仿生材料电活性聚合物“人工肌肉”的研究进展

自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉.20世纪中期,人们越来越深刻认识到大自然的启发对于开发新材料和新技术的重要性,从而提出仿生学概念并建立仿生学这一学科.随着研究的发展,仿生学已成为自然科学的一个前沿和焦点.进入21世纪以来,随着机器人开发的不断深入以及人们对智能机械系统的强烈需求,作为机器人和智能机械系统驱动关键的人工肌肉已成为仿生领域的研究重点.电活性聚合物驱动器具有应变高、柔软性好、质轻、无噪声等特点,与肌肉有着极为相似的特性,甚至在一些方面的性能已经超过了肌肉,被公认为是最合适的仿肌肉材料,称之为"人工肌肉".近二十年来,在电活性聚合物驱动材料方面取得的研究进展使得仿生的"人工肌肉"研究得以飞速发展.     

仿肌肉功能的高分子材料

本文讨论了人工肌肉高分子（ＡＭＰ）的类型、变形机制、动力学性能及与天然肌肉的对比。     

高效液相色谱-线性离子阱质谱法测定畜禽肌肉中β2-受体激动剂及β-阻断剂类药物残留

利用高效液相色谱-线性离子阱质谱（HPLC-ITMS）以同位素稀释技术测定了肌肉组织中23种β2-受体激动剂及5种β-阻断剂．肌肉样品经5％的三氯乙酸溶液酸解提取,以弱阳离子固相萃取柱进行净化．以甲醇和含0．1％甲酸的水溶液为流动相在液相色谱柱上梯度洗脱分离,采用ESI源正离子模式在选择离子监测（SRM）模式下进行扫描．以9种经氘代同位素标记的β2-受体激动剂为内标进行定量．猪肉中23种β2-受体激动剂及5种β-阻断剂的线性范围为5-200μg／L,相关系数（力大于0．995,各化合物在肌肉中的检出限均能达到0．2gg／kg．以空白猪肉样品进行的加标水平为5、10、20μg／kg的加标回收试验,各化合物的回收率在47．3％-123．7％之间,相对标准偏差在3．2％～25．7％之间．对猪肉样品和鸡肉样品进行了测定,得到了满意的结果．该方法灵敏度高,定性准确,可以用于畜禽肌肉中β2-受体激动剂和β-阻断剂类药物残留的确证检测．     

基于镍钛合金人工肌肉纤维的体表加压实验研究

抗荷服广泛用于航空防护救生领域,通过抗荷服的气动加压对人体表面施加压力,限制血液向下流动,减轻脑部供血不足和脏器位置移动对飞行员造成身体损伤。从而提高飞行员在机动飞行的抗过载能力,保证飞行安全。本文通过镍钛合金纤维人工肌肉用于人体加压的研究。与传统管式抗荷服进行加压实验对比发现镍钛合金纤维人工肌肉纤维实验过程中产生的表面压力与管式抗荷服形成的体表平均压力相近,实验值理论上可达到抗过载所需的体表压力。通过电驱动产生的加压响应速度较管式抗荷服充气式更快,可摆脱传统抗荷所需复杂供气系统,在航空防护救生领域具有较大的应用潜力。     

乙二胺四乙酸滴定法测定钙镁保健食品中钙、镁的含量

钙和镁是人体必需元素。钙对人机体十分重要,除密切关乎骨骼健康外,还参与神经、肌肉活动及激素分泌、血液凝固等[1],每日保证摄入一定量的钙可预防骨质疏松症[2];镁参与人体内数百种酶的新陈代谢[3],与人体健康密切相关[4]。因地域及饮食差异,不同人之间的钙、镁日摄入量不尽相同。为保证每日摄入量满足人体所需[5],服用钙镁保健食品成为大多数人的选择之一,其中以钙镁片居多。     

基于贝叶斯优化的康复训练参与度自适应增强方法研究

针对现有的评估被试主动参与度指标建模复杂以及训练强度与被试运动能力及参与度不匹配等问题,该文提出一种基于贝叶斯优化的挑战型力控制器自适应增强康复训练参与度的方法。首先使用基于表面肌电信号(sEMG)表征的肌肉激活度来评估被试者的参与度,其次采用基于轨迹误差放大的抗阻训练模式进行上肢训练,并构建归一化急动度和肌肉激活度相结合的综合目标函数,然后采用贝叶斯优化方法在训练过程中更新挑战型力场的抗阻系数和死区宽度两个超参数,逐次优化该目标函数,以提高运动轨迹的顺滑度并保持被试者的训练参与度。最后,将16名健康被试者随机分为实验组和对照组并以其非利手进行训练,验证所提方法的有效性。实验结果表明,训练过程中实验组的肌肉激活度维持在高于对照组2.51%的水平;训练后实验组的运动能力改善明显优于对照组(59.8% vs 40.7%),验证了该文所提的自适应增强康复训练参与度策略比固定参数策略更有优势。     

超高效液相色谱-串联质谱测定动物肌肉组织中32种β-激动剂、β-阻滞剂和糖肽类抗生素药物残留

建立了同时测定动物肌肉组织中27种β-激动剂、3种β-阻滞剂和2种糖肽类抗生素的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)方法.样品经酶解、蛋白沉淀后,以乙酸乙酯-异丙醇(6∶4,V/V)提取,Starata-X-C固相萃取净化,BEH C18色谱柱分离,乙腈-0.1％甲酸梯度洗脱,串联质谱ESI+电离,多反应监测模式检测,外标法定量.结果表明,32种目标物在线性范围内相关性良好(R2 ＞0.995),多巴胺、瑞普特罗、万古霉素和去甲万古霉素的方法检出限为5 μg/kg,其它目标物的检出限为3μg/ks;平均加标回收率为83.6％ ～103％,相对标准偏差(n=6)为3.9％ ～ 10.4％,日间精密度为4.5％ ～9.8％.结果表明,本方法准确、灵敏,适用于动物肌肉组织中β-激动剂、β-阻滞剂,以及糖肽类抗生素的高通量测定.     

气动肌肉关节的神经元PID轨迹跟踪控制

气动肌肉关节具有柔顺性,使角度跟踪控制困难;通过建立气动肌肉关节静态平衡方程,分析了气压与摆角间非线性关系。为克服单神经元PID控制算法收敛速度慢、精度低的缺点,基于Hebb学习规则,从反馈周期、比例增益系数和衰减因子三方面改进算法;搭建了实物平台,通过实验和对比分析可得:(1)适当减小闭环反馈周期,可提高跟踪精度,但闭环反馈周期太小会引起震荡;(2)将比例增益系数定义为误差的连续有界Sigmoid函数,可增强算法的自适应能力,提高跟踪精度;(3)增加衰减因子,模拟人的遗忘学习机制,可提高权值的收敛速度。     

便携式肌力和体温诊断仪的研制与开发应用

本研究通过设计肌力和体温诊断仪来对体能康复训练者的肌力和温度变化进行准确快速的测量。对压力传感器和温度传感器进行组装,通过压力传感器的受力面捕捉人体的反作用力并记录肌力力值变化,因为体温的变化可以简便快速的对局部的血流和损伤情况有所反映,我们用遥测温度传感器来捕捉人体温度变化。团队借助多学科的介入,研发了肌力与体温诊断仪,学生利用在医院实习过程中对仪器进行了效果和精度验证。希望我们的研究能改善现有康复肌肉力量的测试现状。以便为我国的优秀运动员和需要运动康复的患者进行体能康复训练时提供科学依据和建议。     

谈人在水平地面上向前走地对人的摩擦力是否做功

人在水平地面上向前走,地对人的摩擦力不做功的理论与物理学中做功的两个条件、内力作用效果、能量转化等理论相矛盾,是错误的理论.因此,本人认为,人在水平地面上向前走,地对人的摩擦力是人前进的动力,它对人做功.