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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
杜淑媛 徐越 郭传文 杨春
细胞与胞外基质相互作用产生的主动作用力叫牵引力，对这个力进行表征需要用细胞牵引力显微镜技术（traction force microscope,TFM），该技术主要是通过测量细胞外弹性基质的变形得到形变场，再通过反演算法重构细胞所产生的牵引力，为许多牵引力失衡所导致的疾病（如癌症、组织纤维化、动脉粥样硬化等）的机理探究、诊断与治疗提供重要的理论支撑和检测手段。该文将这一带有鲜明力学与生物学交叉特色，且具有巨大实际应用前景的先进实验技术引入了生物力学实验教学，并适配了相应的实验内容、实验流程及课程安排。
关键词：
细胞牵引力显微镜技术 前沿实验 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
万超 侯世杰 王伟 陈佳一
"理论力学"是力学、机械、航空航天等工科专业的核心必修课之一。然而,目前该课程的教学实验大多是原理演示或简单参数测量,不利于学生深刻理解专业知识、提升解决实际问题的综合创新能力。为解决上述难题,围绕人体运动这一典型的多刚体系统动力学问题,构建了基于假人仿真模型的自由式滑雪空中技巧运动生物力学教学实验,涵盖力学模型简化、拉格朗日方程构建、刚体惯性参数计算、动力学仿真软件应用等主要知识点和技能。该教学实验转化自"科技冬奥"重点研发计划的科研成果,具有前沿性、交叉性和综合探究性,有助于提升复合型拔尖跨学科人才的综合实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
罗晶 李思 唐必伟 向馗 庞牧野
为实现人体运动意图预测，该文提出一种基于粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法优化回声状态网络（echo state network，ESN）的模型预测控制（model predictive control，MPC）方法。首先，利用运动捕捉系统获得人体动作运动学信息，通过OpenSim软件反解算获取动力学信息；其次，以动力学信息为输入，运动学信息为输出，构建人体骨骼肌肉系统的ESN模型，并利用PSO算法优化ESN模型的关键参数；同时，将线性化后的ESN模型作为MPC控制对象，通过运动学信息，反优化MPC目标函数，求解目标结果，完成对人体运动意图的预测；最后，通过比较实验验证了所提方法的有效性。该方法对人体运动意图预测及穿戴式机器人控制算法设计等相关应用研究与教学实践具有实际意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
颜兵兵 吴豪豪 毕冉 马常友 杜云明
强化人体生物力学性能分析能力有助于提高学生处理外骨骼机器人研究过程中解决人机共融技术问题的技术手段。该文以助力型外骨骼机器人为研究背景，基于OpenSim仿真平台提出了一个人体下肢生物力学性能分析的实验教学方案，以技术层、输入层、模型层和输出层体系结构为视角，梳理出由人体下肢运动信息采集到生物力学性能分析的实验仿真流程。使用OpenSim软件建立人体下肢参数化肌骨模型，经由逆运动学和逆动力学求解器获取下肢运动过程中的关节角与关节力矩，为助力型外骨骼的助力机制研究提供数据支撑。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
吕志涛 曾祥太 刘伟平 黄发明
针对传统岩石力学实验教学以宏观力学实验为主、缺乏微观实验的问题，该文将显微摄像技术引入岩石冻融力学性质实验，通过对岩石微观孔隙-裂隙分布进行观察、摄像，揭示了岩石宏观力学性质冻融演化特征的微观机理。通过将先进的显微摄像技术引入岩石力学实验教学，学生能够从宏观和微观两个视角直观认识单向冻融作用下岩石宏观力学性质和微观结构演化特征，从而形成宏观与微观紧密联系的认知，深刻认识宏观力学现象的微观机理。该实验教学既锻炼了学生硬件操作、软件使用、数据处理与分析阐释的能力，又实现了以问题为导向，激发学生探索宏-微观联系的兴趣，培养学生的科学探索和实践创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张靖伟 龚梓鑫 崔丹丹 冯海凤 郝维昌 杜轶
该文研制了一种具备谱学功能的扫描隧道显微镜实验教学装置。装置采用紧凑的对称式结构设计和高刚性材料，具有漂移小、噪声低的优点，结合优异的减震隔音设计，能够在课堂环境下稳定实现对多种材料表面的原子分辨成像。隧道电流的一阶微分谱直接反映了样品表面的电子态密度信息，可以帮助学生理解隧道电流信号。本装置集成了锁相放大功能，可以实现隧道电流-距离/偏压谱一阶微分隧道谱的测量，拓展了扫描探针显微实验的教学内容和教学深度。
关键词：
扫描隧道显微镜 扫描隧道谱 近代物理实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈健 陈德全
为进行基于图像处理的自动对焦算法测试,结合基于图像处理自动对焦的显微镜通用结构,设计了一套由Arduino UNO开发板、红外对管、计算机、工业数码显微镜及电机组成的简易显微镜,并结合自行设计的协议格式及对焦深度法实现显微镜的自动对焦过程。该系统具有结构简单的特点,硬件设计适合进行课程设计,软件设计部分涉及到图像采集及基于图像处理的自动对焦部分,适合进行算法设计及课程实验。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
阿孜古丽·克热木 阿依古丽·喀斯木 滕勇 帕提古丽·艾合麦提 乌日开西·艾依提
以股骨干骨折的接骨板内固定方式为研究对象,开发了一个综合性的生物力学实验。在传统静态应变仪采集应变片数据的基础上,结合三维数字散斑动态应变测量系统分析接骨板固定骨折的股骨在压力载荷的作用下发生的变形、接骨板及骨上的应力分布特点。实验结果显示:当螺钉数量较少时,接骨板的弯曲变形增大,增加了接骨板塑性变形及疲劳断裂的可能性;骨折断口下侧的螺钉的应力明显高于上侧的螺钉,因过载导致塑性变形及疲劳断裂的可能性大。该实验有利于提高学生分析处理问题能力,激发了学生的科研积极性。
关键词：
生物力学 接骨板 3D打印
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
尚卫娜 谢礼 王贝贝 徐德月 马杰 李倩倩 洪健
该研究在经典OTO技术基础上，探索比较5种可直接用于透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）观察的包埋前块染色生物样品制备方法。通过优化试剂和实验条件，结果显示：四氧化锇、亚铁氰化物和硫代甲酰二肼等试剂的添加顺序及浓度对样品亚细胞结构有影响；OTO法虽有很强的图像对比度，但是不适用于果蝇眼睛这类较难固定渗透的组织；OFTO法（改自HUA的方法）在多种制样方法中成像效果最佳，可满足TEM及SEM双重成像要求；ROPA法制样过程中添加甲酰胺、连苯三酚可在无铅、铀等重金属染色情况下，得到较理想的对比度。
关键词：
生物样品 块染色 透射电镜 扫描电镜
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王芳 郭兴启 李滨
为适应新常态下社会发展对人才培养的需要,山东农业大学生命科学学院生物技术与工程实验教学中心从人才培养的实践性特色出发,对中心平台进行了重组整合,将隶属于3个学院的相关实验室深度融合,构建了理工、农交叉融合的生物技术与工程实验教学中心。实现了实验室功能集约、资源共享,形成了理、工、农交叉融合的开放式实验教学平台,并且采用了多元化的教学模式。中心整体实力明显提升,在培养学生创新能力方面发挥了极大的作用,取得了显著的成效。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
刘志侠 吴国振 于永强 王京 康智伟 董占伟 杨德旭 何凤宇
现有花生机械脱壳技术基本能够满足商品花生脱壳的质量要求，但由于花生品种的多样性及品类之间的差异性，机械脱壳的通用性较低，并存在较严重的脱壳损伤问题，满足不了花生种子脱壳的质量要求。为了解决机械脱壳损伤问题，研究生物特性与力学特性之间的关系，探索适合不同花生品类的机械脱壳特性，为进一步研究高性能花生机械脱壳原理提供重要依据。利用CT扫描技术分别对东北花生产区的两粒型主栽品种9616（大粒型）、青花308（中粒型）、花育23（小粒型）进行内部结构图像构建及关键生物特性参数采集，结合万能拉-压力试验台对花生荚果进行压缩，利用超景深显微镜对压缩后的裂纹发生状况进行观察，进而分析生物特性对其力学特性的影响规律。研究结果表明：花生壳最薄的位置在果腰处，裂纹多产生于此处，果腰处厚度大小依次为：9616(0.55 mm)>青花308(0.51 mm)>花育23(0.41 mm)。在不同放置方式下，花生壳厚度与破裂力呈正相关，花生壳厚度越大，破裂力越大。破裂力大小依次为：侧压>正压>立压，其中花育23的破裂力均最小；花生荚果破裂力的大小与花生壳主干纤维粗细相关，主干纤维越粗，破裂力越大。花生荚果受力时裂纹发生与含水率相关，含水率较低时易发生脆裂，含水率较高时不易产生裂纹；不同粒型花生荚果的仁壳空间占比依次为：青花308<9616<花育23。3种粒型的应变大小：青花308最大为0.1,9616次之为0.055，花育23最小为0.04。仁壳空间占比与应变呈负相关，仁壳空间占比较大时，应变较小。所获得的花生荚果生物特性与力学特性之间的规律对高性能脱壳装备的研发具有重要意义。
关键词：
花生荚果 生物特性 力学特性 裂纹延展
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
及金楠 吴智阳 姚安坤
以黄土高原半干旱区17年生的刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林和17年生的侧柏(Platycladus orientalis)人工林为对象,通过单根拉伸试验研究了根系的抗拉强度和杨氏模量.结果表明,刺槐根与侧柏根的生物力学特性表现出显著的尺度效应.根系的抗拉强度与杨氏模量都随直径的增大而减小,且刺槐根的强度约是侧柏根的2倍.
关键词：
单根 抗拉强度 杨氏模量 刺槐根 侧柏根
[期刊] 科技管理研究
[作者]
陈清霞 李忆湘
运动生物力学是研究人体运动力学规律的一门科学，它作为生物力学的重要分支，在现代体育科学体系中处于重要地位。尤其在计算机演算技术、传感技术以及人工智能等相关技术的带动下，运动生物力学在体育运动中的应用场景更广泛，其应用价值日益突出。文章结合《运动生物力学》一书，就运动生物力学在舞蹈训练中的应用展开探讨。
关键词：
《运动生物力学》
[期刊] 中国农业科学
[作者]
吴佳 邓霄 张芸 汪兰 田斌强 谢笔钧
简单介绍了原子力显微镜(AFM)的原理和工作模式,详细叙述了利用AFM研究多糖时的样品制备方法及影响成像的因素,并综述了AFM在多糖分子的形态观察和定量研究方面的进展,介绍了AFM在研究多糖单分子力学谱方面的工作和AFM对糖基构象变化过程的测定和调控,还对AFM在多糖研究中的进一步应用提出了展望。
关键词：
原子力显微镜 多糖
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高倩 王振宇 李英姿 张应旭 钱建强
设计了基于双ARM的频率调制原子力显微镜,以石英音叉探针作为力传感器,由自激励电路驱动探针振动在实时的共振频率处,并保持振幅恒定;采用两块ARM Cortex-M4内核的高性能微控制器进行频率解调和系统控制,频率解调采用软件锁相环设计,控制系统采用嵌入式实时操作系统CMSIS-RTOS RTX进行任务管理和调度,保证了系统的实时性。对标准样品进行扫描表明,该系统可以稳定工作。该频率调制原子力显微镜具有小型化、低成本的优势,可以被应用于教学实验。
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