新人造肛门括约肌系统充电模块热分析与控制

仿耻骨式人造肛门括约肌系统(PAAS)采用经皮能量传输(TET)为集成在充电模块内部的锂电池进行充电,使系统可长期稳定地在活体内工作.很多体内实验表明,无线充电过程中产生的大量热量对PAAS植入后充电模块附近活体组织的生物安全性不利,故需对无线充电过程进行合理规划.本文通过分析充电模块内部各组件的热传导关系,建立充电模块内部热阻模型,并利用体外实验对该模型进行验证及修正,经修正后的模型可以可靠地描述充电过程中活体组织温度变化情况.基于修正后的模型,本文制定了体内实验过程中单次最大连续无线充电时间,从而提高体内实验中PAAS的生物安全性,进而延长PAAS植入时间.     

肠道微型仿尺蠖式机器人机载供能线圈优化

采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何建模,测定磁芯磁导率分布,分析金属零件涡流效应对供能线圈参数影响,建立了供能线圈的集成环境模型.然后,结合电磁理论,计算了供能线圈在集成环境中的互感和等效串联电阻.最后,以最大化供能线圈输出功率为目标,在温升安全性要求和机器人内部空间约束下,对绕组的轴向位置、层数、匝数和线径进行优化,获得了各设计参数选取的一般性结论.采用优化设计参数的绕组尺寸仅为?(12.0～12.4) mm×9.9 mm,当其位于磁芯轴向中心位置时,输出功率高达1 478.3 mW.     

胃肠道疾病无创诊查技术进展

发展新技术、新仪器,对胃肠道恶性肿瘤及功能性疾病进行早期、无创和在体研究及评价,是当前国际社会关注的重点.概述3类胃肠道疾病检测仪器:(1)目前已有临床上用于胃肠道内恶性肿瘤诊查的常规方法及手段;(2)胃肠道功能性疾病的诊断有赖于腔内生理参数的检测,相关检测仪器的研制为无创、精准诊断提供了新手段;(3)基于微型机器人技术的无创、在体检测胃肠道内多元医学信息新型仪器的研制,成为国际机器人和生物医学工程领域的研究前沿和重点.最后,对相关研究趋势进行预测.     

蠕动内镜在摩擦力作用下胃肠道的大形变

构建了肠道软组织的测试平台,利用不同材料加工了不同表面形状的试块,测试了这些试块在肠道内滑动时的摩擦黏附特性,推导了摩擦力理论计算公式.使用平面准线性粘弹性方程的单轴简化形式,建立了摩擦力作用下肠道的极限变形模型.结合器件的几何、物理参数进行了极限变形的影响因素及敏感性分析.结果表明,胃肠道内器件的摩擦力主要来自于摩擦、黏附两部分,肠道变形与器件的质量、表面形状、材料、体积等密切相关.该研究对蠕动内镜的机构设计和运动控制能提供理论参考.     

基于预测神经元模型的语音线性预测系数求解新方法

采用预测神经元作为语音信号线性预测模型的一种实现形式,可将线性预测系数的求解问题转化为预测神经元的训练问题,并运用BP算法得到了[神经元权值（即线性预测系数）的递推计算公式,考虑到语音信号能量的不确定性,提出了运用相对预测误差能量作为判断的参数,并按清音和浊音中两种情况讨论了收敛判据,由于利用预测神经元的迭代训练算法,理论上可以最大限度地挖掘语音样本中的相关性,因而可得到非常精确的线性预测系数,计算结果表明,运用预测神经元方法所得到的线性预测系数,精度明显高于传统的杜宾算法和格型算法。     

基于电磁驱动的蠕动型微机器人运动机理

根据仿生学原理开发了一种电磁驱动的蠕动型微机器人,利用计算机和机电控制系统对微机器人运动进行控制.叙述了微机器人的结构,对其运动机理进行了分析和探讨,介绍了运动控制电路原理,并进行运动性能的实验分析.实验表明,它能在直径小于10 mm的管道内自行移动,携带内窥镜、CCD器件、照明系统进行管内目视检查作业.该研究成果对发展微机器人技术有积极的参考价值.     

Investigation of a Novel Compact Microstrip Antenna for Radiotelemetry Capsules Based on FDTD

The objective of this paper is to design a microstrip patch antenna for the miniature electro-capsule communicating with external recorder at 915 MHz located in Industry, Science, and Medical (ISM) bands. Microstrip antenna design parameters, resonance characteristics and radiation patterns are evaluated using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The effects of location of feed point and human body are analyzed, and the radiation performances of the proposed antenna are estimated in terms of radiation patterns. Finally, specific absorption rate (SAR) computations are also performed, and the peak 1-g and 10-g SAR values are calculated. According to peak SAR values, the maximum delivered, power for the designed antenna was found so that the SAR values of the antennas satisfy ANSI limitations.     

介入式微型医疗装置连续定位系统的建模

介入式微型医疗装置能深入人体,实现无创诊疗。为了确定其在人体内的三维运动轨迹,提出了在体外采用两个线圈分时励磁产生交变磁场,并在介入式医疗装置内封装三个正交感应线圈的定位新方案,通过获得感应线圈电动势的大小,反求空间方位,实现非接触式连续定位。基于定位系统,将励磁线圈的空间磁场等效为多匝圆电流磁场叠加,并应用级数截断的方法避免了圆电流磁场解析式中繁琐的椭圆积分,建立了简化的实用的定位模型。仿真实验表明：所建立的新模型与现有的磁偶极子模型相比,提高了定位精度,具有实用意义。本研究为定位系统的成功实现提供了关键技术。     

Research on Dynamic Model''''s Building of Active Magnetic Suspension Systems

IntroductionElectromagnetic suspension system al most cannot bestable on open-loop condition for electromagnet s positivefeedback coefficient . So the real-ti me feedback controlsystem must be designed to keep the rotor stable in theneighborhood of the balance[1,2]. As for AMSS , beforedesigning the close-loop controller ,the dynamic model ofthe rotor must be known. Online identification infrequency domain can give the precise model , while onlineidentification s preconditionis that AMSS c…