串联机器人运动学分析及轨迹规划

目的:针对串联机器人在危险生化品处理方面的应用,选取一种安全系数高、灵活轻量的机械臂并对其进行运动学建模和轨迹规划。方法:先对机械臂进行运动学建模,之后推导并验证正运动学和逆运动学公式,然后利用微分变换法求取机械臂的雅可比矩阵,最后对机械臂在关节空间和直角坐标空间进行轨迹规划。结果:通过对串联机器人的轨迹规划,可使其形成光滑连续的理想运动曲线,使串联机器人在空间上的运动更加平稳高效。结论:该研究有助于使串联机器人更好地应用于危险生化品处理的场景,也可以为串联机器人的其他相关研究提供参考。     

人体肺腺泡区吸入颗粒物沉积状况数值模拟的研究进展

颗粒物的吸入和在人体肺腺泡区的沉积可能引发肺部疾病,采用数值模拟方法研究肺腺泡区吸入颗粒物的沉积状况,对肺部疾病的预防和临床治疗具有重要意义。本文从肺腺泡模型、模型运动方式、呼吸模式、颗粒物特性、肺部病变以及年龄等影响数值模拟结果的重要因素出发,分类总结了肺腺泡区数值模拟的研究进展,分析了现有研究的不足和局限,提出了未来发展重点研究的方向,以期为肺腺泡区数值模拟的进一步研究和应用提供参考和借鉴。     

一种生物气溶胶旋风式分离采集装置的设计与验证

目的:设计一种生物气溶胶旋风式分离采集装置,为小粒径生物气溶胶分离采集和分析提供有效手段。方法:对经典旋风式分离采集装置结构参数进行优化,借助Fluent软件对筒体直径等关键结构参数对粒径分离效果的影响进行模拟仿真,确定生物气溶胶旋风式分离采集装置的最优结构参数,之后采用高纯铝材料制作生物气溶胶旋风式分离采集装置。采用TSI9310尘埃粒子计数器和六级安德森采样器对设计的生物气溶胶旋风式分离采集装置的粒径分离效果进行实验验证。结果:设计的生物气溶胶旋风式分离采集装置筒体直径为18 mm,该装置对于粒径小于3.3μm的生物气溶胶粒子基本无阻留,对于粒径大于3.3μm的粒子,分离阻留效率随粒径的增加逐渐增大。结论:生物气溶胶旋风式分离采集装置可以有效分离小粒径生物气溶胶粒子、阻留大粒径生物气溶胶粒子,达到粒径分离效果。     

高G环境下大鼠胫骨的力学性能

背景:随着中国航天事业的发展,飞行员面临承受高G力学环境,这种环境会对飞行员骨骼造成严重影响。而胫骨作为最容易发生骨折的骨骼之一,目前对极端力学环境下胫骨生物力学研究较少。目的:通过高G离心加载装置制作动物模型,探究不同高G力学环境对大鼠生长发育和胫骨力学性能的影响。方法:取解放军军事医学科学院实验动物中心提供的雄性Wistar大鼠,通过高G离心加载装置设置悬臂以不同的转速和加速度运行模拟高G环境,并制作动物模型。每周称量大鼠体质量。取大鼠左侧胫骨进行三点弯曲实验,计算胫骨挠度、弹性模量、极限载荷;右侧胫骨进行蠕变实验,在胫骨中段皮质骨表面施加恒定应力并保持3600 s,观察其蠕变应变变化。实验已由天津理工大学动物伦理委员会批准。结果与结论:高G环境会影响大鼠正常生长发育,抑制体质量增长并降低了大鼠胫骨的力学性能,使胫骨的极限挠度分别下降了8.1%,12.2%,37.8%,51.4%;极限载荷分别下降了16%,9%,25.2%,29%。说明极端高G环境会对大鼠产生严重的负面作用。     

一种基于WPF方法的SEIR传染病动力学模型仿真研究

目的:通过对传染病动力学模型的仿真研究,提升应对传染病疫情处理能力。方法:以SEIR(susceptible-exposed-infected-removed)模型为基础,结合WPF(Windows Presentation Fundation)编程,建立一种具有潜伏期的传染病传播过程的数字化、图形化的仿真模型。以新型冠状病毒肺炎在湖北省的传播过程为例,计算确诊人数、治愈人数、死亡人数的仿真结果与真实数据的误差。结果:仿真模型预测短期数据误差率在3%以内,并能根据现有参数信息仿真未来长期走势;预测结果表明疫情征兆期、暴发期、高峰期确诊人数主要受到潜伏期人群数量影响,衰退期的周期主要受治愈人群康复率影响。结论:基于WPF的SEIR仿真模型可以为突发公共卫生事件防护工作中疫情分析、疫情研判、应急预案提供辅助决策支持。     

力学调控长链非编码RNA对间充质干细胞成骨分化作用的研究进展

随着第3代高通量测序技术和组织工程的发展,近年来研究发现,许多长链非编码RNA（long-chain non-coding RNAs,LncRNAs）在力学调节间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）的成骨分化中起重要作用。力学因素调控相关的LncRNAs,然后LncRNAs通过转录、转录后以及表观遗传等多层次发挥调节作用,进一步调控骨相关细胞功能。LncRNAs也可能作为力学响应分子参与MSCs成骨分化、骨重建以及骨骼系统疾病的病理过程。