创新型植介入器械设计

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作者 王丽珍 姚艳 +2 位作者 高元明 黄慧雯 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期208-208,共1页

临床上植介入器械对于外科治疗效果提升具有重要意义。比如骨钉由于松动脱出率高导致术后翻修率高,具有负泊松比效应的拉胀微孔结构单元用于骨钉设计可提升抗拔出性能,进而提升其稳定性,但多孔结构设计会影响其疲劳特性及在体使用寿命;... 临床上植介入器械对于外科治疗效果提升具有重要意义。比如骨钉由于松动脱出率高导致术后翻修率高,具有负泊松比效应的拉胀微孔结构单元用于骨钉设计可提升抗拔出性能,进而提升其稳定性,但多孔结构设计会影响其疲劳特性及在体使用寿命;特殊结构的支架设计对于性能改进也具有重要作用。本研究针对材料、结构优化开展研究,并基于力学、材料学、生物学测试方法开展体外和动物体内实验验证。创新型植介入器械的植入后性能发现结构设计对于植入后的生物学效应、力学适配性、诱导再生能力等均具有重要影响,比如植入骨钉的骨整合性能、支架进入体内后的内皮化速度、在体的移动性能等。植介入器械的结构设计及方法创新在其临床化过程中至关重要,基于生物力学的结构设计对提升设计效率、增强功能方面具有重要作用,对于临床治疗具有重要指导。 展开更多

关键词 结构设计 介入器械 负泊松比效应 移动性能 支架设计 骨钉 临床化 内皮化

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仿豆荚自动弹射的肠道给药系统设计及生物力学调控机制研究

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作者 李玉琦 张敏 +1 位作者 王丽珍 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期254-254,共1页

目的临床上肠道给药存在响应慢、药效差、量难控等问题,严重制约了口服大分子类药物的有效性,亟待寻找突破以上问题的新思路和新方法。本研究以豆荚双稳态弹射结构为灵感,提出一种新型仿豆荚肠道给药系统。方法基于豆荚弹射前后的平坦... 目的临床上肠道给药存在响应慢、药效差、量难控等问题,严重制约了口服大分子类药物的有效性,亟待寻找突破以上问题的新思路和新方法。本研究以豆荚双稳态弹射结构为灵感,提出一种新型仿豆荚肠道给药系统。方法基于豆荚弹射前后的平坦及手性螺旋荚瓣构型,该肠道给药系统由p H敏感肠溶性外壳、机械锁定水溶性包衣、互为手性的螺旋状温敏形状记忆聚合物及药物微针构成。本研究对形状记忆聚合物转变温度、力学性能进行调控,结合数值仿真模拟形状记忆聚合物弹射药物微针过程,探究形状记忆聚合物合成参数、结构参数与储能模量之间的定量化关系,并通过离体小肠及在体实验对系统的可行性和有效性进行验证。结果在体动物实验验证,系统可实现口服进入体内后,平直的条状温敏形状记忆聚合物产生变形趋势,其形状被包衣锁定,系统应力积累;进入肠道后,外壳及包衣降解,系统应力瞬间释放,两片形状记忆聚合物由条状瞬时变为螺旋状,将负载在其内部的药物微针弹射,刺入肠壁并给药。结论本文提出的仿豆荚肠道给药系统可实现肠道内的快速响应和毫秒级弹射过程,药物微针可有效刺入小肠内皮层并实现大分子药物递送。系统响应快速,给药剂量可控,可用于多种大分子药物口服oou。 展开更多

关键词 形状记忆聚合物 药物递送 大分子药物 生物力学 螺旋状 给药剂量 瞬间释放 双稳态

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持续高速旋转载荷下的小鼠耐受阈值及脑损伤研究

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作者 殷欢 徐鹏 王丽珍 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期489-489,共1页

目的在航空航天领域中,特技飞行、舰载机飞行员弹射逃生以及飞船着陆过程始终伴随持续的高速旋转运动,而高速旋转载荷是导致颅脑损伤的主要原因之一。本实验将探究持续的高速旋转载荷,即高转速-持续时间下,小鼠的耐受阈值以及脑损伤情况... 目的在航空航天领域中,特技飞行、舰载机飞行员弹射逃生以及飞船着陆过程始终伴随持续的高速旋转运动,而高速旋转载荷是导致颅脑损伤的主要原因之一。本实验将探究持续的高速旋转载荷,即高转速-持续时间下,小鼠的耐受阈值以及脑损伤情况,以期为航天员训练以及相关防护措施的制定提供理论依据。方法将C57BL/6J小鼠的头部固定于旋转轴中央,在不同转速下进行全身高速持续旋转。记录7 d内小鼠死亡率;于旋转后1 h~7 d进行神经损伤严重程度评分(NSS);取材脑组织并进行HE染色分析。结果本实验确定并拟合了引起C57BL/6J小鼠50%死亡可能性的不同旋转速度-持续时间的阈值曲线;创伤后1 h各组小鼠的NSS评分显示轻-中度损伤,并于7 d内逐步恢复;未见明显的脑实质出血,HE染色观察到致伤组切片细胞核通透性增大,提示创伤后小鼠可能出现脑水肿。结论持续旋转载荷下,转速越高,引起动物死亡所需的持续时间越短;未引起明显脑实质出血,但可能引起脑水肿。持续高旋转载荷对于脑组织的影响仍需进一步探讨。 展开更多

关键词 脑实质出血 小鼠死亡率 脑损伤 C57BL/6J小鼠 中度损伤 航天员训练 脑水肿 特技飞行

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液滴冲击过程动态接触角模型研究

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作者 王翔宇 柯鹏 杜锋 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第9期1133-1146,共14页

基于计算流体力学(CFD)模拟液滴冲击壁面,对于理解液滴在固体壁面铺展的动力学行为有重要的意义,可以为超疏水结构设计及防除冰涂层开发提供技术支撑,其中的难点在于如何在模型中准确刻画接触线及动态接触角的演化过程.总结了四种典型... 基于计算流体力学(CFD)模拟液滴冲击壁面,对于理解液滴在固体壁面铺展的动力学行为有重要的意义,可以为超疏水结构设计及防除冰涂层开发提供技术支撑,其中的难点在于如何在模型中准确刻画接触线及动态接触角的演化过程.总结了四种典型的动态接触角模型,从理论上分析了其应用范围,借助FLUENT中的UDF功能,将动态接触角模型应用于壁面边界条件.首先对液滴冲击光滑壁面的动力学过程进行了数值模拟研究,通过定量分析液滴形态的各项参数变化并与实验结果对比表明,Seebergh动态接触角模型更适用于模拟低毛细数下液滴的运动,Kistler模型与Jiang模型应用范围更广并且可以较准确地描述高毛细数下液滴的运动.随后基于Kistler动态接触角模型,对液滴在微结构表面的冲击与铺展过程进行了仿真研究,发现应用动态接触角模型会导致液滴内部流场在表面张力起主导作用的阶段内发生变化,并且在平衡状态下液滴接触角的模拟值与理论值相近. 展开更多

关键词 液滴冲击 动态接触角 铺展系数 高度系数 微结构壁面

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目标机动补偿的动能拦截器增量式制导方法

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作者 陈旸 方艺忠 +1 位作者 韩拓 胡庆雷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期831-838,共8页

面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动... 面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动估计方法,对目标机动等不确定性和内外部不确定性等带来的扰动进行实时补偿并融合至制导算法,从而实现复杂工况下拦截器对抗机动目标的制导系统扰动降级与鲁棒增强等目的。复杂工况下仿真结果表明:所提方法对强机动目标、测量偏差、推力干扰等多源扰动具有强抗扰能力,并且能够实现精确碰撞式拦截任务。 展开更多

关键词 动能拦截器 增量式制导 鲁棒制导 扰动补偿 机动目标

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Irisin通过激活卫星细胞和提高免疫反应来促进损伤肌肉再生

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作者 石烟祝 张雨薇 +3 位作者 张艺林 李林昊 王丽珍 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期643-643,共1页

目的探明Irisin能否促进损伤肌肉再生及其分子机制。方法本研究设计了一种新的局部药物递送方法,采用水凝胶作为载体将Irisin包裹其中,并将其植入大鼠肌肉损伤部位,随着水凝胶的逐渐降解,Irisin被释放到损伤区域。本研究设置了对照组、... 目的探明Irisin能否促进损伤肌肉再生及其分子机制。方法本研究设计了一种新的局部药物递送方法,采用水凝胶作为载体将Irisin包裹其中,并将其植入大鼠肌肉损伤部位,随着水凝胶的逐渐降解,Irisin被释放到损伤区域。本研究设置了对照组、水凝胶组、Irisin组三个实验组,利用组织学和免疫学的手段,探究Irisin对肌肉损伤部位的修复效果及分子机制。结果研究结果表明Irisin增加损伤肌肉肌纤维的横截面积和肌纤维的数量。在研究分子机制中发现损伤修复初期,Irisin组较水凝胶组有更多呈中央核分布的肌纤维;Irisin组和水凝胶组均能促进卫星细胞激活与成肌分化,Irisin作用效果略微更佳;Irisin在损伤肌肉修复均未观察到明显的神经再生;在研究Irisin对免疫细胞招募作用中发现,Irisin较水凝胶组能观察到更多M1巨噬细胞的浸润,但并未发现Irisin组中M2巨噬细胞极化数量比水凝胶组多;还发现Irisin组和水凝胶组均能促进损伤肌肉部位抗炎症因子TGF-beta和IL-10的表达,其中,Irisin对IL-10表达的促进效果更为显著。结论Irisin能促进肌肉损伤肌纤维再生;Irisin可通过激活卫星细胞来促进损伤肌肉的再生;Irisin对肌肉纤维神经连接的再生未见显著作用;Irisin对免疫细胞的招募浸润以及抗炎症因子的表达具有显著促进效果。 展开更多

关键词 药物递送 肌肉再生 肌肉损伤 免疫细胞 卫星细胞 肌肉纤维 神经再生 免疫反应

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降低血管内皮损伤的可降解自贴合智能变形支架覆膜

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作者 王加为 李玉琦 +1 位作者 王丽珍 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期381-381,共1页

目的血管介入支架技术可有效治疗血管狭窄,但支架介入后的血管再狭窄问题目前未能得到解决,主要原因是血管支架的应力集中促进平滑肌细胞增殖,同时异物反应导致炎症反应增强。本文设计制备了可降解自贴合于血管内皮的智能变形覆膜,可有... 目的血管介入支架技术可有效治疗血管狭窄,但支架介入后的血管再狭窄问题目前未能得到解决,主要原因是血管支架的应力集中促进平滑肌细胞增殖,同时异物反应导致炎症反应增强。本文设计制备了可降解自贴合于血管内皮的智能变形覆膜,可有效减少血管支架的应力集中并降低介入部位的炎症反应。方法通过微波预聚合成聚十二烷二酸甘油酯(PGD)前体,调控合成条件,检测其力学和热力学性能,并测量其形状记忆功能、亲疏水性、溶胀率、降解动力学曲线及生物相容性。随后通过静电纺丝制备血管支架覆膜,并通过体内、体外实验验证其介入过程的有效性和降低炎症反应、减少应力集中的功能。结果通过微波预聚的PGD可实现快速合成,具有良好的形状记忆功能和生物相容性。亲疏水性、溶胀率和降解动力学曲线与热固化PGD一致。经过体外实验验证,该材料具有极低的溶血、凝血率。动物实验发现,本文制备的支架覆膜可实现介入过程,未发现支架及覆膜的脱落,与无覆膜支架相比,有更低的炎症反应和更快的内皮化速度。结论本文设计制备的血管支架覆膜,可以有效降低介入部位的炎症反应及应力集中作用导致的内膜增生,同时可加快支架及覆膜的内皮化速度,为血管支架设计提供新思路。 展开更多

关键词 异物反应 形状记忆功能 血管介入 血管支架 炎症反应 动物实验 内皮化 亲疏水性

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基于代理模型的PLLA血管支架多目标结构优化方法

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作者 梁明凯 王丽珍 +2 位作者 高元明 冯文韬 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期69-69,共1页

目的PLLA血管支架存在支撑力不足和提早断裂的问题。代理模型在支架结构优化研究中表现良好,但算例数量限制了结构参数的数量范围和模型的精准性。本研究旨在基于自动化仿真平台,实现支架多参数大范围的结构变形以找到最优结构。方法对... 目的PLLA血管支架存在支撑力不足和提早断裂的问题。代理模型在支架结构优化研究中表现良好,但算例数量限制了结构参数的数量范围和模型的精准性。本研究旨在基于自动化仿真平台,实现支架多参数大范围的结构变形以找到最优结构。方法对支架的支撑环弧度1和弧度2、连接筋宽度和支架厚度参数化,使用抽样方法选取1200个样本点,对每个样本点的支架结构进行几何建模和仿真,获取每种支架结构的支撑力F和最大等效塑性应变PEEQ。采用径向基神经网络(RBF)模型、Kriging代理模型和响应面(RSM)模型构建支架结构参数与性能之间的函数模型,并比较3种代理模型的误差值(RMS)。使用遗传算法找出误差最小代理模型中的最优结构参数,并进行建模仿真,获取其对应的F和PEEQ。结果RBF、Kriging和RSM模型对F的RMS值分别为0.0558、0.0562和0.0609,对PEEQ的RMS值分别为0.1108、0.118和0.1111。通过遗传算法找到了RBF模型的最优结构参数。优化后的支架相较于初始结构,F提升了24.7%,PEEQ降低了28%。RBF模型对最优结构的F和PEEQ的预测误差分别为4.5%和2.4%。结论3种代理模型均能较好地预测支架结构性能,其中RBF模型表现最优,优化后的支架结构性能得到较大的提升,所提出的优化方法为PLLA支架结构的优化提供一定参考价值。 展开更多

关键词 血管支架 代理模型 数量限制 RSM模型 等效塑性应变 最优结构 支架结构 支撑环

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振动环境下头盔对飞行员椎间盘生物力学响应影响

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作者 刘景龙 徐鹏 +1 位作者 王丽珍 樊瑜波 《医用生物力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1050-1057,共8页

目的探究振动环境下头盔对飞行员椎间盘响应的影响。方法基于人体颈椎计算机断层扫描图像,建立C5~6颈椎节段的多孔介质有限元模型。对验证后的模型施加A、B、C头盔和无头盔4种工况载荷,开展时长3600 s振动分析,考虑振动频率影响,得到髓... 目的探究振动环境下头盔对飞行员椎间盘响应的影响。方法基于人体颈椎计算机断层扫描图像,建立C5~6颈椎节段的多孔介质有限元模型。对验证后的模型施加A、B、C头盔和无头盔4种工况载荷,开展时长3600 s振动分析,考虑振动频率影响,得到髓核和基质的最大多孔压力与最大主应力。结果在同一振动频率下,髓核和基质的最大多孔压力逐渐降低并趋于平稳,髓核和基质最大多孔压力曲线在B头盔情况下最高,C、A头盔次之,无头盔最小。B头盔情况下髓核的最大主应力曲线高于C、A头盔和无头盔。在5、9 Hz振动频率下,不同头盔作用时基质的最大主应力随时间增加,在约1200 s后逐渐接近且趋于稳定。同一头盔情况下,在加载1200~2400 s后,髓核在9 Hz下最大主应力曲线高于5、1 Hz曲线。基质在9、5 Hz下的最大主应力曲线接近,均高于1 Hz情况。结论不同头盔对椎间盘内髓核和基质多孔压力有显著影响,振动频率的升高导致基质的最大主应力增加。 展开更多

关键词 振动载荷 飞行员 颈部损伤 椎间盘退化 多孔介质建模 多孔压力

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考虑终端角度约束的三维增量式扰动补偿制导律设计

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作者 胡金涛 胡庆雷 韩拓 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1456-1466,共11页

针对具有特定终端碰撞角度需求的机动目标拦截问题,提出一种扰动补偿的增量式终端角度约束三维制导律设计方法。首先,基于非线性三维耦合相对运动学模型及视线转率动态方程,结合惯性延迟估计方法,设计目标机动过载与外界干扰等扰动在线... 针对具有特定终端碰撞角度需求的机动目标拦截问题,提出一种扰动补偿的增量式终端角度约束三维制导律设计方法。首先,基于非线性三维耦合相对运动学模型及视线转率动态方程,结合惯性延迟估计方法,设计目标机动过载与外界干扰等扰动在线补偿的三维终端角度约束制导律。其次,为了进一步提升制导律抗干扰特性,基于视线角误差方程泰勒展开的增量式动态逆方法,将误差动态系统扰动与制导指令压缩至一个采样步长内的增量形式,提出一种新近测量信息驱动的三维增量式扰动补偿角度约束制导律。理论分析表明,角度约束与扰动估计偏差能够收敛至一个有界的较小邻域内。复杂工况下多场景、多方法仿真对比及蒙特卡罗打靶仿真结果表明,所设计方法具有较强的适应性和鲁棒性。 展开更多

关键词 末制导 增量制导 三维制导 终端角度约束

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面向高密度磁随机存储器的B2-CoGa(Pt)/L1_(0)-MnAl双层膜中高自旋轨道矩效率

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作者 孙宏利 韩荣坤 +1 位作者 魏大海 赵建华 《科学通报》 北大核心 2025年第7期920-928,共9页

Mn基二元合金L1_(0)-MnAl具有垂直磁各向异性强、自旋极化率高和磁阻尼因子低等特点,是研制高密度、高性能和低功耗磁随机存储器(magnetic random access memory,MRAM)的重要材料体系,而B2-CoGa合金则同时为外延生长在主流半导体GaAs上... Mn基二元合金L1_(0)-MnAl具有垂直磁各向异性强、自旋极化率高和磁阻尼因子低等特点,是研制高密度、高性能和低功耗磁随机存储器(magnetic random access memory,MRAM)的重要材料体系,而B2-CoGa合金则同时为外延生长在主流半导体GaAs上垂直磁各向异性L1_(0)-MnAl薄膜提供了理想的缓冲层和自旋流来源.本文报道了在B2-CoGa缓冲层中掺杂重金属Pt可以显著提高L1_(0)-MnAl/(CoGa)_(1-x)Pt_(x)双层膜中的自旋轨道矩(spin-orbit torque,SOT)效率.该双层膜在高达x=0.1的掺杂范围内仍然保持着良好的垂直磁各向异性,其磁矩实现翻转的临界电流密度可从4.63×10^(7)A/cm^(2)降低到2.59×10^(7)A/cm^(2),同时SOT效率从0.042提高到0.080.这种增强归因于在保持(CoGa)_(1-x)Pt_(x)有效自旋霍尔电导率不变的情况下其电阻率的增加.其中,x=0.075样品能够支持横向尺寸8.09 nm的磁性隧道结单元,同时功耗可降低至原来的0.63.这些结果为基于Mn基二元合金的MRAM研发提供了参考. 展开更多

关键词 垂直磁各向异性 自旋轨道矩 Mn基二元合金 磁矩翻转 分子束外延

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低空经济时代城市空中交通公共航路发展思考

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作者 廖小罕 屈文秋 《城市交通》 2025年第2期20-28,共9页

随着低空经济被正式列为国家战略新兴产业和新质生产力的重要组成部分,2024年已成为中国低空经济发展的“元年”,标志着低空时代的全面开启。作为低空经济发展的核心领域,城市空中交通(UAM)的发展路径成为当前研究重点。低空公共航路作... 随着低空经济被正式列为国家战略新兴产业和新质生产力的重要组成部分,2024年已成为中国低空经济发展的“元年”,标志着低空时代的全面开启。作为低空经济发展的核心领域,城市空中交通(UAM)的发展路径成为当前研究重点。低空公共航路作为支撑低空经济的新型基础设施,有望成为推动城市空中交通发展的基础性前提和关键突破口。首先系统梳理了低空经济、城市空中交通及低空公共航路的核心概念与发展现状;其次创新性地提出,发展低空公共航路需要深化城市管理体制改革,明确政府作为航路网规划建设的主体责任,通过航空部门与城市管理体系的协同创新,为培育城市空中交通新质生产力提供制度保障;最后深入分析了低空公共航路建设投资对促进低空经济全产业链发展的多重效应。 展开更多

关键词 低空经济 城市空中交通 低空公共航路 体制机制改革

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大柔性机翼几何非线性结构降阶模型与气动弹性分析

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作者 安朝 赵睿 +1 位作者 谢长川 杨超 《航空学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期102-118,共17页

几何非线性气动弹性问题是大柔性飞行器设计中的关键问题,准确的大变形结构建模是几何非线性气动弹性分析的基础。相比非线性有限元方法,降阶模型具有阶次低、求解快的优势,但传统的结构模态建模方法并不适用于非线性结构。针对大柔性... 几何非线性气动弹性问题是大柔性飞行器设计中的关键问题,准确的大变形结构建模是几何非线性气动弹性分析的基础。相比非线性有限元方法,降阶模型具有阶次低、求解快的优势,但传统的结构模态建模方法并不适用于非线性结构。针对大柔性飞行器机翼,以结构模态作为基底建立非线性结构降阶模型,利用“非侵入式”方式求解非线性刚度系数,补充残量基函数提高结构变形计算精度,计算结果与非线性有限元方法对比具有很好的一致性。结合曲面涡格法建立几何非线性气动弹性分析框架,进行几何非线性静气动弹性变形、颤振及阵风响应分析。结果表明,几何非线性因素对于大柔性机翼气动弹性特性具有重要影响,基于非线性结构降阶模型建立的气动弹性分析方法能够兼顾分析精度、计算效率及复杂模型适用性。 展开更多

关键词 几何非线性 降阶模型 气动弹性 非线性颤振 大柔性飞行器

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强化新型研发机构采购管理内控的路径探索

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作者 刘阳 郭雅心 +1 位作者 张昀 张巍 《中国物流与采购》 2025年第1期143-144,共2页

在创新驱动发展战略的指导下,新型研发机构成为科技创新体系的关键一环,肩负着推进产业技术革新、助力经济高质量发展的重任。这类机构凭借灵活高效的运作机制和跨界融合的创新模式,在科技成果转化和高新技术企业培育等方面均展现出了... 在创新驱动发展战略的指导下,新型研发机构成为科技创新体系的关键一环,肩负着推进产业技术革新、助力经济高质量发展的重任。这类机构凭借灵活高效的运作机制和跨界融合的创新模式,在科技成果转化和高新技术企业培育等方面均展现出了明显优势。基于此,本文分析了强化新型研发机构采购管理内控的重要性,并论述了其有效内控路径。 展开更多

关键词 新型研发机构 采购管理内控 探索

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