上楼梯对人工膝关节假体磨损影响的有限元研究

目的通过有限元磨损模型研究上楼梯对衬垫磨损的影响,对完善人工膝关节的磨损评估方法、指导假体设计等具有重要的理论和实际意义。方法基于Archard磨损理论建立人工膝关节衬垫磨损的有限元模型并验证,然后加载正常水平行走(ISO14243标准)和上楼梯的载荷,对比分析上楼梯对衬垫磨损的影响。结果水平行走步态载荷下,模型预测的磨损结果与文献实验报道结果一致,模型具有较好的有效性。上楼梯的体积磨损率为每100万次循环(million cycle,MC)37.10 mm^3,显著高于水平行走步态的体积磨损率(16.94 mm^3/MC),线性磨损也具有类似的结果。上楼梯内侧平台的磨损区域主要集中在后部,与水平行走时内侧平台的磨损主要发生在中部区域有明显不同。结论上楼梯作为高载荷、高屈膝角度的日常运动之一,对人工膝关节衬垫的磨损有较大影响,其磨损率和磨损区域与水平行走有明显差异,在人工膝关节的磨损检测和评估中应该给予适当的重视。

阵列式柔性纸基SERS细菌检测芯片的制备

为实现细菌的快速、低成本、高通量检测,设计并制备了一种阵列式柔性纸基SERS检测芯片。首先制备银溶胶,再利用激光打印和碳粉的疏水性,在纸基上分别构造隔离区与阵列检测区。在检测区循环滴加银溶胶,由于碳粉的疏水特性,将银溶胶液滴限制在检测区范围。一定温度下,银溶胶自然干燥即形成阵列式活性SERS检测芯片。利用罗丹明6G作为探针分子对纸基SERS芯片进行了表征,测试结果表明该芯片的检测限为10-8 mol/L,重复性测试的RSD约为11.85%。大肠杆菌SERS测试实验表明,该芯片可快速获得大肠杆菌的拉曼特征峰,无需对样本进行标记或复杂的前处理。该柔性纸基SERS芯片结构简单、制作快速、成本低廉,阵列结构可实现多参数的同时测量,有望应用于致病菌的直接、快速检测。

高吻合度股胫关节面人工膝关节假体的磨损

目的探讨人工膝关节假体股胫关节面高吻合度对假体运动和衬垫磨损的影响。方法设计和制作一款冠状面高吻合度膝关节假体,并用体外磨损实验和有限元模拟相结合的方法研究该假体衬垫的磨损。结果体外试验和有限元模拟所得的衬垫质量磨损率分别为（14.29±3.19）mg/MC和14.67 mg/MC（million cycle,MC,百万次循环）。5 MC后,体外试验和有限元模拟得到的衬垫磨损区域大致吻合,在中部区域会出现较为严重的磨损。结论有限元模拟与体外试验结果较为一致,股胫关节面冠状面高吻合度假体的磨损率较低。研究结果对高吻合度人工膝关节假体的磨损评估及临床应用具有实际意义。

柔性表面增强拉曼光谱芯片制备

柔性表面增强拉曼光谱(SERS)基底具有灵活形变的特点,适合不规则曲面的原位检测,甚至可以直接进行擦拭取样的检测。对不同反射率的衬底进行仿真分析和实验测试,可以看到衬底的反射率对拉曼信号的收集有极大的影响。在波长为532 nm的光激发铝箔具有高反射率,因此选择铝箔作为衬底,采用银溶胶滴铸法制备柔性SERS芯片。实验通过控制溶剂成分,利用表面张力梯度引起向内马兰哥尼(Marangoni)流动以抑制咖啡环的产生,可以改善纳米粒子的分布均匀性。拉曼测试结果表明,SERS芯片的增强因子高达1.32×10^(8),对R6G溶液的检测限低至1×10^(-11)mol,同时芯片表现出良好的信号均匀性。