组织工程角膜透明度检测仪器开发与性能分析

目的开发一种组织工程角度透明度检测仪器,利于组织工程角膜透明度的客观评判。方法基于光学原理,合理设计并搭建组织工程角膜透明度检测仪器的硬件平台,同时,基于LabVIEW开发相应软件平台。通过实验,对仪器进行系统误差判定,在此基础上,对树脂镜片、角膜接触镜透明度参数分别进行1000次检测以确定装置的主要性能指标,最后讨论了不同光强和波长光源对透明度测量的影响。结果该装置系统误差为0.028,90%透明度的样品对应测量精度0.0082,重复性0.0038,稳定性(1个月)为0.0011。当光强能穿透介质时,光强大小不影响测量结果。不同波长的光虽会改变测量值,但不影响固定波长下透明度好坏的评判。结论本文开发的角膜透明度测量仪测量精度准确、功能完善、可靠性好,具有良好的推广应用价值。

工程教育背景下基于项目驱动的测控技术与仪器人才培养模式的改革与探索

针对当前工程教育背景下测控技术与仪器专业人才培养的不足,提出以项目为驱动的人才培养模式,通过教师科研项目、专业竞赛项目、企业合作项目、课内实训项目,提高学生工程实践能力,促进人才培养质量的提高。

测控技术与仪器专业光学检测工程实训的探索研究

光学检测项目采用光学效应作为信息获取的方法,涉及信息传感、数据处理、运动控制、计算机技术等内容,具备完整功能的光学检测实验系统的开发综合了理论知识和工程实践,很好地满足了测控技术与仪器专业工程实训环节对学生工程能力的培养要求。以激光衍射细丝直径测量以及线激光扫描三维成像为例说明了光学检测类工程实训内容选题原则和实施过程。以实战型项目为对象、学生为实施主导、现场答辩和学术论文总结的教学模式培养了学生将理论知识转换为创新性实践的能力。

高校组织工程学实验室及实验技术与流程的安全管理

背景:组织工程学是一门综合性的高技术交叉学科,实验安全涉及范围广,伴随实验室安全事故的增加,高校组织工程学实验的安全管理已成为全球面临的重要公共卫生问题。目的:增强中国高校组织工程学安全管理措施,完善实验室安全管理体系。方法:检索PubMed数据库、Elseveir数据库、万方数据库和中国全文期刊数据库,1995年1月至2017年1月与组织工程实验过程中的生物安全、危险物品安全、废弃物安全、医疗信息安全、仪器操作安全、人体工程力学安全相关的文献,对组织工程实验室管理现状进行分析讨论。结果与结论:依据组织工程学实验技术特点和安全管理内容,分析国内组织工程学实验室安全管理体系现状及潜在问题,并结合中美实验室管理方式的差异,进一步针对性的提出组织工程学实验室安全改进措施:强化实验技术安全培训,提高实验人员的安全意识,建立实验室准入制度,完善安全设备设施,规范实验安全手册,成立专门的安全管理委员会监督执行实验室安全管理。通过设立全面系统的实验管理规范,保证高校组织工程学实验的安全运行,促进学科快速健康发展。

面向植物生理生化参数反演的光谱信息压缩感知重构

为建立一种对光谱数据进行有效压缩和重构的方法,在提高数据的储存、传输效率同时能够保持光谱信息对于植物生理生化参数的解译能力。该研究将压缩感知技术引入对植物光谱的压缩和重构,以含水量、类胡萝卜含量和叶绿素含量等植物关键生理生化参数为反演目标,分别采用不同采样率对植物光谱进行压缩重构的试验,在考察植物光谱的谱间数据相关性基础上,分别在原始光谱、光谱指数和反演模型3个层面讨论了信号压缩重构的效果和影响。试验结果表明,对光谱信号的压缩感知重构在3个层面的误差随信号采样率均呈现规律性变化。在原始光谱层面当采样率达到0.25时,原始光谱重构误差能够稳定在2%以内。在光谱指数层面,不同的光谱指数对采样率的敏感程度不同,在控制重构误差低于10%时,含水量、叶绿素和类胡萝卜素的采样率分别要高于0.25、0.15和0.1。在反演模型层面,通过偏最小二乘回归建模,各生理生化光谱指数模型在采样率达到0.25时,重构的归一化均方根误差降低到16.5%以内。因此,该研究提出的基于压缩传感理论的光谱压缩及重构方法在显著减少植物光谱的数据量的同时,可以保持植物光谱关键信息,能够有效支持植物高光谱数据的处理和分析。

生物医学工程专业中《人体解剖生理学》课程教学模式改革与思考

《人体解剖生理学》课程是生物医学工程等医工结合专业的医学基础类课程,具有理论性强、内容体量大等特点,如何高效完成教学任务,且达到专业培养的知识要求,是该课程教学需要不断探索的课题。针对这个问题,我们提出突出医工结合特色、部分章节开展教师指导下的自学、重视实验教学及改革考核模式等措施,开展工科专业的医学基础课教学,建设具有工科专业特色的《人体解剖生理学》课程。

《医学仪器原理及设计》课程的特色化建设

《医学仪器原理及设计》作为生物医学工程专业的特色专业课程,具有专业知识点多学科交叉,课堂内容复杂,与实践结合紧密,行业发展速度快等特点。以往的课程设置往往只是局限于其中的一个部分,无法满足培养全面型人才的要求。因此我们改变以往单一方式的该课程教学模式,建立一个由医学仪器基本原理介绍、不同种类医学仪器简介及设计原则、医学虚拟仪器设计构成的新的教学体系,是顺应现代仪器技术发展的趋势,实现教学相长,最大限度地满足现代生物医学工程发展的要求,使学生毕业以后能够在医学仪器的设计应用上有一个质的飞跃,更能适应社会需要。

基于颜色和边缘信息融合的车牌定位方法

针对目前车牌定位方法的不足,提出了一种颜色和边缘信息相结合的车牌定位方法。首先根据HSV模型确定车牌底色区域,然后将其与基于边缘检测方法获取的候选车牌区域进行融合,最后通过连通域分析及伪区域去除得到精确定位的车牌。仿真结果表明,定位准确率超过96%,鲁棒性较好,运算速度较快。

基于“对分课堂”的《工程光学》课程教学改革的探索

《工程光学》课程是高等学校工科专业测控技术与仪器专业的一门专业核心课程,是学习其他专业课程的必备基础。针对《工程光学》课程内容覆盖面广、理论性强、难教难学的特点,任课教师采用"对分课堂"的教学方法,可以使学生参与到教学活动中,有利于激发学生的学习兴趣,提高学生的自主学习与独立思考能力,从而取得较好的教学效果。

现代生命科学导论课程教学内容和方法的改革

现代生命科学导论作为一门通识课,是素质教育中最重要的内容之一。它主要引导学生了解人类自身,理解人类与整个生物界乃至自然界的关系。然而现阶段该课程存在内容多、课时少、教材更新滞后等问题。为解决这些问题,文章试着从教学内容和教学方法这两方面阐述《现代生命科学导论》课的实践和改革措施,并对改革作了展望。在教学内容上采取删除部分与中学生物重复的知识、增添与社会发展密切相关的时尚新内容以及将教学内容与学科专业相结合等改革措施;教学方法上采用专题式授课模式、热点新闻导课、探究式教学、辩论式教学、演讲、实验、多媒体教学和MOOC翻转课堂教学等多种授课模式。经过几个学年的实行,得到学生一致的好评。

基于眼动感知信息的彩色图像感兴趣区域提取算法

提出了一种由眼动感知信息引导区域生长的彩色图像感兴趣区域提取算法。在对被试眼动感知数据分析的基础上,算法首先提取感兴趣位置点,然后以这些点的邻域信息作为种子点,在特定的颜色空间中采用颜色同质准则提取出一系列初始感兴趣区域,最后将这些区域按照被试的"关注度"进行排序得到最终的感兴趣区域。算法在RGB、HSV、L*a*b等颜色空间中进行了测试。实验结果表明,提出的算法在RGB和HSV色彩空间中得到的感兴趣区域更加符合人的主观感知,具有一定的应用价值。

基于视觉感知信息的乳腺钼靶肿块检测分析与自动提取

医生的视觉感知信息与影像诊断联系紧密,如何有效利用该信息以提高医学影像辅助诊断中的决策准确性,是一个具有前沿性和实际临床价值的研究课题。针对医生临床诊断时其视觉感知行为的分析和利用,探讨医生读片时单纯的视觉注视信息在多大程度上反映肿块位置(可检测性),以及如何利用视觉注视信息提取病灶。首先,用眼动仪采集医生读片时的注视点序列,每个注视点包括该点在钼靶影像中的相对位置、注视点停留时间和瞳孔直径等3个视觉特征,然后基于这些特征对注视点序列进行聚类分析,根据关注度评价找出医生浏览影像时的若干"关注点"位置,并对比分析其与肿块位置的关系,以评价"命中率";以关注点为引导,利用区域生长和水平集方法对肿块病灶进行提取。利用DDSM数据库和浙江省肿瘤医院数据库的75张钼靶影像进行初步实验。将关注点数限制在4个以内时,肿块病灶命中率为58.49%,同时所有命中肿块中被完整提取的占70.97%。结果表明,医生视觉注意信息对肿块位置的反应有一定作用,有助于理解感知反馈提高诊断精度的内在机理。

杭州市中心城区大气PM2.5暴露致大鼠肺部损伤作用研究

目的:探讨杭州市中心城区大气细颗粒物(PM2.5)对大鼠肺部的损伤及其对内质网应激通路的激活作用。方法:在杭州中心城区采用大容积空气颗粒物采样器将PM2.5颗粒采集于石英纤维滤膜上,将收集的PM2.5洗脱于超纯水中,再经真空冰冻干燥处理。将24只雄性SD大鼠随机分为3组:空白对照组,PM2.5低剂量组(5mg/kg BW)和高剂量组(25 mg/kg BW)。采用气管滴注法进行染毒,每周1次,连续染毒4周。末次染毒24 h后麻醉动物,取左肺行HE染色,观察肺组织病理学改变。以化学比色法检测右肺肺泡灌洗液(BALF)中总抗氧化能力(T-AOC)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和乳酸脱氢酶(LDH)活性,ELISA法测定BALF中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)和白介素-6 (interleukin-6,IL-6)水平。Western blot法检测肺组织中内质网应激标志物葡萄糖调节蛋白78 (GRP78)表达、磷酸化蛋白激酶受体样内质网激酶(PERK),磷酸化真核细胞翻译起始因子2α(e IF2α),C/EBP同源蛋白(CHOP),肌醇依赖酶1α(IRE1α),X盒结合蛋白1 (XBP1)蛋白的水平。结果:与空白对照组相比,低剂量和高剂量PM2.5染毒均能导致大鼠肺部出现明显的肺泡壁增厚、肺泡腔缩小、间质增生和炎细胞浸润,且随着染毒剂量增加组织损伤加重。PM2.5染毒组大鼠BALF中T-AOC含量和SOD活性呈剂量依赖性下降(P<0.05);而BALF中的LDH活性则呈剂量依赖性上升(P<0.05)。PM2.5染毒导致大鼠肺部促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6的释放呈剂量依赖性增加(P <0. 05)。高剂量PM2. 5染毒组大鼠肺组织中GRP78、磷酸化PERK (p-PERK)、磷酸化e IF2α(p-eIF2α)、CHOP、IRE1α和剪切型X盒结合蛋白1(XBP1-S)表达显著升高,而未剪切型XBP1 (XBP1-U)表达明显下降。结论:杭州市中心城区PM2.5染毒可引起大鼠肺部的炎性损伤,上述损伤可能与肺部氧化应激和内质网应激通路的激活相关。

组织工程角膜透明度检测方法研究与评价

确定组织工程角膜透明度的测量方法,开发一套能实时测量组织工程角膜透明度的仪器.根据光学的基本原理,以虚拟软件为开发平台,采用计算机,数据采集卡,照度传感器等器件,确定并开发一种检测组织工程角膜透明度的方法与装置,通过对不同光源和被测样品进行检测,评价组织工程角膜透明度测量仪的精度.在确定组织工程角膜透明度测量方法的基础上,完成了基于虚拟仪器技术构建组织工程角膜透明度测量仪器开发,针对可见光、红色激光、有机玻璃、普法玻璃、隐形眼镜和猪角膜的测量计算,确定组织工程角膜透明度测量仪的系统误差修正值为0.009 4,精度误差为0.6％ ～ 1.0％.本研究的组织工程角膜透明度测量方法与仪器可以对组织工程角膜进行定量的检测,比目前使用的方法更科学和方便,有望成为组织工程角膜度透明度测量的新标准;采用红色激光光源测量的角膜透明度比普通可见光测得的值有细微不同;但是对于确定的光源,该仪器不影响被测组织工程角膜透明度的优劣评比;更换不同波长光源,可以获得该种波长情况下角膜透明度的精确值.

基于多特征信息及Ma-Ada多分类器融合的蛋白质结构类预测

蛋白质序列特征表示和机器学习算法是影响蛋白质结构类预测效果好坏的两个重要方面。本研究基于k-字统计频率和k-片段位置分布两种特征提取方法,将分别提取到的氨基酸序列信息和物理化学性质信息同蛋白质二级结构信息进行融合,建立17维和57维的特征信息集,并尝试在Adaboost.M1算法中引入Multi-Agent多智能体融合的思想,提出了一种Ma-Ada多分类器融合算法。该算法作为蛋白质结构类的预测工具,充分挖掘了单分类器度量层信息以及各个单分类器之间的交互融合信息。实验结果表明,Ma-Ada算法在Z277、Z498、1189和D640四个蛋白质数据集的57维特征信息集上的分类率分别达到了91.3%、96.8%、85.3%和87.2%,在17维特征信息集上的分类率也分别达到了90.6%、95.8%、84.8%和88.3%。与其它蛋白质结构类预测方法的结果相比,本方法能够获得较好的分类率。

组织工程软骨培养的细胞自动机算法模型与优化

建立一个基于细胞自动机算法的软骨细胞和干细胞体外动态培养数学模型,并进行模拟计算与优化,为组织工程软骨的体外培养控制软件的编写提供理论依据。建立细胞自动机算法模型,采用软骨细胞和软骨干细胞作为研究对象进行Matlab仿真实验。实验分为3组,每组各自设置空白对照组、快速扩增组、力学刺激组、扩增与力学刺激复合培养组。空白对照组的结果显示,软骨细胞和干细胞诱导软骨细胞的细胞占空间区域分别为51%和45%;综合考虑细胞生长情况,软骨细胞培养最佳压强施加大小为100 k Pa;干细胞诱导培养最佳压强施加大小为15 k Pa。运用细胞自动机算法建立的数学模型来动态培养软骨细胞,可以为体外生物反应器控制软件的编写提供理论依据,对于组织工程培养软骨组织及其他器官培养是一种有效的可供参考的方法。

基于3D打印的Ⅰ型胶原涂覆β-TCP骨组织工程支架研究

根据骨缺损形态构建个性化的组织工程支架在骨组织工程应用中有巨大需求。基于3D打印技术制备个性化的I型胶原涂覆的β-磷酸三钙(β-TCP)骨支架。通过比较0/90°、0/60°、0/45°的填充角度,0.10、0.25、0.50 mg/m L涂覆胶原的浓度对β-TCP支架孔径、孔隙率、力学性能的影响,选定最优填充角度为0/90°及最佳涂覆胶原的浓度为0.50 mg/m L的β-TCP/胶原支架。所得支架能准确地再现设计的三维模型,具有多级孔结构,大孔平均直径为315μm,微孔直径为3~5μm,孔隙率为84%。β-TCP/胶原支架的抗压能力为(12.29±0.88)MPa,压缩弹性模量为(116.74±27.75)MPa,与成人松质骨相似。体外大鼠骨髓间充质干细胞(m BMSCs)支架培养实验结果显示,涂覆胶原的支架具有更好的生物相容性,能有效促进m BMSCs的粘附增殖,β-TCP/胶原支架上细胞具有更高的碱性磷酸酶(ALP)活性和Collagen-I、BSP相关成骨基因的表达。研究结果显示,3D打印制备的I型胶原涂覆的β-TCP支架具有匹配的外形,良好可控的孔隙率,对m BMSCs有良好成骨活性,为骨组织支架在临床上应用提供新的技术。

混合式教学在通识课《现代生命科学导论》中的应用探索

《现代生命科学导论》是本科教育阶段重要的通识课,是一门适应素质教育、拓宽学生知识面、增强学生创新能力的课程。由于生命科学涉及的领域非常广泛,如何在有限学时内精选课程内容、优化教学方法、并凸显本校学科优势,均是当前该课程建设中亟待解决的难题。研究者在教学实践中引入了混合式教学模式,将传统课堂教学与网络教学相结合,并在教学方法和教学手段、课堂组织形式、考核方式等方面进行了改革和探索,获得了较好的教学效果。本研究为综合类高校中生命科学类通识课的建设进行了有益的探索。

数字信号处理在研究生教学中的“分层信息化”教学模式探讨

文章主要分析了本学院研究生《数字信号处理》课程在教学过程中出现的一些问题,面向研究生教育提出“分层信息化”教育改革模式。同时,文章针对信息化和分层化两个层面对该课程改革内容进行重点探讨,对本专业研究生课《数字信号处理》的教与学进行具体研究和讨论,在实践中不断摸索面向交叉学科背景为主的研究生更有效的多渠道教学途径和方法。

基于MOOCs/SPOC的《医学仪器原理及设计》课程翻转课堂的改革与实践

自2012年进入MOOC时代,MOOC成为未来影响高等教育的信息技术。随着MOOC的不断实践应用,小规模限制性在线课程(SPOC)日益呈燎原之势。本文在MOOCs/SPOC的理念下,对《医学仪器原理及设计》课程进行翻转课堂教学改革,旨在将三者相结合,创建更适合小班化教学的高校专业课程的教学模式,将优势更大的发挥出来。