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骨组织微创切削微细铣刀设计制备及铣削实验研究

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兵工学报 2020年第1期41卷 152-160页

作者：高鹏梁志强王西彬李世迪周天丰北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学医工融合研究院北京100081 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室北京100081

针对医疗骨组织微创切削用超小直径微细铣刀的特殊需求,开展了异形结构微细铣刀结构优化设计研究。设计并制备了直径50μm的螺旋形、□形和△形3种超小直径微细铣刀,并对比研究其切削性能。分析不同形状的微细刀具几何结构特征,对微细... 详细信息

针对医疗骨组织微创切削用超小直径微细铣刀的特殊需求,开展了异形结构微细铣刀结构优化设计研究。设计并制备了直径50μm的螺旋形、□形和△形3种超小直径微细铣刀,并对比研究其切削性能。分析不同形状的微细刀具几何结构特征,对微细铣刀进行静力学仿真分析,研究不同几何结构对微细铣刀刚度和强度的影响;分析3种微细刀具精密刃磨方法和刃磨质量;开展骨组织微创切削微细铣刀切削实验,对骨组织微细切削形貌进行检测,对比分析不同刀具对骨组织切削质量的影响。实验结果表明:在微细铣刀切削骨组织实验中,螺旋形微细铣刀在切削过程中过早地发生了刀具的整体折断,△形和□形铣刀能够进行长时间切削;△形铣刀切削的沟槽毛刺和崩边较小,表面质量明显优于其他刀具,更适合骨组织微创伤切削。

关键词：微细铣刀骨组织微创切削铣削实验

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内源性蛋白质交联的生物质谱分析进展

科学通报 2021年第36期66卷 4633-4648页

作者：韦秋实宫鹏云李诺敏刘超张永谦邓玉林北京理工大学生命学院北京100081 北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 北京理工大学医工融合研究院北京100081

内源性蛋白质交联通常指细胞内蛋白质分子间或蛋白质分子内中的两个氨基酸被肽键之外的共价键相连,其形成会对蛋白质构象和功能造成影响.质谱具有高通量、高灵敏度等特点,是大规模鉴定内源性蛋白质交联的工具之一.结合质谱在组学水平上... 详细信息

内源性蛋白质交联通常指细胞内蛋白质分子间或蛋白质分子内中的两个氨基酸被肽键之外的共价键相连,其形成会对蛋白质构象和功能造成影响.质谱具有高通量、高灵敏度等特点,是大规模鉴定内源性蛋白质交联的工具之一.结合质谱在组学水平上对内源性蛋白质交联的研究工作层出不穷,但在样品处理、数据采集、定性分析、定量分析和生信分析等环节还有诸多问题仍待解决,构建一套完整的内源性蛋白质交联技术体系将极大推动交联组学研究的开展.因此,本文对内源性蛋白质交联相关研究工作进行了概述,总结了目前内源性蛋白质交联研究中取得的重要成果,梳理了基于质谱的内源性蛋白质交联分析工作流程,最后对内源性蛋白质交联在组学水平上的发展提出了展望.

关键词：内源性交联组学生物质谱分子内交联分子间交联

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钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究

表面技术 2023年第12期52卷 102-111页

作者：梁志强苏志朋胡雨童冯铭杜宇超刘宝隆李兵周天丰北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学医工融合研究院北京100081 北京理工大学珠海学院广东珠海519088 温州大学机电工程学院浙江温州325000

目的针对钛合金结构件高质高效抛光需求,提出了磁流变电解复合抛光新方法,探究不同抛光参数对钛合金表面质量的影响,以实现钛合金构件的高质高效抛光。方法深入探究了加工电压、加工间隙、电解质质量分数和抛光转速等参数对钛合金抛光... 详细信息

目的针对钛合金结构件高质高效抛光需求,提出了磁流变电解复合抛光新方法,探究不同抛光参数对钛合金表面质量的影响,以实现钛合金构件的高质高效抛光。方法深入探究了加工电压、加工间隙、电解质质量分数和抛光转速等参数对钛合金抛光表面粗糙度以及粗糙度变化率的影响,分析了不同抛光参数下的钛合金表面形貌变化,验证了磁流变电解复合抛光钛合金的可行性。结果随着电解液中NaNO3质量分数的提高,钛合金表面粗糙度先减小后增大,质量分数为1.0%~2.5%时,得到了优于单磁流变抛光加工的抛光效果。不同加工电压下的表面粗糙度对比结果表明,在加工电压为0.1 V时,钛合金加工后表面粗糙度达到最小,而后随着加工电压的增大,加工区域表面粗糙度呈现增大趋势;随着加工间隙的增大,钛合金抛光表面粗糙度呈现先减小后增大的趋势;随着抛光工具转速增大,钛合金加工后表面粗糙度先减小后增大。相比于单一的磁流变抛光,磁流变电解复合抛光钛合金90 min,可使表面粗糙度从初始323 nm降低至15 nm,加工效率提高了62.5%。结论磁流变电解复合抛光工艺能够用于钛合金人工关节假体高效高质量的抛光。

关键词：钛合金磁流变电解抛光表面质量

基于仿真数据与工程经验的拦截器气动性能评估建模方法

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计算机集成制造系统 2023年第12期29卷 3937-3950页

作者：叶文斌郝佳龙辉何仕培王国新满佳宁北京理工大学机械与车辆学院北京100086 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019 航天科工集团贵州航天技术研究院总体设计部贵阳贵州550081

广泛应用的高精度分析模型使得拦截器气动外形设计的计算成本不断增加。因此,基于代理模型的性能快速评估方法近年来得到了广泛关注。当拦截器受喷流干扰因素影响时,参数映射关系复杂、数据获取成本高昂,代理模型预测精度低。为此,提出... 详细信息

广泛应用的高精度分析模型使得拦截器气动外形设计的计算成本不断增加。因此,基于代理模型的性能快速评估方法近年来得到了广泛关注。当拦截器受喷流干扰因素影响时,参数映射关系复杂、数据获取成本高昂,代理模型预测精度低。为此,提出一种融合工程经验与数据的代理模型构建方法。该方法将设计人员积累的工程经验进行数学化表征,结合仿真数据构建损失函数,并以某临近空间高超声速拦截器为对象构建了气动性能预测代理模型。实验结果表明,所提代理模型构建算法相较于传统方法有更高的预测精度和更好的泛化能力,该方法为气动性能评估模型构建提供了新的思路。

关键词：高超声速拦截器气动性能代理模型贝叶斯神经网络工程经验

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光电镊——一种用途广泛的微纳操作工具

电子与信息学报 2023年第12期45卷 4566-4575页

作者：张帅龙李恭李凤刚徐冰睿李航符荣鑫北京理工大学机电学院北京100081 北京市智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 北京理工大学医工融合研究院北京100081 北京理工大学仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学医学技术学院北京100081

光电镊(OET)是一种基于光致介电泳效应的微尺度光操控技术,可在流体场、光电场、生物力场耦合的复杂环境下对微小目标进行精准操控,在细胞操作、微机械系统等领域有着重要的应用。光电镊技术可以单独使用或与其他技术协同使用,应用十分... 详细信息

光电镊(OET)是一种基于光致介电泳效应的微尺度光操控技术,可在流体场、光电场、生物力场耦合的复杂环境下对微小目标进行精准操控,在细胞操作、微机械系统等领域有着重要的应用。光电镊技术可以单独使用或与其他技术协同使用,应用十分广泛。迄今为止,基于光电镊的研究主要集中在:微纳米材料的操作、组装和合成;单个细胞/分子的操作、分离和分析;细胞固有特性的分析和获取;细胞的电穿孔、融合和裂解;细胞封装生物材料和生物结构的制备;流体传输的光流体器件的开发。这些工作展示了光电镊技术优越的性能和独特的通用性和灵活性。该文系统地介绍了光电镊技术的现有应用,总结了该技术的应用前景、局限性及发展趋势。

关键词：光操控微机械光电镊微操作介电泳

聚集诱导发光材料在药物递送与疾病治疗中的研究进展

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化工学报 2020年第9期71卷 4102-4111页

作者：张玉权郭帅翁郁华杨勇飞黄渊余北京理工大学生命学院前沿交叉科学研究院医工融合研究院分子医学与生物诊疗重点实验室北京100081

携带荧光探针的药物递送系统在疾病研究中具有同步诊断与治疗的优势。但传统的有机荧光素在高浓度聚集后会出现严重的荧光自淬灭现象,而近年来发现的新型荧光素在高浓度聚集后由于分子内运动受限制,非辐射渠道被抑制,能量以光能的形式释... 详细信息

携带荧光探针的药物递送系统在疾病研究中具有同步诊断与治疗的优势。但传统的有机荧光素在高浓度聚集后会出现严重的荧光自淬灭现象,而近年来发现的新型荧光素在高浓度聚集后由于分子内运动受限制,非辐射渠道被抑制,能量以光能的形式释放,产生聚集诱导发光(AIE)现象。基于聚集诱导发光分子的药物递送系统目前已取得良好研究进展,并被用于人类重大疾病的诊治中。本文综述了AIE荧光素用于药物递送以及光动力和光热治疗的研究进展,并对该领域研究面临的挑战和未来方向进行了展望。

关键词：聚集诱导发光有机化合物纳米材料光动力治疗光热治疗药物

横刃修磨高长径比微细钻削刀具的钻削性能研究

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机械工程学报 2021年第7期57卷 244-252页

作者：梁志强马悦陈建军李玉马丹曹宇轩蔡荣宾郭海新王西彬北京理工大学医工融合研究院北京100081 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室北京100081 山西柴油机工业有限责任公司大同037036 中国航发南方工业有限公司株洲412002

横刃修磨方法是一种提高钻削刀具加工性能的有效手段。针对横刃修磨高长径比微钻,建立了刀具螺旋槽、非共轴螺旋后刀面和十字型横刃的数学模型,并基于六轴数控工具磨床刃磨制备出直径0.5 mm、长径比为10的横刃修磨高长径比非共轴螺旋后... 详细信息

横刃修磨方法是一种提高钻削刀具加工性能的有效手段。针对横刃修磨高长径比微钻,建立了刀具螺旋槽、非共轴螺旋后刀面和十字型横刃的数学模型,并基于六轴数控工具磨床刃磨制备出直径0.5 mm、长径比为10的横刃修磨高长径比非共轴螺旋后刀面微钻。在304不锈钢材料上开展了普通高长径比微钻和横刃修磨高长径比微钻的对比钻削试验研究,从钻削力、刀具磨损、微小深孔加工质量等方面分析了横刃修磨对高长径比微细钻削刀具钻削性能的影响。结果表明,与普通高长径比微钻相比,横刃修磨高长径比微钻的钻削轴向力和钻尖磨损程度明显降低,在钻削5个微小深孔后,横刃修磨高长径比微钻的后刀面和横刃的最大磨损宽度分别减小了26%和32%;横刃修磨高长径比微钻所加工的微小深孔具有更规则的入口形状、更低的圆度误差和孔壁粗糙度。研究证实了横刃修磨方法能够显著提高高长径比微钻的钻削性能。

关键词：微小深孔高长径比微钻横刃修磨刀具刃磨钻削性能

聚集诱导发光探针对模拟微重力下线粒体膜电位的监测及探针-水凝胶三维成像体系的构建

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集成技术 2023年第6期12卷 14-24页

作者：苏兆卿黎朝邓玉林北京理工大学医学技术学院医工融合研究院北京100081 北京理工大学生物医药成分分离与分析北京市重点实验室北京100081

空间特殊环境会引起宇航员机体损伤,机体生理指标的监测对损伤机制和保护手段的研究至关重要。人体长期处于微重力环境,会引起线粒体功能紊乱。线粒体膜电位是线粒体功能是否正常的重要参考指标,因此,快速、简便地监测模拟微重力环境下... 详细信息

空间特殊环境会引起宇航员机体损伤,机体生理指标的监测对损伤机制和保护手段的研究至关重要。人体长期处于微重力环境,会引起线粒体功能紊乱。线粒体膜电位是线粒体功能是否正常的重要参考指标,因此,快速、简便地监测模拟微重力环境下线粒体膜电位具有重要意义。该文利用线粒体靶向聚集诱导发光探针TPE-Ph-In实现了对细胞的免洗和长周期染色,以及在微重力环境下对线粒体膜电位的成像监测。此外,为克服长时间微重力环境下细胞贴壁不牢固的问题,利用水凝胶Matrigel包裹细胞进行培养,用TPE-Ph-In进行成像,构建了AIE探针-水凝胶3D成像体系。该文为探究细胞的微重力效应提供了新的研究方法与思路。

关键词：模拟微重力聚集诱导发光水凝胶线粒体膜电位 3D成像体系

基于ContrastGAN的色织物缺陷检测

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棉纺织技术 2022年第11期50卷 1-8页

作者：周新龙张宏伟吴燕子陆帅张玥西安工程大学陕西西安710048 浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027 北京理工大学医工融合研究院北京100081

传统自编码器应用于图案、背景纹理复杂的色织物缺陷检测任务中,存在普适性差以及漏检率、误检率高等问题,为了解决该问题,提出一种基于对比学习生成式对抗网络(ContrastGAN)的无监督检测方法。首先,建立基于ContrastGAN的色织物图像重... 详细信息

传统自编码器应用于图案、背景纹理复杂的色织物缺陷检测任务中,存在普适性差以及漏检率、误检率高等问题,为了解决该问题,提出一种基于对比学习生成式对抗网络(ContrastGAN)的无监督检测方法。首先,建立基于ContrastGAN的色织物图像重构修复模型;其次,采用对比学习加强潜在特征空间正负例样本约束,最大化输入输出图像对应Patch之间的互信息,增强正负例特征向量区分度,使模型重构无缺陷样本图像能力得到进一步提升;然后,利用训练好的模型得到待测色织物的重构图像,并通过计算得到待测样本与对应重构图之间的残差图像;最后,对残差图像进行阈值分割和数学形态学处理,实现了缺陷区域的快速检测和准确定位。该模型能有效重构多种色织物的纹理,相比传统自编码器能够实现更高的缺陷定位精度,满足多种复杂色织物缺陷检测场景的需要。

关键词：机器视觉色织物缺陷检测对比学习 Patch级别互信息潜在特征空间