摘要：针对生机电一体化灵巧操作假手这类典型共融机器人,开展结构优化、力触觉感知和临场感反馈功能重建的研究。为此,提出了一种用于欠驱动手指机构设计的交叉四连杆参数优化方法,该方法实现了手指运动轨迹最优、近指关节(PIP)扭矩与掌指关节(MCP)扭矩之比最大;提出了义肢手指与柔性压力传感器的集成设计方法,实现假手对抓握物体的实时力触觉感知;提出了基于电刺激的指端力触觉临场感反馈方法,实现对义肢抓握情况和握力的再现,增加操作者的本体感。该假手手指运动学与动力学仿真结果表明,所提出的连杆参数优化方法能够提升手指的抓握能力。对9名肢体健全受试者与1名前臂截肢患者进行灵巧假手控制试验,试验结果表明,所提出的指尖力触觉感知方法能够很好辅助受试者完成精细抓握控制;使用电刺激方式作为力触觉临场感反馈器具有更好的本体感知效果。同时,明显提升受试者在视觉受阻碍状况下使用假手完成抓取任务的成功率。

摘要：为了提高能应用于单细胞温度测量实验的W-Pt微纳热电偶的制作效率和稳定性,采用自动化控制技术完成W-Pt微纳热电偶批量制备系统的设计和实现.采用模块化设计方式,分别完成系统整体结构、电气控制系统部分的设计与实现,采用扫描电子显微镜、光学显微镜和水浴定标系统研究该系统制作的W-Pt微纳热电偶参数,包括W针尖端曲率半径、尖端锥角、裸露基极长度和Seeback系数.研究表明：该系统可实现快速制作性能稳定的W-Pt微纳热电偶,制作的大部分热电偶尖端曲率半径小于500 nm,锥角小于18°,裸露基极长度小于100μm,Seeback系数为4~8μV/K,可很好地应用于单细胞温度测量实验.

摘要：In order to assist the design of short interfering ribonucleic acids （siRNA）, 573 non-redundant siRNAs were collected from published literatures and the relationship between siRNAs sequences and RNA interference （RNAi） effect is analyzed by a support vector machine （SVM） based algorithm relied on a basebase correlation （BBC） feature. The results show that the proposed algorithm has the highest area under curve （AUC） value （0. 73） of the receive operating characteristic （ROC） curve and the greatest r value （0. 43） of the Pearson＇s correlation coefficient. This indicates that the proposed algorithm is better than the published algorithms on the collected datasets and that more attention should be paid to the base-base correlation information in future siRNA design.

摘要：设计了一种通过佩戴阵列型表面肌电传感器,实时识别受试者的8种手势,并控制一个自主研发的六自由度灵巧操作假手进行同步动作的人–机协同控制系统.控制假手的手势识别策略基于神经网络算法,受试者仅需在首次训练阶段重复完成预先设定的8种手势动作(分别为放松、手腕外翻、手腕内翻、握拳、伸掌、手势2、手势3和竖大拇指),之后该系统即能够实时识别受试者随机完成8种手势中的任意一种手势.本文提出的网络参数随机搜索算法和梯度下降算法,与目前同规模的神经网络相比提高了网络的训练速度和手势预测精度;该手势识别算法使用Tensorflow机器学习框架学习权值并进行了可视化分析;采用经过优化的手势训练方式既缩短了受试者的手势训练时间,同时提高了手势训练的熟练度.本文对一名肌肉无损伤的受试者进行表面肌电信号采集、训练和预测,对8种手势的综合预测精度达到97%,且再次佩戴时不再需要进行训练.受试者实际控制假手时,使用投票算法对实时手势预测结果进行深度优化,最终假手的动作同步率到达99%.

摘要：小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)是RNA干扰的引发物,激发与之互补的目标mRNA沉默,对基因调控及疾病治疗有重要意义。siRNA作为药物需要克服血管屏障、实现细胞内吞及溶酶体逃逸,同时还需要避免核酸酶作用下发生降解。因此,设计合适的纳米载体以帮助siRNA成功递送进细胞并发挥作用是目前siRNA药物发展的重要目标。纳米载体的材料种类、尺寸、结构、表面修饰等精确设计是实现siRNA药物成功递送的重要因素。随着研究的深入和应用的发展,siRNA药物纳米载体的精确控制制备、精准靶向递送及多功能化取得了较好的成果。本文围绕siRNA药物纳米载体,对siRNA药物应用及其递送困难、siRNA药物纳米载体主要设计策略、目前siRNA药物上市情况进行介绍,同时对其未来发展方向进行展望。

摘要：为了得到热疗用交变磁场场强的空间分布,设计并研制了基于DSP的磁场测量装置.该装置由3个部分构成:交变磁场传感器、感应电压信号处理采集模块和线圈传感器的三轴运动导轨.交变磁场传感器由面积很小的单匝线圈构成,相对较大的磁场分布空间,通过小线圈的磁场可近似视为均匀.线圈测得的磁场信号经过前端处理转化为数字信号.通过三轴运动导轨控制传感器的位置可以得到空间各点的磁场强度信号.由于DSP F2812具有良好的运动控制功能以及片载A/D较高采样的频率,可用来控制整个系统.根据磁场强度的分布可以确定热疗中升温效果最好的空间.

摘要：对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究,设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置,用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道,可以提高三相流速的调节范围,从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小,因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速,发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳,超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明,超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000μm、壁厚20～300μm的聚丙烯腈空心微胶囊。

摘要：根据神经束电信号的特点,提出一种适用于中枢神经束电信号探测放大和再激励的微电子系统设计方案,功能单元包括微弱神经电信号探测电路、交流信号耦合电路和神经束再激励电路.为面向生物体植入应用,系统设计主要考虑功耗、噪声和交流耦合输入等性能.另外,设计了2种运算放大器单元,分别是用于前置电路的低噪声、低功耗两级运算放大器和具有高增益、高驱动能力的输入输出全摆幅恒跨导折叠运算放大器.系统采用CSMC双层多晶硅双层金属(DP-DM)标准0.5μm CMOS工艺设计完成.仿真和测试结果表明设计芯片实现了微弱低频电信号放大功能,可用于神经信号再生应用,功耗和体积满足生物体植入式器件的要求.

摘要：构建了用于预测蛋白质序列中RNA-结合残基的分类模型.在模型的特征提取方面,除了与功能相关的结构特征和序列正交编码信息以外,还提出了一个新颖的特征PSSM-PP.该特征不仅包含蛋白质序列的进化保守特征,还包含与蛋白质和RNA结合有关的氨基酸理化特征.在设计模型时,考虑到样本数据量大的问题,选用了快速的随机森林算法.该预测模型总体预测准确率达到87.02%,特异性达到95.62%,敏感性达51.16%,Matthew相关系数为0.533 6.此外,还构建了RNA结合残基的预测平台.

摘要：光子晶体(PhCs)是由单分散纳米粒子周期性排列形成的材料,具有光子禁带,频率落在光子禁带内的光被禁止传播,这个特性激起了研究者对其制备和应用的研究热情。然而,一般的光子晶体材料都具有角度有偏性质,限制了其在宽视角光学材料和设备上的应用。近几年有一系列围绕球形胶体光子晶体材料的研究成果问世,由于球形的对称性,球形胶体晶体的衍射峰不会随着光的入射角变化而发生变化,从而拓宽了胶体晶体的应用范围。随着微流控技术被用于制备液滴模板,球形胶体晶体的制备取得了巨大的进步。微流控技术不仅保证了液滴模板的单分散性,还增加了胶体晶体微球的结构与功能的多样性。胶体晶体微球这些特有的性质,可以很好地将光子晶体材料与编码、非标记检测、细胞培养以及载药等生物医学领域连接起来,为其应用提供了广阔的前景。本文总结了球形光子晶体的研究进展,包括球形光子晶体的设计、制备及其生物医学应用,最后,对球形光子晶体未来的发展方向作了展望。