Fengping Li

Untethered magnetic devices (UMDs) hold significant clinical potential for removing blood clots. However, in the complex intravascular environment, their locomotion may be disturbed. Such disturbances can lead to variations in the magnetic gradient force exerted on the UMD, increasing the risk of vascular damage. Therefore, evaluating the magnetic gradient force acting on the UMD under worst-case conditions is essential for risk mitigation. In this paper, we propose a novel method to estimate the upper and lower bounds of the worst-case magnetic gradient force acting on the UMD, with actuation provided by two synchronized rotating magnetic dipoles. To assess the robustness of the algorithm, we conducted a Monte Carlo simulation in which the dipole directions of the two synchronized rotating magnetic dipoles and the dipole direction of the UMD were randomly varied 1000,000 times in the three-dimensional (3D) space to simulate all possible scenarios that may be encountered by the UMD in intravascular environments. The simulation results indicate that the worst-case magnetic gradient force remains below the upper bound predicted by the proposed algorithm, thereby validating its effectiveness.

Стиснення тривимірних (3Д) моделей набуває дедалі більшого значення в різноманітних галузях — від віртуальної та доповненої реальності до автоматизованого проєктування, ігор та великомасштабної наукової візуалізації — де постійно зростають вимоги до зберігання даних і рендерингу в реальному часі. Зі збільшенням складності та роздільної здатності моделей ефективні методи стиснення стають критично важливими для забезпечення швидкої взаємодії, передачі та масштабованого візуального відображення на сучасному обладнанні. У статті подано структурований огляд основних категорій методів стиснення 3D-мешів: одноразове (single-rate) стиснення, прогресивне стиснення, стиснення з довільним доступом (random accessible), а також гібридні підходи, що поєднують прогресивне вдосконалення з вибірковим декодуванням. Одноразові методи забезпечують компактне кодування з фіксованим рівнем деталізації та швидким декодуванням, однак обмежені в гнучкості. Прогресивні методи формують ієрархію від грубого до точного відтворення, що дозволяє керувати рівнями деталізації та поступовим завантаженням. Методи з довільним доступом орієнтовані на часткове декодування, що дає змогу обробляти лише потрібні частини моделі без завантаження її повністю — це особливо корисно у взаємодіючих або обмежених за ресурсами середовищах. Гібридні підходи об'єднують ці переваги, забезпечуючи як поступове відновлення, так і вибірковий доступ для досягнення високої адаптивності в режимі реального часу. У статті також коротко розглянуто новітні досягнення у сфері стиснення, заснованого на нейронних мережах, які відкривають перспективи адаптивного, орієнтованого на дані кодування. На основі проведеного аналізу зроблено висновок, що прогресивне стиснення та методи з довільним доступом мають найбільші практичні переваги для реальних завдань, які потребують інтерактивності та ефективного використання ресурсів. Саме ці підходи слід розглядати як пріоритетні напрями подальших досліджень і вдосконалення.

Achieving high sensitivity and a high figure of merit (FOM) in refractive index sensors requires two key factors. The first is a high quality (Q) factor, and the second is significant local field enhancement. The bound states in the continuum (BIC) offer a straightforward approach to designing metasurfaces with high Q factor. However, traditional design methodologies require high-precision machining to achieve high Q factor, which complicates manufacturing and limits practical applications. Moreover, conventional metasurfaces exhibit a limited local field enhancement area, hindering the attainment of large local field enhancement. Therefore, these reasons limit the ability of refractive index sensors to achieve both high sensitivity and high FOM. Here, we introduce an all-dielectric metasurface structure composed of asymmetric Si blocks. Initially, Friedrich-Wintgen BIC (FW-BIC) is realized by adjusting the gap between the two Si blocks. Subsequently, a symmetry-protected BIC (SP-BIC) is introduced by breaking the symmetry of one of the Si blocks, which significantly enhances the Q factor and robustness. Finally, the Si cap is added on top of the microstructure to form an F-P cavity, which can improve the local field enhancement area to achieve both high sensitivity and FOM. Our approach presents a promising pathway for the design of high Q nanostructures, with significant potential applications in sensing technology.

CO₂ laser machining is a cost effective and time saving solution for fabricating microchannels on polymethylmethacrylate (PMMA). Due to the lack of research on the incubation effect and ablation behavior of PMMA under high-power laser irradiation, predictions of the microchannel profile are limited. In this study, the ablation process and mechanism of a continuous CO₂ laser machining process on microchannel production in PMMA in single-pass and multi-pass laser scan modes are investigated. It is found that a higher laser energy density of a single pass causes a lower ablation threshold. The ablated surface can be divided into three regions: the ablation zone, the incubation zone, and the virgin zone. The PMMA ablation process is mainly attributed to the thermal decomposition reactions and the splashing of molten polymer. The depth, width, aspect ratio, volume ablation rate, and mass ablation rate of the channel increase as the laser scanning speed decreases and the number of laser scans increases. The differences in ablation results obtained under the same total laser energy density using different scan modes are attributed to the incubation effect, which is caused by the thermal deposition of laser energy in the polymer. Finally, an optimized simulation model that is used to solve the problem of a channel width greater than spot diameter is proposed. The error percentage between the experimental and simulation results varies from 0.44% to 5.9%.

Rotary drilling has been recognized for its excellent drilling performance in laser drilling. However, there are few studies on the optical path trajectory equations guiding the implementation of laser rotary drilling, which has limited the development of rotary drilling. Here, the paper deduces the optical path trajectory equations by combining spatial vectors based on the three optical wedges laser drilling platform. Then, the influence of the parameters in the equation on the microhole and drilling path is discussed by using the control variable method. The results show that the three optical wedges systems can have a good drilling ability by using the parameters obtained from the optical path trajectory equations.

In this article, a novel condition-based maintenance (CBM) policy for a two-component warm standby system is proposed. In contrast to the traditional models of warm standby systems, joint optimization of batch sizes and CBM policy is investigated. From the just-in-time view, traditional mass production is divided into different small-batch production, and the small moving batches are applied in the presented model. In the active switching strategy, in addition to the common failure switching, preventive switching of components is also considered. The components' condition in the system can be assessed by periodic inspections, and preventive maintenance (PM) or corrective maintenance is performed once the degradation level of one component exceeds the maintenance threshold. The optimal size of small moving batches and PM threshold are derived by minimizing the long-term average total cost rate. Finally, a numerical example and sensitivity analysis are adopted to demonstrate the effectiveness of the policy.