定量生物学 > 组织与器官
[提交于 2025年1月1日
]
标题: 随时间变化的等长力的代谢能量消耗
标题: Metabolic energy expenditure for time-varying isometric forces
摘要: 肌肉消耗代谢能量(ATP)以产生力量。 一个用于能量消耗的数学模型可能有助于估计运动的实时成本或预测能量最优的运动。 迄今为止开发的代谢成本模型主要针对动态运动任务,其中机械功占主导地位。 此外,虽然已知力量大小和力量变化率(力量率)都会影响代谢成本,但尚不清楚这些项如何相互作用,或者力量率依赖性是否可能是力量依赖性的结果。 在这里,我们进行了广泛的人体实验,每个受试者进行了超过5小时的代谢试验,系统地改变了平均力和力量率,以基于力量和力量率建立一个整体的关系——或者类似地,扭矩和扭矩率。 我们的实验涉及人类产生对称或不对称的正弦波力,具有不同的均值、振幅、频率以及上升和下降周期。 我们表明,代谢成本可以很好地用扭矩和扭矩率的幂律函数之和来近似。 我们发现,代谢成本与关节扭矩呈非线性关系(指数=1.36),并与扭矩率呈非线性关系(指数=2.5)。 令人惊讶的是,数据表明,减少扭矩的成本大约是增加扭矩的四倍,这反映了正功和负功成本之间的类似比率。 利用这些代谢成本关系,我们表明,如果代谢成本随着肌肉力量和力量率的特定指数变化,那么在涉及多个肌肉的多关节任务中也会观察到相同的指数。 我们新的涉及力量和力量率的代谢成本模型将有望更好地预测能量最优的运动,从而为可穿戴机器人设计和分析提供依据。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.