穿刺力与缝纫机针的穿透性能

本文采用测定缝纫过程中穿剌力及计算穿刺功的方法分析、评价缝纫机针的穿透性能,为缝纫机针的结构设计和评价提供了有效的实验方法。

针穿刺软组织实验与穿刺力力学建模

通过针穿刺软组织实验,得出针穿刺软组织过程中穿刺力随位移变化的数据。在分析穿刺力与位移之间关系的基础上,选取非线性弹簧模型和二阶多项式模型对穿刺力进行最小二乘法拟合,得到穿刺力的力学模型。

不同含水率条件下油茶籽壳穿刺力试验研究

【目的】弹簧针插壳式油茶籽壳清选方法是基于茶籽与茶壳穿刺力的差异,将油茶籽壳混合物通过传送带传送,传送带上方设置有安装了弹簧针的针辊,油茶籽壳混合物经过针辊时,弹簧针会插起茶壳,插起的茶壳会被斜插梳齿板卸下,由此实现对油茶籽壳的清选,该清选方法对茶籽损伤小,清选率高。通过研究不同含水率下茶籽、茶壳穿刺力学性能的差异性,可以为油茶籽、油茶壳的机械化清选提供数据支撑。【方法】以霜降后采摘的“长林4号”油茶鲜果为试验材料,通过自然晾晒获得不同含水率的油茶果。将油茶鲜果按直径大小分为5级,取各级油茶果各3个,对所取油茶果的茶籽(内侧、外侧)、茶壳(茶壳内侧和外侧的头部、腹部、尾部)进行尺寸测量和穿刺力试验,试验共进行9组。【结果】茶壳厚度与茶籽横向尺寸呈正态分布,茶壳各部位穿刺力分布集中在5~10 N,茶籽内侧穿刺力分布集中在12~20 N,茶籽外侧穿刺力分布在15~40 N;在不同含水率条件下,茶籽外侧穿刺力大于茶籽内侧穿刺力;茶壳不同部位的平均穿刺力与油茶果含水率呈负相关,其中茶壳外侧平均穿刺力大于茶壳内侧平均穿刺力;茶籽和茶壳穿刺力差值与油茶果含水率呈正相关。【结论】油茶籽壳混合物清选时,若采用弹簧针插壳式清选方法,其关键工艺参数为:油茶果含水率大于35%,弹簧针的压缩力为10 N;生产中用压缩力为10 N的弹簧针穿刺茶壳,能够快速判断油茶果含水率是否大于45%。结果可为弹簧针插壳式油茶籽壳清选装置研究提供理论和试验依据,为油茶果的全产业机械化加工和副产物高值化应用提供依据。

用测穿刺力的方法评定织物的松紧程度

本文对穿刺过程进行了理论分析,通过实验测得了各类织物的穿刺曲线,借此方法研究了织物的松紧程度,并将测试结果作聚类分析,证明这种方法能反映出不同风格织物的差异,可以作为评定织物松紧程度的方法之一。

硅胶材料穿刺力学性能的实验研究

目的通过实验研究获取静脉穿刺机器人较为合适的穿刺方法。方法对弹性材料采用不同的穿刺速度、角度进行穿刺,从而获得各种穿刺方法过程中的力-时间曲线。结果在穿刺过程中,随着穿刺角度增大,所需的穿刺力越小;穿刺速度越快,穿刺力越大。结论在进行静脉穿刺机器人穿刺方法设计时,宜采用40°~45°穿刺角度和120~300 mm/min穿刺速度进行穿刺。研究结果为静脉穿刺机器人穿刺角度及速度的选取提供参考。

医疗穿刺针用低穿刺力硅化液的研究

以不锈钢材质血液透析用动静脉穿刺针为实验基材,采用硅化液对其进行浸渍硅化处理,检查了样品外观,测试了穿刺力和生物学性能。结果表明:未进行硅化处理的国产和进口钢针均不能直接临床使用;硅化液仅采用反应性硅油和硅油稀释剂配制时,硅化处理后的钢针穿刺力显著降低,且随着反应性硅油用量的增加,穿刺力下降但降幅逐渐收窄;向硅化液配方中添加适量黏度12500 mm^(2)/s二甲基硅油,钢针穿刺力继续降低;继续向配方中添加适量黏度1000 mm^(2)/s二甲基硅油,钢针穿刺力仅略有降低,但有利于硅化液分散;硅化液中反应性硅油和12500 mm^(2)/s二甲基硅油用量过多时,硅化液有在钢针表面积聚的风险;综合考虑,硅化液采用反应性硅油、12500 mm^(2)/s二甲基硅油、1000 mm^(2)/s二甲基硅油和硅油稀释剂复配较佳,其质量比优选4∶4∶2∶100,此时硅化液易于分散,经硅化处理后钢针的穿刺力平均值为0.88 N且生物学性能符合标准要求,可满足临床使用需求和显著降低患者疼痛感。将配方优化后的复配硅化液继续用于外径1.2 mm穿刺针的硅化处理,不锈钢穿刺针的穿刺力显著降低,穿刺力平均值由硅化处理前的1.8 N大幅降至硅化处理后的0.88 N,有望在其它规格穿刺针的硅化处理上得到广泛应用。

穿刺力检测传感器解耦方法研究

穿刺力检测是近距离放射性粒子植入机器人进针力识别的重要技术手段,研究采用多维力传感器探测近距离放射性粒子植入的进针力。多维力传感器标定是传感器研制的关键环节,是提高传感器精度的重要手段。多维力传感器通常采用一体化弹性梁,输出信号不可避免存在耦合关系,通过数字处理方法实现解耦是多维力传感器标定的核心技术环节。研究基于输入和输出呈线性关系的假设,采用单一方向逐次加载的方法,解算耦合矩阵各元素,获得穿刺力检测传感器的解耦矩阵,克服了穿刺力数值小,输出信号弱,数据处理困难等技术难题。

玉米抗倒性与茎秆穿刺力和拉力关系的初步研究

利用自行设计的茎秆穿刺和拉力仪,在玉米不同生育时期对我国41个不同玉米杂交种茎秆进行穿刺力和拉力试验,研究茎秆穿刺力和拉力与倒伏性的关系。结果表明,地上部第3茎节穿刺力能较好反映出穿刺力与倒伏的关系;主茎与地面呈45°夹角时的拉力能较好反映出拉力与倒伏的关系;茎秆穿刺力和拉力与倒伏性呈极显著相关。密度、茎秆穿刺力和茎粗是影响茎秆倒伏的主要因素,茎秆穿刺力和拉力可以作为测量玉米倒伏的指标。

中心静脉穿刺机理研究

穿刺力在不同的软组织内部表现的特征不同。进行穿刺针对软组织穿刺力模型的建立,可以对穿刺针在穿刺过程中的位置进行预判提供理论基础,提高穿刺精度,提高治疗效果。对中心静脉穿刺穿刺术进行分析,将穿刺过程分成4个阶段,并对每个阶段的力进行力学建模。搭建中心静脉穿刺试验平台,对穿刺过程中穿刺针力学模型进行验证,并对影响穿刺力大小的单因素进行了实验研究。实验结果表明随着穿刺角度的增大穿刺力也随之增大,随着穿刺针直径的变大,穿刺力也随之变大,穿刺速度的增大,穿对穿刺力影响较小。

不同种类的UHMWPE/R复合纱织物力学及防刺性能对比

文章选用由UHMWPE及黏胶纤维所纺制的相同线密度UHMWPE短纤纱/R、UHMWPE长丝/R包芯纱,UHMWPE短纤纱/R、UHMWPE长丝/R赛络菲尔纱4种不同种类的UHMWPE/R复合纱,分别织制相同规格平纹织物,并对其进行力学及静态防刺性能的测试对比。结果表明:各试样的拉伸断裂强度其纬向都略大于经向,而撕裂强度则相反。纱线的结构及物理性能在很大程度上影响了织物的力学性能。各试样的经向穿刺力略大于纬向,而沿试样45°方向的穿刺力都小于经纬向,且各试样中织物强力较高的普遍穿刺力较高,织物中毛羽的提高也有利于穿刺力的提高。

手术针穿刺软组织建模技术研究现状

软组织穿刺在临床医学中有着越来越多的应用需求,但穿刺过程中手术针与组织的相互作用和生物组织复杂性往往会导致穿刺误差产生。本文主要从穿刺力和穿刺误差两个方面介绍了国内外手术针穿刺软组织建模技术研究现状。所有研究都表明,轴向力可以分解为多种不同类型力,如刚性力、摩擦力和切割力。穿刺的误差主要由针体挠曲和组织变形两个因素引起。当前的学者们提出了各种不同的数学和有限元模型,对穿刺过程进行了分析,以求对穿刺力和误差进行预测,优化穿刺针设计和穿刺策略,从而提高穿刺的准确率。本文还对依照当前模型提出的一些穿刺策略进行简述,从而为软组织穿刺的研究和应用提供参考。

瓶塞穿刺器穿刺性能的研究

本文对不同形式瓶塞穿刺器的穿刺力、拔出力研究,对不同形式瓶塞穿刺器进行对比分析,结合安全风险、穿刺力等方面,给出瓶塞穿刺器的最优结构形式。通过本文的数据分析,旨在为产品研发带来准确、科学、客观的试验数据。

线圈长度对针织物顶破和穿刺性能的影响

文章研究了纬平针和双面集圈组织的顶破强力和准静态抗穿刺性能。实验结果显示:顶破强力和穿刺力均随着针织物线圈长度的减小而增大,两者有显著的线性相关;织物组织结构的差异影响织物的顶破和穿刺性能。

基于修正Kelvin模型的活检针预穿刺模型建立与分析

针对预穿刺过程中活检针的受力变化难以分析的现状,提出了一种修正Kelvin模型,对预穿刺过程中活检针的受力特点进行建模分析。与原有理论模型Kelvin-Voigt模型相比,修正Kelvin模型在考虑组织黏弹性的同时,研究了预穿刺力随穿刺时间和穿刺速度的变化情况。最后利用穿刺实验进行验证,通过对比分析Kelvin-Voigt模型和修正Kelvin模型的相对误差,发现修正Kelvin模型能够与实验数据实现更好的吻合。研究表明,修正Kelvin模型对预穿刺力进行建模分析更具合理性。

针穿刺软组织实验假体的制备与选择

梯度改变二甲基亚砜和去离子水的配比得到了透明度较好的水凝胶,并通过改变聚乙烯醇的质量分数来改变水凝胶的材料性质。通过针穿刺实验测得多组不同配比的水凝胶的力学曲线,并测量出每组水凝胶的透光率。找出了与肝脏组织材料性能最为接近的水凝胶假体的材料配比。实验结果表明,二甲基亚砜质量分数60%,聚乙烯醇质量分数8%的聚乙烯醇水凝胶力学性能最接近肝脏组织,透明度较高,最适合做针穿刺软组织实验的组织假体。

基于LabVIEW的力觉检测系统

研究了手术过程中穿刺针与生物组织的相互作用力,对穿刺力进行了建模,搭建了生物软组织的力觉检测系统,检测系统由软、硬件2部分组成。其中,硬件平台采用了德国生产的高精度位移平台为穿刺针提供动力,利用压阻式力传感器进行力信号检测,并通过数据采集卡实时收集力信号。软件平台利用Lab VIEW编程控制电机的运动和数据采集。利用平台进行了针穿刺实验,并利用MATLAB对实验数据进行了处理和分析,得出了穿刺力—位移曲线及其与影响因素的关系。

不同生育时期喷施植物生长调节剂对夏玉米形态特征、抗倒能力和生理效应的影响

以创玉198为试验材料,研究了6、8、10、12展叶期喷施植物生长调节剂对夏玉米形态特征、抗倒能力和生理效应的影响。结果表明:与对照(喷清水)相比,喷施植物生长调节剂降低了夏玉米株高、穗位高、基部茎节间长度和冠层透光率,增加了茎粗、根条数、根层数。叶面积指数表现出先降低后升高的趋势,在12叶期喷施叶面积指数最高,而茎秆穿刺力表现出逐渐上升的趋势。提高了夏玉米抗倒能力和产量,在8叶期喷施创玉198最高产量达9 164.5 kg/hm2,比对照增产6.72%。

一种新型套管针用穿刺针的设计

目的研制一种留置针用的新型穿刺针,克服现有穿刺针性能问题,同时能够降低生产成本,增强临床操作性。方法从设计上,用实心针丝替代传统的空心管丝,用三条切割刃口替代传统的两条切割刃口,用轴刃形式(针尖处于针丝的轴线上)替代传统的背刃或边刃,用实心丝侧边上的缺槽替代传统管材上的空心及侧孔,最终形成的新型实心穿刺针是由一段具有螺旋槽的实心钢丝构成的,断面呈有缺槽的圆形且一端呈三棱形。通过实验对刚度突变和穿刺力对比分析,体现新型穿刺针的特点和优势。结果新型实心穿刺针能够实现治疗过程中的穿刺目的,能避免传统留置针用穿刺针由于刚性突变而产生的潜在风险,特有螺旋槽结构不仅能满足观察回血情况的要求,还具有降低穿刺针直径需求的空间,即具有开发更细小规格留置针产品的潜在能力。结论新型的套管针用穿刺针,从中空到实心,不仅能够满足穿刺、观察回血的基本要求,还可以避免传统穿刺针因刚度突变带来的风险。另外,这种穿刺针还具有穿刺力更小、拓展空间更大的优势。

玉米茎秆性状与倒伏性的相关和通径分析

选取3个代表性的玉米品种研究茎秆性状与倒伏的关系。结果表明:倒伏性与种植密度、茎秆拉力、茎秆穿刺力、茎粗、株高和穗位具有极显著相关性;与气生根层数具有显著相关性;密度、穿刺力、茎粗和穗位是影响茎秆倒伏的主要直接因素,可以作为衡量玉米倒伏的指标。

基于悬臂梁模型的针挠曲预测

目的分析针穿刺组织过程中的挠曲量和穿刺针受力情况,提高针穿刺精度。方法搭建包括工业相机、步进电机和光源等组成的测量设备。用针轴直径分别为1.3、0.9、0.6 mm的穿刺针进行针穿刺软组织实验,利用力传感器得到不同穿刺速度(5、10和15 mm/s)下的穿刺力,通过数字图像处理得到穿刺针的挠曲量。在分析针受力的基础上,构建预测针挠曲量的悬臂梁模型。结果利用悬臂梁模型对直径为1.3、0.6 mm穿刺针在5 mm/s速度下的挠曲量进行预测,其绝对误差小于0.5 mm,相对误差小于10%。结论所建模型能够实现对针穿刺挠曲的预测,可以为机器人辅助柔性针穿刺路径规划和避障运动提供参考。