Experimental Study on the Mechanical Properties of Novel Plate-knitted Composite Tracheal Stents

A new knitted composite artificial tracheal stent made of polyglactin(PGLA) and polypropylene (PP) filaments for reinforcement and regeneration of human trachea has been developed by plated-knitting technique on a small-diameter circular knitting machine. Both tensile and compressive tests were carried out to determine the Young's modulus and the critical pressure corresponding to crushing of the stent. The experimental results confirmed that the new type of knitted composite artificial stent is mechanically feasible.     

预防心血管再狭窄纳米颗粒载药涂层支架的研究

综合分析了载药纳米颗粒和血管支架各自在治疗心血管再狭窄方面的优势,提出通过实现两者集成,构造新型的纳米颗粒载药涂层支架.对研制纳米颗粒载药涂层支架所涉及的裸支架本体结构的优化设计及实验分析、载药纳米颗粒药物的选择和制作,以及载药纳米颗粒与血管支架自组装的机理和方法等进行了研究.同时提出综合应用介电泳动、毛细作用和组件的疏水性等微观作用力,实现载药纳米颗粒与血管支架自组装的方法,并给出了自组装的实现工艺图.其研究成果为最终研制纳米颗粒载药涂层支架提供了可行的方案.     

针织结构复合材料人工气管(支架)的开发

介绍了人体内管道再生工程所用的一种新型的可降解针织医用内支架及其制作原料、编织方法、涂层步骤；并对其拉伸和压缩等机械性能进行了初步的研究，证实了其力学上的可行性。     

食管支架径向支撑性能

针对目前编织型食道支架支撑性研究存在的问题,完成了支架几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取以及边界条件的设置,提出了基于有限元分析的食管支架径向支撑力计算方法,并对不同头数、不同丝径、不同导程支架的径向支撑力进行分析.分析结果显示:头数越多,径向支撑力越大;丝径越大,径向支撑力越大;导程越大,径向支撑力越小.支撑...     

小口径圆筒形纬平针织物线圈形态的几何分析

小口径圆筒形纬平针织物作为人工气管、血管外支架等医用支架在医疗领域得到了应用,而支架的表面几何形态及其孔隙率是临床使用中考虑的一个重要因素.将小口径圆筒形纬平针织物的一个线圈分为8个部分,对其线圈形态进行分析,给出了线圈横向和纵向变形达到极限时的几何特征,推导了表面孔隙率的计算公式.并针对一个给定的小口径圆筒形纬平针织物进行了计算,得出了各几何参数之间的关系.     

Numerical surface characterization of wear debris from artificial joints using atomic force microscopy

Study on surface features of wear particles generated in wear process provides an insight into the progress of material failure of artificial joints. It is very important to quantify the surface features of wear particles in three dimensions. In this study, a new approach using atomic force microscopy was proposed to carry out 3D numerical surface characterization of wear debris generated from artificial joints. Atomic force microscopy combined with image processing techniques was used to acquire appropriate 3D images of wear debris. Computerized image analysis techniques were then used to quantify surface texture features of wear debris such as surface roughness parameters and surface texture index. The method developed from the present study was found to be feasible to quantity the surface characterization of nanoand micro-sized wear debris generated from artificial joints.     

握取器握力自适应控制

为了使假手有握物感觉和具备握力自适应性，分析了人手握物过程以及感觉信息传递，提出在握取器握力控制中采用到人体的大闭环和到假手的小闭环联合控制方案，研制了用于检测指物之间触压觉和滑觉的微型传感器。在假手握物控制中，用触觉传感器进行握物状态识别，用压觉传感器跟踪检测握物时握力的大小，用滑觉传感器实现假手握力自适应控制。实验表明，假手握物过程拟人性好，响应快，握物稳定，可靠。本控制装置结构简单，体积小，可用于各种电动假肢及机器人握取器的握力自适应控制。     

板料拉深成形过程中摩擦系数的确定

针对板料拉深成形过程中摩擦系数较难确定的客观情况,提出一种基于人工神经网络的能够快速识别摩擦系数的方法,在概述解析法确定摩擦系数的基础上,建立了识别摩擦系数的人工神经网络模型,用拉深试验机测取的摩擦系数、压边力、拉深力和凸模行程组成样本对其训练,实现了对摩擦系数的快速识别,从而就可以根据摩擦系数的波动,适时调整控制参数,以最佳的工艺参数来完成板料的整个拉深成形过程。实验结果表明,利用人工神经网络能够快速准确地识别出板材拉深成形过程中的摩擦系数。     

生物可降解聚合物血管支架膨胀性能有限元分析

血管支架最有潜力的发展方向是生物可降解聚合物血管支架,而支架的膨胀性能直接影响血管支架的质量和应用.利用有限元方法,采用von Mises屈服和各向同性强化准则,通过与316L不锈钢和WE43镁合金两种支架材料进行对比,分析了聚左旋乳酸(PLLA)材料支架的膨胀性能.结果表明,PLLA新型血管支架具有良好的均匀膨胀性、轴向短缩性和柔顺性,但其回弹性能有待改善.     

波浪滑翔器编队避障方法

波浪滑翔器是一种可以长期工作的新型海洋机器人,主要应用于海洋环境的探测与数据采集。波浪滑翔器编队可以扩展单台设备的能力,同时提高任务的效率。利用领航跟随者法结合人工势场法,提出了多波浪滑翔器编队避障方法。通过领航跟随者形成波浪滑翔器编队的同时引入间距势能场,来实现编队队形的保持。人工势场作用下的波浪滑翔器编队被视为一个虚拟的多体系统,受到来自人工势场的虚拟力的约束。针对人工势场法的局部最小域问题,引入沿障碍物切线方向的引力,打破平衡状态,解决了局部最小域问题。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于ANSYS的六轴力传感器的模态分析

运用Solid Works对支架进行三维建模,通过ANSYS Workbench软件对六轴力传感器结构进行模态分析,求解出传感器的模态参数,并得到传感器的固有频率和振型特征,找出了六轴力传感器的薄弱环节.结果表明,整个传感器不会出现共振现象,具有很好的动态特性.模态分析结果为传感器的进一步优化设计提供依据,对传感器在工程应用方面有一定的价值.     

人工关节材料复合运动磨损测试装置研究与开发

根据人工关节材料的体外磨损性能测试,开发了一种新型复合运动销盘测试装置(MPOD)。借助公理化设计原则,分析了仪器中不同功能之间的关系。根据独立公理生成了相应的设计矩阵,并在非耦合设计矩阵的基础上进行模块化开发,包含运动合成模块、销导向模块及加载模块。通过销传导模块中的力传感器可对试验中的摩擦力进行测量。     

利用BP人工神经网络实现对轧机轧制力的预测

将人工神网络与轧制力预测相结合,利用BP人工神经网络对4004铝合金轧机的轧制力进行预测,设计该预测模型并采用MATLAB神经网络工具箱加以实现,获得了较高的预测精度.     

Force optimization of ionic polymer metal composite actuators by an orthogonal array method

Ionic polymer metal composites (IPMCs), a new kind of electro-active polymer, can be used for micro robotic actuators, artificial muscles and dynamic sensors. However, IPMC actuators have the major drawbacks of a low generative blocking force and dependence on a humid environment, which limit their further application. Multiple process parameters for the fabrication of IPMCs were optimized to produce a maximum blocking force; the parameters included reducing agent concentration, platinum salt concentration in the initial compositing process, and tetraethyl orthosilicate (TEOS) content. An orthogonal array method was designed and a series of fabrication experiments were carried out to identify the optimum process parameters. The results show that the platinum salt concentration in the initial compositing process plays the most significant role in improving the blocking force of IPMCs, the TEOS content plays an important role, and the reducing agent concentration has no apparent effect on the blocking force. In the optimized conditions, the IPMC actuator exhibited maximum blocking force of 50 mN, and the corresponding displacement was 14 mm. Compared with normal conditions, the blocking force improved 2.4-fold without sacrificing the displacement, and the effective air-operating life was prolonged 5.8-fold for the blocking force and 5-fold for the displacement. This study lays a solid foundation for further applications of IPMCs.     

水下多障碍区域机器人的路线规划模型优化设计

水下多障碍区域中障碍物数量较多,且具有随机性和实时性的特点,传统模型依据起始点、目标点及障碍物顶点等建立可视图,一旦障碍物发生变化则需重新构图,无法适应障碍物的随机性,规划的机器人运行路线臃长,提出一种基于改进人工势场法的水下多障碍区域机器人路线规划模型,通过引力场与斥力场的负梯度描述引力和斥力,获取人工势场对机器人的作用力,建立人工势场模型。通过对人工势场斥力函数的优化设计,解决机器人障碍物附近目标不可达的问题;通过障碍物连接法解决人工势场模型的局部最小值问题,使机器人尽快走出局部最小值区域。实验结果表明,所提模型不仅能够有效避开障碍物,而且规划路径较短,效率高。     

人工血栓装置中粒子聚集机制的探讨

在人工形成血栓的chandler环中血栓总是出现在前弯月面。对于这一奇特现象,人们长期困惑不解。本文提出一个简单模型,对竖直毛细管中有限长液柱内单个粒子的受力和运动情况进行了理论分析和数值计算。结果表明,该模型能模拟粒子在前弯月面聚集的现象,从而揭示出粒子聚集的主要原因之一是粒子在管壁附近受到一横向升力,使其离开原来的流线向轴心迁移,漂移到轴线附近的粒子又被向前的回流带到前弯月面附近,进而趋向一逗留点。计算显示了趋向逗留点的过程,并研究了几何尺寸、血流速度和粘度等参数对聚集的影响。这样,长期困惑不解的问题有了一清楚的力学解释。     

人工智能在入侵检测系统中的应用

人工智能和入侵检测技术的结合，将克服入侵检测系统的一些缺点，同时对人工智能技术本身也有很大的推动力。介绍了在入侵检测系统中出现的主要人工智能技术，并讨论了其在入侵检测系统中所起的作用。     

基于光学相干断层成像含支架的冠脉血管三维重建

光学相干断层成像(OCT)以其具有高分辨率,实时成像等特征,已经成为冠状动脉疾病检测的一个新方法.对含支架的OCT冠脉血管图像进行三维重建研究,以期直观地显示三维空间结构图.通过比较选择合适的降噪算法对图像预处理,根据OCT图像的特性,利用改进的最大类间方差算法(Otsu)对冠脉血管进行分割,并利用一个新的自动算法对冠脉支架进行检测.由于图像存在大量可视支架,在对极坐标图像序列预处理之后,用全局的强度轮廓检测候选的像素,去除伪影,确定支架上下边界和位置,并合并相邻的候选像素为一个支架点,成功标记出检测到的支架点,可有效地排除伪影造成的干扰,提升聚类算法的精确度.在此基础上,利用Amira软件实现了对冠脉血管和支架进行三维重建和融合.     

面向病人个性化需求的血管支架快速设计系统

在分析个性化血管支架特点的基础上,建立了面向病人个性化需求的医用血管支架快速设计系统的功能体系结构和工作流程,并对实现系统功能所涉及的血管病变部位数据获取、血管支架快速设计方法等关键技术进行了研究.在Pro/E W ildfire环境下,利用其二次开发工具Pro/Toolkit,融合血管病变部位数据获取技术,建立了基于支架三维标准库和实例推理技术的支架选型、支架快速参数化设计的支架快速设计集成系统.该系统实用性强、效率高,能大幅缩短支架产品开发周期.     

打桩锤击解析模型及垫层材料参数的优化

针对桩锤、桩帽、锤垫、桩垫组成的锤击系统 ,提出一种新的解析模型 .该模型分别用不同的集中质量块表示桩锤、桩帽 ,用一并联的弹簧、阻尼器表示锤垫 ,用一弹簧表示桩垫 ,同时用一阻尼器表示桩 ,建立平衡方程 ,利用拉普拉斯变换推导出锤击力的解析解 .根据锤击力的解析解 ,采用优化设计技术 ,调整参数 ,使桩顶锤击力的解析解与实测桩顶应力波的差值最小 ,得出合理的垫层材料的参数 ,供工程实践参考 .