本文介绍了500 m水深、6人饱和潜水居住舱外循环式环境控制设备系统循环风量、制冷和制热量的计算思路，制冷机组、循环风机、磁耦合传动装置、冷热交换器组件等的设计选型要求，以及该系统制冷、制热等控制技术的研究成果，为大深度饱和潜水居住舱外循环式环境控制设备系统的研制提供参考。

目的:为解决现有的移动生物安全3级(biological safety protection third-level,BSL-3)实验室无法实现空间功能拓展、规模化部署、低成本运输等问题,研制一种折叠组合式模块化BSL-3实验室.方法:该实验室由折叠组合式方舱模块、通风净化模块、供配电模块、监控通信模块、控制系统模块和仪器设备模块组成.其中折叠组合式方舱模块以可调平底架作为支撑,以折叠单元作为围护结构,方舱内部分为工作辅助区和防护区;通风净化模块由送风模块和排风模块组成,送风模块与新风空调集成设计,排风模块集成一主一备2套风机和袋进袋出过滤装置;控制系统模块采用分散控制和集中管理的控制方式,以数据服务器为中心,采用Profinet协议和MODBUS-TCP进行通信.结果:经测试,该实验室的内部微环境、气流方向、气密性、工况、消毒效果等指标均达到相关标准规定的BSL-3实验室的要求.结论:该实验室可实现批量化运输和规模化部署,为疫情防控和跨地域支援提供了一种更加安全、可靠的实验场所.

研究大肠埃希菌在模拟失重条件下连续传代培养14d后生物学性状的变化.利用Gravite重力控制系统模拟失重条件连续传代培养大肠埃希菌14 d,对菌株的生长速率、形态学、生化代谢、生物膜、环境压力耐受性以及耐药性进行测定,评估模拟失重对大肠埃希菌生物学性状的影响.模拟失重可致大肠埃希菌生长速率增快、体积变小、生化代谢改变、环境压力耐受性及耐药性增加;而相应条件下的生物膜变化无统计学意义.模拟失重可引起大肠埃希菌相关的生物学性状发生变化.

智能控制系统能够有力地辅助实验动物设施建设和管理,提高设施运行效率,保证动物实验结果的可靠性,并大幅节省人力资源.深圳市药品检验研究院实验动物设施智能控制系统于2021年4月建成,智能控制系统主要包括动物实验室智能化管理平台和动物实验室信息管理系统;其中,动物实验室智能化管理平台通过建筑设备管理系统对文丘里阀、电动风阀、电动水阀、蒸汽加湿阀等进行控制,以调节房间环境温度、湿度、压力等参数,同时通过环境监测系统对各环境参数进行在线监控;另外,自动照明控制系统、全高清视频监控系统、自动门禁和自动门系统、独立通气饲养系统、自动清洗系统、废气自动处理系统、集中供气系统、仪器参数实时监测系统等提升了实验室智能化水平;而动物实验信息管理系统将检验、仪器设备、人员、文件、标准物质、试剂、检验标准、图书、记录、科研管理、相关申请、质量管理、查询统计等信息高度集成;在实验动物工作方面,还开发了动物管理模块,实现了实验动物管理的全面信息化,同时还通过动物实验电子实验记录实现了天平校验、样品质量、动物体重等数据的实时采集和记录.总之,深圳市药品检验研究院动物实验室综合运用各类智能化系统,实现了实时在线控制和监测,提高了工作效率,保障了设施高效高质量运行,各项参数均符合标准规定,各项检验和科研工作均顺利开展,运行3年以来取得了很好的效果.本文以深圳市药品检验研究院实验动物设施建设和管理运行情况为例,从设施规模、功能、智能化管理系统、信息化管理系统等方面进行介绍,为国内同类型实验动物设施实现智能化控制提供参考.

目的:设计一种便携式颈部肌肉训练器,以提高飞行员颈部周围肌肉力量及颈部稳定性,减少颈部疾病的发生.方法:该训练器基于自行开发的自适应导纳力跟踪控制算法设计,由硬件和软件组成.其中硬件包括阻尼发生器、传动系统、固定夹持装置、头戴式末端、控制系统、电源和通信总线,软件为采用Android Studio集成开发环境开发的手机App.结果:采用该训练器可以实现颈部屈伸和旋转训练,训练后飞行员的颈肩活动角度增大、颈椎曲度改善、各肌群的力量强度增强.结论:该训练器具有便携、实时反馈、成本较低等优点,可实现对颈部肌肉的针对性训练.

针对双臂机器人在辅助头颈部手术拉开软组织过程中环境刚度变化而导致的力跟踪误差较大问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的自适应导纳控制策略,减小力跟踪误差,提升系统的响应速度.通过在手术过程中利用RBF神经网络在线调整导纳参数,提高机械臂对不同接触条件和操作要求的适应性,实现快速精确的力跟踪.仿真实验将基于RBF神经网络的自适应导纳控制策略引入双臂力同步导纳控制系统并与传统定参数导纳控制对比,证明其在接触环境参数变化情况下的接触力控制效果.结果表明,基于RBF神经网络的自适应导纳控制策略可以有效提升双臂手术机器人力跟踪精度、响应速度以及抗干扰能力.

利用滑模控制的鲁棒性提高控制系统对不同病人血管力学特性变化的适应性,设计自适应滑模控制,通过自适应机制让控制器适应不同虚拟环境模拟的需要,降低滑模控制抖振.在自适应滑模控制作用下引用外推预测算法,降低延时对控制效果的影响,提高力反馈透明度.研究结果表明,自适应滑模预测控制能提升系统稳定性,提高力反馈控制精度,提高柔性手术器械的力反馈控制系统真实感.本研究为具有柔性控制对象的系统设计以及力反馈真实感的提升有重要理论意义和实用价值.

气候变化是国际社会共同关注的环境问题,植物对气候变化的响应反映了植物应对气候变化的生长和生存策略.叶经济性状与植物对资源的获取、利用和储存直接相关,并且受到温度条件和CO2 浓度的显著影响.该文采用人工环境控制系统封顶式生长室研究广布湿地植物水葱(Scirpus validus)和香蒲(Typha orientalis)的叶经济性状对模拟增温(现行环境温度+2℃)和CO2 浓度倍增(增至 850 μmol.mol-1)的响应.结果表明:(1)增温处理下,水葱净光合速率、氮含量和磷含量显著降低,但其胞间CO2 浓度和比叶重显著增加;CO2浓度倍增处理下,水葱胞间CO2浓度和净光合速率均显著降低,但比叶重显著增加.(2)增温处理下香蒲的比叶重显著增加,而氮含量和磷含量显著降低;香蒲的光合参数、氮含量和磷含量在CO2浓度倍增处理下均显著降低,而比叶重显著增加.(3)水葱的比叶重、氮含量、磷含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度与主成分分析的两个环境变量相关;而香蒲的经济性状均与两个环境变量相关,表明这些经济性状在香蒲响应增温和CO2浓度变化过程中发挥重要作用.(4)除碳含量外,水葱和香蒲的其他经济性状参数包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、氮含量、磷含量和比叶重均在响应增温和CO2浓度倍增过程中发挥重要作用.总体而言,该研究结果反映了水葱和香蒲在功能性状上对增温和CO2浓度倍增的响应策略.两种植物的光合能力和养分含量在两种处理下虽然均受到显著的抑制作用,但是其抗逆能力升高,表明增温和CO2浓度升高不利于水葱和香蒲的生长.

质子治疗控制系统是质子治疗装置的配套软件,它具体来协调、控制各子系统之间的状态和工作.该研究初步开展质子治疗控制系统的软件架构和硬件实现设计工作,为整体系统调试打下基础.运用C#编程语言及Windows呈现基础编程框架,质子治疗技术文档给定的传输控制协议网络通信协议和模型-视图-视图模型模式在Windows环境下对软件的各个层次的逻辑设计与实现进行了研究,约定了TCP通信协议之下各个子系统的通信接口,对质子治疗的摆位野和治疗野流程进行了逻辑设计和研究,并采用上述技术对用户界面进行了设计和开发.该程序实现了质子治疗控制系统与各个子系统之间的通信,从而控制和监控整个治疗流程.该质子治疗控制系统为质子治疗装置的远程整体调试以及在线监控提供了软件基础.

为工程组织提供力学刺激,以提高培养效果的组织工程动态培养越来越受到关注.研究表明,周期性变化的力学刺激相比持续恒定的力学刺激更能模拟人体生理环境,因而更有利于工程组织的生长和分化.但现有的组织工程动态培养仪或生物反应器多采用恒定的力学刺激为工程组织提供培养环境.为了利用周期性变化的力学刺激改善培养效果,笔者研发了此组织工程动态培养仪.该培养仪通过单片机控制系统实现其核心功能,提供可以调节的周期性的力学刺激.