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增材制造多孔结构的冲击性能研究

航空制造技术 2024年第3期67卷 38-44,54页

作者：岳学峥梁坤义陆松浩唐胡林上海理工大学上海200093

多孔结构由于具有较好的比强度、能量吸收等特点,已经广泛运用于航空航天装置、生物医疗器械等方面。而多孔结构的力学性能在很大程度上取决于其结构单元的变形机制,因此充分了解多孔结构在受到冲击载荷过程中的结构演化是至关重要的。... 详细信息

多孔结构由于具有较好的比强度、能量吸收等特点,已经广泛运用于航空航天装置、生物医疗器械等方面。而多孔结构的力学性能在很大程度上取决于其结构单元的变形机制,因此充分了解多孔结构在受到冲击载荷过程中的结构演化是至关重要的。本文利用3DVoronoi技术设计了80%与90%孔隙率的十四面体(Octa)结构,通过选择性激光熔化(SLM)成形技术制备了两种孔隙率下铝合金多孔结构的样品,并进行了落锤冲击试验,以探究在受到冲击载荷下不同孔隙率多孔结构的能量吸收情况,在有限元模拟中通过X射线透射电脑断层成像(XCT)重建多孔结构的几何模型,以探索多孔结构的实际变形机制和孔隙破裂的机理。研究结果表明,多孔结构的能量吸收随孔隙率的增加而减小,高孔隙率的多孔结构更容易在较弱的位置形成多个局部密实区,同时单胞壁的弯曲与屈服一般是发生在孔隙的坍塌期间,而变形往往是通过形成几个狭窄的塌陷带进行传播。本文对Octa结构受到冲击载荷的变形机理有了全新的认识,这对多孔结构的抗冲击设计和能量吸收评估具有重要意义。

关键词：多孔结构选择性激光熔化(SLM) X射线透射电脑断层成像(XCT) 抗冲击性能能量吸收

基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉抗弯性能结构优化

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上海理工大学学报 2024年第3期46卷 310-319页

作者：赵虎刘岩杨金帅李强上海理工大学机械工程学院上海200093 上海高性能医疗器械材料工程技术研究中心上海200093

钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉植入人体后,受脊柱的屈曲伸展和横向弯曲作用,螺钉发生疲劳弯曲最终导致螺钉松动甚至断裂,影响植入稳定性。因此有必要对钛合金椎弓根螺钉抗弯性能进行研究... 详细信息

钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉植入人体后,受脊柱的屈曲伸展和横向弯曲作用,螺钉发生疲劳弯曲最终导致螺钉松动甚至断裂,影响植入稳定性。因此有必要对钛合金椎弓根螺钉抗弯性能进行研究。通过单因素实验与正交实验分析设计不同结构参数椎弓根螺钉,结合有限元分析与力学实验的方法,使用三点弯曲试验对钛合金椎弓根螺钉的抗弯性能进行模拟仿真与实验验证,并对螺钉结构参数进行优化。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好,螺钉结构参数对抗弯性能的影响顺序为外径大于螺纹深度大于螺距,最佳参数为螺钉外径5.5 mm、螺纹深度0.65 mm、螺距1.60 mm,优化后的螺钉对比标准椎弓根螺钉,最大支反力提高74.7%。

关键词：椎弓根螺钉三点弯曲测试有限元分析结构参数优化

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鼠李糖乳杆菌利用不同益生元的增殖及耐受性研究

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食品与生物技术学报 2024年第4期43卷 106-113页

作者：吴欢欢宋馨夏永军艾连中潘澈毛颖异李翔王光强上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学公利医院医疗技术学院上海200093 雅培营养中国研发中心上海200233

作者旨在通过对比鼠李糖乳杆菌(Lactiplantibacillus rhamnosus)与不同益生元组合后,在生长情况、pH和胆盐耐受性及乳酸产量方面的变化筛选出鼠李糖乳杆菌与益生元的最佳组合。结果表明,鼠李糖乳杆菌GG(*** GG,LGG)、鼠李糖乳杆菌HN001... 详细信息

作者旨在通过对比鼠李糖乳杆菌(Lactiplantibacillus rhamnosus)与不同益生元组合后,在生长情况、pH和胆盐耐受性及乳酸产量方面的变化筛选出鼠李糖乳杆菌与益生元的最佳组合。结果表明,鼠李糖乳杆菌GG(*** GG,LGG)、鼠李糖乳杆菌HN001在以低聚半乳糖为唯一碳源生长时,最大生物量分别为1.253、1.552,最大比生长速率分别为0.316、0.290 h^(-1),乳酸产量分别为3.654、10.914 g/L,与其他益生元组合相比,表现出显著优势。为验证这两种组合在不同胁迫条件下的生长情况,进一步测定了其在不同pH和胆盐质量浓度下的耐受性。这两种组合在1 g/L胆盐条件下的最大生物量分别为0.712和0.694,在pH 4.0条件下的最大生物量分别为0.639和0.728,与其他组合相比存在极显著差异。该研究结果有助于推动鼠李糖乳杆菌与低聚半乳糖组合在食品、医疗等领域的广泛应用,为后续益生菌-益生元组合产品的开发提供了理论依据。

关键词：益生元鼠李糖乳杆菌低聚半乳糖耐受性

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冷冻活检针中CO_(2)节流降温特性的实验研究

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制冷学报 2024年第2期45卷 160-166页

作者：金斌辉刘宝林杨迟徐彬凯上海理工大学生物系统热科学研究所上海200093 上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海导向医疗系统有限公司上海201318

通过对比不同CO_(2)进气压力下4款冷冻活检针中的降温特性,分析进气压力、J-T槽内径、回流通道大小对于活检针降温的影响,并测试其在明胶中形成的冰球大小。结果表明:1.8-0.42 mm、1.8-0.30 mm、1.8-0.12 mm、1.1 mm活检针分别在4.5、4.... 详细信息

通过对比不同CO_(2)进气压力下4款冷冻活检针中的降温特性,分析进气压力、J-T槽内径、回流通道大小对于活检针降温的影响,并测试其在明胶中形成的冰球大小。结果表明:1.8-0.42 mm、1.8-0.30 mm、1.8-0.12 mm、1.1 mm活检针分别在4.5、4.0、5.5、5.5 MPa的进气压力下降温最快。压力较小时,降温速率与进气压力呈正相关,进气压力大于最佳压力值时,随着压力增大,冰堵加剧;测试的活检针中,较小的J-T槽内径有利于提高活检针的降温速率以及获得更低的刀头温度,较大的回流通道可以减少管内冰堵,提高降温速率;1.8-0.42 mm、1.8-0.30 mm、1.8-0.12 mm、1.1 mm活检针分别在4.5、4.5、6.0、6.0 MPa气源压力下冰球直径最大,当J-T槽的内径减小时,其最佳的气源压力有所增大。

关键词：冷冻活检 J-T效应降温速率活检针

一种可用于肝癌呼气信号鉴别的改进AdaBoost级联分类器

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中国生物医学工程学报 2024年第2期43卷 162-172页

作者：郝丽俊朱耿黄钢严加勇上海健康医学院医疗器械学院上海201318 上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海健康医学院附属嘉定中心医院上海市分子影像学重点实验室上海201318

为了降低呼气检测技术在肝癌筛查中的漏诊率,本研究设计一种改进的AdaBoost级联分类器,并将其应用于鉴别健康志愿者和肝癌患者的呼气信号。首先,对训练样本进行自助划分获得一组训练子集。基于该训练子集,先后利用不同的机器学习算法,采... 详细信息

为了降低呼气检测技术在肝癌筛查中的漏诊率,本研究设计一种改进的AdaBoost级联分类器,并将其应用于鉴别健康志愿者和肝癌患者的呼气信号。首先,对训练样本进行自助划分获得一组训练子集。基于该训练子集,先后利用不同的机器学习算法,采用K折交叉训练和投票法得到多个子分类器;接着,将多个子分类器加权组合得到一个改进的AdaBoost分类器;然后,再次自助划分训练样本,以新的训练子集训练得到另一个AdaBoost分类器;最后,将两个AdaBoost分类器串联形成级联分类器。测试样本送入该级联分类器后,按照级联规则,潜在的异常样本将被反复筛查。以电子鼻采集到的120名志愿者的呼气信号的Relief优化特征集为训练样本,构建改进AdaBoost级联分类器,并对40例测试样本进行鉴别。结果表明,该级联分类器可有效区分出测试组中的肝癌患者和健康人的呼气信号,平均敏感性为93.42%,明显优于传统AdaBoost级联分类器,漏诊率显著降低。此外,该级联分类器的稳定性较好,精度的变异系数仅为3.95%。可见,改进AdaBoost级联分类器可有效提升分类器对肝癌呼气信号的检测能力,对实现基于呼气检测的肝癌无创普及性筛查技术的研究具有重要意义。

关键词：肝癌呼气法检测 AdaBoost级联分类器漏诊率变异系数 Relief优化特征集

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石墨烯基纳米材料在抗菌涂层中的研究进展

化学通报 2024年第4期87卷 398-409,397页

作者：何韦毅何星上海理工大学材料与化学学院上海200093

抗菌涂层广泛应用于医疗保健、食品保鲜和医院消毒等多个行业领域。石墨烯是目前最受欢迎的纳米材料之一,在抗菌方面表现出细菌低耐药性,同时对哺乳动物细胞有较小的细胞毒性。石墨烯从物理和化学两个层面协同发挥抑菌效果,物理方面其... 详细信息

抗菌涂层广泛应用于医疗保健、食品保鲜和医院消毒等多个行业领域。石墨烯是目前最受欢迎的纳米材料之一,在抗菌方面表现出细菌低耐药性,同时对哺乳动物细胞有较小的细胞毒性。石墨烯从物理和化学两个层面协同发挥抑菌效果,物理方面其尖锐边缘与细菌细胞膜的直接接触从而对脂质分子进行破坏性提取,而化学方面通过氧化应激所产生的活性氧以及电荷转移破坏细菌细胞膜。此外,石墨烯用作分散和稳定各种纳米材料的载体,且得益于材料之间的协同作用,其复合材料具有较高的抗菌效率和良好的生物相容性,目前已在抗菌包装、伤口敷料和器械表面清洁等方面投入使用。本文首先概述了石墨烯的结构、安全性以及抗菌机理,对石墨烯复合涂层所取得的重要成果进行简要总结,最后综述了石墨烯材料在器械表面改性中的研究进展,展望了石墨烯抗菌涂层的未来发展趋势。

关键词：石墨烯涂层抗菌活性薄膜医疗器械

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医用介入导丝用疏水和亲水涂层的研究进展

表面技术 2024年第9期53卷 102-116页

作者：李涛马迅刘平王静静张柯马凤仓杨文艺李伟上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海交通大学医学院附属第一人民医院心血管临床医学中心上海200080

医用介入导丝被广泛应用于各类介入手术,是目前经皮冠状动脉成形(PTCA)术及经皮血管成形术(PTA)中常用的医疗器械之一。在医用介入导丝表面添加亲水或疏水涂层,可以减小导丝在临床应用中的组织摩擦和组织损伤,有效提高导丝的通过性、抗... 详细信息

医用介入导丝被广泛应用于各类介入手术,是目前经皮冠状动脉成形(PTCA)术及经皮血管成形术(PTA)中常用的医疗器械之一。在医用介入导丝表面添加亲水或疏水涂层,可以减小导丝在临床应用中的组织摩擦和组织损伤,有效提高导丝的通过性、抗菌性和生物相容性,减少炎症。综述了近年来国内外医用介入导丝亲水和疏水涂层材料,介绍了这些涂层的机理、附着力优化、抗菌修饰等方面内容,重点介绍了聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚对二甲苯等涂层材料体系的研究进展,介绍了不同材料体系在医用导丝亲水和疏水涂层的作用机理和实际应用,同时介绍了亲疏水涂层的制备工艺,重点阐述了层层自组装、紫外光接枝、等离子体接枝和化学气相沉积等制备方法的可操作性、优势和劣势。最后在总结前人研究成果的基础上,对医用介入导丝涂层的现状及面临的问题进行了探讨,并对医用介入导丝涂层的发展方向及提高涂层综合性能等方面进行了展望。

关键词：医用介入导丝润滑性亲水涂层疏水涂层表面改性抗菌抑菌

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考虑患者心理效用的应急手术调度研究

计算机工程与应用 2024年

作者：闫文凯叶春明崔雨欣邵馨平吴韵雯上海理工大学管理学院

为解决突发医疗事件背景下应急手术调度的患者满意度及手术效率低下的问题，将应急手术调度问题看作柔性流水车间调度问题，深入考虑等待时间和主治医生分配结果对患者满意度的影响，基于心理账户理论，建立患者心理效用函数，构建患者... 详细信息

为解决突发医疗事件背景下应急手术调度的患者满意度及手术效率低下的问题，将应急手术调度问题看作柔性流水车间调度问题，深入考虑等待时间和主治医生分配结果对患者满意度的影响，基于心理账户理论，建立患者心理效用函数，构建患者心理效用最大和手术完成时间最短的双目标手术调度模型。鲸鱼优化算法常用于求解各类优化问题，但算法的全局搜索能力和收敛速度有待提升，为此做出以下改进：(1)采用精英反向学习策略提高初始种群适应度；(2)离散化并提出两种交叉方式以有效解所提模型；(3)采用随机差分变异策略对种群位置扰动以防止陷入局部最优。使用改进的鲸鱼优化算法对应急手术模型求解，最后通过算例实验表明：改进后的算法性能有效提高，求解结果更优。

关键词：应急手术调度心理账户理论改进鲸鱼优化算法

应对大规模传染病的血浆库选址分配问题和改进多目标灰狼优化算法

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运筹与管理 2024年

作者：朱亚明张惠珍马良张博上海理工大学管理学院

针对医疗资源不均、人口基数大的发展中国家，如何对血浆库进行合理选址并分配，以有效保证恢复期血浆对传染病重症患者治疗的供给是亟待解决的问题。为更好应对大规模传染病对卫生安全系统带来的冲击，文章以应急血浆保障时效性最高和... 详细信息

针对医疗资源不均、人口基数大的发展中国家，如何对血浆库进行合理选址并分配，以有效保证恢复期血浆对传染病重症患者治疗的供给是亟待解决的问题。为更好应对大规模传染病对卫生安全系统带来的冲击，文章以应急血浆保障时效性最高和总成本最少为目标，建立了一个考虑多情景、容量限制、带有供应链网络及协同定位等因素的血浆库多目标LAP优化模型。根据该模型的性质特点，设计了一种改进多目标灰狼优化算法进行求解。实验结果表明，该算法能够有效获得一簇Pareto解，可权衡实际需求和对不同目标，考虑血浆时效性和成本，在Pareto解中可选择恰当的血浆库选址分配方案，对于大规模传染病下血浆库的合理选址和分配具有重要指导意义。

关键词：大规模传染病选址分配问题 Pareto解改进多目标灰狼优化算法