便携式呼出气冷凝液采集装置的设计

目的:为满足人呼吸道(尤其下呼吸道)感染快速筛查的需要,研制一种基于自然呼吸方式的便携式呼出气冷凝液(exhaled breath condensate,EBC)采集装置。方法:该装置由制冷单元、散热单元和冷凝单元组成。制冷单元采用TES1-7102型Peltier效应制冷半导体作为制冷元件;散热单元由高导热铝质散热片和高速无刷散热风扇组成;冷凝单元由导冷板和冷凝器组成,其中,导冷板为合金铝薄片,冷凝器采用3D打印技术制备,材质为疏水性聚乳酸,具有主、次2级导流槽以及超薄冷凝表面。为验证该装置的性能,进行制冷、导热和冷凝性能分析及人EBC采集和内容物分析。结果:制冷、导热和冷凝性能分析结果表明,开启制冷后,该装置的冷凝器表面温度与人呼出气的温差可达到冷凝所需温差,且冷凝表面未形成明显热阻,人呼出气在冷凝表面发生气-液相变后可快速形成较大液滴便于采集。人EBC采集及内容物分析结果表明,该装置可实现各个年龄段人群EBC的居家自采集,且采集的EBC样本中白细胞介素、C反应蛋白等炎症相关指标的浓度及pH值与受试者呼吸道感染相关。结论:该装置操作简单,可避免吹气式采集的不适感和唾液污染的风险,在呼吸道感染等相关疾病的快速诊疗和动态监测方面具有较好的应用价值。

基于信息化技术的“体温计计量检定”单元对比分析式教学设计

为提高“体温计计量检定”教学单元教学效果,采用信息化技术和对比分析教学手段,引导学员思考三种体温计测量原理、通用指标和检定项目的异同及意义,加深其理解。学员课前通过智慧校园云平台预习,实验课利用信息化教学管理系统实现发布计划、线上预约、上传报告和辅导答疑等功能。该教学单元不仅丰富了《医学计量学》课程教学手段,提升了课堂教学效果,而且能显著提升学员的学习热情。

“体温-血压-血氧”一体化计量标准装置的研制

目的针对飞行员飞行前“三查”医疗设备长期处于漏检或不检的问题,以伴随计量保障思想为指导,设计研发一种便携、集成、高效的“体温-血压-血氧”一体化计量标准装置。方法标准装置总体采用一体化、便携化和模块化设计思路,设计标准黑体、脉动血压模拟发生器和光电模拟指等核心部件,分别实现体温、血压/心率、血氧/心率三大指标的快速、便捷、准确的计量检测。结果标准装置技术指标符合《JJF 1107-2003测量人体温度的红外温度计校准规范》《JJG 692-2010无创自动测量血压计检定规程》和《JJG 1163-2019多参数监护仪检定规程》等国家计量规程要求,可实现红外体温计、电子血压计和指夹式血氧仪设备的全流程、便携化计量检测操作。结论本装置可实现伴随式计量保障,提升飞行前“三查”医疗设备的准确性和可靠性,从而有效保障飞行安全。

基于支架式教学法的《人机系统》训练系统设计与开发

目的针对《人因工程》课程《人机系统》章节教学内容,基于空军军医大学先进的智慧教室硬件平台和支架式教学方法,设计开发应用于课堂教学的训练系统。方法采用Unity平台开发,按照教学内容重难点,设计了任务介绍、互动操作、视频演示三个功能模块;按照地空导弹人机系统特点,设计了机器布局、人员编制、作战资源分配三个任务单元搭建形成知识脚手架。结果该训练系统实现了地空导弹人机系统运行的理论还原,逐步将学员的感性常识引入理性认知,教学内容覆盖人机功能分配的关键知识点,对机器、人力资源的安排进行交互设计,能够以系统工程师视角还原地空导弹人机系统的机器功能和人员组织架构。结论本训练系统的开发和应用为《人因工程》教学和智慧教室使用提供了一种灵活生动、易于理解的新手段,能够有效提升课堂教学效果。

基于虚拟现实技术的方舱医院训练系统设计与实现

目的针对方舱医院这类大型卫生装备难以开展实践训练的难题,基于先进的虚拟现实技术,设计开发方舱医院虚拟现实训练系统。方法系统采用C/S架构设计,按照教学功能需求设计示范教学、模拟训练、考核评估三大功能模块,按照方舱医院装备训练科目设计结构布局、舱室装卸、连接展开、舱内展收四大训练单元。结果该系统实现了方舱医院全部舱室的系统建模,画面品质达AAA级标准,能够真实还原90%以上装备细节,关键部位进行交互设计,可沉浸式实景重现方舱医院的功能和结构。结论本系统为方舱医院装备展收训练提供了一种简便易行、成本低廉的新手段,能够有效提升部队卫勤保障训练水平。

弥散富氧对高原颅脑损伤小鼠行为学及海马CA1区的影响

目的:探索低压低氧环境下弥散富氧对颅脑损伤小鼠的行为学以及海马CA1区的影响。方法:利用低压低氧舱模拟海拔6000 m环境,利用便携式膜法氧气机与IVC笼构建弥散富氧笼。将21只雄性C57小鼠随机分为颅脑损伤(TBI)平原组(Sham组)、TBI低氧组(TLO组)和TBI富氧组(THO组)。TLO组与THO组置于模拟舱内饲养1周(24 h/d),THO组每天24 h富氧30%±3%(V/V),Sham组置于当地海拔约400 m同时饲养。1周后,对小鼠体质量、行为学指标进行测量,并观察海马体结构。结果:实验前各组小鼠体质量无统计学差异(P>0.05);实验后TLO组与THO组体质量显著降低(P<0.05),且THO组较TLO组小鼠体质量显著上升(P<0.05)。与Sham组相比,TLO组垂直活跃度显著降低(P<0.05);与TLO组相比,THO组水平活跃度及垂直活跃度显著增强(P<0.05)。TLO组海马锥体细胞胞核体积缩小,染色加深;THO组海马锥体细胞结构损伤显著减轻,排列相对整齐。结论:模拟海拔6000 m进行弥散富氧干预可有效减轻高原TBI小鼠海马损伤,降低其烦躁和焦虑程度,提高空间探索能力。

便携式PSA制氧机高原适应性试验及应用效果评价

目的:通过对便携式变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)制氧机进行高原适应性试验和应用效果的初步评价,以期为高原人群提供更科学有效的富氧干预手段。方法:采用低压舱分别模拟3 000、4 000、5 000 m 3个海拔高度,在各海拔高度对制氧机的富氧气体氧体积分数和供气量进行测试,同时采集8名被试人员在每个海拔高度使用制氧机富氧前后的血氧饱和度(SpO2)和心率(HR)数据,并赴海拔3 800 m地区采集另外8名被试人员使用制氧机富氧前后的SpO2和HR数据,通过对比使用该制氧机富氧前后被试人员SpO2和HR的变化对其应用效果进行初步评价。结果:该制氧机的富氧气体氧体积分数和供气量会随着海拔的增高有一定的下降(P<0.05),但是在海拔5 000 m高度时富氧气体氧体积分数仍能维持在88%,供气量高于36 ml/次,且在固定海拔高度时其富氧气体氧体积分数和供气量波动不大;在模拟高原环境和高原实地使用该制氧机富氧后被试人员的SpO2显著升高(P<0.05),HR显著下降(P<0.05);在海拔3 800 m,富氧3 min对SpO2的提高效果可以至少持续到停止富氧后10 min(P<0.05),HR在停止富氧后1 min内迅速升至富氧前水平。结论:便携式PSA制氧机性能稳定,能够有效缓解急进高原人群缺氧状态,对于保障进驻高原人群的身体健康具有十分重要的意义。

脉冲电磁场调控SREBP-1c及氧化应激改善db/db小鼠肝脂肪变性研究

目的:探究脉冲电磁场(PEMF)改善db/db小鼠肝脏脂肪变性的潜在机制,以期为PEMF用于改善非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)提供实验依据。方法:通过C57BL/KsJdb/db小鼠构建NAFLD模型,随机分为PEMF组和NAFLD组,对照组由8只C57BL/KsJ小鼠组成。PEMF组每天施加外源性PEMF(20Gs,1h)刺激,持续12周,其他组不做任何处理。实验结束后检测空腹血糖、血清胰岛素,计算HOMA-IR;检测肝脏甘油三酯、丙二醛、还原性谷胱甘肽及氧化型谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶;检测SREBP-1c蛋白表达量。结果:PEMF组胰岛素抵抗水平降低约25%;丙二醛及氧化型谷胱甘肽水平显著下降,而还原性谷胱甘肽与谷胱甘肽过氧化酶水平明显上升;SREBP-1c的蛋白表达量较NAFLD组减少约35%左右;脂滴数量和大小均显著降低;肝脏TG含量降低至(4.49±0.86)mmol/gprot。结论:PEMF通过调控SREBP-1c及氧化应激改善db/db小鼠肝脏脂肪变性。

模拟高原环境下实验动物富氧系统的构建及应用

目的针对高原弥散富氧研究需求,构建一套动物实验弥散富氧系统,为弥散富氧防护机制研究提供硬件支撑。方法通过检测单元膜在不同压力比条件下的富氧浓度及富氧流量的变化来研究富氧膜元特性;基于该特性组装富氧设备,并在低压低氧舱内测试设备性能;将富氧设备与独立通气笼(IVC)组合构建弥散富氧系统。为验证其有效性,将8周龄雄性SD大鼠随机分为正常(NC)组、低压低氧(HH)组和低压富氧(HO)组。采用低压低氧舱构建等效海拔为5000 m的HH模型,低压低氧舱和本弥散富氧系统共同构建HO模型,而NC组大鼠不作任何干预。NC、HH和HO组造模周期均为7 d。造模完成后,通过苏木精伊红(HE)染色观察大鼠海马结构的变化。结果本研究构建的弥散富氧系统可以在海拔5000 m以下构建≥25%富氧浓度的弥散富氧环境。HE染色结果表明,HH组大鼠海马CA1区锥体神经元变性数目相比NC组明显增多,而HO有效减少了HH导致的锥体神经元变性数目。结论本研究基于膜法空分技术,通过调节压力比装配富氧设备,实现IVC内弥散富氧环境构建,并验证了其防护效果,为下一步进行弥散富氧防护机制研究提供了硬件平台支撑。

生物医学工程专业开展大型医学影像设备计量教学的对策分析

本研究通过分析国内高等院校开展大型医学影像设备计量教学的现状,探讨了生物医学工程专业的优势及其与医学计量人才培养需求的内在联系,阐明了高等院校生物医学工程专业开展大型医学影像设备计量教学的必要性;并分别从课程建设、教学设计、教材建设、条件建设和师资队伍方面提出了具体的思路和对策,有望为高等院校开展大型医学影像设备计量教学提供指导和帮助。