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有关纳米机器人的医学论文

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有关纳米机器人的医学论文

纳米技术在医学上还有哪些运用?相关内容如下:

1、检测与诊断:

对疾病进行检测和诊断是医学治疗中必不可少的环节,纳米技术在这方面已经大有作为。光学相干断层扫描(Optical coherence tomography,简称OCT)的分辨率可达1个微米级,有了如此准确的依据,人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”,而不必等到生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。

2、药物输送:

在纳米材料发展的基础之上,“魔弹”的概念也逐渐进入了药学领域,并发展成纳米药物输送系统 (nanodrug delivery system , NDDS)。

3、纳米机器人:

也称分子机器人,是纳米机械装置与生物系统的有机结合,在生物医学工程中可充当微型医生,解决医生用传统技术难以解决的问题。

根据不同的需要,科学家设计出了不同的纳米机器人。

4、展望:

纳米技术在医学和药学领域的应用,具有光明的前景,必将引起医学和药学领域的一场新技术革命,从而为保障人类的身体健康做出新的贡献。据此,科学家做出以下预测:

纳米颗粒可以针对性治疗传染性疾病。这些纳米材料可以向肺部输送有效的抗生素和消炎药,消除病毒和细菌性感染。

纳米技术在医学上的应用有:纳米机器人充当微型医生、DNA纳米技术、纳米技术和基因治疗等。

1、纳米机器人充当微型医生。

纳米技术可能导致纳米机械装置和传感器的产生。纳米机器人也称分子机器人,是纳米机械装置与生物系统的有机结合,它是纳米技术应用于医学领域中最具有诱惑的内容。在生物医学工程中可充当微型医生 ,解决传统医生难以解决的问题。

这种纳米机器人可注入人体血管内,成为血管中运作的分子机器人。这些分子机器人可以从溶解在血液中的葡萄糖和氧气获得能量,并通过外界给予的声信号按编制好的程序探示它们碰到的任何物体。

分子机器人可以进行全身健康检查,疏通脑血管中的血栓,清除心脏动脉脂肪沉积物,吞噬病菌,杀死癌细胞和监视体内的病变等,这必然给现代医学的诊断和治疗带来一场深刻的革命。在现代医学中,X线透视、血管造影、CT和磁共振成像等技术,是诊断疾病必不可少的手段,而利用机器人对疾病的诊断和治疗则能同时完成。

2、DNA纳米技术。

是指以DNA理化特性为原理设计的纳米技术,主要应用于分子的组装。同时DNA技术的发展有助于DNA纳米技术的成熟。

3、纳米技术和基因治疗。

基因治疗是治疗学的巨大进步,质粒DNA插入目的细胞后,可修复遗传错误或产生治疗因子。利用纳米技术,可使DNA通过主动靶向作用定位于细胞; 将质粒DNA浓缩至50—200nm大小且带上负电荷,有助于其对细胞核的有效入侵; 而最后质粒DNA插入细胞核DNA的准确位点则取决于纳米粒子的大小和结构。

有关外科手术机器人的论文

最多追加100好吧,怎么都喜欢人啊 微型机器人的发展和研究现状 摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。

现如今,随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动,能减轻人们的工作负担。下面是由我整理的工业机器人技术论文 范文 ,希望能对大家有所帮助!工业机器人技术论文范文篇一:《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人 应用 工业 1 引言 工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。 2 工业机器人的主要运用 (1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命,或不安全因素很大而不宜由人去做的作业,用工业机器人去做最合适。例如核工厂设备的检验和维修机器人,核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。 (2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的,只有机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。 (3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料,点焊和喷漆。用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。随着柔性自动化的出现,机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。 焊接机器人 点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业,点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000~4000个焊点,其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上,服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。 点焊机器人主要性能要求:安装面积小,工件空间大;快速完成小节距的多点定位;定位精度高(土0 .25 mm ),以确保焊接质量;持重大(490~980N ) ,以便携带内装变压器的焊钳;示教简单,节省工时。 弧焊机器人 弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺,绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广,除汽车行业外,在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统,而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。如图1所示为弧焊机器人的基本组成。适合机器人应用的弧焊 方法 主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。 1-机器人控制柜2-焊接电源3-气瓶4-气体流量计5-气路6-焊丝轮7-柔性导管8-弧焊机器人9-送丝机器人10-焊枪11-工件电缆12-焊接电缆13-控制电缆 图1 弧焊机器人系统的基本组成 弧焊机器人的主要性能要求:在弧焊作业中,要求焊枪跟踪工件的焊道运动,并不断填充金属形成焊道。因此,运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标,一般情况下,焊接速度约取5~50 mm/s ,轨迹精度约为.2 ~ ) mm;由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响,因此希望在跟踪焊道的同时,焊枪姿态的可调范围尽量大。此外,还有一些其他性能要求,这些要求包括:设定焊接条件(电流、电压、速度等)、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能(断弧、工件熔化)及焊接传感器(起始焊点检测,焊道跟踪)的接口功能。 喷漆机器人 喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点: (1)工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气; (2)沿轨迹高速运动,途经各点均为作业点; (3)多数被喷漆部件都搭载在传送带上,边移动边喷漆。如图2所示为关节式喷漆机器人。 搬运机器人 随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展,搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中,物料、工辅量具的装卸和储运,可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置,或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。 装配机器人 装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明,装配劳动量占产品生产劳动量的50%~60%,在有些场合,这一比例甚至更高。例如,在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中,装配劳动量占产品生产劳动量的70 %~80%。因此,用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。 机器人柔性装配系统 机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后,引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序,随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品,如电机、水泵齿轮箱等,特别适应于中小批量生产的装配,可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。 机器人柔性装配系统通常以机器人为中心,并有诸多周边设备,如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合,此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多,整个系统将过于庞大,效率降低,这是不可取的。在机器人柔性装配系统中,机器人的数量可根据产量选定,而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此,和装配线比较,产量越少,机器人柔性装配系统的投资越大。 3 结束语 工业机器人是以机械、电子、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础,融合而成的一种系统技术;也可说是一门知识、技术密集的,多学科交叉的综合化的高新技术。随着这些相关学科技术的进步和发展,工业机器人技术也一定会到迅速发展和提高。 工业机器人技术论文范文篇二:《探讨工业机器人的发展趋势》 摘 要 随着社会经济发展,机器人开始被广泛应用于各行各业中,替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前,机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表,这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域,这是目前,是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成,因此,它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看,工业机器人的应用范围越来越广泛,同时在技术操作中,他也变得越来越标准化、规范化,提高工业机器人的安全性。另一方面,工业机器人发展越来越微型化、智能化,在人类生活中应用越来越广泛。 关键词 工业机器人 智能化 应用领域 安全性 随着社会复杂的需求,工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面,工业机器人被广泛应用于工业生产中,代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业,例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上,同时还应用于原子能工业等高危险的部门,这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面,工业机器人在其他的领域应用也比较多,随着科学技术的飞速发展,提高了工业机器人的使用性能和安全性能,其应用的范围越来越广泛,应用的范围已经突破了工业,尤其在医疗业中应用比较好。 一、工业机器人的发展历程 第一代机器人,一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年,美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统,从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人,带有外部传感器,可进行离线编程。能在传感系统支持下,具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人,正在各国研制和发展。它不但具有感知功能,还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。 我国机器人研究工作起步较晚,从“七五”开始国家投入资金,对工业机器及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发和研制。1986 年国家高技术研究发展计划开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。 我国工业机器人起步于70年代初期,经过30多年的发展,大致经历了3个阶段:70年代的萌芽期,80年代的开发期和90年代的适用化期。 上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑:人类登上了月球,实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮,尤其在日本发展更为迅猛,它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下,我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后,在高技术浪潮的冲击下,随着改革开放的不断深入,我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间,国家投入资金,对工业机器人及其零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发,研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施,智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿,经过几年的研究,取得了一大批科研成果,成功地研制出了一批特种机器人。 从90年代初期起,中国的国民经济进入实现两个根本转变时期,掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮,我国的工业机器人又在实践中迈进一大步,先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人,并实施了一批机器人应用工程,形成了一批机器人产业化基地,为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业。 我国未来工业机器人技术发展的重点有:第一,危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等;第三,仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 二、工业机器人的发展趋势 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有:一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于 PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化,网络化;器件集成度提高,控制柜日渐小巧,采用模块化结构,大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的 热点 之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域。 总体趋势是,从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移,从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为 灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧,控制系统愈来愈小,其智能也越来越高,并正朝着一体化方向发展。 三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景 我国工业底子薄,工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段,虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人,但是技术力量不足与西方国家的技术封锁,对此,在发展过程中,存在着比较多的问题。细分起来,有如下几点: 首先,我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础,但是无论从质量、产品系列全面,还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显,因此造成关键零部件的进口,影响了我国机器人的价格竞争力。 第二,我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发,但是都没有形成较大的规模,缺乏市场的品牌认知度,在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价,吸引国内企业购买,而在后续的维护备件费用很高的策略,逐步占领中国市场。 第三,认识不到位,在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平,代表了一个国家的制造业水平,我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性,这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□ 参考文献: [1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学,2006年. [2]钟新华,蔡自兴,邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版),2004年S1期. [3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学,2005年. [4]李磊,叶涛,谭民,陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人,2002年05期. [5]杜玉红,李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动,2006年05期. [6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学,2005年. 工业机器人技术论文范文篇三:《试论工业机器人机电一体化》 1机电一体化技术的应用现状 工业机器人。 工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动,对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说,工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段,第一代工业机器人智能化程度较低,只能通过预设的程序进行简单的重复动作,无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展,在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元,从而进行一些适应性的工作,这种机器人虽然智能化程度较低,但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天,第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升,其可以通过强大的传感原件收集信息数据,并根据实际情况作出类似于人脑的判断,因此可以在多种环境下进行独立作业,但成本较高,在一定程度上限制了实际应用。 分布式控制系统。 分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的,是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥,由于其强大的功能和安全性,使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级,通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等,同时,随着测控技术的不断发展与创新,分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能,成为一种集测、控、管于一体的综合系统,具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点,因此使系统的可靠性大幅提高。 2机电一体化技术的发展趋势 人工智能化。 人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力,使其在生产过程中具备一定的推理判断、 逻辑思维 和自主决策的能力,可大幅提升工业生产过程的自动化程度,甚至实现真正的无人值守,对于降低人力成本,提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前,人工智能已经不只是停留在概念上,因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点,但在工业生产中,使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。 网络化。 网络技术 的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件,因此,将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中,操作人员需要在车间内来回走动,对设备的状态进行掌握,并对机床的操作面板进行操作,通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议,并通过光纤等介质实现信息数据的传递,即可实现远程监视和操作,降低工人的劳动量,并且各种控制系统功能的实现,理论上来说都是建立在网络技术基础上的。 环保化。 在人类社会发展的最近几十年里,虽然经济得到了迅猛的发展,人们生活水平得到了显著的提高,然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染,因此,在可持续发展战略提出的今天,发展任何技术都应当以对环境友好作为前提,否则就是没有前途的,故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中,通过对资源的高效利用,并在制造过程中做到达标排放甚至零排放,产品在使用过程中对生态环境不造成影响,即便报废后也可对其进行有效回收利用,这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式,符合可持续发展的要求。 模块化。 由于机电一体化装置的制造商较多,为降低系统升级改造的成本,并为维修提供便利,模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造,可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换,即便出现故障,只需将损害的模块进行更换即可,工作效率极高,通用性的增强为企业节约了大量的成本。 自带能源化。 机电一体化对电力的要求较高,如果没有充足的电能供应就会影响生产效率,甚至由于停电造成数据的丢失等,因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应,使系统运行更流畅。 3结语 综上所述,机电一体化技术的应用可使产品的生产效率和精度大幅提高,在当前工业生产中具有较大的技术优势,相信随着科技的发展,机电一体化技术水平也会不断提高,为工业生产做出更大贡献。 猜你喜欢: 1. 初三机器人科学论文2000字 2. 工业智能技术论文 3. 传感器技术论文范文 4. 机器人科技论文3000字 5. 初三智能机器人科技论文2000字 6. 人工智能机器人的相关论文

机器人是由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械,下面是我整理的机器人技术论文,希望你能从中得到感悟!

刍议智能机器人及其关键技术

【摘 要】文章介绍了机器人的定义,阐述了智能机器人研究领域的关键技术,最后展望了智能机器人今后的发展趋势。

【关键词】智能机器人;信息融合;智能控制

一、机器人的定义

自机器人问世以来,人们就很难对机器人下一个准确的定义,欧美国家认为机器人应该是“由计算机控制的通过编程具有可以变更的多功能的自动机械”;日本学者认为“机器人就是任何高级的自动机械”,我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。”目前国际上对机器人的概念已经渐趋一致,联合国标准化组织采纳了美国机器人协会(RIA:Robot Institute of America)于1979 年给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”概括说来,机器人是靠自身动和控制能力来实现各种功能的一种机器。

二、智能机器人关键技术

随着社会发展的需要和机器人应用领域的扩大,人们对智能机器人的要求也越来越高。智能机器人所处的环境往往是未知的、难以预测的,在研究这类机器人的过程中,主要涉及到以下关键技术:

(1)多传感器信息融合。多传感器信息融合技术是近年来十分热门的研究课题,它与控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计相结合,为机器人在各种复杂、动态、不确定和未知的环境中执行任务提供了一种技术解决途径。机器人所用的传感器有很多种,根据不同用途分为内部测量传感器和外部测量传感器两大类。内部测量传感器用来检测机器人组成部件的内部状态,包括:特定位置、角度传感器;任意位置、角度传感器;速度、角度传感器;加速度传感器;倾斜角传感器;方位角传感器等。外部传感器包括:视觉(测量、认识传感器)、触觉(接触、压觉、滑动觉传感器)、力觉(力、力矩传感器)、接近觉(接近觉、距离传感器)以及角度传感器(倾斜、方向、姿式传感器)。多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据,以产生更可靠、更准确或更全面的信息。经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性。融合后的多传感器信息具有以下特性:冗余性、互补性、实时性和低成本性。目前多传感器信息融合方法主要有贝叶斯估计、卡尔曼滤波、神经网络、小波变换等。

(2)导航与定位。在机器人系统中,自主导航是一项核心技术,是机器人研究领域的重点和难点问题。导航的基本任务有3点:一是基于环境理解的全局定位:通过环境中景物的理解,识别人为路标或具体的实物,以完成对机器人的定位,为路径规划提供素材;二是目标识别和障碍物检测:实时对障碍物或特定目标进行检测和识别,提高控制系统的稳定性;三是安全保护:能对机器人工作环境中出现的障碍和移动物体作出分析并避免对机器人造成的损伤。机器人有多种导航方式,根据环境信息的完整程度、导航指示信号类型等因素的不同,可以分为基于地图的导航、基于创建地图的导航和无地图的导航3类。根据导航采用的硬件的不同,可将导航系统分为视觉导航和非视觉传感器组合导航。视觉导航是利用摄像头进行环境探测和辨识,以获取场景中绝大部分信息。目前视觉导航信息处理的内容主要包括:视觉信息的压缩和滤波、路面检测和障碍物检测、环境特定标志的识别、三维信息感知与处理。非视觉传感器导航是指采用多种传感器共同工作,如探针式、电容式、电感式、力学传感器、雷达传感器、光电传感器等,用来探测环境,对机器人的位置、姿态、速度和系统内部状态等进行监控,感知机器人所处工作环境的静态和动态信息,使得机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化,有效地获取内外部信息。

(3)路径规划。路径规划技术是机器人研究领域的一个重要分支。最优路径规划就是依据某个或某些优化准则(如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等),在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径。路径规划方法大致可以分为传统方法和智能方法两种。传统路径规划方法主要有以下几种:自由空间法、图搜索法、栅格解耦法、人工势场法。大部分机器人路径规划中的全局规划都是基于上述几种方法进行的,但这些方法在路径搜索效率及路径优化方面有待于进一步改善。人工势场法是传统算法中较成熟且高效的规划方法,它通过环境势场模型进行路径规划,但是没有考察路径是否最优。智能路径规划方法是将遗传算法、模糊逻辑以及神经网络等人工智能方法应用到路径规划中,来提高机器人路径规划的避障精度,加快规划速度,满足实际应用的需要。其中应用较多的算法主要有模糊方法、神经网络、遗传算法、Q学习及混合算法等,这些方法在障碍物环境已知或未知情况下均已取得一定的研究成果。

(4)机器人视觉。视觉系统是自主机器人的重要组成部分,一般由摄像机、图像采集卡和计算机组成。机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示,核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识。而如何精确高效的处理视觉信息是视觉系统的关键问题。目前视觉信息处理逐步细化,包括视觉信息的压缩和滤波、环境和障碍物检测、特定环境标志的识别、三维信息感知与处理等。其中环境和障碍物检测是视觉信息处理中最重要、也是最困难的过程。机器人视觉是其智能化最重要的标志之一,对机器人智能及控制都具有非常重要的意义。目前国内外都在大力研究,并且已经有一些系统投入使用。

(5)智能控制。随着机器人技术的发展,对于无法精确解析建模的物理对象以及信息不足的病态过程,传统控制理论暴露出缺点,近年来许多学者提出了各种不同的机器人智能控制系统。机器人的智能控制方法有模糊控制、神经网络控制、智能控制技术的融合(模糊控制和变结构控制的融合;神经网络和变结构控制的融合;模糊控制和神经网络控制的融合;智能融合技术还包括基于遗传算法的模糊控制方法)等。近几年,机器人智能控制在理论和应用方面都有较大的进展。在模糊控制方面,等人论证了模糊系统的逼近特性,首次将模糊理论用于一台实际机器人。模糊系统在机器人的建模控制、对柔性臂的控制、模糊补偿控制以及移动机器人路径规划等各个领域都得到了广泛的应用。在机器人神经网络控制方面,CMCA(Cere-bella Model Controller Articulation)应用较早的一种控制方法,其最大特点是实时性强,尤其适用于多自由度操作臂的控制。

(6)人机接口技术。智能机器人的研究目标并不是完全取代人,复杂的智能机器人系统仅仅依靠计算机来控制目前是有一定困难的,即使可以做到,也由于缺乏对环境的适应能力而并不实用。智能机器人系统还不能完全排斥人的作用,而是需要借助人机协调来实现系统控制。因此,设计良好的人机接口就成为智能机器人研究的重点问题之一。人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流。为了实现这一目标,除了最基本的要求机器人控制器有1个友好的、灵活方便的人机界面之外,还要求计算机能够看懂文字、听懂语言、说话表达,甚至能够进行不同语言之间的翻译,而这些功能的实现又依赖于知识表示方法的研究。因此,研究人机接口技术既有巨大的应用价值,又有基础理论意义。目前,人机接口技术已经取得了显著成果,文字识别、语音合成与识别、图像识别与处理、机器翻译等技术已经开始实用化。另外,人机接口装置和交互技术、监控技术、远程操作技术、通讯技术等也是人机接口技术的重要组成部分,其中远程操作技术是一个重要的研究方向。

三、总结与展望

机器人是自动化领域的主题之一,人们几十年来对机器人的开发和研究,使机器人技术取得了巨大的进步。随着人工智能、智能控制和计算机技术的发展,机器人的应用领域必将不断扩大,性能不断提高,在未来的生产、生活、科研当中会发挥更重要的作用。

参 考 文 献

[1]孙华,陈俊风,吴林.多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J].传感器技术.2003,22(9):1~4

[2]王灏,毛宗源.机器人的智能控制方法[M].北京:国防工业出版社,2002

[3]金周英.关于我国智能机器人发展的几点思考[J].机器人技术与应用.2001(4):5~7

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关于纳米药学的毕业论文

药学论文是药学工作者知识水平和研究能力的重要体现。下文是我为大家整理的关于药学本科毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考!

医院药学服务状况

近年来,随着我国医疗体制改革的深入进行,人们健康意识和法律意识的普遍提高,越来越多的消费者开始要求有用药知情权和用药选择权;另外,药品分类制度的实行使越来越多的消费者乐于采取自我药疗的手段来进行保健与治疗。

在这样的新形势下,如何满足消费者的需求,保证用药的安全与效果,提供全面的药学服务,已经成为了广大医药工作者面前的一个重要课题。

1药学服务的现状

药学服务体系未形成 国际上一些发达国家已经有了比较完善的药学服务的概念与体系,并且有一套完整的法律体系与之相适应,同时还有相应的行业自律的管理机制来弥补法律规定上的不足。

而药学服务这个概念引入我国的时间还不久,当前药学服务的研究还处于初始阶段,大家对药学服务的认识还不够,药学服务体系在我国还是一个空白。

药学服务机构不完善 提供药学服务的一个重要场所是医院药房,然而目前我国大多数医院药房进行的仍然是简单的制剂、处方调配、发药的工作,仍然停留在传统的、封闭的、被动的服务模式上。

医院药房的药师在工作中缺乏与医师和患者的交流沟通,不能主动地参与药学服务工作。

社会药房作为另一个提供药学服务的重要场所,在欧美发达国家也越来越显示出其重要作用。

在我国,有相关数据表明,药品供应重心正逐步地由医院药房向社会药房转移,民众日常使用的药品有一半来自医院外药房的比例。

在这种情况下,社会药房更应该发挥药学服务的作用,但是实际情况非常不令人满意。

目前,我国社会药房的药师主要把时间和精力放在药物销售上,对如何做好药学服务及其意义没有足够的认识,服务范围狭窄,缺乏深度和广度, 一定程度上影响了公众用药的质量、效果和安全。

药学服务提供者整体素质堪忧 作为药学服务提供者的药师,整体素质堪忧。

在最近的一次对执业药师调查的数据显示,的被调查人员对于常用OTC 药物的使用方法比较熟悉;的人认为能够准确理解开方者的意图, 并按照要求调配处方; 的人认为熟悉常用药物的配伍禁忌及药物间的相互作用;的人认为熟悉常用抗菌药物的治疗周期。

这表明多数被调查者的工作还处于药师工作比较初始的审核、调配处方阶段,缺乏提供药学服务所要求的能力,在提供药学服务方面还存在相当的困难。

2药学服务开展不力的原因

药学服务起步晚,缺乏制度保障 我国,传统药学工作理念现在还具有很大的影响力,而药学服务的理念进入我国也不过短短数年,影响甚微。

直至2003年2月25日,我国第一个与药学服务相关的行业规范《优良药房工作规范(试行)》(GPP)才由中国非处方药物协会发布。

而相关的法律法规至今也还没有能够制定出来。

缺乏国家法律强有力的支持与保障,仅靠一部行业规范来推动药学服务的发展确实举步维艰。

药学服务提供机构对药学服务重视程度不够 我国医院长期以来"重医轻药",医院药房工作质量的评价标准并没有将药学服务质量纳入其中,主要以药品供应以及药房经济效益情况为依据。

对药师工作的评价也不考虑药物治疗效果。

这使得药房管理人员在工作中更重视药品的供应,而不是如何提供优质的药学服务。

而社会药房的发展仍在起步阶段,对市场经济体制下竞争与发展的规律认识不够,在经营上以经济效益为重,对药学服务的重要性认识不够,缺少开展药学服务的氛围。

大部分社会药房药师的工作以销售为主,有的地方甚至让药师当起了"药托"。

药学人才培养模式与选拔机制存在问题 我国药学高等教育一直沿袭前苏联过于学术化的培养方式,药学课程的设置以化学为主干,知识系统主要是为科学研究服务。

而生物医学课程所占比例很小,导致学生生物医学知识欠缺。

同时,药学学生临床实习时间普遍不足甚至没有,这很不利于对学生实际处理合理用药问题能力的培养。

药学服务要求药师不仅要懂得药学知识,还应该懂得医学,管理学的知识,并且还要具有较强的与医生和患者交流的能力。

以目前的药学模式所培养的学生多方面的能力不足使他们对开展药学服务工作感到力不从心,只能充当"药品售货员"的职能。

另外,作为药师选拔机制中重要一环的执业药师资格考试也存在明显的缺陷,其内容的设置偏重于工业生产及大化学知识方面,忽略了临床用药、药房咨询、用药指导等方面的知识考核。

这种机制很不利于选拔具有药学服务能力的专业人才,也使得执业药师资格的获得者不重视临床实践,导致我国执业药师普遍缺乏面向患者提供药学服务的能力,对于处方药物是否会发生相互作用,剂量是否正确等问题,缺乏审核把关的能力。

3解决开展药学服务困境的对策

吸取国外先进经验,建立符合我国国情的药学服务体系 借鉴国外的实践经验,确立一套药学服务标准化方法指导原则。

以WHO的GPP的主要内容与要求为依托,参考发达国家的药学服务相关规范,结合我国目前医疗改革的实际情况,制定一系列与药学服务相关的法律规范与行业规范。

根据医院药房与社会药房各自的特点,确定相应的药学服务实施的量化指标。

同时加大宣传力度,使有关各界充分认识药师在患者药物治疗中的作用和实施药学服务能够给患者和社会带来的益处。

全方位推动我国药学服务事业的发展。

转变观念,建立新的药房工作制度 无论医院药房还是社会药房,都应该明确这一点,药房其实不只是卖药,在销售药品的同时,还应把健康提供给消费者。

充分认识到提高药学服务质量不但可以使消费者获得更好的治疗与保健,同时也可以提高单位自身的竞争力。

将药学服务纳入药师的评价体系,以GPP为指导,重新构建药房的服务规范。

根据医院药房和社会药房的不同情况设置各自专门的药学服务区域,配备相应设施,安排专职药师,提供相应服务。

改革药学人才培养模式与选拔机制 优化教学计划,改革传统教育模式。

调整化学类课程内容与学时,增加生物医学课程,临床基础课程以及管理类课程,使药学教育模式由"化学模式"转为"生物医学-管理学-药学"模式。

增加临床实习时间,让学生有更多机会直接面对患者,了解患者的用药史,参与建立患者药历,对治疗药物进行监测等工作,培养他们的药学服务意识与能力。

新形势下医院药学发展的要求与转变

【摘要】 随着医药卫生改革和现代制药技术的发展,医院药学逐渐由以往的单一供应服务型模式向科技服务型扩展,从传统的药品调配到参与临床的合理用药是药学未来的发展方向,医院药学工作面临新的挑战和难得的机遇。

【关键词】 医院药学; 发展

在医疗体制改革的新形势下,医院药学已经逐渐成为药学领域中的重要学科之一。

医院药学的发展,对广大人民群众的身心健康有着直接影响,时刻关系到人民群众的切身利益。

药学发展中存在的问题也已经成为社会的热点话题。

本文从药学发展的几个方面对其进行分析探讨如下。

1 医院药学的概念

医院药学是研究、实践医院药品供应、药事管理、药物制剂、药学技术和以患者为中心、药品为手段,运用药学专业知识指导、参与临床安全、有效、经济、合理的药物治疗方案[1]。

医院药学包括下列专业:药品调剂、药品供应、药物制剂、药品检验、临床药学、临床药理、药事管理、药物研究等。

其内容涉及化学、物理学、药理学、药剂学、临床医学、治疗学、生物学、临床检验学、心理学、管理学、经济学、信息学、法学和伦理学等学科。

医院药学这一概念是20世纪40年代中期由美国提出的,现已广泛为世界各国所接受,我国在80年代才明确提出这一概念。

2 医院药学的发展阶段

随着社会化的前进、科学技术的发展,我国医学药学事业有了很大的进步。

医院药学的形成和发展可分为3个阶段。

传统药学阶段 传统的药师服务是按方配发药品。

在配方服务岗位上,药师的责任主要是认清处方、保证质量和交待清楚用法,通过发药窗口与患者接触。

药剂科的工作就是保障药品供应、调配简单制剂。

医院药学服务阶段 此阶段的特点是以合理用药为中心的临床药学服务。

自70年代末临床药学概念引入我国以来,全国各医院根据自己的特点积极开展了临床药学实践。

临床药学的兴起是药师服务的一次突破。

药师与临床结合,参与药物治疗,推动合理用药。

在药师与患者关系方面突破了原来配方的局限,关系到患者的用药方案,调剂工作由传统窗口供应服务型向技术服务型转变。

药学监护阶段 90年代初,美国Minnesota大学药学院Hepler和Srtand教学提出了药学监护(Pharmaceuical Care, PC)的概念[2],这在全世界范围内引起医院药学界的广泛关注。

按照最初定义,药学监护是提供负责的药物治疗,目的在于实现改善患者生存质量的既定结果。

这些结果包括:(1)治愈疾病;(2)消除或减轻患者的症状;(3)阻止或延缓疾病进程;(4)预防疾病或症状的发生[3]。

指出药学监护具有3种职能,即识别潜在的和实际存在的药物问题的发生。

美国《医院药师协会》药学监护的统一定义是:药师的使命是提供药学监护。

药学监护是提供直接的、负责的、与药物有关的关心照顾,目的是获得改善患者生存质量的确定结果。

由于上述定义不够完善,又作了进一步补充和完善,新的定义为“药学监护是执业者(如临床药师)对患者药物有关需要承担责任并为满足这些需要负责实践”。

PC强调药师在药物治疗中必须承担责任,要求医院药学的各个环节都要以患者为中心,药品为手段,运用药学专业技术知识来开展工作、提供服务。

例如,用艾绒不仅达到治疗的目的,还要考虑到患者生存的质量;解除患者用药顾虑,提高患者用药的依从性;宣传药物的正确使用,防止药品不良反应;如何减轻患者负担等。

“PC”这一概念的出现,标志着医院药学的发展进入一个崭新时代。

人们开始明确医院药学专业的发展方向,认识到医院药学实践必须由过去“以产品为中心”的模式转变为“以患者为中心”的模式,即从“对物”转变为“对人”,变被动服务为主动服务,变(在药房)等候服务为上门(病房、门诊)为患者服务。

PC要求药师必须去临床,成为药学治疗小组成员,直接接触患者,参与临床药学治疗,并对患者的药物治疗结果承担责任。

也就是说,医师和护士合作共同对患者的健康负责。

药学监护与医疗监护、护理监护一样,是为了满足患者需要,是强调患者药物治疗有关的需要。

药师需要弄清楚患者正在服用的所有药物(包括非处方药物OTC),根据患者的情况,评估用药是否合理有效,制定治疗方案,并对治疗的进展情况定期随访。

药师必须学会如何确定患者的药物治疗需要及如何制定满足这些需要的监护计划。

近年来,国外医院药学学科发展突飞猛进,逐步从多年来医院药学的单一供就服务型模式向科技服务型发展,以患者为本,向临床延伸。

药学部(药剂科)在医院是技术职能部门,不是单纯“买卖药品”。

结合到笔者所在医院,自从开展临床药学以来,药剂科、临床药学室做了大量服务于临床的工作,如:首先建立了由医师、临床药师和护士组成的临床治疗团队,开展起了具体的临床合理用药工作;参与临床药物治疗,进行个体化药物治疗方案的设计与实施;开展药学查房,为患者提供药学专业技术服务;参加查房、会诊、病例讨论和疑难、危重患者的医疗救治,协同医师做好药物使用与遴选;对临床药物治疗提出意见或调整建议,与医师共同探讨对药物的治疗方案。

开展了使用抗生素专项整治工作,已进行了临床应用监测,对临床大夫实施了处方点评与超常预警,从而促进了抗生素的合理使用。

同时,掌握与临床用药相关的药物信息,提供用药信息与药学咨询服务,向公众宣传合理用药知识,真正使临床药师在治疗患者中发挥了重大作用。

未来医院药学发展方向主要是药学监护。

面向21世纪,适应医学药学发展的要求,承担起患者监护中的责任,为药师在患者治疗中发挥作用提供了机遇,也是挑战。

另外,我国医疗制度的改革,特别是医疗保险制度的出台和对药品收入在医疗保险制度中的规定要求必须重视合理用药,避免造成药品浪费,减少患者经济负担,逐步实施药学监护实践,推动我国医院药学不断向前发展。

参 考 文 献

[1] 吴永佩.药学综合知识与技能[M].北京:中国医药科技出版社,2000:1.

[2] Heple CD, Strand LM. Opportumities and resplnsibil ities in pharceutical care[J]. Am J Hosp pharm,1990,47:533.

[3] 余自我,王宏图,张楠森.药学监护实践――21世纪中国药师面临的机遇和挑战[J].中国医院药学杂志,2000,20(6):355.

新形势下医院药学发展的要求与转变【2】

[摘要]新形势下,笔者就临床药学管理思想,电脑网络化管理,信息与咨询服务,提高药师专业知识等方面分析医院药学面临的要求和转变。

关键词:临床药学网络化管理信息服务专业知识

随着科技进步与医药卫生事业的发展,人们的健康意识逐渐增强,用药需求不断增加。

面对新形式的发展与变化,现代医院药学如何转变职能、拓宽药学服务的内容、转变药学人员的思想观念以适应新形势的要求,是对医院药学发展的一个挑战。

医院药学要正确处理并兼顾国家、患者、医院三者的利益,通过医、药、护三方密切合作,提高医疗服务质量和服务水平,在药品使用中体现以服务病人为中心、以合理用药为核心,开展药学技术服务。

笔者在多年的药师工作实践中,积极思考,总结经验,认为新形势下医院药学发展必须做到以下几点转变。

1建立临床药学管理思想

传统的医院工作模式使药学专业人员的职能停留在技术含量较低的事务性工作上,医院领导对医院药学重视不够,这为临床药学的发展造成了困难。

随着医药卫生体制改革的发展,医院应定期安排从事临床药学工作的药师学习必要的临床医学知识。

使之在科室轮转,参与管理患者,处理医嘱和药物治疗,增进医、药、护间的沟通交流,提高医院药师的药学服务水平,推动临床药学工作的发展。

事实上临床药学已经是医疗工作的重要组成部分。

它主要通过药师进入临床,协助医师提出个体化给药方案,并监测患者的整个用药过程,最大限度地发挥药物的临床疗效。

药师走向临床,医药结合,参与合理用药,保证病人用药安全有效,这是临床药学的基本任务,也是加速临床药学发展的关键。

培养专职临床药师长期深入病房参与药物治疗,发挥药学所长,积极培养药师走向临床与医师合作,为病人药物治疗服务,加快临床药学发展。

通过药学与临床医学的有效结合而实施医院药学及药学监护工作,药师的工作才不再是单纯地保证药品质量,而是以病人为中心,与医师合作共同保证服务质量。

即根据各个医院的特色和技术要求,将药学实践工作尽可能与临床分科接轨,划分为专科药师,以便提供相应的高质量的药学服务。

2进一步加强电脑网络化管理

目前我国医疗行业已基本进入电脑全程化管理。

从药品入库开始基本实现了电算化,提高了工作效率。

在药品管理方面,由于数量完全在控制之下,不仅可以减少无意的浪费,还可以杜绝工作人员私用和盗用。

在提高服务质量方面,减少了病人看病的环节,使整个管理更加规范化、科学化,提高了工作效率和医疗水平,从而整体提高了服务质量。

同时,为了加强医疗管理和工作需要,药品电脑管理系统程序须不断完善与更新,以满足实际工作需要和现代化管理的要求。

电脑用于药品管理,主要是药库和药房药品等,应加强提高计算机药品系统程序,实施全程电算化管理,促使药房药品数量、金额双向管理,避免收费处划价的药品库存不稳定。

3加强药物信息、咨询工作,开展信息资料交流和咨询服务

药物信息交流及咨询服务是临床药学的重要内容,在我国医院,这方面工作已有一定的基础。

但从发展来看,不仅是选择、储备各种医药书刊、杂志及资料供药学人员参考和编写定期刊物供院内医务人员参考,如何扩大服务范围,值得研究,例如编制本院病人用的药品资料,为药事委员会编写和修改本院处方集,提供拟增添的新药系统资料与原有同类药物相比和价格分析,汇总有关物药不良反应资料,供增删药品品种参考。

提供有关药物及医疗保健方面新知识新技术的发展信息,将有关资料加以综合分析,帮助医药人员在为病人治疗、科研、学术活动中提供服务,建立院内计算机联网的药物咨询系统,开展咨询服务,争取与院外药物信息交流。

4不断提高药师的药学专业知识

促进合理用药是药学服务的核心内容,药物则是药师开展药学服务的载体。

所以药师必须加强药物结构、理化性质、药理作用机制等知识的学习,并在为病人提供药学服务同时,要积极参与药物不良反应监察、药物流行病学研究、药物经济学分析、药物利用评价、新药开发等相关课题的研究,不断拓展医院药学领域的深度和广度。

作为综合性医院的药师还应具有一定的教学能力,有义务为实习生、进修生、医护人员开展学术讲座及至整个社会进行临床药学普及知识教育。

总之,在新的形式下,医院药学需要在制度上做相应的转变,以及严格要求药师的专业技术水平,才能满足科技进步与医药卫生事业的发展。

参考文献

[1] 严宝霞.临床药学各论[M].北京:北京大学医学出版社, 1999.

[2] 王茜,朱立勤.提高新时期现代化.医院药学的服务质量[J].天津药学, 2008, 20(6): 49-50.

[3] 张琦媛,关于县级医院药学管理工作的几点建议[J].医院管理,1007-8517 (2010) 02-0203-01.

[4] 蒋亚萍.加强医院药学管理创新医院药学服务[J],中国卫生质量管理2010,17(2):106-108.

关于药学毕业论文选题汇总

地方医科大学生物医学科技竞争力实证研究;

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基于果林间种模式的南板蓝(马蓝)栽培研究;

Pd/SiO_2催化还原N-芳烷基化硝基化合物的反应研究;

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新型苯甲酰胺类HDAC抑制剂的设计、合成及初步体外抗肿瘤活性评价复方马蹄香抗焦虑胶囊药效学研究及机制探讨;

中葡药学石蚕类药物的研究;

地鳖虫纤溶活性先导蛋白抑制肿瘤新生血管形成与作用机制研究;

复方川贝止咳颗粒的药学研究。

纳米医学论文

纳米科技发展态势和特点_(转) 科学界普遍认为,纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机,其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌,纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。因此,近几年来,纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐,并引发了越来越激烈的竞争。 一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划 由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以指导和推进本国纳米科技的发展。目前,世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。 (一) 发达国家和地区雄心勃勃 众所周知,为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。 曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后,曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。 欧盟在2002~2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。 (二) 新兴工业化经济体瞄准先机 意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。 中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。 (三) 发展中大国奋力赶超 综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行指导与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。 二、纳米科技研发投入一路攀升 纳米科技已在国际间形成研发热潮,现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家,都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金,而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称,在过去10年里,世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明,全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。 美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内,联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的亿美元增加到2003年的亿美元,2005年将增加到亿美元。更重要的是,根据《21世纪纳米技术研究开发法》,在2005~2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元,而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。 曰本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。曰本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究,近年来纳米科技投入迅速增长,从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元,而2004年还将增长20%。 在欧洲,根据第六个框架计划,欧盟对纳米技术的资助每年约达亿美元,有些人估计可达亿美元。另有一些人估计,欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国,甚至更高。 中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到亿美元左右;另外,地方政府也将支出亿~亿美元。中国台湾计划从2002~2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元,每年稳中有增,平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为亿美元,而新加坡则达亿美元左右。 就纳米科技人均公共支出而言,欧盟25国为欧元,美国为欧元,曰本为欧元。按照计划,美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元,曰本2004年增加到8欧元,因此欧盟与美曰之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是:欧盟为,美国为,曰本为。 另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年发布的一份年度报告称,很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元,占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元,占36%。欧洲的私营机构将投资亿美元,占17%。由于这样的投资水平,基于纳米技术的创新势必将到来。 三、世界各国纳米科技发展各有千秋 各纳米科技强国比较而言,美国虽具有一定的优势,但现在尚无确定的赢家和输家。 (一) 在纳米科技论文方面曰、德、中三国不相上下 根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果,2000~2002年,共有40 370篇纳米研究论文被《2000~2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长,且增长幅度较大,2001年和2002年的增长率分别达到了和。 2000~2002年纳米研究论文,美国以较大的优势领先于其他国家,3年累计论文数超过10 000篇,几乎占全部论文产出的30%。曰本()、德国()、中国()和法国()列在其后,它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000~2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇,是纳米研究最活跃的国家,也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出,2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点,到2002年已经超过德国,位居世界第三位,与曰本接近。 在上述5国之后,英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多,各国三年累计论文总数都超过了1000篇,且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。 另外,如果欧盟各国作为一个整体,其论文量则超过36%,高于美国的。 。

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1 引 言 磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料,因其具有独特的磁学特性,如超顺磁性和高矫顽力,在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景[1]。同时,因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点[2~4], 在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景[5~7]。但由于其较高的比表面积,强烈的聚集倾向,所以通常对其表面进行修饰,降低粒子的表面,能得到分散性好、多功能的磁性纳米粒子。对磁性纳米粒子的表面进行特定修饰,如果在修饰后的粒子上引入靶向剂、药物分子、抗体、荧光素等多种生物分子,可以改善其分散稳定性和生物相容性, 以实现特定的生物医学应用。此外,适当的表面修饰或表面功能化还可以调节磁性纳米粒子表面的反应活性[8],从而使其应用在细胞分离、蛋白质纯化、核酸分离和生物检测等领域。本文介绍了磁性氧化铁纳米粒子的制备方法, 比较了各种制备方法的优缺点,并对其在生物分离及检测中应用的最新进展进行了评述。2 磁性氧化铁纳米粒子的合成方法 磁性纳米粒子的制备是其应用的基础。目前已发展了多种合成和制备方法,如共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法和微乳液法等,上述方法均可制备高分散、粒度分布均匀的纳米粒子,并能方便地对其表面进行化学修饰,这些方法的优点和缺点见表1。 在这些合成方法当中,共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小,分散均匀,高度生物相容性等优点,但制得的颗粒存在形状不规则,结晶差等缺点。通过在反应体系中加入柠檬酸,可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。利用这种方法合成的磁性纳米材料被广泛应用在生物化学及生物医学等领域[9]。微乳液法制备纳米粒子,产物均匀、单分散,可长期保持稳定,通过控制胶束、结构、极性等,可望从分子规模来控制粒子的大小、结构、特异性等。微乳液合成的磁性纳米粒子仅溶于有机溶剂,其应用受到限制。通常需要在磁性纳米粒子的表面修饰上亲水分子,使其溶于水,从而能应用于生物、医学等领域。 热分解法是有机相合成氧化铁纳米粒子最多也是最稳定的方法。利用热分解法制备的纳米Fe3O4颗粒产物具有好的单分散性,且呈疏水性,可以长期稳定地分散于非极性有机溶剂中。该方法合成的氧化铁纳米粒子虽然具有粒径均一的特点,但必须在其表面偶联亲水性及生物相容性好的生物分子或制备成核壳结构,才可用于生物医学领域。表1 磁性氧化铁纳米粒子的制备方法(略)此外,绿色化学和生物方法合成氧化铁纳米粒子也备受关注[28,29]。磁性氧化铁纳米粒子除具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应等纳米粒子基本特性外,它同时还具有超顺磁特性、类酶催化特性和生物相容性等特殊性质,因此在医学和生物技术领域中的应用引起了人们的广泛兴趣。 3 磁性氧化铁纳米材料在生物分离与生物检测的应用 磁性氧化铁纳米材料在生物分离的应用 磁性氧化铁纳米粒子可以通过外界磁场来控制纳米粒子的磁性能,从而达到分离的目的,如细胞分离[30,31]、蛋白分离[32] 和核酸分离[33]等。此外磁性氧化铁纳米粒子由于兼有纳米、磁学和类酶催化活性等性能,不仅能够实现被检测物的分离和富集,而且能够使检测信号放大,在生物分析领域也都具有很好的应用前景[34,35]。磁性纳米粒子(MNP)能够应用于这些领域主要基于它的表面化学修饰,包括非聚合物有机固定、聚合物有机固定、无机分子固定及靶向配体修饰等[36](图1)。纳米粒子表面功能化修饰是目前研究的热点。 磁性氧化铁纳米材料在细胞分离方面的应用 细胞分离技术的目的是快速获得所需目标细胞。传统细胞分离技术主要根据细胞的大小、形态以及密度的差异进行分离,如采用微滤、超滤以及超离心等方法。这些方法操作简单,但是特异性差,而且存在纯度不高、制备量偏小、影响细胞活性等缺点,因此未能被广泛地用于细胞的纯化研究[37]。近年来,随着对磁性纳米粒子研究的深入,人们开始利用磁性纳米粒子来分离细胞[38,39]。如磁性氧化铁纳米粒子在其表面接上具有生物活性的吸附剂或配体(如抗体、荧光物质、外源凝结素等),利用它们与目标细胞的特异性结合,在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对其种类、数量分布进行研究。张春明等[40]运用化学连接方法将单克隆抗体CD133连接到SiO2/Fe3O4复合粒子的表面得到免疫磁性Fe3O4纳米粒子,利用它分离出单核细胞和CD133细胞。经培养后可以看出,分离出来的CD133细胞与单核细胞一样,具有很好的活性,能够正常增殖形成集落,并且在整个分离过程中对细胞的形态以及活性没有明显的毒副作用,这与Kuhara等[30]]报道的采用磁分离技术分离CD19+和CD20+细胞的结果一致。Chatterjee等[39]采用外源凝结素分别修饰聚苯乙烯包被的磁性Fe3O4微球和白蛋白磁性微球,利用凝结素与红细胞良好的结合能力,快速、高效的分离了红细胞。此外,磁性粒子在分离癌细胞和正常细胞方面的动物实验也已获得成功。 磁性氧化铁纳米材料在蛋白质和核酸分离中的应用 利用传统的生物学技术(如溶剂萃取技术等)来分离蛋白质和核酸程序非常繁杂,而磁分离技术是分离蛋白、核酸及其他生物分子便捷而有效的方法。目前在外磁场作用下,超顺磁性氧化铁纳米粒子已广泛应用于蛋白质和核酸的分离。 Liu等[41]利用聚乙烯醇等表面活性剂存在下制备出共聚磁性高分子微球,表面用乙二胺修饰后用于分离鼠腹水抗体,得到很好的分离效果。Xu等[42]在磁性氧化铁纳米粒子表面偶联多巴胺分子,用于多种蛋白质的分离纯化。多巴胺分子具有二齿烯二醇配体,它可以与氧化铁纳米粒子表面配位不饱和的Fe原子配位,形成纳米颗粒多巴胺复合物,此复合物可以进一步偶联次氨基三乙酸分子(NTA),NTA分子可特异螯合Ni+,对于具有6×His标签的蛋白质的分离纯化方面表现出很高的专一性。Liu等[43]用硅烷偶联剂(AEAPS)对核壳结构的SiO2/Fe2O3复合粒子的表面进行处理,研究复合磁性粒子对牛血清白蛋白(BSA)的吸附情况,结果表明BSA与磁性复合粒子之间是通过化学键作用被吸附的,复合粒子对BSA的最大吸附量达86 mg/g,显示出在白蛋白的分离和固定上有很大的应用潜力。Herdt等[44]利用羧基修饰的吸附/解离速度快的核壳型(Fe3O4/PAA)磁性纳米颗粒与Cu2+亚氨基二乙酸(IDA)共价交联,通过Cu2+与组氨酸较强的亲和能力实现了组氨酸标记蛋白的选择性分离,分离过程如图2所示。 磁性纳米粒子也是核酸分子分离的理想载体[45]。DNA/mRNA含有单一碱基错位,它们的富集和分离在人类疾病诊断学、基因表达研究方面有着至关重要的作用。Zhao等[46]合成了一种磁性纳米基因捕获器,用于富集、分离、检测痕量的DNA/mRNA分子。这种材料以磁性纳米粒子为核,包覆一层具有生物相容性的SiO2保护层,表面再偶联抗生素蛋白维生素H分子作为DNA分子的探针,可以将10-15 mol/L DNA/mRNA有效地富集,并能实时监控产物。Tayor等[47]用硅酸钠水解法、正硅酸乙酯水解法制备SiO2/Fe2O3磁性纳米粒子并对DNA进行了分离。结果表明,SiO2功能化的Fe2O3磁性纳米粒子对DNA的吸附分离效果明显好于单独Fe2O3磁性纳米粒子的分离效果,但是其吸附机理有待进一步研究。 磁性氧化铁纳米材料在生物检测中的应用 基于磁学性能的生物检测磁性氧化铁纳米粒子因其特有的磁导向性、小尺寸效应及其偶联基团的活性,兼有分离和富集地作用,使其在生物检测领域有广泛的应用。当检测目标为低含量的蛋白分子时,不能通过聚合酶链反应(PCR)对其信号进行放大,而磁微球与有机染料或量子点荧光微球结合可以对某些特异性蛋白、细胞因子、抗原和核酸等进行多元化检测,实现信号放大的作用。Yang等[48]采用一对分子探针分别连接荧光光学条码(彩色)和磁珠(棕色),对DNA(顶端镶板)和蛋白质(底截镶板)生物分子进行目标分析(图3)。如果目标DNA序列或蛋白存在,它将与两个磁珠结合一起,形成了一个三明治结构,经过磁选,光学条码可以在单磁珠识别目标水平下,通过分光光度计或是在流式细胞仪读出。通过此方法检测目标分子是基于数百万个荧光基团组成的微米尺寸光学条码信号的扩增而检测出来,其基因和蛋白的检出限可达到amol/L量级,甚至更低。 Nam等[49]利用多孔微粒法(每个微粒可填充大量条形码DNA)和金纳米微粒为基础的比色法生物条形码检测技术检测了人白细胞介素2(IL2),检出限可达到30 amol/L,比普通的酶联免疫分析技术的灵敏度高3个数量级。Oh等 [50]利用荧光为基础的生物条形码放大方法检测了前列腺特异性抗原(PSA)的水平,其检出限也低于300 amol/L,而且实现了快速检测。 在免疫检测中,磁性纳米粒子作为抗体的固相载体,粒子上的抗体与特性抗原结合,形成抗原抗体复合物,在磁力作用下,使特异性抗原与其它物质分离,克服了放免和酶联免疫测定方法的缺点。这种分离具有灵敏度高、检测速度快、特异性高、重复性好等优点。Yang等[51]通过反相微乳液法制备了粒径很小的SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米粒子,生物分子通过诱导这些高单分散的磁性纳米粒子可用于酶的固定和免疫检测。Lange等[52]采用直接或三明治固相免疫法(生物素基化抗IgG抗体和共轭连接链霉素的磁性纳米粒子组成三明治结构)和超导量子干涉法(SQUID),研究它们在确定抗原、抗体相互作用免疫检测中的应用,结果表明特异性键合的磁性纳米颗粒的驰豫信号大小依赖于抗原(人免疫球蛋白G,IgG)的用量,这种磁弛豫(Magnetic relaxation)免疫检测方法得到的结果与广泛使用的ELISA方法的结果相当。 因磁性纳米粒子独特的性能,在生物传感器上也有潜在的应用前景。Fan等[53]在磁珠上偶联被检测物的一级抗体,在金纳米颗粒上连接二级抗体,两者反应后,利用HClNaClBr2将Au氧化为Au3+,催化发光胺(Luminol)化学发光,人免疫球蛋白G(IgG)的检出限可达2 × 10-10 mol/L ,实现了磁性纳米颗粒化学发光免疫结合的方法对IgG进行生物传感分析(图4)。 类酶催化特性在生物检测中的应用 Cao等[54]发现Fe3O4磁性纳米粒子能够催化H2O2氧化3,3',5,5'四甲基联苯胺(TMB)、3,3'二氨基联苯胺四盐酸盐(DAB)和邻苯二胺(OPD),使其发生显色反应,具有类辣根过氧化物酶(HRP)活性(图5),而且其催化活性比相同浓度的辣根过氧化物酶高40倍。并且Fe3O4磁性纳米粒子可以运用磁分离手段进行重复性利用,显著降低了生物检测的实验成本,利用此特性可进行多种生物分子的检测。 利用葡萄糖氧化酶(GOx)与Fe3O4磁性纳米粒子催化葡萄糖的反应(见式(1)和(2)),通过比色法检测葡萄糖,其检测的灵敏度达到5×10-5 ~ 1×10-3 mol/L 。由于Fe3O4磁性纳米粒子制备简单、稳定性好、活性高,成本低,因而比普通酶更有竞争优势,这也为葡萄糖的检测提供了高灵敏度和选择性的分析方法,在生物传感领域的应用上展现了巨大的潜能,为糖尿病人疾病的诊断提供了快速、灵敏的检测方法。然而要提高检测灵敏度,合成催化效率高的Fe3O4磁性纳米粒子及多功能磁性纳米粒子是关键。Peng等[56]用电化学方法比较了不同尺寸Fe3O4纳米粒子的催化活性发现,随着尺寸的变小,磁性纳米粒子的催化活性变高。Wang等[57]制备的单分散哑铃型PtFe3O4纳米粒子,由于本身尺寸和结构特点,可更大限度地提高催化活性。本研究组已经合成了分散性好和磁性高的氧化铁纳米粒子并对其进行了表征,利用其磁学和催化特性,已开展了葡萄糖等生物分子的检测,该方法的检出限达到1 μmol/L,具有灵敏度高、操作简便和成本低等优点[58]。总之,Fe3O4磁性氧化铁纳米粒子不但具有显著的超顺磁性,而且具有类辣根过氧化物酶催化特性,可通过使用过氧化物敏感染料,设计了一系列(如乙肝病毒表面抗原等)的免疫检测模型[59],因此超顺磁性纳米粒子在生物分离和免疫检测领域具有广阔的应用前景。4 结 语 随着纳米技术的迅速发展,磁性氧化铁纳米粒子的开发及其在生物医学、生物分析、生物检测等领域的潜在应用已经越来越受到重视,但同时也面临很多挑战和问题。(1)构建并制备尺寸小、粒径均一、分散性和生物相容性好及催化性能高的多功能磁性纳米粒子;(2)根据被检测生物分子的特点设计多功能磁性氧化铁纳米粒子,实现高灵敏度、特异性检测;(3)利用纳米氧化铁颗粒作为分子探针进行实时、在线、原位、活体和细胞内生物分子的检测。这些问题不仅是纳米材料在生物分子检测领域应用需要解决的难点,也是目前其进行生物分子检测研究的热点和重点。【参考文献】 1 Perez J M, Simeone F J, Saeki, Y, Josephson L, Weissleder R. 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眼科机器人论文

机器人实验教学论文

1改革措施与实践结果

1.1实验平台的建设

为了强化学生在机器人方面的实践环节,首先需要构建机器人实验平台。让学生在课堂教学中了解机器人的基本组成、工作原理等,而学生的综合分析能力和解决问题的能力只能通过实践才能得到锻炼及提升。学生通过课堂教学了解机器人的基本组成、工作原理等,通过实践锻炼提高综合分析能力和解决问题的能力。依托西安交通大学机械基础实验教学中心的资源,将现有的实验教学机器人资源进行整合,构建机器人实验教学平台,包括:开放源代码的固高等国产机器人;具有示教手持盒的日本生产的商业机器人MOTOMAN-SK16、川崎RS10N等工业机器人;进行二次开发、能够组合使用的博时机器人。在机器人实验教学中,为学生的实践环节提供了足够的教学资源。

1.2改革实验教学体系,丰富实验层次

目前的实验教学体系多数为实验教师针对某一点进行实验教学。但是机器人本身具有实践性强、学科融合范围广的特点,机器人实验已经不能仅仅依靠单独的一个实验进行支撑,需要与机械结构、轨迹规划、系统控制、传感器等技术进行融合。目前开展的机器人实验往往着重于某一方面,不同的教师由于个人研究方向不同,或者专业限制,往往开展实验项目侧重自己的方向。但在本科教学中,还需要注重学生知识面的扩展,学生应全面地了解各个方面,开拓学生的眼界,因此机器人实验应增加“广度”。系统级的机器人实验是一种全新的实验形式,它将机械结构分析、建模、传感器技术、机械控制等多学科融合。在实验项目实施中,学生以团队形式进行实验,分工明确,为学生应用多种学科知识提供了平台,培养了学生创新和团队协作能力。在结构部分,小型的博时串联机器人拆装与建模分析、慧鱼模型搭建机器人;在机器人结构实验方面,以六自由度模块化可拆装串联机器人为平台,学生可自由搭建2~6自由度五种组合方式机器人系统。该机器人各关节内部结构多样化,采用了同步齿形带传动、谐波减速传动、行星减速传动、锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等多种传动方式。每一模块均为透明封装,可直观看到内部传动结构及运动形式,并可将其拆装至螺钉级。通过机器人本体装拆实验可以提高学生对机构中各种传动原理的直观认识,锻炼学生的装配能力,并以此了解零件加工工艺与特点,增强学生对机构运动形式实践的动手操作能力。慧鱼模型是一套由机械构件、传感器、控制部件组成的机电产品。在控制部分,现有的实验仪器分为商业机器人及科教公司研发机器人。商业机器人技术成熟,使用可靠,但控制源代码不开放;科教公司研发机器人源代码开放,但设备使用可靠性较差,因此实验内容需要对两种实验设备进行调整,克服两类实验设备各自的缺点,让两者互补,形成对学生的全面培养。学生在对已有的机械工业中常见机器人使用后,工业中的手持器可供学生直接操作,将教学理论与工业实践并重,学生可以直接通过控制使用了解机器人的基本轨迹规划等,将注意力集中到机器人实验的主要问题中。科教公司研发的机器人源代码开放,学生在学有余力的情况下,能够进行二次开发,将机器人控制技术与传感器技术等相结合,提高学生兴趣,培养学生的创新能力。

1.3教学方法的改革,提高学生兴趣

机器人广泛应用在各个工业领域,实验教学与其中机械部件包括连杆、齿轮、马达、涡轮等,一般工程机械制造所需要的零部件在模型中都能找到,模型中的零件可以在短时间内插装和拆卸,为学生想象力插上了翅膀,在对实际机器人拆装后,组建属于自己的机器人,提高学生兴趣,增强学生对于传动知识的理解。工程应用是互相联系,密不可分的。以实验室中固高柔性制造系统为例,机器人在中间起到了仓储、上下料作用,完全实现了自动化控制,因此在机器人实验的开发中应联系工程背景,提高学生兴趣。实验体系包括常见的机器人运动学实验、动力学分析实验、轨迹规划实验,并且需要让学生明白机器各个部分的组成,因此在实验授课时,控制类教师与机械设计类教师应联合开发机器人实验,使学生将课程中学习的知识运用到实验中,加强理论与实践的结合。在学生使用中,学生可以先从柔性制造系统进行认知机器人广泛应用在各大工业领域,然后进行机器人的拆装,了解机器人的各个组成部分,随后进行自己控制机器人的运动轨迹,对运动轨迹进行规划。在学生全面了解机器人知识后,在综合实验中,学生可以选择偏结构方面的实验,如用慧鱼模型搭建机器人;也可选择偏控制方面实验,如机器人的视觉系统的开发;也可将二者结合,设计出新的机器人结构、系统等。这是一个从认知到实践的过程,符合人的一般认知规律。机器人学科具有更新快的特点,作为教师在教学时不仅需要给学生技术指导,更应该着重培养学生对机器人技术发展趋势的了解,培养学生的创新意识,让学生尽可能参与实验的各个环节,增加学生的主观能动性,包括实验问题的提出、实验机器人的.确定、实验程序(路线)的设计以及分析总结等。只有在实验过程中,学生团队精神、创新能力、动手能力等素质才能得到培养。

1.4考评方法的改革,突出培养学生能力

目前对学生的考核较为单一,仅是考核学生最终的实验结果,不仅不能督促学生对实验结果等进行合理分析,而且对于学生在实验中的操作也忽略了,这对于机器人实验考评而言是不合理的,机器人实验作为一门实践性很强的课程,没有一个唯一确定的答案。机器人结构分析实验可以培养学生空间想象的能力,关注细节的能力,机器人轨迹规划则涉及到数学在实际生活中应用的能力,而软件编程涉及规划能力。它反映了学生的空间想象和规划能力,对新事物的敏感度、以及完成任务的执行力。因此改革学生的实验考评体系非常必要。合理的考评方式不仅能使学生掌握机器人的相关知识,而且能对学生在后期机器人研究中起到一个引导作用。目前机器人实验教学的成绩评定中遇到的突出问题,即做为项目存在的机器人实验在学生评价体系中不应该规定学生的研究范围,而应该对学生综合能力进行考察,这就需要一个多元化和标准化的考核方式。在机器人实验中,学生以小组为单位,互相配合实验,在考核过程中,学生在实验中的过程考评应该占到非常重要的地位。为了避免教师的主观影响,学生应该进行互评,将学生互相之间的评价纳入考核方法。

2结语

经过机器人实验教学改革,学生普遍反应良好,增加了学生的动手实践能力。机器人实验教学改革是一个需要长期积累、不断深化的过程,需要在不断探索中提高总体教学质量,在实际教学中需要重视实践性环节,注重激发学生的学习主动性,培养学生的研究开发兴趣和科学创新精神,激励创新思维,培养学生解决实际问题的能力和创新设计能力。

未来的机器人是多种多样的.有魔法机器人.果树机器人.还有攻击机器人……我想象的机器人是一个会变身.会打扫卫生.而且心地善良的机器人.它有一双用高级伸缩弹簧做的手.如果有小孩落水了,就可以立刻把手伸长,去救那个小孩.在它的脚上也有伸缩弹簧,它可以跨越障碍,抓住坏人.在它的脚底下还有一个小型拖把,只要是它走过的地方,就会变得干干净净.你看,很好用吧.

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