侧偏移。结论髋离断截肢者与正常人的步态具有明显差异,其步行能力弱,步态对称性差,身体重心缺乏连贯性。研究结果为新型髋假肢的机械结构和控制系统设计提供实验依据与理论分析。

摘要：目的设计一款新型可降解肠道吻合支架,探究肠道组织在加压吻合时施压距离与吻合口生物力学性能之间的关系,为肠道组织的加压吻合提供新思路与方法。方法设计一款用于肠道组织的加压吻合支架,建立肠道组织加压吻合的有限元模型,并探究支架施压面距离(2、1.6、1.2、0.8 mm)与组织应力之间的关系;通过撕脱力与爆破压测试,分析肠道组织在不同施压距离下的吻合效果。结果当施压距离为1.2 mm时,肠道吻合口的生物力学性能最佳,其最大抗拉强度达到0.77 MPa;组织的撕脱力和爆破压分别为(25.80±1.82)N和(12.30±0.26)kPa;当组织被压缩至原有厚度的60%时,肠道吻合效果最好。结论本文设计的可降解肠道支架可成功实现对肠道组织的加压吻合,为新型可降解加压吻合器械的开发和应用提供理论参考。

摘要：针对白内障超声乳化吸除术的需求,设计一款与传统超声乳化手柄中的40kHz纵向振动压电换能器相比,热安全更好,乳化更高效且最大振幅达到手术需要的超声换能器。压电换能器设计模态为29kHz一阶纵向振动,并验证该换能器的频率及振幅特性。使用有限元分析软件ANSYS17.0对该压电换能器进行模态仿真;使用多普勒激光测振仪对换能器样机从径向及轴向进行扫频与定频分析,将其结果与仿真数据及设计数据进行比较分析。样机实验表明:仿真分析得到压电换能器模态与设计非常接近,振动形态为一阶纵振,谐振频率28.63kHz与设计频率误差为2.17%;使用多普勒激光测振仪测得该换能器为纵向振动,谐振频率为29.46kHz,与设计频率误差为1.59%;在固定电压下得到该换能器频率-振幅关系,在固定频率下得到该换能器电压-振幅关系,验证该换能器最大振幅能够达到超声乳化手术需要,且振幅随电压稳定增大。本设计成功达到预期频率及振幅要求,仿真结果和实物测试充分验证了该设计的正确性。

摘要：目的探讨股骨颈骨折术后植入空心钉及钢板后,髋关节固有和约束模态对内固定的影响。方法对1名股骨颈骨折患者CT图像数据进行分析,提取髋关节边界生成髋关节三维模型,并建立常用内固定模型与髋关节模型装配,进行有限元仿真,重点分析振动特性。结果振动对空心钉、钢板的内固定稳定性有一定影响,扭转的发生将破坏空心钉、钢板的固定环境,在骨折断端产生微小位移;在约束状态下,模态频率范围较低,振型的变形多发生在股骨头近端处,导致内固定以及假体发生松动的现象。从振动特性角度提出一种评判内固定稳定性的方法,发现空心钉内固定的稳定性优于近端锁定钢板。结论选用内固定时需要考虑螺钉、钢板固有频率的影响,避免与股骨的固有频率相近,导致谐振的产生。研究结果对指导内固定材料的选用和结构、排列的设计具有一定借鉴作用。