摘要：目的:在一定力学作用下,机体的器官、组织、细胞和生物大分子会发生相应的形态和功能改变,这对于维持正常生理功能具有重要作用。细胞力学是组织工程和细胞工程的基础之一,在离体培养过程中对细胞施加不同的机械力以研究应力对细胞的影响是细胞力学的一个重要研究领域,也是细胞力学的重要研究手段。本研究是为了模拟在体细胞的力学环境,实现在体外培养的条件下对细胞施加力的作用,设计了一种力加载装置和相应的压力检测模块。方法:力加载装置包括应力加载模块、细胞培养室、步进电机传动模块组成。计算机通过软件驱动步进电机控制活塞在培养室内直线往复运动,实现细胞培养室内压力大小、频率和持续时间的可控变化。应力检测模块可以实时监测培养室内压力大小的变化,并与预期参数对比后通过反馈系统调节各模块的运行,实现压力加载的精准控制。结果:系统压力加载的频率调控范围为0 Hz^1Hz,压力加载范围为-71 kPa^60 kPa。结论:该系统为研究压力对细胞的影响提供了一种简单、可行的方法,实验证明系统压力加载方式准确、可行,能对离体培养的细胞进行有效的压力加载。

摘要：背景:目前对于假肢的评价还停留在主观感受,缺乏一套客观的评价系统,建立模拟人体运动的在线假肢参数检测系统对于假肢性能的评价、假肢研究设计具有重要意义。目的:实现假肢的多种步态运动,并通过运动学、动力学数据的比对,评价其仿真程度。方法:根据仿生学原理,将下肢假肢简化成四杆四轴的力学模型,利用采集得到的多种步态模式,驱动下肢假肢运动,并搭建动态力学测试平台,实时测量假肢运动的地面垂直反力和前后剪力。结果与结论:假肢步态运动,髋膝关节的变化曲线与正常步态数据相一致,而其地面垂直反力与前后剪力也与正常人体相接近。提示假肢步态实验平台模拟了下肢假肢步态运动,并实时采集假肢运动的多项运动学、动力学参数,具备较高的仿真程度。

摘要：基于离心力驱动原理与重组酶介导扩增技术,研制了一套用于牛、羊、猪、鸭、鸡源性成分快速检测的离心式微流控芯片系统。设计制作了扇形微流控芯片和配套使用的密封盖片、芯片托盘装置,同时搭建了集恒温控制平台、流体控制模块和光电检测模块于一体的便携式微流控速测仪,可实现动物源性成分的核酸恒温扩增及荧光检测。每次可同时检测5个样本,每个样本可同时检测5种指标。考察结果显示,离心式微流控芯片系统可检出牛、羊、猪、鸭、鸡源性成分的最小质量分数分别为1%、1%、0.1%、0.1%、1%,能够在30 min内实现半定量检测,具有快速、自动、高通量的特点,显示了离心式微流控芯片可快速检测肉制品掺伪的潜力。

摘要：目的:针对庞大的下肢康复训练设备的持续周期性训练给患者带来的不便,以及下肢功能障碍患者经常需要从轮椅转移到下肢康复训练设备中的风险问题,本文提出了一种新型的电动轮椅,可以实现姿态变换和下肢康复训练。方法:结合下肢康复训练设备的功能性与传统电动轮椅的便捷性,将下肢康复训练功能整合到轮椅中。本文设计的新型轮椅结构,可实现轮椅的姿态变换功能,采用了新型的腿托结构,用于完成下肢的康复训练。利用SolidWorks软件进行了三维建模,并通过Motion模块对模型进行了运动仿真,获得相关运动学数据与理论运动轨迹。最后测试了设备的样机。结果:多姿态下肢康复训练轮椅通过运动学仿真,证明可以实现坐-卧-站三种姿态间的变换,能够实现下肢的膝关节屈伸训练。姿态变换的人体实测轨迹与仿真理论轨迹相似,实测运动学参数与理论值一致。结论:多姿态下肢康复训练设备基于轮椅平台设计,既可以实现轮椅的移动、站立和平躺,又能够帮助患者进行下肢康复训练,优化了轮椅的整体结构,满足设备的安全性与功能性要求。

摘要：应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对体外模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)中使用的活塞阀、鸭嘴阀和蝶阀三种单向阀内部流场进行仿真分析,并重点分析蝶阀导流板的结构(包括:外圆弧形、三角形和内圆弧形)对血液流经单向阀的压力损失,流线与湍流动能分布,表面切应力及其对溶血的影响。结果显示,外圆弧形导流板对血液流经蝶阀的压力损失的数值,流线与湍流动能的分布均优于其它两种导流板结构,并且切应力的数值小于血细胞破碎极限值,阀内流场效果较好。本研究的结果表明外圆弧形导流板的蝶阀作为MCS中的单向阀具有结构简单和较好的抗溶血性能等优点,相关的仿真分析对于MCS的研究以及心室辅助装置(ventricular assist device,VAD)的设计都具有重要的参考价值。

摘要：本研究旨在开发适用于中小型医院的五官科综合治疗设备的控制系统,它包括(电动)治疗椅的控制系统设计和治疗台的控制系统设计。前者主要是用治疗椅控制面板上的各种按键和脚踏开关控制直线电机的运动,从而实现控制电动椅椅座的上下和椅背的俯仰。后者是用治疗台控制面板上的各种按键,除实现喷吸枪、照明灯、电暖气等的启闭外,也可用于电动椅椅座的上下和椅背的俯仰控制。实验证明,通过治疗椅与治疗台单片机之间的串行通信,能够实现电动椅姿态的双重控制,增加了医生操作的灵活性。

摘要：麸皮是一种产量大的食品工业副产品。本文研究酸处理麸皮生成糖液,为麸皮再利用提供可行性。首先,通过单因素实验确定酸处理麸皮过程中温度、处理时间和麸皮浓度为主效应因素,进而通过响应面方法优化了酸处理麸皮的条件。采用Box-Behnken设计的3因素3水平的响应面实验得到回归模型。产糖率最高时的条件:112.37℃、处理时间50 min、麸皮质量浓度60 g/L。同时分析了酸水解液中糠醛和5-羟甲基糠醛的浓度。在最优酸水解条件下,糠醛和5-羟甲基糠醛的质量浓度分别为14.40 mg/L和73.59 mg/L。以猛烈度代表酸处理过程中温度和处理时间,建立了猛烈度与糠醛和5-羟甲基糠醛产生量之间的关系。

摘要：医学超声图像固有的斑点噪声掩盖了图像的细节部分,降低了图像的分辨率和对比度,因此需要对斑点噪声进行抑制来提高图像质量。针对这个问题,设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的超声图像斑点噪声抑制的实时处理系统。该系统对采集到的射频图像进行带通滤波、IQ分解、白化（二维快速傅里叶变换（FFT）/快速傅里叶逆变换（IFFT）、去相关）、幅度检测、对数压缩和去尖锐等处理后,再把处理好的图像通过USB传输到嵌入式计算机进行实时成像。实验证明,与原始的超声图像对比,经过该实时系统的图像的斑点噪声被明显打碎,图像更加细腻,达到了斑点噪声抑制的目的。

摘要：为降低眼镜片的像散和畸变,获得更好的视觉效果,采用多目标优化遗传算法设计非球面眼镜片。非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)随机生成多组前弯和非球面系数后,采用光线追迹计算像差大小,通过模拟自然选择的过程对参数进行优化,再结合实际生产情况确定最终的设计结果。通过仿真和加工测量的手段对−8 D(1 D=1 m^(−1))镜片的设计进行验证,所得的球镜光焦度分布情况与仿真结果一致。与球面透镜相比,所采用的方法可以显著降低非球面眼镜片的像散、畸变和边缘厚度。

摘要：目的制备贴合人体组织、安全有效的可吸收性乳腺癌术后放疗指示标记夹,同时为其他组织修复标记材料的设计和构建提供理论指导。方法以外消旋丙交酯(DLLA)、三亚甲基碳酸酯(TMC)为原料,一定条件下,将DLLA与TMC共聚合成共聚物PDT[poly-(D,L-lactide-co-TMC)],将PDT样品与制备的磁性纳米Fe_(3)O_(4)颗粒通过溶液共混,制备出分散性良好的磁性纳米复合材料。分别在X射线及CT下观察材料显影效果,并结合所研究材料的表征,筛选最佳磁性纳米Fe_(3)O_(4)颗粒浓度。结果PDT/Fe_(3)O_(4)复合材料电镜下具有较好的均一性,材料的力学强度随着磁性纳米Fe_(3)O_(4)颗粒的质量分数变化而改变,弹性模量最高为399.66MPa,对应Fe_(3)O_(4)颗粒的质量分数为0.5%,最低为160.34MPa,对应Fe_(3)O_(4)颗粒的质量分数为0%;材料与乳房局部组织的CT值有阳性差异,最大CT值为1762.2HU,利于医学影像学显影。结论PDT/Fe_(3)O_(4)复合材料具有良好的生物可吸收性,具备良好的影像学显影功能,降解全程满足放疗周期,可用作乳腺癌术后放疗指示标记夹。