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关键词： 角膜新生血管   原花青素   双氯芬酸钠   地塞米松   纳米酶  

摘要： 目的: 角膜新生血管(CNV)是由于角膜炎症、外伤和角膜移植手术等导致的一种损害视力甚至导致眼盲的疾病。其主要治疗药物如类固醇和非甾体类消炎药等,存在引起眼压高、眼刺激及角膜溶解等副作用。为减少副作用,本研究制备了一种铁基原花青素-双氯芬酸钠纳米酶(PC-DS NE),研究其多酶活性及药物释放效果,评价其生物相容性,同时评估其清除活性氧(ROS)、抗炎、促进组织修复和控制CNV的效果。 方法: (1)PC-DS NE的制备与表征:通过搅拌、离心、透析和冷冻干燥制备PC-DS NE。测量其pH值和不同浓度下的吸光度值,并通过透射电子显微镜(TEM)、能量色散光谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱技术(XPS)和电子自旋共振(ESR)进行形貌和性质表征。使用超高效液相色谱仪(UPLC)评价PC-DS NE药物递送的功能。 (2)PC-DS NE的特性:通过四甲基联苯胺(TMB)比色实验、邻苯二胺(POD)比色实验和超氧化物歧化酶(SOD)活性实验测量PC-DS NE的多酶活性,通过羟自由基抑制实验分析PC-DS NE体外清除ROS的能力。 (3)细胞实验:通过CCK-8实验和活死细胞染色评估PC-DS NE的体外生物相容性,在细胞水平评估PC-DS NE的体外ROS清除能力,并通过骨髓来源巨噬细胞(BMDM)的脂多糖(LPS)刺激实验探究PC-DS NE的体外抗炎活性,通过细胞划痕实验观察PC-DS NE促进角膜上皮细胞迁移、增殖和修复的能力,通过脐静脉内皮细胞(HUVEC)成管实验观察PC-DS NE抑制内皮细胞血管形成的功能。 (4)动物实验:通过眼刺激实验评估材料体内生物相容性,使用小鼠滴眼实验评价纳米酶的药物停留时间,利用新西兰大白兔评价纳米酶的体内药物渗透性。通过小鼠角膜上皮损伤修复模型和角膜神经染色铺片分析PC-DS NE促进角膜上皮和神经修复的功能。通过小鼠碱烧伤CNV模型及病理、免疫、分子生物学和蛋白质组学等分析,评估PC-DS NE体内ROS清除、抗炎和抑制CNV的功能,同时分析PCDS NE治疗碱烧伤的疗效。 结果: (1)纳米酶的制备与表征:5 mg/mL的PC-DS NE溶液的pH值经pH计测定为5.85±0.02。紫外分光光度测量(UV-Vis)显示PC-DS NE的主要吸收峰在280nm处。浓度低于2 mg/mL的PC-DS NE溶液在波长大于300 nm处几乎没有明显的吸光度。TEM显示PC-DS NE为类球状形貌,粒径为39.73±5.18nm。EDS和XPS显示PC-DS NE具有C、N、O、S、Cl和Fe等元素。FTIR分析显示了原花青素、双氯芬酸钠特征峰,而这些特征峰的强度在PC-DS NE的FTIR中均明显下降。说明原花青素和双氯芬酸钠成功制备了PC-DS NE。UPLC结果显示,PC-DS NE中的原花青素48 h内先快速释放,48 h后平稳释放,而PC-DS NE中的双氯酸芬钠在48 h内迅速释放,48 h后缓慢释放。表明PC-DS NE是一种新型药物递送系统。药物停留实验显示,对照组(PBS)滴眼30 min后没有明显的PBS残留,而PC-DS NE组于60 min后仍有PC-DS NE溶液残留,PC-DS NE组60 min的药物停留百分比要显著高于对照组(P<0.05),说明PC-DS NE具有更长的药物停留时间。体内药物渗透试验显示,从15 min到120 min,在新西兰大白兔房水中,原花青素浓度呈逐渐上升的趋势,而双氯芬酸钠浓度呈先上升后下降的趋势,说明双氯芬酸钠在体内也能快速释放,与体外药物释放实验结果呈现类似的效果。 (2)多酶活性评价:TMB实验说明PC-DS NE具有类过氧化物酶活性,37℃时类过氧化物酶活性最高,具有浓度依赖性。POD实验说明,酸性条件下,PC-DS NE过氧化物酶活性较高。邻苯三酚自氧化实验显示,PC-DS NE能明显降低产物在320 nm处的吸收峰,说明PC-DS NE具有超氧化物歧化酶活性。ESR分析显示,PCDS NE与H2O2相互作用时有明显信号,而单独检测PC-DS NE或H2O2时,这些信号显著减弱。说明H2O2存在时,PC-DS NE具有催化H2O2产生羟自由基的作用。 (3)生物相容性分析:CCK-8实验显示,0.1 mg/mL PC-DS NE组与对照组、0.01 mg/mL PC-DS NE与对照组的人角膜上皮细胞(HCEC)及人角膜基质细胞(HCSC)细胞活性均无明显差异(P>0.05)。活死细胞染色显示,对照组和0.1mg/mL PC-DS NE组均没有出现红色荧光,相较于对照组,0.1 mg/mL PC-DS NE组HCEC绿色荧光明显增多。PBS组与5 mg/mL PC-D

关键词： 聚甲基丙烯酸甲酯   阻燃性能   机械性能   光学性能  

摘要： 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)又名“有机玻璃”、“亚克力”,是一种综合性能优异的高分子材料。它具有良好的机械性能、透光性能、耐酸碱性能,被广泛应用于建筑装潢、生物制药、汽车零部件等各个领域。不过PMMA极易燃烧,其极限氧指数(LOI)仅有17.5%左右,同时在燃烧中还伴有严重的熔融滴落现象,极易引发次生灾害,这极大地限制了PMMA的应用。因此,对PMMA进行阻燃处理非常重要,对实际应用中减少潜在的火灾隐患,提高消防安全性具有重要意义。目前PMMA阻燃的常用方法是在预聚合时将阻燃剂加入单体中,混合均匀后再经过聚合即可制得复合材料,不过物理混合法往往会大幅度降低PMMA的透光率,因此为了保证材料的透明度,阻燃剂的添加量被严格限制。本论文首先探索了常用的阻燃剂可膨胀石墨与磷酸酯在PMMA中的协同作用,对复合材料的阻燃性能和力学性能进行了研究。随后合成了多种含磷杂化物,将其应用于PMMA复合材料后,既提高了复合材料的阻燃性能,又保持了其力学性能,透光率也能满足一般使用的需求。具体工作内容如下: (1)研究了甲基膦酸二甲酯(DMMP)和可膨胀石墨(EG)对PMMA性能的影响。将DMMP与EG进行复配,采用原位聚合法制备了一系列含DMMP和可膨胀石墨EG的PMMA复合材料。随后采用极限氧指数(LOI)、锥型量热仪(CCT)和垂直燃烧(UL-94)等测试手段研究了复合材料的阻燃性能。研究表明:添加量为10份且DMMP与EG的比例为1:1时,PMMA复合材料的阻燃性能最好。样品通过UL-94 V-0评级,与纯PMMA相比,其LOI值从18%增加到27.4%。锥型量热测试数据显示与纯样相比,PMMA4热释放速率峰值(pHRR)显著降低86.9%,总热释放量(THR)降低32.5%。通过热重红外(TG-IR)在不同温度下的红外光谱分析和残炭的拉曼光谱,研究了复合材料阻燃体系的阻燃机理,良好的阻燃效果是因为DMMP与EG在气相与凝聚相产生了协同阻燃作用。 (2)合成了氨基功能化的沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8-A),用其包覆磷酸三苯酯(TPP),得到杂化物阻燃剂TPP@ZIF-8-A。通过红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对TPP@ZIF-8-A的形貌、组成进行了表征。将杂化物TPP@ZIF-8-A引入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中制得复合材料,对复合材料的阻燃性能进行了测试,添加20份的阻燃剂能够使材料的极限氧指数达到24.6%,热释放速率峰值降低37%,总热释放量降低27%。该阻燃体系通过P-N协效提高了复合材料的阻燃性能,而甲基咪唑骨架的存在则提高了复合材料的力学性。更关键的是复合材料的光学性能变化不大。 (3)通过制备多聚磷酸锌,并用其包覆二氧化硅制得杂化物SZP,将其与甲基膦酸二甲酯(DMMP)复配,同时引入可以与PMMA共聚的甲基丙烯酰胺(MAM),构建了含三种元素的协效阻燃体系,在气相和凝聚相同时起阻燃作用。研究表明在加入了12.5%DMMP、5%MAM和2.5%SZP时,复合材料综合性能最佳,极限氧指数达到了25.1%,总热释放量仅为纯样的70%;更为重要的是,SZP和MAM可以显著改善因DMMP的加入而引起的PMMA力学性能降低,复合材料的力学性能较纯样相比不但没有下降反而略有提升。 图[47]表[15]参[97]

关键词： 瞬目次数   最大眨眼间隔   眼表疾病指数问卷   中国干眼问卷量表   远程医疗  

摘要： 目的：以眼表疾病指数（Ocular surface disease index,OSDI）问卷、中国干眼问卷量表为参照,结合最大眼间隔（Maximum blink interval,MBI）、以及瞬目次数,并纳入年龄、性别两种干眼相关影响因素,评估一种预测模型在人群中对干眼远程筛查和自我监测的适用性。 方法：采用病例对照研究方法,于2023年3月-10月将沈阳市某眼科医院门诊158名大于18岁志愿者纳入研究。对所有受试者进行OSDI问卷、中国干眼问卷量表调查来评估干眼症状,使用手机前置摄像头进行60s眨眼及最大眨眼间隔的视频录制,记录60s瞬目次数及受试者最大眨眼间隔。进行以下眼表体征的检查,包括泪膜破裂时间（Tear break up time,TBUT）、眼表细胞染色、泪液分泌试验（SchirmerⅠtest）。根据基础信息及诊断结果对受试者进行分组,是否干眼将其分为干眼组和非干眼组。采用二元logistics回归对干眼相关影响因素进行分析,连续性变量使用独立样本t检,分类变量使用χ2检验。采用Pearson相关系数分析眨眼等各变量之间的相关性。采用共线性诊断检验变量之间的共线性,绘制预测模型受试者工作特征曲线（Receiver operating characteristics curve,ROC曲线）。计算ROC曲线下面积（Area under curve,AUC）,分析诊断阈值和对应的敏感度、特异度。 结果：OSDI问卷量表评分、中国干眼问卷量表评分、60s瞬目次数、MBI均与干眼诊断结果有良好的相似性（P<0.001）。其中OSDI问卷量表评分和中国干眼问卷量表评分的方差膨胀系数（Variance inflation factor,VIF）较其它变量稍高,二者在维度6的方差比例分别为0.80和0.92,在皮尔逊相关性分析中二者存在较大的相关性（0.791,P<0.05）,且中国干眼问卷量表与干眼诊断结果的相关性为（0.473）大于OSDI量表与干眼诊断结果的相似性（0.426）,中国干眼问卷量表相比于OSDI问卷,对于国人来说有更好诊断效能。绘制ROC曲线过程中,OSDI问卷得分（0.758,95%CI 0.684-0.831）,敏感度为63.3%,特异度为77.2%。中国干眼问卷量表得分（0.793,95%CI 0.722-0.864）,敏感度为83.5%,特异度为67.1%。其中中国干眼问卷量表联合60s瞬目次数、MBI、年龄、性别（0.851,95%CI 0.791-0.911）的AUC最高,敏感度为78.5%,特异度为81%,最佳截断值为0.538,具有良好的诊断效能。 结论：中国干眼问卷量表与OSDI问卷有较强的相似性,中国干眼问卷量表更适合国人的情况。与单纯的问卷填写相比,中国干眼问卷量表联合60s瞬目次数、MBI、年龄和性别可以极大的提高远程筛查干眼的信度和效度。我们可以借助中国干眼问卷量表,联合瞬目次数、MBI、以及年龄和性别,建立一个更简单便捷、非侵入性的工具来进行干眼的远程筛查和自我检测。

关键词： 脱细胞   水凝胶   3D打印模具   抗凝血性能   形态可控  

摘要： 心血管疾病(Cardiovascular disease,CVD)和血管创伤在人群中是一种常见问题,且死亡率很高。通过模拟人体自身血管的结构和功能可以构建出不同尺寸的人工血管。然而,小直径人工血管(d<6 mm)的性能仍存在诸多限制,比如容易导致血栓、机械性能差、形状单一等。水凝胶在组织工程血管领域备受关注,通常是由天然或合成聚合物制备而成,高含水度和多孔结构赋予了其与天然生物组织相似的特性,还可以作为药物载体。三维(Three dimensional,3D)打印可以根据个体的需求创造定制化的解决方案。但由于水凝胶的特殊性,通过3D打印制备复杂形状的空腔时仍有难度。针对上述问题,本文基于天然猪心主动脉血管脱细胞基质(Decellularized extracellular matrix,dECM),结合甲基丙烯酰化明胶(Methacrylated gelatin,GelMA)和聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)制备预凝胶溶液,并通过3D打印将设计的模型用白色树脂打印成牺牲模具,预凝胶溶液注入模具并交联后得到形状各异的组织工程人工血管,对其理化性能及生物相容性进行研究,并引入抗凝药物肝素来优化其抗凝血性能。 首先,采用多种组合方法对猪心主动脉血管进行脱细胞,得到主动脉血管dECM。对脱细胞前后血管进行扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和染色观察,并且对胶原蛋白、糖胺聚糖(Glycosaminoglycan,GAGs)、DNA含量进行了检测。染色结果证明了dECM能够保留大量的胶原蛋白、弹性蛋白、GAGs,同时有效去除了细胞。定量结果中得到dECM中的胶原蛋白、GAGs和DNA的含量分别为54.33±8.14μg/mg,34.25±3.3μg/mg和48.71±12.00 ng/mg。结果表明,该脱细胞方法具有较为显著的脱细胞效率。明胶(Gelatin,Gel)是胶原蛋白的衍生材料,具有优异的生物相容性、非免疫原性,但其机械性能有限。为了改善力学性能,本研究在Gel上接枝甲基丙烯酸酐制备了GelMA。 尽管制备了机械性能增强的GelMA,但其力学性能仍然无法满足人工血管的需求。因此,本研究引入具有良好生物相容性的合成聚合物PVA,通过反复冻融和紫外光交联制备了具有良好机械性能和生物相容性的双交联水凝胶管。并通过3D建模软件调整参数,设计了不同的组合模具,使其能够实现等径、变径、Y型分叉等形状水凝胶管的制备。SEM结果显示水凝胶管具有多孔结构适宜细胞生长,傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)也证实了三种材料的成功引入。同时,改变水凝胶中不同组分的含量可以调控其溶胀率、吸水率等物理化学性能。水凝胶管的极限拉伸应力最高可达1.08±0.10MPa,断裂伸长率最高为204.78±14.83%。水凝胶管能在28 d时降解50%左右,且降解过程仍能保持结构的完整性。溶血率均符合生物材料的标准(<5%),并且具有一定的延长凝血时间效果。细胞实验也证明了L929细胞能在水凝胶管上正常黏附和增殖。综合考虑水凝胶各方面性能,最终选取1.5d6P7G进行后续的性能优化实验。 为了实现更好的抗凝性能,本研究引入了抗凝药物肝素(Heparin,Hep),并将1.5d6P7G水凝胶管作为载药系统制备出不同Hep负载量的水凝胶管。药物释放结果显示Hep的药物释放速率和Hep负载浓度基本无关,可在24 h左右释放完毕。溶血试验证明了1.5d6P7G-Hep水凝胶管具有较低的溶血率(<5%),能有效延长凝血时间,改善材料的抗凝性能。通过细胞实验证实了1.5d6P7G-Hep具有良好的生物相容性,Hep的负载浓度对水凝胶管的生物相容性无显著影响。

关键词： 睑板腺功能障碍   干眼   P2Y2受体   脂质层   地夸磷索钠  

摘要： 目的:通过对人类睑板组织的P2Y2受体进行检测,验证P2Y2受体在人睑板组织是否表达,分析其表达水平的相关影响因素,为临床干眼的治疗提供理论依据。 方法:本研究纳入3例遗体捐献者的6块睑板组织及5例倒睫患者术中切下的7块睑板组织,采用定量聚合酶链反应（Quantitative polymerase chain reaction,Q-PCR）、蛋白质印迹（Western blot,WB）、冷冻切片免疫荧光染色等技术,从DNA、蛋白质、细胞水平,对人睑板组织的P2Y2受体是否表达及表达水平进行检测,并根据年龄、性别、组织来源（捐献者或倒睫患者）等因素对样品进行分组,分析P2Y2受体表达水平的与上述因素的相关性。在本实验中,1.Q-PCR采用293F细胞作为对照,利用2-ΔΔCt法测定各组睑板样品P2Y2受体基因的相对表达水平并进行分析。***分为两部分:首先,将人睑板组织样品与体外培养的野生型（Wild type,WT）小鼠的星形胶质细胞样品作对照进行凝胶电泳,星形胶质细胞作为阳性对照验证抗体的特异性,并比较人睑板组织中P2Y2受体蛋白单体与小鼠星形胶质细胞的P2Y2受体蛋白的分子量大小;其次,将各组人睑板组织样品共同进行凝胶电泳,对图像进行条带灰度值检测,分析P2Y2受体蛋白相对表达量。3.免疫荧光染色部分通过以小鼠脑组织切片作为阳性对照,对睑板组织进行冷冻切片免疫荧光染色,在激光共聚焦显微镜下观察并记录结果进行分析。 结果:1.Q-PCR部分:P2Y2受体基因的扩增曲线平台期明显;P2Y2受体基因m RNA表达水平随年龄增大有下降趋势,其中倒睫组亦存在此趋势;女性睑板组织P2Y2受体基因m RNA表达水平更高,其中倒睫组两性间的表达水平相当;捐献者组P2Y2受体基因m RNA表达水平高于倒睫组。 ***部分:在使用二硫苏糖醇（Dithiothreitol,DTT）的还原条件下,人睑板组织P2Y2受体蛋白的条带位于70和55KDa附近,而小鼠星形胶质细胞的受体蛋白条带在43KDa附近;睑板组织P2Y2受体蛋白在70k Da及55KDa的表达水平均随年龄增长存在下降趋势,倒睫组未见此趋势;女性睑板组织P2Y2受体蛋白在70k Da及55KDa的表达水平均高于男性,在倒睫组亦存在此趋势,而捐献者组两性间的表达水平相当;捐献者组P2Y2受体蛋白在70k Da及55KDa的表达水平均高于倒睫组;P2Y2受体蛋白单体相对表达量70/55k Da随年龄增长呈下降趋势,此比值男女间未见明显差异,但捐献者组的比值高于倒睫组。 3.冷冻切片免疫荧光染色结果显示:人体睑板腺组织切片存在P2Y2受体阳性信号,睑板腺中的胶原成分存在自发荧光。 结论:1.人睑板组织存在P2Y2受体,从理论上说明P2Y2受体激动剂可作为治疗睑板腺功能障碍相关性干眼的选择; 2.相对小鼠脑组织星形胶质细胞的P2Y2受体,人睑板组织的P2Y2受体分子量更大,提示针对P2Y2受体在睑板腺分泌脂质中的作用机制有待进一步探索; 3.P2Y2受体表达水平存在随年龄下降的趋势,且女性表达水平高于男性,提示在临床使用P2Y2受体激动剂治疗干眼的过程中,应考虑年龄、性别、患者全身疾病对药效的影响,但有待增加样本量进一步证明。

关键词： 糖尿病性白内障   干眼症   聚维酮碘   粘弹剂  

摘要： 目的:探讨糖尿病性白内障患者进行聚维酮碘(Povidone-iodine,PVP-I)冲洗结膜囊前使用粘弹剂覆盖角膜这种改良的方法对患者术后干眼及眼表损伤的保护作用。 方法:研究对象为2023年3月～2023年10月于荆州市中心医院确诊为糖尿病性白内障的患者,按照入院时间,采用随机原则分为两组,实验组及对照组共43例患者(43只眼),其中实验组21例,对照组22例,入院后常规抗生素眼药水点眼,在完善术前专科检查及常规生化检查后由同一位经验丰富、操作熟练的眼科医生应用爱尔康公司Centurion超声乳化系统进行手术,术后予以妥布霉素地塞米松眼液(典必殊滴眼液,爱尔康)、妥布霉素地塞米松眼膏(典必殊眼液膏,爱尔康)、普拉洛芬滴眼液(安必多广东众生药业股份有限公司)和0.3%玻璃酸钠滴眼液(爱丽滴眼液,参天制药(中国)有限公司)点术眼连续点四周。其中实验组使用PVP-I冲洗结膜囊之前,先用粘弹剂覆盖角膜进行保护,对照组直接使用PVP-I冲洗结膜囊。将两组患者在行PVP-I冲洗前及手术开始前分别行结膜囊取材及细菌培养,通过培养阳性率及菌群构成观察使用粘弹剂覆盖角膜是否影响到PVP-I消毒的效果。另一方面,在术前1天及术后1天、术后1周、术后1月对患者进行眼表各项指标分析,包括泪膜破裂时间实验、泪液分泌实验、角膜荧光色染色评分、患者自觉症状评分等,研究使用粘弹剂覆盖角膜是否可以达到保护患者眼表的作用。 结果:两组的两种标本结果进行分析,结果显示两个组标本冲洗前的结膜囊带菌率分别为4.5%、4.3%,两组标本冲洗前组间结膜囊带菌率差异无统计学意义(r>0.05),冲洗后两组标本的结膜囊带菌率均为0%,由此可推断出,糖尿病性白内障术前使用聚维酮碘消毒时联合粘弹剂未影响到聚维酮碘消毒的效果。两组术前1天患者的自觉症状评分均值分别为(1.95±1.60)分、(1.73±1.28)分,差异无统计学意义(P>0.05),两组术后1天自觉症状评分差异无统计学意义(P>0.05),两组术后1周及术后1月差异有统计学意义(P<0.05);实验组术前1天泪液分泌均值为(8.76±4.89)mm/5min,对照组术前1天泪液分泌均值为(7.09±3.93)mm/5min,差异无统计学意义(P>0.05);两组患者术后1天、1周、1月泪液分泌变化均值进行比较,差异无统计学意义(P>0.05);两组术前1天患者的泪膜破裂时间均值分别为(4.00±2.45)秒、(3.73±2.43)秒,差异无统计学意义(P>0.05),两组患者术后1天泪膜破裂时间变化均值比较,差异无统计学意义(P>0.05),两组患者术后1周、1月泪膜破裂时间变化均值进行比较,差异有统计学意义(P<0.05);两组术前1天角膜荧光染色评分均值分别为(4.24±3.75)分、(5.23±3.77)分,差异无统计学意义(P>0.05);两组术后1天、1周、1月角膜荧光染色评分变化均值进行比较,差异有统计学意义(P<0.05)。 结论:糖尿病性白内障术前使用聚维酮碘消毒时联合粘弹剂没有影响到聚维酮碘消毒的效果,且粘弹剂覆盖糖尿病性白内障患者角膜可以达到保护患者眼表的作用,为进一步提高糖尿病性白内障术后患者视觉及生活质量可以在聚维酮碘消毒前使用粘弹剂覆盖患者角膜。

关键词： 六自由度调姿平台   结构设计   控制系统   误差补偿  

摘要： 在航空航天产品的生产过程中,装配是其中占据极大工作量和时间的环节,在装配环节中经常需要对多个大型部件部件进行精准对接,通过调姿平台进行装配既可以提升装配质量,又能大大缩短装配时间,保证产品生产进度。因此研究全向全域并联调姿装备已成为航空航天制造领域的发展趋势,本文以六自由度调姿平台为设计和研究对象,分别从平台构型、平台结构设计、控制系统、误差补偿、实验方面进行研究。本文研究主要内容如下: (1)六自由度调姿平台的构型分析:针对调姿平台的大范围全向移动和精确调姿需求,以螺旋理论为基础构型支链,配合Mecanum轮的等效结构,构型出一种六自由度支链腿,将支链合理分布于调姿平台四周组合出六自由度调姿平台。由机构学求解调姿平台的运动学正反解,通过Simulink搭建验证模型,验证正反解的正确性。 (2)六自由度调姿平台结构设计:基于六自由度调姿平台构型,以Mecanum轮作为全向移动单元,设计出调姿平台单支链结构,并建立三维模型。由静力学分析结果,计算调姿平台关键零部件的核心参数,基于核心参数对支腿结构进行选型寿命校核、强度校核,最后运用Adams仿真软件对设计完成的调姿平台结构进行运动学仿真,验证调姿平台运动性能,确定调姿平台可实现全向移动及调姿功能。 (3)六自由度调姿平台控制系统设计:结合调姿平台的结构设计和调姿平台的功能需求,搭建调姿平台控制系统的总体架构。根据精度需求对伺服控制单元进行分析和选型,以此设计调姿平台电源供电电路及驱动单元控制电路,为完成反馈控制对调姿平台传感器系统进行设计。为提升人机交互性,基于C#开发上位机软件。基于控制系统设计了调姿平台调平策略、算法,调姿策略、算法,最后分析调姿过程中的电机切换问题。 (4)六自由度调姿平台误差补偿研究:分析调姿平台自身特性导致的结构误差、轴漂误差两种静态误差,确定了重新标定和建立轴漂数学模型两种补偿方法。建立了由地面不平度和地面粗糙度变化引起的动态误差模型。由Adams-Lsdyna仿真调姿平台运动过程,建立Mecanum辊子变形与负载变化间的数学模型,基于模型对调姿平因负载变化导致的柔性变形进行补偿。 (5)六自由度调姿平台实验研究:对调姿平台开展调平、移动、调姿三个方面的实验研究,读取数据后将实验结果进行可视化处理,并结合图表进行分析,分析结果,证明调姿平台可实现自动调平,且移动、角度精度均满足工况需求。

关键词： 高光谱成像   回归拟合   含水量   监督分类   可视化   生晒参   皂苷含量  

摘要： 目的:本研究旨在利用高光谱成像技术,在可见-近红外（400–900 nm,VNIR）和短波红外（900–1700 nm,SWIR）双波段光谱范围内对生晒参进行原位质量回归拟合及产地分类的可视化分布研究。通过构建生晒参质量回归模型和产地分类模型,实现对生晒参质量的快速准确评价和产地来源的有效识别。 方法:使用水分测定仪和苯酚-硫酸法分别测定其含水量和多糖含量;采用香草醛-硫酸法与高效液相色谱（HPLC）方法测定并比较生晒参中的总皂苷及单体皂苷含量。利用高光谱成像技术对三类生晒参（烘干次数、产地来源、规格）进行分析研究,内容包括对光谱数据的预处理、特征提取以及模型的建立（监督分类模型和回归拟合模型）。 结果: 1.高光谱成像技术分析不同烘干次数的生晒参。在SWIR内,基于主成分分析（PCA）的生晒参总皂苷含量线性回归（LR）预测模型,验证集R2为0.572,均方根误差（RMSE）为0.017,平均绝对百分比误差（MAPE）为13.18%。在VNIR内,生晒参含水量基于PCA处理的模型效果最好,验证集R2为0.703,RMSE为0.015,MAPE为15.91%。多糖含量基于极限学习机（ELM）预测模型验证集R2为0.851,MAPE为10.01%。选取最优含量模型生成含量反演图。 2.高光谱成像技术分析不同产地的生晒参。总皂苷含量HPLC测定结果:吉林>辽宁>黑龙江。水分及多糖含量结果:吉林>黑龙江>辽宁。含量预测:在SWIR内,总皂苷含量的BP模型R2为0.91,多糖含量的ELM模型R2为0.84。在VNIR内,水分含量的ELM模型R2为0.97,RMSE为0.0252。以总皂苷、多糖、水分为分类建模数据基础,在SWIR内,总皂苷的ELM分类模型准确率为87%。在VNIR内,水分ELM分类模型准确率为75%,多糖的ELM分类模型准确率为83%。利用混淆矩阵评价分类模型,在SWIR内,吉林、辽宁、黑龙江准确率分别为100%、80%,73%。在VNIR处,吉林、辽宁、黑龙江准确率分别为93%、80%,67%。 3.高光谱成像技术分析商品、自制两种规格生晒参。商品生晒参总皂苷、多糖含量大于自制生晒参,光谱反射强度和含水量小于自制生晒参。在SWIR内,商品生晒参总皂苷含量ELM模型R2为0.86。多糖含量的ELM模型R2为0.79。在VNIR内,水分的ELM模型R2为0.80。 结论:本研究以高光谱成像技术为基础,探索生晒参的原位质量回归拟合和产地分类的可视化分布,发现高光谱成像技术结合机器学习在生晒参产地、质量及加工方面应用的可行性。我们能够深入了解生晒参的质量特征及其产地差异,并为相关行业提供实用的参考和指导。

关键词： SBAS-InSAR   潜在滑坡识别   因子重要性选择   土壤含水量   LightGBM   滑坡易发性评价  

摘要： 我国西南山区,地质条件的复杂性以及构造活动的频繁性导致了滑坡、泥石流和崩塌等各种自然灾害频发。富民县地处昆明市西北部,凭借优质的自然资源、物产资源和土地资源。该县拥有多种具有工业开发潜力的矿产资源,经过多年的矿区开采,富民县部分地区的地表已出现明显松动迹象。在此情况下,泥石流、滑坡等地质灾害的发生为当地居民的生命和财产安全带来了严重威胁。 滑坡易发性评价是通过分析已知滑坡区域的地形地貌特点和水文特征等相似因素,预测其他区域发生滑坡的概率,是有效降低地质灾害风险的措施之一。然而,在现阶段在滑坡易发性评价体系中,影响滑坡发育因子的选择尚未形成统一和科学的标准,导致滑坡易发性评价结果的不一致。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术不受云雨天气的影响,可实现地表形变监测,为广域滑坡识别和持续形变监测提供了一种新的方法。为优化滑坡易发性评估体系的准确性,提出一种联合时序InSAR和土壤含水量的滑坡易发性评价体系。 本文使用SBAS-InSAR技术结合光学遥感影像、地质数据、现场调查和区域环境特征等,对两个典型潜在滑坡的演化特征和发育规律进行分析,并将升降轨的LOS向形变结果转换为沿坡向形变,作为滑坡易发性评价因子之一;提取出研究区域的后向散射系数和地表粗糙系数,利用数值分析的方法得到面状的富民县区域土壤含水量数据,将其纳入滑坡发育影响因子的考量;综合考虑研究区的地形地貌、地质构造、水文气象以及人类活动等诸多影响因素的基础上,选取17个滑坡发育影响因子作为滑坡易发性评价的依据;通过4个机器学习模型对各因子间的重要性选择和相关性检验并筛选出三个不重要的滑坡影响因子;对比只去除不重要的三个影响因子的剩余14个影响因子和删除了本文重点考虑的三个滑坡影响因子的其余11个影响因子分别进行滑坡易发性评价,通过ROC曲线对三种模型的预测精度进行对比分析,择出最优模型。 结合以上具体研究内容得到的结果如下: (1)富民县在升轨和降轨结果中LOS向上的形变速率分别为-120-82mm/a、-120-72mm/a,除在少部分历史地质灾害多发区出现超过-52mm/a的显著形变外,绝大部分区域形变速率介于-9-5mm/a之间。分别从地质与形变特征及时间演化特征对研究区其中两个较明显滑坡区域进行分析,得到两个重点滑坡体随时间演变的具体情况。 (2)将沿LOS向的升降轨形变速率转化为沿坡向的升降轨形变速率因子,因子筛选结果表明,该因子是滑坡易发性评价的重要指标。通过结合汛期SAR卫星后向散射系数和DEM提取的地表粗糙度,得到区域内的面状土壤含水量因子。结果表明,此方法提取的土壤含水量因子在滑坡易发性评价中具有实际应用价值。 (3)用岭回归、XGBoost回归、随机森林回归、Lasso回归4种不同机器学习模型分别对17种滑坡发育影响因子进行重要性筛选和共线性检验,证实升、降轨沿坡向形变速率因子和土壤含水量因子对滑坡易发性评价的重要贡献。将因子重要性选择前后的不同数量的滑坡影响因子分别放入LightGBM、支持向量机、随机森林模型内,从横向与纵向两个不同的角度,对得到的重要性选择前后结果和各个模型间得到的不同结果进行对比分析。结果表明,沿坡向的升降轨形变速率因子和土壤含水量因子对于滑坡易发性评价有重要影响,因子筛选对于提高滑坡易发性评估可靠性有重要作用。 (4)利用ROC曲线检验三种模型评价精度,结果表明LightGBM模型(AUC=0.92)的评估结果高于SVM模型(AUC=0.86)和RF模型(AUC=0.85)的评估结果。说明LightGBM模型在滑坡易发性评价中具有出色的应用潜力。