结核分枝杆菌潜伏感染抗原Rv2628c-Rv1737c融合蛋白的原核表达与免疫原性分析

目的原核系统表达、纯化结核分枝杆菌潜伏感染抗原Rv2628c-Rv1737c融合蛋白,并检测其能否被结核感染者外周血PBMC细胞识别,通过小鼠模型判定其免疫原性。方法按照原核系统密码子特点,全基因合成Rv2628c-Rv1737c表达核酸序列,构建表达质粒pET24a-Rv2628c-Rv1737c,原核细胞内诱导表达、亲和层析纯化Rv2628c-Rv1737c蛋白;分离不同患者样本PBMC细胞,抗原刺激后,通过q-PCR分析IFN-γmRNA表达差异,判定融合蛋白能否被TB感染者识别;联合融合佐剂DMT免疫BALB/c小鼠,检测体液免疫应答水平。结果原核克隆的重组表达质粒pET24a-Rv2628c-Rv1737c测序正确,融合蛋白以包涵体表达形式存在,经复性、亲和纯化后,分子量为57 kDa,纯度90%以上。以Rv2628c-Rv1737c融合蛋白刺激TB感染者,尤其TB潜伏感染(LTBI)者,外周血PBMC细胞IFN-γmRNA水平高于健康对照者(P<0.05);同时,BCG+Rv2628c-Rv1737c/DMT诱导小鼠能产生高水平的IgG抗体。结论原核重组可获得高纯度Rv2628c-Rv1737c融合蛋白,其作为潜伏感染抗原,可被TB感染者PBMC细胞识别,具有较强的免疫原性,是具有潜力的TB候选亚单位疫苗靶抗原,可用于TB感染尤其是潜伏感染的预防及实验室诊断。

RV减速器的多目标层次优化设计

为了使RV减速器的结构更加紧凑、传动效率更高和承载能力更强,提出了一种基于层次分析法(AHP)的RV减速器多目标优化设计方法。以RV减速器的体积、传动效率和摆线轮接触应力为多目标函数,借助层次分析法(AHP)对优化目标进行评估,计算各个目标的权重,将多个目标通过加权法转化为单目标函数,其次建立了包含参数范围、强度校核及结构限制的约束条件。最后利用遗传算法(GA)实现多目标优化设计问题的求解。优化结果表明,优化后的RV减速器体积减小、传动效率更高、承载能力更强,综合性能提高了8.0%。为实际生产应用中减速器的优化设计提供理论和方法指导。

伺服特征信息与RV减速器负载关联性研究

针对现有RV减速器工况识别中传感器安装位置受限和采集信号易受外界噪声干扰等问题,综合利用伺服特征信息对RV减速器工作状况进行监测,提高工业机器人在制造领域的服役性能。首先,根据RV减速器的结构参数及工作机制,分析输入转速与RV减速器关键频率、伺服特征信息与负载之间的关联性;然后,基于K-means聚类算法构建伺服特征信息与RV减速器负载之间的关联性辨识模型;最后,通过搭建RV减速器试验平台采集不同负载工况下伺服系统反馈信息,进行相应处理后运用关联辨识模型,实现了对负载状态的精确识别,识别率高达97.45%。本文可为基于伺服特征信息的RV减速器运行状态监测提供技术支撑。

基于IAS信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取

RV(rotary vector)减速器广泛应用于工业机器人,研究其关键零部件的故障检测方法具有重要意义。由于RV减速器结构复杂、摆线轮转速低、故障冲击较弱等问题,造成摆线轮故障特征难以用常规振动分析方法提取。针对上述问题,提出一种基于瞬时角速度信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取方法。首先对编码器角度信号进行采集,然后使用向前差分法获得瞬时角速度信号,在此基础上,使用角域同步平均提取摆线轮周期相关同步分量,消除非同步干扰,并通过构建边带信噪比指标选取故障信息丰富的啮合谐波频带进行带通滤波,最后对滤波后的信号进行窄带解调,实现对RV减速器摆线轮的故障特征提取。试验结果表明,该方法可以有效地提取RV减速器摆线轮故障特征,且自适应实现优化带宽选择。

面向传动性能的分体式RV减速器结构优化

针对当前国产RV减速器加工成本高,传动效率低等问题,提出分体式摆线轮结构对原齿廓进行优化以减少加工难度,提升加工效率。分析RV减速器传动原理,提出了分体式摆线轮的设计方法,确定各零部件的参数尺寸,以负载性能,传动精度,传动效率为评价指标,构建多目标评价函数,采用NSGA算法实现面向性能的RV减速器结构参数优化。构建RV减速器三维模型,采用Adams动力学分析对其各项指标进行评定,验证设计方法的有效性。同时,采用有限元分析对设计出RV减速器结构的合理性进行验证分析。

Autostrain RV技术联合TDI-Tei指数对肺心病患者右心室收缩功能的评估价值

目的 探讨右心室自动应变定量技术(Autostrain RV)联合组织多普勒(TDI)-Tei指数对慢性肺源性心脏病(CPHD)患者右心室收缩功能的评估价值。方法 根据肺动脉收缩压(PASP)将111例CPHD伴三尖瓣反流患者分为3组:A组(35~49 mmHg, 1 mmHg=0.133 kPa)40例,B组(50~69 mmHg)36例,C组(≥70 mmHg)35例,纳入同期40名健康体检者作为对照组,测量4组常规超声参数及TDI-Tei指数,应用Autostrain RV技术获取右心室整体长轴应变(RV4CSL)、右心室游离壁纵向应变(RVFWSL)、游离壁基底部纵向应变(B-RVFWSL)、中部纵向应变(M-RVFWSL)及心尖部纵向应变(A-RVFWSL)数据,比较各组间差异。结果 与对照组相比,A、B、C组RV4CSL、RVFWSL、B-RVFWSL、M-RVFWSL、A-RVFWSL绝对值及三尖瓣环收缩期平面位移(TAPSE)均减小(P<0.05),且随着PASP升高依次降低,TDI-Tei指数升高(P<0.05),且随着PASP升高依次升高,组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。相关分析显示TDI-Tei指数与RVFWSL相关性较高(r=0.553,P<0.001)。ROC曲线显示Autostrain RV技术、TDI-Tei指数单独及联合评估右心室收缩功能的AUC均大于0.70,联合评估价值更高。结论 Autostrain RV技术能够敏感、准确地评价CPHD患者早期心肌功能障碍,联合TDI-Tei指数可进一步提高评估效能,为临床及时干预提供客观依据。

结核分枝杆菌Rv3425-16kD融合蛋白原核表达及其刺激ATB患者IFN-γ释放水平研究

目的 原核系统表达与纯化结核分枝杆菌(mycobacterium tuberculosis, MTB)融合蛋白抗原Rv3425-16kD,检测其能否被活动性结核病(active tuberculosis, ATB)中肺结核患者和结核潜伏性感染(latent TB infection, LTBI)者外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMCs)识别,探讨作为诊断抗原鉴别活动性结核感染的可行性。方法 利用原核表达系统表达融合蛋白Rv3425-16kD并进行亲和纯化,以Western Blot法鉴定;收集结核病医学部收治的的ATB患者、LTBI者和健康人外周血,分离PBMCs,分别用Rv3425-16kD融合蛋白、早期分泌靶抗原6/培养液蛋白10(ESAT-6/CFP10)和MTB全菌裂解液刺激后,提取细胞总RNA,荧光定量PCR方法检测γ-干扰素(Interferon-γ,INF-γ) mRNA的表达,通过t检验分析刺激前后PBMCs IFN-γ mRNA的表达差异。结果 原核系统表达及纯化的Rv3425-16kD融合蛋白相对分子质量均为37kD。健康人PBMCs刺激前,IFN-γ mRNA表达量为4.2±1.6,MTB全菌裂解液刺激后为14.7±3.5,差异具有统计学意义(P<0.001),另外两组刺激没有明显变化;ATB患者PBMCs刺激前,IFN-γ mRNA表达量为3.7±1.2,经Rv3425-16kD融合蛋白、ESAT-6/CFP10抗原多肽和H37Rv全菌裂解液分别刺激后IFN-γ mRNA表达量为:166.0±29.7、13.7±5.8和213.0±33.5,三组抗原在刺激前后IFN-γ mRNA表达量差异均具有统计学意义(P<0.001)。结论 原核重组的Rv3425-16kD融合蛋白可被ATB患者PBMCs细胞识别,具有较强抗原刺激作用和特异性,可用作MTB感染的预防及诊断。

基于色度分析的RV减速器健康状态评估

针对基于声发射的RV减速器运行状态监测中,声发射信号易被噪声影响,并且判别性特征难以获取的问题,本文提出了基于小波变化的声发射信号降噪方法,在此基础上提取了具有判别性特征的峭度信息,作为判断RV减速器健康状态的重要指标。

RT-3DE联合Autostrain RV技术评价冠心病合并右冠状动脉狭窄患者右心室功能

[目的]探讨实时三维超声心动图(RT-3DE)联合二维斑点追踪成像技术(2D-STI)中的右心室自动应变定量技术(Autostrain RV)评估冠心病合并右冠状动脉狭窄患者右心室功能的临床价值。[方法]收集132例疑诊为冠心病的患者,根据冠状动脉造影结果分为未发现有大于50%冠状动脉狭窄的对照组、冠心病未合并右冠状动脉狭窄组(单纯冠心病组)及冠心病合并右冠状动脉狭窄组,对三组研究对象进行常规超声测量、Autostrain RV技术分析以及RT-3DE分析。[结果]与对照组相比,单纯冠心病组、冠心病合并右冠状动脉狭窄组右心室游离壁基底段心肌纵向应变(Basal RVFWSL)、右心室游离壁中间段心肌纵向应变(Medial RVFWSL)、右心室游离壁心尖段心肌纵向应变(Apical RVFWSL)、右心室游离壁纵向应变(RVFWSL)、右心室四腔整体纵向应变(RV4CSL)、右心室射血分数(RVEF)、右心室每搏量(RVSV)及右心室每搏量指数(RVSVI)均降低,右心室收缩期末容积(RVESV)及右心室收缩期末容积指数(RVESVI)升高,差异均有统计学意义(均P<0.05);ROC曲线分析发现2D-STI各参数中RVFWSL指标以及RT-3DE各参数中RVEF指标诊断效能较高;2D-STI RVFWSL指标与RT-3DE RVEF指标联合诊断效能更高,灵敏度为90.9%,特异度为95.3%。[结论]RT-3DE联合Autostrain RV技术可提高评估冠心病合并右冠状动脉狭窄患者右心室功能损伤的准确性,为早期治疗提供依据,临床应用价值高。

基于改进NSGA-Ⅱ算法的RV减速器参数多目标优化研究

旋转矢量(RV)减速器是工业机器人核心部件,对于机器人的性能起到关键作用。针对提升RV减速器综合性能的问题,从优化传动压力角的相关参数出发,对其结构参数(摆线轮齿数、短幅系数、针径系数、摆线轮宽度等)的多目标优化设计进行了研究。首先,研究了摆线轮平均压力角、传动效率和传动机构体积三者的相关参数之间的关系;然后,以此为优化目标,在摆线轮标准齿廓方程的基础上建立了多目标优化数学模型(该模型采用了基于非支配占优排序遗传学算法(NSGA-Ⅱ)改进了交叉算子系数生成的改进NSGA-Ⅱ算法);通过模型求解得到了帕累托最优解集,根据模糊集合理论的相关方法选取了最优解;最后,以某公司220-BX型RV减速器为例,进行了优化设计,建立了3D模型后进行了有限元分析,并加工出实验样机,进行了传动效率对比实验。实验结果表明:摆线轮平均压力角减小了7.19%,体积减小了11.1%,传动效率提高了4.9%。研究结果表明:该模型交互性强,能提高设计效率并节省设计开销,可为实际RV减速器工程优化设计提供参考。

一种未知转速下的RV减速器故障诊断方法

随着制造业的快速发展,工业机器人已经成为智能制造的核心执行单元。针对旋转矢量(Rotary vector,RV)减速器在运行过程中转速时变、瞬时转速不易被读取的问题,提出一种基于电流信号和振动信号的RV减速器健康状态评估方法。基于电流信号的瞬时频率获取输入转频信息,计算得出减速器组成部件的故障特征频率;同步截取平稳振动信号,再利用粒子寻优的变分模态分解算法对提取出来的振动特征进行分解,并基于多维评价函数选取故障敏感分量进行包络分析,以挖掘故障信息进而评估其健康状态。最后,通过实验数据集验证该方法的有效性。结果表明,本文所提方法可以获得工业机器人在作业时的关节输入转速,同时,多维评价函数可以从RV减速器信号中提取富含冲击信息的故障敏感分量。

基于智能算法的RV减速器选配平台

RV减速器选配平台是为了解决工业行业内减速器零件选配的效率问题,提高工厂的生产能力而开发出的智能算法选配平台.该平台采用前后端分离模式开发,前端使用Vue.js框架,后端使用Spring Boot框架,由MySQL数据库提供数据存储和数据支持.同时,平台结合智能寻优算法(遗传算法、人工蜂群算法、粒子群算法等)进行零件选配分析,并引入自适应函数调整策略,解决算法容易陷入局部最优的状况.RV减速器选配平台具备了用户管理、零件数据管理和零件选配等功能.经试验证明,平台可以根据制定好的条件约束进行零件的匹配,提高了零件选配的成功性.

基于特征融合的RV减速器局部故障诊断研究

为提高模拟真实工况下RV减速器局部故障诊断方法的可靠性与识别精度,降低工业机器人的故障率,本文提出一种基于频谱、时频谱特征融合的方法,设置三种负载影响因素,采集伺服系统在不同模式下反馈的电流信号,并对电流信号进行快速傅里叶变换(FFT)和小波包分解(WPD),从而获取频谱、时频谱曲线。提取频谱曲线中的平均频域、重心频率、均方根频率及频率标准差用作频域特征值,将时频谱曲线中4个频带能量值用作时频域特征值,并构建融合特征向量;利用基于Sigmoid函数的极限学习机(ELM)对RV减速器的3种工作模式进行识别。结果表明:进行特征融合后,测试集数据的准确率与仅使用频谱特征、时频谱特征相比分别提高了10.95%和5%。本文所研究的方法能够有效提高故障识别准确率,为开发工业机器人无传感在线监测提供指导。

工业机器人用RV减速器的齿廓动态磨损特性

针对工业机器人用精密RV减速器齿廓动态磨损难以准确预测的问题,以BX-40E减速器为实例,基于广义Archard磨损公式,通过等效实验求得不同位置条件下减速器的磨损系数,并在磨损预测过程中考虑磨损演化后不同位置条件变化的影响。根据变形协调理论和Langkali-Nikraves接触力模型确定齿间载荷分配与接触压力,考虑时变齿廓磨损与啮合力激励,采用解析建模方法建立了传动系统齿廓动态磨损数值计算模型。对比磨损系数取定值的齿廓磨损曲线,磨损数值与齿面分布规律均存在显著差异,整体差异随磨损次数增加而加剧,得出考虑接触位置条件差异的磨损系数对齿面磨损量化的准确性与必要性。摆线轮、针齿轮的齿面磨损深度曲线沿齿廓呈非对称不规则的倒“W”形,靠近齿根齿顶的部分因磨损而率先脱齿后再啮合,造成冲击,从而出现微突峰。在摆线齿廓凹凸过渡位置几乎不发生磨损。随磨损次数增加磨损峰峰域变窄,磨损率增势非均匀减缓。啮合力与压力角之间成一次函数映射关系。文中研究结果可为提高摆线针齿轮的减磨减振性能提供理论基础。

RV减速器摆线轮齿廓多目标修形的优化与研究

在RV减速器的修形过程中,存在难以保证RV减速器承载能力和传动精度能够综合提升的问题,且以往关于修形的研究大多数都是单目标修形,为此,提出了一种以RV减速器承载能力和回差为目标的优化方法,并使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。首先,考虑了摆线轮修形后的齿廓方程以及修形所需要RV减速器的具体参数,并对标准摆线轮产生的接触力进行了分析;然后,确定了摆线轮和针齿最大接触力的位置,得出了摆线轮齿作用力的计算方法;比较了摆线轮与针齿之间的初始啮合间隙以及摆线轮与针轮变形量的大小,对同时啮合的齿数进行了判断,采用MATLAB迭代计算的办法,计算了准确的最大接触力,并使用赫兹公式算出了最大接触力;最后,分析了不同的修形方式对回差的影响,并建立了多目标优化模型,采用改进后的NSGA-Ⅱ算法gamultiobj遗传算法进行了寻优,求解得到了最小适应度下的较优修形量;为验证该修形方法的准确性,使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。研究结果表明:经过优化后摆线轮齿间最大接触应力相较于等距修形和移距修形分别降低了11%和13%,优化后的回差为0.013′,回差相较于等距修形和移距修形均得到了提高;以承载能力和回差为优化目标的多目标修形能够较好地解决RV减速器综合性能提升的问题。

RV减速器的模态对其传动误差的影响规律研究

为揭示RV减速器模态对传动误差的影响规律,以RV-40E为研究对象,利用等价模型法构建其质量刚度动力学模型,建立了RV减速器传动误差与固有频率的数学模型;通过刚度质量比,发现传动误差与固有频率呈负相关性。为验证该模型,选取纳博特斯克和国内企业的RV-40E产品进行固有频率、刚度和传动误差的对比测试,发现RV减速器一阶固有频率越大,刚度质量比越大,传动误差越小。研究为RV减速器的模态和性能测试提供了方法,为RV减速器从几何结构设计向性能设计转变提供了重要的参考依据。

RV减速器摆线针轮传动啮合区间研究

针对RV减速机传动过程中,其啮合点数无法通过现有设备进行检测的问题。提出首先建立RV减速机关键部位的接触刚度,进而推导出其对应的扭转刚度;其次,根据整机扭转刚度和局部扭转刚度推导出摆线轮与针轮组件间的总啮合刚度,然后使用RV减速机综合试验台检测RV减速机在各负载扭矩下的整机扭转刚度;最后,以摆线轮与针轮间的总扭转刚度值为参考,结合实验实际检测结果,从扭转刚度结果中选取最接近的刚度值作为实际啮合区间,并通过有限元分析验证了理论分析的正确性。

结核分枝杆菌Rv1446c、Rv2145c、Rv2971、Rv0491基因的克隆表达研究

目的在大肠杆菌中高效表达结核分枝杆菌Rv1446c、Rv2145c、Rv2971、Rv0491的蛋白。方法通过聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)扩增Rv1446c、Rv2145c、Rv2971、Rv0491基因,以质粒pET28a为表达载体,构建重组质粒,转化大肠杆菌BL21(DE3)。以异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达目的蛋白,通过SDS-PAGE鉴定rRv1446c、rRv2145c、rRv2971、rRv0491在大肠杆菌中的表达。经质谱仪测定重组蛋白的分子量。结果与结论4个重组蛋白成功在大肠杆菌中表达,分子量实测值与理论相近。

基于时频脊线提取与改进稀疏分量分析的RV减速器复合故障盲分离

针对农业机器人的核心传动部件旋转矢量(rotate vector,RV)减速器的故障特征提取问题,该研究提出一种基于时频图像脊线提取与改进稀疏分量分析相结合的RV减速器复合故障盲提取方法。首先利用提出的时频图像脊线提取(ridge extraction from time-frequency images,RETF)方法同步截取机械臂恒速时段的观测振动信号,然后利用提出的sinC函数改进形态滤波(sinC-morphological filtering,SMF)算法、密度峰值聚类(density peak clustering,DPC)算法和正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法相结合的盲源分离方法(SMF-DPC-OMP)实现平稳信号复合故障的分离提取。以sinC函数作为新的结构元素构造平均组合形态滤波器,对恒速时段的振动信号进行形态滤波处理,以提升信号的冲击特性以及稀疏性;利用DPC估计稀疏信号的混合矩阵,构建传感矩阵,并结合OMP在频域完成分离源信号重构,最后对重构的时域信号进行快速傅里叶变换完成故障识别。试验台采集的RV减速器的太阳轮和行星轮磨损复合故障信号的分析结果显示,该算法能有效实现RV减速器复合故障的盲分离。RETE算法能够在变转速工况导致时频图较为模糊的情况下,识别出RV减速器的运动状态;SMF-DPC-OMP算法能够在故障源数目未知的情况下,有效完成复合故障的盲分离。与已有方法相比,SMF-DPC-OMP方法能够节省约75%的时间成本,频谱更为简洁,能够抑制精细侧频和干扰分量,适用于关节型农业机器人RV减速器复合故障盲分离,对生产实际中的故障特征提取具有一定的参考意义。

基于误差补偿的RV减速器摆线齿廓二次共轭修形方法

提出一种可以对加工误差进行补偿的RV减速器摆线齿廓二次共轭修形方法,通过建立的误差补偿模型,确定一次修形量,得到理论零侧隙摆线齿廓;再以给定的径向间隙、回差作为约束条件,通过建立的共轭齿廓优化模型确定二次修形量,得到共轭摆线齿廓。研究结果表明:该方法在单误差及组合误差条件下,均可对零件误差进行合理补偿,所确定的共轭齿廓在不发生装配干涉和保证传动精度的条件下,能改善齿面受力情况,降低摆线轮最大接触应力。该方法可应用于RV减速器的设计和装配阶段,降低零件加工难度和成本,具有重要的工程应用价值。