基于FPA的气动柔性手指康复器及其控制系统

针对现有手指康复器在柔顺性、适用性和安全性方面存在的不足,基于气动柔性驱动器（FPA）设计了一种气动柔性手指康复器,以采用压缩气体驱动并以橡胶材料为主体设计的基于FPA的柔性弯曲关节代替传统的纯机械式结构。根据手指康复器仿生康复的任务要求,设计具有三大模块的控制系统：模式识别模块负责通过采集和分析手指表面肌电信号(sEMG)对主体的动作意图进行识别,并生成康复运动训练方案;角度反馈模块采用AS5045芯片实时检测康复器运动状态并将数据信息反馈至主控制器;主控制模块控制上述训练方案和康复器运动状态实时反馈信号以驱动康复器完成运动训练。实验结果表明,康复器两个关节弯曲期望值为15°和30°时的稳态误差小于0.6°,提出的控制系统能很好地完成sEMG的识别、康复器运动信息检测与反馈和康复训练任务,证明了手指康复器及其控制系统是可行的、有效的。     

枪弹冲击下头-颈动力学响应及颈部被动肌影响

针对战场环境下弹体、破片的威胁,研究枪弹冲击下头-颈动力学响应及颈部被动肌影响。利用已建立并通过验证的头盔-头-颈有限元模型,开展9 mm手枪弹冲击数值模拟,获得有/无被动肌作用下人体头-颈动力学响应。研究结果表明：正面冲击时,首先头部额骨处产生应力集中,随后颈部后伸,颈部应力主要集中于下颈椎椎体,椎间盘前侧产生拉伸失效;在被动肌作用下,头部质心最大位移减少31.38%,颈椎椎骨与椎间盘连接处应力以及椎间盘最大应力均降低,椎间盘最大应力减少28.76%;颈部被动肌起到重要的保护作用,可缓解头-颈后伸,减轻颈椎的损伤,在颈部损伤评估中应考虑被动肌的影响。该研究结果可为颈部损伤评估和颈部防护装备的设计提供参考。     

基于改进小脑模型的sEMG下肢关节力矩预测

关节力矩预测在康复医学、临床医学和运动训练等领域有着重要作用,对力矩连续、实时地预测可以使人机交互设备更好地反馈、复刻人体运动意图。为了给患者提供一个安全、主动、舒适的康复训练环境,提升人机交互设备的柔顺性,提出了一种改进型递归小脑模型神经网络模型关节力矩预测方法。该方法采用肌肉协同分析对采集的相关肌肉的表面肌电信号(sEMG)进行降维,将降维后的sEMG特征向量与关节角速度、关节角度作为输入信号,并在小脑模型神经网络中加入递归单元和模糊逻辑规则,以小波函数作为隶属度函数,对非疲劳、过渡疲劳及疲劳这3种状态下的踝关节背屈跖屈运动的动态力矩进行连续预测。力矩预测值与实际值之间的平均皮尔逊相关系数和平均标准均方根误差分别为0.933 5和0.159 8,实验结果验证了该方法对下肢关节力矩连续预测的准确性和有效性。     

超高压处理对藏羊肉肌原纤维蛋白特性的影响

为阐明超高压对藏羊肉肌原纤维蛋白特性的改善作用,该研究以欧拉藏羊肉肌原纤维蛋白为研究对象,对其进行不同压力强度(0、150、250、350、450、550 MPa,保压10 min)处理后,测定肌原纤维蛋白的乳化性、起泡性、溶解度、浊度、巯基和羰基含量,并对其进行分析。结果表明,肌原纤维蛋白的总巯基含量随着压力强度增加而显著降低(P<0.05),而羰基和活性巯基含量显著上升(P<0.05),在压力强度为550 MPa时,肌原纤维蛋白的总巯基含量比对照组低30.3%,羰基和活性巯基含量分别比对照组高54.8%、56.7%。处理后肌原纤维蛋白的乳化性、乳化稳定性、溶解度、起泡性、起泡稳定性及表面疏水性呈先上升后下降的趋势,压力强度为350 MPa时,乳化性、溶解度、起泡稳定性、表面疏水性分别比对照组高56.6%、54.8%、26.7%、39.8%。此外,处理后肌原纤维蛋白的浊度呈先下降后保持稳定,在450 MPa时,比对照组低20%。超高压处理改善了藏羊肉肌原纤维蛋白的乳化特性、溶解度、起泡特性、表面疏水性、羰基、巯基和浊度。     

不同部位牛肉肌原纤维蛋白乳化特性研究

该文以肉品加工中常用的牛霖肉、牛肩颈肉和牛腩肉为研究对象,通过测定不同部位牛肉肌原纤维蛋白的蛋白质量浓度,乳化稳定性、乳化活性、化学作用力、蛋白二级结构,牛肉乳化能力等指标的变化规律,研究不同部位牛肉肌原纤维蛋白的乳化特性,为乳化牛肉糜类制品的原料选择提供一定的理论依据。结果表明,3个取样部位肌原纤维蛋白的蛋白质量浓度由高到低依次为牛肩颈肉、牛腩肉、牛霖肉(P<0.05);在蛋白质量浓度相同的条件下,牛肩颈肉肌原纤维蛋白的乳化稳定性和乳化活性最高(P<0.05),肌原纤维蛋白的乳化稳定性和乳化活性呈显著正相关(P<0.05);肌原纤维蛋白氢键含量由高到低依次为牛肩颈肉、牛腩肉、牛霖肉(P<0.05);肌原纤维蛋白离子键含量,疏水作用力含量、二硫键含量由高到低均为牛腩肉、牛肩颈肉、牛霖肉(P<0.05);乳化活性与化学作用力呈显著负相关(P<0.05)。3个部位蛋白二级结构差异较为明显,其中牛肩颈肉中肌原纤维蛋白的无规则卷曲和α-螺旋结构比例相近,且含有极低的β-转角结构;牛霖肉中肌原纤维蛋白只有α-螺旋结构;牛腩肉中肌原纤维蛋白的α-螺旋结构含量低于...     

基于小波包-Copula互信息的肌间耦合特性

为探讨人体运动中肌肉间的功能联系,更加准确地理解不同特征频段下的肌间耦合情况,将小波包分解与Copula互信息相结合,构建了基于小波包-Copula互信息的肌间耦合分析模型,定量描述上肢肘关节屈曲运动中相关肌肉表面肌电(sEMG)信号在特征频段上的耦合特性。首先用小波包对同步采集到的sEMG进行信号分解,然后用Copula互信息计算sEMG在特征频段的耦合强度。肘关节屈曲运动中,肌间耦合强度在beta与gamma频段最为显著,协同肌肉对的耦合强度显著高于拮抗肌肉对;随着运动时间的增长,肌肉呈现疲劳状态,协同肌肉对与拮抗肌肉对的耦合强度增加。小波包-Copula互信息能定量分析肌间特征频段的功能耦合特性,揭示运动过程中协同肌与拮抗肌的运动控制机制。     

融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法

目的 为客观评价轮椅的使用效益,使用表面肌电设备测试轮椅使用过程中的肌电信号,并融合姿势信号IMU来构建人机评价模型。方法 分别对轮椅的折叠、刹车方式及行驶坡度进行试验来评估轮椅的使用绩效,通过对比用力肌群间的疲劳状况来判定较为舒适的轮椅折叠及刹车方式。实验要求被试者在执行轮椅任务时,分别使用两种折叠方式和三种刹车方式不同的轮椅进行实验,并在操作动作任务过程中采集sEMG和IMU信号,在实验任务结束后填写NASA-TLX量表。结果 根据模型的评价指标对实验数据进行了比较与分析,横向收折式折叠和凹口式刹车(手刹位于前方)的轮椅疲劳度低,在3~4°坡度范围下轮椅使用者的受力最小,较为舒适,从而验证了模型在轮椅人机评价上的可行性,为优化轮椅设计提供参考。结论 人机评价模型适用于评估产品绩效,同时提出的融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法具有较高的精度和准确性,能够有效地评估轮椅使用者的绩效水平。     

刺云实胶对草鱼肌原纤维蛋白的冷冻保护作用

为探究刺云实胶对肌原纤维蛋白的冷冻保护作用,以商业抗冻剂(4%蔗糖+4%山梨醇)为对照,研究刺云实胶对草鱼肌原纤维蛋白溶液冻结曲线的影响,并通过测定0～28 d冻藏过程(-20±1℃)中肌原纤维蛋白Ca²⁺-ATPase活性、巯基含量、表面疏水性、内源性荧光光谱及解冻后水分流动性的变化来研究刺云实胶对草鱼肌原纤维蛋白冻藏稳定性的影响。结果表明,添加1.0%刺云实胶和商业抗冻剂的草鱼肌原纤维蛋白溶液的冻结点分别为-8.3℃和-7.3℃,低于空白样品的-5.5℃。与新鲜肌原纤维蛋白相比,冻藏28 d后,添加1%刺云实胶和商业抗冻剂的肌原纤维蛋白的Ca²⁺-ATPase活性、总巯基含量、活性巯基含量分别下降了45.69%和45.17%、24.49%和42.28%、25.13%和39.79%,而表面疏水性分别增加了176.00%和122.23%,变化幅度显著低于空白对照组。低场核磁共振分析研究结果表明添加1%刺云实胶和商业抗冻剂可以显著抑制肌原纤维蛋白溶液解冻后水分流动性增加。因此,1%刺云实胶可以增强冻藏过程中草鱼肌原纤维蛋白的稳定性。     

无声语音识别中的端点检测算法

无声语音识别常以表面肌电信号作为研究对象。表面肌电信号的端点检测是影响识别结果的一个重要因素。表面肌电信号与语音信号有类似之处。借助语音端点检测的方法对表面肌电信号进行分割是一种可行的思路。基于此,采用子带谱熵和梅尔倒谱距离作为信号端点检测的判决依据,通过粒子群算法优化支持向量机分类器给出端点检测结果。结果表明,在不同信噪比条件下,该算法有最高的检出率与最低的错误率。对于基于K最近邻（K-Nearest Neighbor,KNN）的无声语音识别任务,识别率达95.3%。     

基于MP-KG凝胶体系研究微观结构影响质构特性的调控机制

以肌原纤维蛋白-魔芋胶（myofibrillar protein-konjac glucomannan,MP-KG）为模拟体系,利用质构仪、石蜡切片和扫描电镜分别测定复合凝胶质构特性、空间分布和蛋白三维凝胶网络结构,进而阐释复合凝胶微观结构对质构特性的调控机制,为KG在低脂肉制品中的应用提供一定的理论基础。质构特性结果显示：随着KG添加量增高,复合凝胶断裂形变时应力变化呈现抛物线形,说明KG对复合凝胶应力的改善具有添加量极限。复合凝胶断裂形变时应变的变化趋势和应力相似,但是两者的添加量极限不同。低场核磁结果显示：在添加1%KG时不易流动水的弛豫时间最低且其相对百分比最高,分别为274 ms和92.79%,说明KG能够促进蛋白之间的交联,进而提高蛋白基质对水分子的束缚。石蜡切片显示随着KG添加量的提高,MP-KG凝胶体系的空间分布从填充结构转变成互穿结构。扫描电镜显示：对照组的MP凝胶网络结构中布满了相互交错的水沟壑,这些沟壑的存在导致MP凝胶网络结构比较疏松。添加少量KG能够减少蛋白三维网络结构中相互交错的水沟壑,MP凝胶网络结构更加致密均一。添加过量的KG会形成KG连续相,反而破坏蛋...