3D打印前臂外固定支具的有限元分析与结构优化设计

背景:使用3D打印技术制作适合患者个性化的支具普遍存在,但却缺乏支具对前臂骨折断裂处保护效果的生物力学验证。目的:将逆向建模、有限元分析与拓扑优化等方法相结合,提出一种3D打印制作前臂支具的可行性方法,并通过有限元分析验证支具的有效性。方法:采用逆向建模方法,通过医学图像处理软件Mimics构建1例男性志愿者前臂模型,并利用参数化设计软件Grasshopper对Rodin 4D采集的前臂数据进行处理并建立支具模型。依据前臂生物力学特性对佩戴支具的前臂整体模型进行有限元分析,再根据有限元分析结果对支具进行拓扑优化并作打孔处理,最后用3D打印机将支具打印出来。结果与结论:(1)在100 N的压力载荷下,骨折断裂处应力与位移分别为1.53 MPa和0.27 mm,而前臂在支具保护下断裂处的应力与位移分别下降到0.19 MPa和0.005 mm;(2)在保证支具力学性能前提下对支具进行拓扑优化,通过对比优化后支具的支承刚度结果,选择减少40%体积作为优化结果,再根据优化结果使用Grasshopper插件对支具进行打孔减材处理;(3)通过对比由不同文样镂空设计的支具强度,选择泰森多边形作为打孔文样;(4)提出使用数字化设计与3D打印技术制作的前臂支具具有可行性,实验建立了完整的前臂支具设计、验证及制造系统。

小胶质细胞组蛋白去乙酰化酶3在低压低氧诱导的氧化应激中的作用

目的探究低压低氧对脑内氧化应激的影响及小胶质细胞HDAC3在其中的作用。方法将野生型小鼠置于模拟海拔高度6000米的低压舱中连续饲养7 d,随后取小鼠海马组织并提取RNA,实时定量聚合酶链反应(real-time polymerase chain reaction,real-time PCR)检测氧化应激标志物诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和超氧化物歧化酶(superoxidase dismutase,SOD)的mRNA,以及缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factors-1α,HIF-1α)和组蛋白去乙酰化酶3(histone deacetylases 3,HDAC3)的mRNA。利用低氧培养箱[0.1%(体积分数)O2]对小胶质细胞系BV2细胞进行低氧处理,蛋白质免疫印迹和real-time PCR法检测iNOS、SOD、HDAC3和HIF-1α的蛋白及mRNA水平,以及利用活性氧(reactive oxygen species,ROS)检测试剂盒和流式细胞术检测氧化应激水平。然后敲低或抑制小胶质细胞系HDAC3表达或活性,并进行低氧处理,检测上述相关因子及ROS的变化。最后,利用小胶质细胞特异性敲除HDAC3的小鼠进行低压低氧[0.1%(体积分数)O2]处理,检测干预小胶质细胞HDAC3表达之后iNOS的表达水平。结果体内实验结果显示低压低氧处理显著增加小鼠脑内iNOS和SOD的mRNA;体外实验结果显示低氧处理导致BV2细胞iNOS、HDAC3和HIF-1α的蛋白水平升高,且iNOS和SOD的mRNA也增加。流式分析结果显示低氧处理导致BV2细胞ROS水平上升。敲低或抑制HDAC3则可以显著抑制低氧诱导的ROS产生和iNOS上调。特异性敲除小胶质细胞HDAC3可以显著抑制低压低氧处理导致的小鼠脑组织中iNOS上调。结论低压低氧可引起脑组织及小胶质细胞氧化应激水平升高,抑制小胶质细胞HDAC3可减轻低压低氧诱导的氧化应激。

灌木切割粉碎一体机结构设计与仿真分析

针对目前灌木营林机械工作效率低,工作量大等问题,设计了一种灌木切割粉碎一体机,以提高生产效率,减少人力物力。重点对割灌机构、喂入机构、切削机构和粉碎机构进行原理分析与设计,对重要部件进行计算校核,同时对粉碎室与粉碎锤片进行结构改进。最后通过ADAMS软件对结构进行仿真分析。结果表明:整机结构设计合理,设计方案可行,可满足正常营林作业的需要。该研究结果可为后续整机的优化改进和样机制作提供参考。

金属增材制造构件的激光超声无损检测研究进展

金属增材制造技术具有高效成型、节省材料和短加工周期等优点,能突破传统制造工艺的局限生产出空间结构复杂的构件,深受汽车工业、航空航天和医疗器械等领域的青睐。然而,增材制造技术在成形过程中产生的未熔合、裂纹和孔洞等缺陷限制了增材制造技术在工业上的推广与广泛应用。因此,金属增材制造产品的质量控制特别是在线监测具有重要意义。超声检测是材料内部缺陷最常用的手段。相较于传统超声无损检测技术,激光超声无损检测具有非接触、灵敏度高和适用于恶劣环境等优势,可以实现快速在线监测。本文扼要地介绍了金属增材制造和激光超声无损检测的技术特点,分析了激光超声的两种作用机制,简单地介绍了激光超声无损检测的原理和检测系统的搭建,系统地总结了国内外激光超声无损检测在普通金属材料和增材制造材料上的应用进展,并对激光超声无损检测技术应用于增材制造过程进行了展望。

新型冠状病毒诊断技术展望

新型冠状病毒是2019年末新发现的传染能力强,危害性大的RNA病毒,属于冠状病毒科。患者感染该病毒后导致严重的肺炎,而目前针对该病尚无特效药,早确诊、早隔离、早治疗是防止该病扩散和提高治愈率的关键。因此,当前亟需快速、敏感和特异的早期实验室诊断方法。该文从核酸和蛋白质水平检测技术两方面进行探讨,为此次新型冠状病毒感染的检测方法的建立提供参考。