摘要：为了满足荧光显微镜技术对多波长单模耦合输出激光的需求,研究了400~680 nm内多波长激光耦合进单模光纤的技术,设计了三片式耦合透镜组很好地消除了不同波长耦合时的色差以提高耦合效率,同时考虑光纤耦合调试难度大的问题,设计了能快速简单完成耦合调节的耦合光纤部件结构以及耦合调试的方法,通过实验测试荧光成像常用的4种波段激光(405,488,561,638 nm),耦合效率均大于65%。实验结果达到了较高的光纤耦合水平,证明该多波长激光耦合器性能优异。同时,由于耦合器装调简单且成本低,本文的工作具有进一步商业化的价值,且为多波长单模耦合激光器国产化打下了坚实的基础。

摘要：在室内使用视觉显示终端(visual display terminal,VDT)观看视频的场景中,VDT屏外背景光可以降低屏幕内外明暗对比产生的不适,同时光的颜色与亮度属性会影响人的视觉感受。本研究探索室内光环境对VDT观看动态视频的视觉感受影响,以营造能够提升视觉感受的VDT观影光环境。基于心理物理学方法进行人因工程实验,室内光环境以光的颜色/色温和亮度属性作为自变量:实验一设置3种彩光颜色与3种白光色温条件,实验二设置8种亮度条件。视频材料根据自定义动态程度分为高动态度影片和低动态度影片,测量受试者在不同光环境条件下使用VDT观看视频的视觉感受。研究发现,彩光更被偏好,相比白光具有更低疲劳度、更高舒适度及其他视觉感受,其中绿光照明条件下最舒适;背景亮度在9 cd/m~2~30 cd/m~2内最为偏好,视觉感受最佳亮度范围为16 cd/m~2~54 cd/m~2,包括较低的疲劳度、较高的舒适度、氛围、显示屏颜色显示质量,超过330 cd/m~2时视觉感受最差。实验结论为室内光环境对人视觉感受的影响研究提供了参考,为提升VDT观看动态视频视觉感受用途的照明设计提供了现实的指导建议。

摘要：基于哮喘患者用药过程中手口协同难度高、药物吸入难的问题,设计了一款新型手口分离给药装置。首先,提出了储能负压工作原理,设计了基于凸轮-杠杆-曲柄连杆机构联动的储能机构和负压触发机构,并计算了这两个机构的运动自由度;其次,将给药装置分为凸轮结构、杠杆结构、弹簧储能连杆结构、负压触发结构以及药剂快装结构,并对其进行了详细的结构设计;之后,对储能弹簧和阀芯进行了静力学分析,获得与凸轮端接触的杠杆长度为23.5 mm,凸轮旋转扭矩为0.34 N·m,阀芯半径为7 mm;最后,进行了整个机械装置的设计,通过模糊评价法测试了该结构的操作便捷性,图像法对比法测试了给药装置的给药准确性,从实验效果来看,该装置的操作便捷性表现优秀,给药准确性达到了99.05%,能够满足患者需求。

摘要：碳化硅SiC(silicon carbide)器件具备耐高压、低损耗和高热导率等优势,对电动汽车行业发展具有重要意义。提出一种利用大芯片封装的SiC MOSFET功率模块设计,并开展实验分析模块的电气性能;搭建仿真对仅有电特性与电特性和温度负反馈结合这2种情况下模块温度进行对比研究。仿真结果表明,在相同工作条件下,采用大芯片封装设计的SiC MOSFET功率模块导通电流能力更强,温度变化更小,电气性能有所提升。

摘要：为提高光的非视觉生物效应研究方法选取提供科学依据,本研究采用文献分析法搜集筛选有效文献240篇对光的非视觉生物效应相关的认知/注意力水平、警觉度、情绪、睡眠质量、节律相位等5个人体指标的25种评价方法进行比较评估。研究结果:(1)提出由“方法设计”、“心理学评价特征量”和“方法在光环境研究中适用性”三个维度的14个方法质量评估指标组成的方法质量评估模型;(2)构建适用于综合光环境研究的非视觉生物效应评价方法质量评估模型;(3)提出不同光环境特征量化分析方法。光的非视觉生物效应评价方法质量评估模型的建立可以为不同类型的光环境研究提供方法选取的依据和推荐,从而为光环境人因工程学研究的方法论提供理论基础。

摘要：为提高激光扫描共聚焦显微镜光谱模块的分光性能,设计了双Amici棱镜光谱结构。根据棱镜色散特性,计算得到Amici棱镜和双Amici棱镜的线性与非线性数学模型,给出直视型棱镜结构参数。比较相同色散条件下Amici和双Amici棱镜结构,得到双Amici棱镜组能提供更好的色散线性度。在光谱波段400~700 nm,中心波长偏向角为0°,最大色散角为4°,光谱分辨率为5 nm的条件下,利用双Amici棱镜结构设计共光轴直视型分光系统。用双Amici棱镜结构和单棱镜对比,进行了光谱分布实验。实验结果表明,双Amici棱镜组的色散线性度明显优于单棱镜,大大改善了因棱镜非线性分光特性对荧光成像光谱分辨率的影响。同时,将双Amici棱镜结构设计进共聚焦光谱成像模块中,对牛肺动脉内皮细胞切片进行了三通道荧光成像,得到了高质量的多通道荧光图像。

摘要：针对目前飞行员选拔中现有精细操作能力评估设备所提供的数据量化程度低的问题,提出了一种用于上肢精细操作能力评估的方法,并研制了一种基于伺服电机的可变负载精细操作能力评估装置。开发了面向二自由度摇杆操作的实验装置,搭建了控制系统平台;基于伺服电机可变负载的特性,设计了左右位置精细操作的测试范式;从实验结果中提取位置数据左右标准差、平均值差、极差等特征值,对精细操作能力进行评估,验证了评估方法的有效性。采用所提方法进行分组对照实验验证,结果表明:在飞行能力不同的被试组之间,精细操作能力呈显著性差异,飞行能力与操作成绩显著相关;不同负载条件下,同组内成员的精细操作能力未发现显著性差异。研究所提评估方法及装置能够较好地评测操作者的精细操作能力,为飞行员的选拔与训练提供量化依据。

摘要：针对不透明非球面壳体翻转法测量厚度时,被测件翻转前后需要严格控制定中精度的问题,提出一种基于激光干涉的非接触定中测量技术。配合高精度中空气浮转台、调心调平机构,设计并搭建了一套双向激光干涉定中装置,分别采集翻转前后内外表面不同运动姿态的干涉图,并实时分析其动态特征。基于现代光电探测技术,提出对激光干涉条纹进行实时特征提取算法处理,大幅提高了激光干涉条纹的动态识别精度。对定中精度进行理论分析,并在实验中与确定精度的电感测微计比对验证,实验与理论结果一致,证明所提干涉定中装置及实时特征提取算法可以有效提高定中精度,其绝对误差可达0.424μm。使用所提干涉定中装置和特征提取算法成功测量了不透明非球面壳体翻转前后相对于气浮转台旋转轴的定中偏差,满足定中要求,为翻转法厚度测量精度提供了定位保障,提高了轮廓及厚度测量数据的准确性。

摘要：为实现生物墨水的高效率递送,构建了一种基于空气辅助雾化技术的细胞递送装置,并利用多种方法系统地测量了雾化特性,以及雾化参数对细胞活性的影响。根据粒径的Rosin-Rammler分布规律对雾化均匀度指数进行了定量评估;利用多帧图像叠加以及局部阈值二值化方法对雾化视频进行边界提取,分析雾化角;结合BM3D去噪算法与二值化算法精确定位雾滴位置,实现雾滴运动速度的精确测量。实验结果表明:雾化高度和射流流量均与雾滴粒径正相关;当辅助气体压力高于60 kPa时,会显著影响雾滴均匀度;通过射流流量和雾化高度的参数控制,雾化面积可实现50~1800 mm2的大宽幅调节;雾滴的运动速度受雾化高度影响较大,且在50 mm雾化高度下运动速度最大,均值可高达14 m/s;雾化高度和辅助空气流量均会显著影响HaCaT细胞活性,在50 mm雾化高度下细胞活化率低至64.01±0.86%(阴性对照组为92.98±3.21%),而在100 mm雾化高度下可高达90.24±0.73%;HaCaT细胞活性在喷涂后72小时内与未喷涂的保持一致。该雾化装置可用于生物墨水的高效率递送,为实现不同面积喷涂或细胞高活化率递送的雾化参数优化设计提供了指导。

摘要：目的利用有限元方法模拟单、双支架在理想颈内动脉Y形分叉处血管取栓过程,依据仿真结果分析取栓过程中支架-血栓-血管相互作用,为改善分叉处支架取栓效果提供指导。方法利用CAD软件建立模型,利用有限元分析软件模拟单、双支架取栓过程。结果单支架模型取栓失败,双支架模型取栓成功,并且取栓过程中血栓的最大应力是单支架的2倍,最大应变是单支架的1.12倍,血管壁表面的最大接触压强大约是单支架的2倍。结论Solitaire双支架能够有效防止分叉处血栓移位并且成功取出血栓,但血栓中段应力水平较高存在断裂风险;取栓过程中前动脉侧血管接触压强更大,血管壁损伤风险更大。因此,有必要优化取栓支架的设计以提高其柔顺性。