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粘滑式惯性压电精密驱动器设计分析与试验研究

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粘滑式惯性压电精密驱动器设计分析与试验研究

作者：邵明坤吉林大学

学位级别：硕士

随着现代科学技术的迅猛发展，微纳加工、微纳操作、精密光学、生物医学工程、航空航天等诸多前沿高科技领域发生了日新月异的变化。这些领域不断进步的同时，对其核心支撑技术——超精密驱动技术提出了更高更新的要求，如超高精度、大... 详细信息

随着现代科学技术的迅猛发展，微纳加工、微纳操作、精密光学、生物医学工程、航空航天等诸多前沿高科技领域发生了日新月异的变化。这些领域不断进步的同时，对其核心支撑技术——超精密驱动技术提出了更高更新的要求，如超高精度、大行程、强承载能力和轻量化等。世界各国科技工作者积极致力于新型精密驱动器件的设计与研制中，以满足前沿领域对高性能能精密驱动器件的需求。目前，如雨后春笋般出现的各类新型精密驱动器，极大地推动了精密驱动技术的发展，其中基于粘滑惯性驱动原理的压电驱动器由于结构紧凑、行程大、运动精度高、性能稳定可靠等优点受到了国内外学者广泛关注，表现出良好的应用前景。本文系统地分析了精密驱动领域国内外的发展现状，归纳总结了各类精密驱动器的优势、不足以及适用场合。在此基础上，着眼于惯性式压电驱动器的现存不足，如压电驱动中迟滞、蠕变等非线性因素导致的运动不平稳、低定位精度，开环式步进驱动存在的系统误差等，开展了较为系统地分析，设计一种新型粘滑式惯性压电精密驱动器。该粘滑式惯性压电精密驱动器基于压电驱动与柔性铰链传动技术，并在步进式工作模式基础上有效结合PID闭环控制理论进行扫描式精密微调微动，不仅大幅提高了驱动器的运动行程，同时还有力的保证了驱动器的运动定位精度与驱动效率。文中设计的粘滑式惯性压电精密驱动器基于压电驱动与柔性铰链传动技术，主要包括作为驱动源的叠堆型压电陶瓷和作为动力传动、位移放大机构的“桥式”柔性铰链。为深入分析驱动器核心部件与整机的动力学性能：利用Simulink仿真软件对叠堆型压电陶瓷的数学模型进行了动力学仿真分析;利用ABAQUS仿真软件对“桥式”柔性铰链的强度、刚度、模态阵型等方面进行了有限元分析计算;建立了驱动器整机数学模型，并推导了其动力学运动方程。为改善以往惯性式压电驱动器由于迟滞、蠕变以及开环控制系统存在的运动稳定性较差、定位精度较低等不足，本文设计的粘滑式惯性压电驱动器采用步进式工作模式（step-type mode）和扫描式工作模式（scan-type mode）两种方式结合驱动。步进式粗调节工作模式实现驱动器的快速初步定位，扫描式精密驱动方式微调微动实现驱动器的最终精密定位，二者共同控制粘滑式惯性压电驱动器精密定位，不仅大幅提高了驱动器的运动行程，还有力的保证了驱动器的运动定位精度与驱动效率。其中在扫描式工作模式中添加的PID闭环自动控制模块，极大地提升了惯性式驱动器的运动定位精度。文中简要介绍了整个闭环控制系统的组成以及各个模块功能，并利用LabVIEW图像化设计语言（G语言）编写了驱动器整体闭环控制系统程序。通过对粘滑式惯性压电驱动器进行闭环自动控制试验，得到了驱动器的运动定位精度e=±10nm，说明了该惯性式压电驱动器的驱动定位精度性能优越，完全符合设计要求。为进一步分析粘滑式惯性压电驱动器步进式工作模式运动的重要动力学性能，本文在惯性式压电驱动器工作运动原理与机械动力学仿真的理论基础上，试制了粘滑式惯性精密压电驱动器的试验样机，搭建了整套试验测试系统，对其机械输出性能进行系统地试验与研究。试验获得了步进式工作模式（stick-slip）下的相关动力学性能指标：如步长与电压的关系、步长与频率的关系、步长与负载的关系、步进驱动器稳定性、往复运动精度等。粘滑式惯性压电驱动器有效工作电压为70-100V，有效工作频率为1-550Hz，稳定承载能力为0-5N，最大牵引力1.58N，最大承载力50N，驱动器反向驱动能力优于正向驱动器能力，最大单步相对误差为0.046μm，单步相对误差率小于0.5%。通过上述试验研究分析，本文设计研制的粘滑式惯性压电精密驱动器具有较为良好的运动定位精度、承载能力、牵引能力和运动稳定性。文中所做的工作对惯性式压电驱动器及其控制系统的设计开发具有一定的参考价值，对于丰富精密驱动理论与方法具有一定的意义。

关键词：精密驱动技术压电叠堆柔性铰链粘滑惯性驱动 PID控制

叶酸修饰川芎嗪纳米粒体内外靶向特征及增强肿瘤转移抑制作用研究

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叶酸修饰川芎嗪纳米粒体内外靶向特征及增强肿瘤转移抑制作用研究

作者：邵明坤大连医科大学

学位级别：硕士

目的:优化叶酸壳聚糖川芎嗪纳米粒（主动靶向纳米粒,FA-CS-LZ-NPs）的制备工艺,考察其体内外靶向特征,探讨其抑制肿瘤转移作用与机制。方法:1.主动靶向纳米粒制备和处方、工艺优化。离子交联法制备主动靶向纳米粒,选取叶酸壳聚糖（FA-C... 详细信息

目的:优化叶酸壳聚糖川芎嗪纳米粒（主动靶向纳米粒,FA-CS-LZ-NPs）的制备工艺,考察其体内外靶向特征,探讨其抑制肿瘤转移作用与机制。方法:1.主动靶向纳米粒制备和处方、工艺优化。离子交联法制备主动靶向纳米粒,选取叶酸壳聚糖（FA-CS）浓度、多聚磷酸钠（TPP）浓度、p H值为主要影响因素,以包封率、载药量、粒径作为评价指标,采用Box-Behnken实验设计对纳米粒处方和工艺进行优化。2.主动靶向纳米粒体外靶向性考察。Western Blotting法检测细胞叶酸受体表达水平,筛选细胞用于下一步试验。MTT法检测主动靶向纳米粒的细胞毒性,确定给药剂量。取Bel7402细胞（叶酸受体高表达）分别给予主动靶向纳米粒（FA-CS-LZ-NPs）、被动纳米粒（CS-LZ-NPs）和川芎嗪溶液（LZ）,另取L-02（叶酸受体低表达）给予FA-CS-LZ-NPs,HPLC法检测不同时间内细胞对LZ的摄取。FA-CS-LZ-NPs作用于三种叶酸受体表达水平不同的细胞,4h后,HPLC法检测各组细胞内LZ的浓度。3.主动靶向纳米粒体内靶向性考察。异硫氰酸荧光素（FITC）标记FA-CS,红外光谱、核磁共振光谱分析产物的结构表征。荧光素标记主动纳米粒（FITC-FA-CS-NPs）和被动纳米粒（FITC-CS-NPs）,H22荷瘤小鼠尾静脉分别注射上述两种标记药物和FITC溶液后,于30min后活体荧光成像,随即小鼠离体组织荧光成像。另取,H22荷瘤小鼠分别尾静脉给予FA-CS-LZ-NPs、CS-LZ-NPs和LZ,HPLC法分析在不同时间点小鼠血浆与组织内川芎嗪药物浓度。4.主动靶向纳米粒抑制肿瘤转移的研究。建立小鼠H22肿瘤转移模型,随机分为8组,分别给予:FA-CS-LZ-NPs（40mg/kg,高剂量）、（20mg/kg,中剂量）、（10mg/kg,低剂量）,CS-LZ-NPs（20mg/kg）,LZ（20mg/kg）,主动空纳米粒（FA-CS-NPs）,5-FU（20mg/kg）,生理盐水（0.2m L）。连续给药21天,比较各组小鼠体重变化,免疫组织化学检测移植瘤中MMP-9、VEGF的蛋白表达水平,比较各组小鼠肺转移结节数。结果:1.按照优化处方（1mg/m L FA-CS,0.89mg/m L TPP,p H4.61）制备FA-CS-LZ-NPs,该纳米粒的包封率为（36.72±0.65）%,载药量为（9.44±0.17）%,粒径为141.1±0.6 nm,分散度（PDI）为0.219±0.011,Zeta电位为20.8±1.4 mv,可知实验观察值和模型预测值都比较接近,模型预测性良好。*** Boltting测得Bel7402、L-02细胞叶酸表达水平具有显著性差异,可用于后续试验。主动靶向纳米粒对Bel7402、L-02细胞的无毒剂量是LZ 47.5μg·m L-1。Bel7402和L-02细胞给药4h后,胞内川芎嗪浓度达到饱和,而且FA-CS-LZ-NPs组Bel7402细胞内LZ药物浓度显著高于CS-LZ-NPs组、LZ溶液组以及L-02细胞FA-CS-LZ-NPs组。说明叶酸修饰的纳米粒促进了Bel7402对药物的摄取。Hela、Bel7402、L-02三种细胞分别给予FA-CS-LZ-NPs处理,经HPLC检测细胞内川芎嗪浓度由高到低依次为Hela＞Bel7402＞L-02,证明细胞内药物摄取量与细胞叶酸受体表达水平成正相关。***-FA-CS与FA-CS相比,红外图谱中,在1575cm-1处弯曲振动增强,是壳聚糖的氨基与FITC的异硫氰根反应的结果;核磁氢谱图中,δ6.715,δ6.949ppm处新增两个位移值,为FITC芳烃质子峰,证明FITC偶联到叶酸壳聚糖骨架上。活体成像观察发现,与注射FITC-CS-NPs和FITC溶液相比,注射FITC-FA-CS-NPs荷瘤小鼠肿瘤部位的荧光强度要强。离体脏器成像和体内LZ药物分布结果显示,主动纳米粒组在肿瘤组织的分布显著高于被动纳米粒组、溶液组。经过叶酸修饰的纳米粒主要集中在肿瘤、肝、肾部位,而未经叶酸修饰的纳米粒主要集中在肝、肺部位,溶液组中组织分布较少。4.5-FU组小鼠体重呈下降趋势,其他给药组均有不同程度增长,表明川芎嗪纳米粒毒副作用小。MMP-9、VEGF蛋白表达水平呈剂量依赖性下调,且主动靶向纳米粒抑制效果较好。FA-CS-LZ-NPs与CS-LZ-NPs、LZ溶液相比,抑制肺部转移瘤效果更好,呈剂量依赖性。结论:本实验优化制备出的叶酸壳聚糖川芎嗪纳米粒粒径较小,包封率和载药量较高。体外实验表明此制剂对叶酸受体高表达的Bel7402细胞具有靶向性。体内实验表明该制剂对叶酸受体高表达的H22肿瘤模型靶向效果良好。与被动纳米粒组

关键词：纳米粒川芎嗪制备优化靶向性抑制转移

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二次缩聚法生产低甲醛含量的脲醛树脂

粘接 2003年第3期24卷 48-49页

作者：邵明坤临沂师范学院化工研究所

1实验部分1.1原料、仪器甲醛(F)(36.7%),尿素(U)(99.5%),NaOH(92%),NH4Cl(99.5%),PVA(1799),三聚氰胺;以上均为工业级市售品;80食用面粉.

关键词：二次缩聚法低甲醛含量脲醛树脂配方

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在争议中前行的中药针剂

质量与标准化 2020年第12期 21-24页

作者：邵明坤上海市中医文献馆

上一期,"科技赋能的新型片剂"介绍了中药片剂依托科技创新实现高质量发展。本期,我们继续聚焦中药剂型这一主线,一起来关注在争议中前行的中药针剂。中药针剂即中药注射剂,是传统中医借鉴西医临床注射给药方法提取中药有效成分制成,通... 详细信息

上一期,"科技赋能的新型片剂"介绍了中药片剂依托科技创新实现高质量发展。本期,我们继续聚焦中药剂型这一主线,一起来关注在争议中前行的中药针剂。中药针剂即中药注射剂,是传统中医借鉴西医临床注射给药方法提取中药有效成分制成,通过肌肉注射或静脉注射对患者实施治疗,发展至今只有短短数十年。

关键词：中药有效成分西医临床中药针剂中药注射剂肌肉注射中药剂型传统中医注射给药

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重型有机磷农药中毒56例抢救体会

临床医学 2000年第11期20卷 27-28页

作者：邵明坤江苏省丰县人民医院 221700

重型有机磷农药中毒死亡率较高,病情复杂凶险,抢救起来比较棘手,作者在抢救此型患者中,除普通常规治疗措施外,采取早期使用复能剂,早期适量使用阿托品,控制呼吸衰竭,取得较好效果,收集1998～1999年病例,存活43例,死亡13例,现将抢救体会... 详细信息

重型有机磷农药中毒死亡率较高,病情复杂凶险,抢救起来比较棘手,作者在抢救此型患者中,除普通常规治疗措施外,采取早期使用复能剂,早期适量使用阿托品,控制呼吸衰竭,取得较好效果,收集1998～1999年病例,存活43例,死亡13例,现将抢救体会介绍如下。

关键词：重型有机磷农药中毒急救成功率

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内外兼修的东方膏剂

质量与标准化 2020年第4期 24-26页

作者：邵明坤上海市中医文献馆

中药传统剂型多达百余种,尤以膏、丸、散、丹、汤最为人熟知。其中,兼具治疗与滋补功效的膏剂,既能外敷又可内服,是我国古代中医常用的主力剂型。品质尤重火候。早期膏剂以外敷为主,多由猪油、羊脂等与药物粉剂加工制成,呈软膏状,用于... 详细信息

中药传统剂型多达百余种,尤以膏、丸、散、丹、汤最为人熟知。其中,兼具治疗与滋补功效的膏剂,既能外敷又可内服,是我国古代中医常用的主力剂型。品质尤重火候。早期膏剂以外敷为主,多由猪油、羊脂等与药物粉剂加工制成,呈软膏状,用于治疗体表外伤、疮疡等疾患。魏晋时期,盛行一时的炼丹术被引入制药领域,经由铅丹法制成的膏剂被称为黑膏药,能大幅提升中药的透皮吸收性。

关键词：内外兼修黑膏药