简介(职称职务 研究方向 研究兴趣)

学术成就(光力学方法和应用研究方面 微机电系统（MEMS）研究方面 生物医学工程研究方面)

简介

职称职务

北京大学工学院教授，　 　 　 　 　 　 　 　　　常务副院长，　 　 　 　 　 　 　 　　　中心副主任

研究方向

固体力学和生物医学工程

研究兴趣

生物医学微纳米技术研究；生物医学信息技术和医疗仪器技术研究；生物医学材料与组织工程研究；功能成像研究

学术成就

光力学方法和应用研究方面

提出了多种获得分量解耦的形变导数条纹图的光学微分干涉方法, 给出了具有普适性的光力学干涉的相关准则，提出了基于载波条纹图的小波变换分析方法, 并成功地应用于动态应变场、高阶导数场、局部化奇异性等问题的求解。在材料破坏与结构动力失效研究方面, 成功地将动光弹与动焦散方法结合在一起研究应力波与裂纹的相互作用, 得到了一系列弹性波传播与裂纹响应、扩展间的作用规律; 发现了受冲击圆环的缺陷敏感区, 给出了其对冲量的依赖关系和失效准则; 通过双材料界面裂纹的动态焦散线分析研究, 给出了用焦散斑特征尺度求解运动界面裂纹动态应力强度因子的实验和分析方法。通过精细网格的傅立叶变换应变分析, 获得了塑性材料中微孔洞的流动增长与汇合演化规律。

微机电系统（MEMS）研究方面

与北大微电子所合作，设计制造了诸如多通道光学开关、硅基材料的新型双轴转镜、在位微型材料拉伸实验机、结构等效刚度和等效模量的工艺在位检测结构等微系统；有关微系统的分析和模拟研究包括：横向振动微陀螺的响应研究，麦克风波纹膜片的非线性变形分析，边界元与有限元结合的微系统的力-电耦合场分析等。2005年，将原子力显微扫描与数字图象相关技术相结合的研究取得重要进展，成功应用于微型加速度计中梁内纳米量级的位移场测量，其发表在“Nanotechnology” （2005，26：（4），344-349）杂志上的论文在约两个月里下载超过250次 （属IoP期刊论文的10%范围）。

生物医学工程研究方面

开展了有关:

（1）细胞力学行为研究：以柔性基底材料的形变分析为基础，研究心肌细胞在收缩舒张及肿瘤细胞在迁移过程中的位移场、力场和做功性能，研究在不同基底刚度和不同药物作用等环境变化下细胞的动力学响应和行为特征变化。我们建立了适合单细胞、亚细胞结构实时动态力学检测的方法，给出了反映单细胞与基质相互作用的力信号响应特性的动力学表征指标；提出新的根据基底变形场反解细胞应力场的精确模型。

（2）微流体技术研究：研究微流体器件的结构与流场设计、材料的力学性能测试与表征、流体的化学物理学参数测量等，已经成功地设计和制备的通过流体聚焦实现细胞电穿孔的微器件，具有低电压和高效率等重要特性。有关利用流体微电极进行溶液细菌浓度测量方面的研究进展，表明了在溶液细胞计数方面的新器件的简洁性和有效性。

（3）计算机图像技术在医学诊断和治疗中的应用研究，包括计算机辅助手术导航研究：利用图像立体视觉的光学导航和磁场定位的磁导航，我们的研究为人工关节置换手术、肺及气管组织的穿刺活检等提供了有效的实时引导手术器械定向和定位的工程技术手段。利用CT图像的三维重构及特征提取，我们进行了中国人骨盆骨性参数的定量测量和特征分析，其与手术分类所对应的参数结果为低位直肠癌手术提供了重要的术前设计依据。通过对MR图像的分形特征研究，给出了前列腺外周带磁共振图像中正常组织与癌组织的分形维数差异，为磁共振图像诊断前列腺癌提供了新的定量指标。

（4）医学信号检测分析研究：针对睡眠呼吸暂停综合怔等病症，研究相关的生理病理信号检测和分析处理，我们所研制的主动电极具有高信噪比等特性，获得了国家发明专利，可以准确方便地测量心电、脑电、肌电等不同水平的生理信号，利用时域—频域综合分析，给出了新的病理判别特征指标，通过分形和小波变换等非线性分析，为睡眠医学相关的综合监测和健康评价提供新的方法和技术。我们所提出的利用结构光进行胸部运动测量的研究，可以在呼吸无约束和测量非接触的条件下进行肺功能评价，并且能在左右胸腔处于不同病理情况下进行肺活量测量，从而对手术处理的结果进行定量评估。