豚鼠原发性骨关节炎的关节软骨显微傅里叶变换红外光谱研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术原位分析雌性Hartley豚鼠胫骨关节软骨的化学组成。红外光谱测定包含三种月龄(1月、2月和3月)和3个软骨层次(表层、中层和深层)。结果表明,随着月龄的增加,表层和中层FTIR光谱的主要吸收峰峰位红移,深层吸收峰先红移后蓝移。软骨中胶原蛋白、核酸和蛋白多糖的红外光谱具有如下特征：峰强比I_{1 657}/I_{1 548},I_{1 074}/I_{1 548}和I_{1 074}/I_{1 237}在软骨表层和中层随月龄递降,而在软骨深层2月龄的比值最低。结果符合关节软骨在不同退变阶段化学成分的变化规律,且显微光谱成像技术转化的各月龄胫骨平台二维图像高度符合相应的病理描述。初步研究显示,显微FTIR技术可原位分析不同层次软骨组织的分子组成,能为研究软骨疾病的发病机理提供可靠信息。     

锁骨三维有限元应力分析

根据CT扫描数据,运用Mimics软件建立肩胛骨和锁骨三维模型,导入Ansys软件并添加CT扫描数据无法识别的韧带,最后建立完整的肩锁关节三维有限元模型。根据肩部关节的协调运动确定边界条件,并施加载荷,计算得出盂肱关节外展30°、60°、90°及120°工况下肩锁关节应力分布。结合脆性材料破坏形式与应力状态的关系,可以判别锁骨骨折及骨裂的易发部位。结果表明:锁骨上表面中1/3靠近远端处Mises等效应力及最大主应力均较大,此处最大主应力为拉应力,易出现骨断裂即骨折;锁骨下表面中1/3靠近近端处Mises等效应力较大,此处最大主应力为压应力,易出现骨碎裂即骨裂。     

微纳米马达在药物递送中的应用

受到自然界中高效生物马达的启发,研究人员提出了人工微纳米马达的概念,即人工微纳米动力装置。目前,通过结合化学与其他交叉学科的先进技术,研究人员已制备出具有不同结构、驱动方式以及控制方式的人工微纳米马达。这些微纳米马达在传感、环境治理、生物医用等方面展现出广阔的应用前景。其中,药物递送是生物医用领域的重要方向。在这一方面,利用微纳米马达可以实现药物的有效递送,给癌症等疾病的治疗带来新的可能。本文将针对用于药物递送的微纳米马达的驱动机理、基本结构、运动控制这几个方面进行综述,首先介绍了马达的运动机理,其驱动机理可分为自场驱动和外场驱动;其次,分别介绍了可用于药物递送的微纳米马达的结构,主要包括聚合物囊泡、空心管、纳米线等;为了实现精准有效的药物递送,微纳米马达的可控运动非常重要,本文将具体阐述微纳米马达的开-关控制、方向控制和速度控制。最后,分析了药物递送微纳米马达的研究现状,并对本领域的未来方向进行了展望。     

考虑关节摩擦的空间机器人动力学建模与参数辨识

研究了考虑关节摩擦影响的空间机器人系统的动力学建模与参数辨识问题．采用单向递推组集方法和虚功率原理建立了含有关节摩擦的多体系统动力学方程,推导了关节摩擦对系统动力学方程的贡献,采用基于腕力传感器信号和最小二乘法的辨识方法进行了系统惯性参数的辨识．数值仿真结果验证了数学模型的正确性与辨识方法的有效性．     

区域约束环境下柔性关节机械臂的一致性控制

文章研究了柔性关节机械臂在区域约束条件下的一致性控制问题,提出了一种基于区域势函数约束环境下的柔性关节机械臂一致性控制算法,该算法能够有效控制柔性机械臂同步态的范围,无需计算最终的同步态,因而适用于实际多柔性关节机械臂区域内的协同控制和应用.进一步地,基于网络拓扑结构特征,给出了实现柔性关节机械臂区域可达一致性控制的充分条件.最后,文章给出了数值模拟以验证所提算法的有效性和正确性.     

双臂空间机器人关节空间的补偿学习控制

在载体位置与姿态均不受控制情况下,结合动量(矩)守恒关系对系统进行了运动学、动力学的分析,得到了漂浮基双臂空间机器人的系统动力学方程.采用PD控制的计算力矩法,得到了系统的闭环动态误差方程,在此基础上设计了针对不确定性的自由漂浮空间机器人的控制方案,提出了一种基于遗传算法的补偿学习控制方法.将补偿学习控制与计算力矩法相结合,利用遗传算法的进化学习消除不确定因素的影响,实现机器人轨迹跟踪的良好控制.     

生物力学——进展和趋向

今天,生物力学的发展似乎进入了一个新的时期。它有什么特点?未来如何?这是一个引人关注的问题。要回答这个问题,回顾一下它的过去是必要的。生物力学的发展大体可分三个时期。Ⅰ.“前学科”时期生命现象中力学问题的研究由来已久,可以追溯到亚里士多德.但成为一门独立的学      

不同跳绳方式对青少年下肢生物力学特征的影响研究

本研究旨在比较青少年并腿跳和交替跳的下肢生物力学差异,以提高对于青少年跳绳运动生物力学适应规律的认识.选取20名具备至少一年跳绳训练经验,同时能够熟练掌握并腿跳和交替跳技巧的男性青少年作为受试者(年龄(12.50±0.81)岁,身高(169.30±2.49) cm,体重(49.70±2.72) kg),并采用Vicon三维红外运动捕捉系统记录运动轨迹和地面反作用力,使用Delsys EMG测试系统采集肌电信号,受试者进行两种跳绳动作的顺序是随机的.使用配对样本t检验,对并腿跳和交替跳的下肢运动生物力学差异进行了分析(包括关节角度、关节力矩、地面反作用力以及肌肉信号).结果表明,在并腿跳和交替跳过程中,所选指标都服从正态分布且存在显著差异.具体而言,进行交替跳的受试者踝关节背屈角度(P<0.05)、膝关节屈曲角度和内收角度显著大于并腿跳(P<0.05),而并腿跳的髋关节外展角度显著大于交替跳(P<0.05).此外,交替跳的下肢力矩和峰值反作用力显著高于并腿跳(P<0.05),并腿跳的胫骨前肌和腓肠肌外侧头的肌肉活动度显著高于交替跳(P<0.05),而髂腰肌和...     

基于主成分分析的不同预处理方法对关节软骨分类的影响

本文采用不同方法对来自正常和病变关节软骨样本的红外光谱进行预处理,而后利用主成分分析对关节软骨进行鉴别分析。首先对关节软骨切片实现傅里叶变换红外光谱采集,其次分别采用基线校准、标准化、多元散射校正和标准正态变量变换对软骨的红外光谱进行预处理,然后对原始光谱(矩阵)以及预处理光谱进行主成分分析,根据得分矩阵对样本进行分类分析。结果表明:预处理方法结合主成分分析可以更好地对正常和病变关节软骨样本进行分类,而且多种预处理方法的结合可以更好地增强样本间的区分度。另外,针对关节软骨样本,多元散射校正比标准正态变量变换具有更好的增强效果。     

大型精密光学调节架的俯仰角运动控制方法及误差修正

航天遥感仪器的光学装调需要使用大型精密调节架,其俯仰角调节机构使用步进电机驱动,且传动比为非线性,因此控制难点在于如何以步进电机开环方式来实现调节架俯仰角的精确运动。通过对现有调节架的俯仰角运动机构进行建模分析,得到其运动学模型为偏心曲柄滑块机构。根据运动学公式,分析了当前使用的控制方法精度不高的原因,并提出了新的控制方法。在此基础上,为了验证新方法下调节架俯仰角的运行结果,引进了全新的测量工具一激光跟踪仪。根据测量结果,绘制出俯仰角的目标值和误差曲线图,分析误差规律并修正。经复测,俯仰角的运动精度最终达到了光学装调的要求。