第一篇：華東理工大學論文格式

論文格式

1、摘要和目錄

摘要和目錄單獨編頁碼，位于頁面下方居中，形式為羅馬數字。摘要要求先中文（“摘要”）后英文（“Abstract”），中文至少150字，英文至少500印刷字符。“摘要”、“Abstract”和“目錄”用黑體小二號、Times New Roman粗體小二號和黑體小二號，居中。“摘要”設置段前為102磅，段后為12磅，摘要的內容用宋體小四號。“關鍵詞”（“Keywords”）用黑體（Times New Roman粗體）小四號，內容用宋體小四號（Times New Roman體），包含3至5個字或詞組，中間用逗號分隔，結束時不用標點符號。關鍵詞與摘要相距12磅。目錄設置段前為0磅，段后為12磅。目錄要求列出一、二級標題，一級標題用黑體四號，二級標題用黑體小4號。

2、論文正文

正文中所有非漢字均用Times New Roman體。

l、字間距設置為“標準”，段落設置為“1.25倍行距”。

2、每一章另起頁。章節采用三級標題，用阿拉伯數學連續編號，例如1，1.1，1.1.1。章名為一級標題，位于一頁的首行居中。章名用黑體小二號，段前距為0磅，與緊接其后的文字或二級標題間距為12磅。二級標題用宋體四號，左對齊，段前距12磅，段后距0磅。三級標題用黑體小四號，左對齊，段前距12磅，段后距0磅。

3、正文用宋體小4號。

4、表名位于表的正上方，用宋體小五號粗體；圖名位于圖的正下方，用宋體小五號粗體；圖表按章編號，例如表2.7為第2章第7個表；圖3—1為第3章第1個圖。

1.數學公式用斜體，按章編號。

2.頁眉從正文開始。頁眉左端頂格為該篇文章的標題，右端右對齊為頁碼，用阿拉伯數字。

3、參考文獻

參考文獻另起一頁。與正文連續編頁碼，“參考文獻”居中，用黑體小二號，段前設置為0磅，段后設置為12磅，著錄的內容應符合國家標準（參見《華東理工大學學報》），主要格式如下：

期刊：[序號]作者（用逗號分隔）.題名.刊名，出版年，卷號：（期號），起始頁碼~終止頁碼；

書籍：[序號]作者（用逗號分隔）.書名.版本號（初版不寫）.出版地：出版者，出版年；

論文集：[序號]作者(用逗號分隔).題名.見(英文用In)：主編.論文集名.出版地：出版者，出版年，起始頁碼~終止頁碼；

學位論文：[序號]作者.題名[博士(碩士/學士)學位論文].保存地：保存單位，授予年。

第二篇：華東理工大學

華東理工大學（化工）

華東理工大學原名華東化工學院，辦學歷史可追溯到100多年前的南洋公學和震旦學院，是1952年由交通大學（上海）、震旦大學（上海）、大同大學（上海）、東吳大學（蘇州）、江南大學（無錫）等校化工系合并組建而成的新中國第一所以化工特色聞名的高等學府。1956年被定為全國首批招收研究生的學校之一，1960年起被中共中央確定為教育部直屬的全國重點大學，1993年經國家教委批準，更名為華東理工大學，1995年中國石化參與共建，1996年進入國家“211工程”重點建設行列，1997年上海市參與共建共管，2000年經教育部批準建立研究生院，2008年獲準建設“985優勢學科創新平臺”，是國家首批實施自主招生改革的22所高校之一。經過半個多世紀的改革與建設，現已發展成為特色鮮明、多學科協調發展的研究型全國重點大學。

學校現有徐匯校區、奉賢校區和金山科技園區三部分，占地面積2653畝，各類建筑總面積86.7余萬平方米，建有一批標準體育設施；圖書館總藏書量284萬余冊，收訂中外文期刊28,000余種，具有CA、EI等84種大型中外文文獻數據庫和網絡鏡像數據庫；建有教育部科技項目及成果查新中心工作站、上海市科委科技查新站、上海高校外國教材中心、上海市研究生電子文獻檢索中心等機構，校分析測試中心、珠寶檢測中心為國家計量認證單位。

學校設有化工學院、生物工程學院、化學與分子工程學院、藥學院、材料科學與工程學院、信息科學與工程學院、機械與動力工程學院、資源與環境工程學院、理學院、商學院、社會與公共管理學院、藝術設計與傳媒學院、外國語學院、法學院和體育科學與工程學院等15個專業學院，以及網絡教育學院、繼續教育學院、國際教育學院、中德工學院、馬克思主義學院（人文科學研究院）、工程教育學系等非專業院系。

學校學位授權點覆蓋理、工、農、醫、法、管、哲、經、文、史、教育、藝術等12個學科門類，38個一級學科。有 64個本科專業；25個碩士學位授權一級學科，146個碩士學位授權點；13個博士學位授權一級學科，81個博士學位授權二級學科點；擁有工商管理（MBA）、公共管理（MPA）、高級管理人員工商管理（EMBA）、法律（JM）、社會工作（MSW）、國際商務（MIB）、藥學（M Pharm）、中藥學（MCMM）、會計（MPAcc）、藝術（MFA）和工程（含18個領域）的碩士專業學位授予權和高校教師在職攻讀碩士學位授予權。設有11個博士后科研流動站，擁有7個國家重點學科、1個國家重點（培育）學科、10個上海市重點學科、上海市一流學科（1個A類、6個B類）。

學校現有在校全日制學生近2.48萬人，其中在校全日制研究生8450人（其中博士生1416人），全日制本科生16355人。教職員工3550人，其中兩院院士4名，雙聘院士4名，國家教學名師2名，國家“973”計劃首席科學家6名，國家“863”計劃領域主題專家組成員2名，長江學者特聘教授12名，長江學者講座教授1名，上海市教育功臣1名，新世紀百千萬人才工程國家級人選8名，教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊3個，國家級教學團隊4個，國家級有突出貢獻的中青年專家11名，一大批中青年學者嶄露頭角。

學校以“培育英才，服務社會；注重過程，勤奮求實；協調發展，特色鮮明”為辦學指導思想，以面向企業為主，不斷深化教育思想、教育內容、教育方法和課程體系改革，教學質量居全國及上海市高校前列。現有國家精品課程20門，國家雙語示范課程3門，上海市精品課程65門；2000年以來，主持國家級教學改革項目16項，獲國家級教學成果獎17項，完成“十一五”國家級規劃教材52部，10部教材獲國家級獎勵；現有國家特色專業12個，建有聯合國教科文組織工程教育中心中國分中心、國家級工科化學實驗教學示范中心、國家級材料實驗教學示范中心、大學生創業人才培養示范實驗區，以及3個上海市級實驗教學示范中心、1個上海高校創新創業教育實驗基地。

多年來，學校以培養“厚基礎、強實踐、高素質、具有創新精神和國際視野的社會英才”為目標，重視對學生全方位的培養。國際國內數模競賽多次名列上海市乃至全國參賽學校之首，1997年、2005年兩獲美國大學生數模競賽特等獎，成為國際上少數兩獲殊榮的高校之一；1993年、1999年和2007年在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中三捧“優勝杯”；在歷年全國和上海市級各類英語比賽中屢獲大獎，在 2007年“國際英語辯論大賽中國賽區”比賽中獲冠軍隊、季軍隊和最佳辯手；女子乒乓球隊多次在世界大學生乒乓球錦標賽上奪冠。同時，在物理、數學、計算機編程、電子設計、機器人制作、科技發明、英語演講等方面的競賽中也成績斐然，均名列國內和上海市高校前列。

學校有8個國家級研究基地、21個省部級研究基地、2個國際合作科研基地、55個校級研究所（中心），建有國家大學科技園，是全國6所首批建立國家技術轉移中心的高校之一。每年承擔各類研究課題1000多項，科研經費逐年增加，2011年超過5億元。歷年來獲國家自然科學獎、國家發明獎及國家科技進步獎56項，省部委科技進步獎550多項，國內外專利1400余項。取得一大批重大創新成果，一批行業共性、關鍵技術的大規模產業化推廣應用產生了重大的經濟和社會效益。

學校在技術轉移與產學研合作方面特色鮮明，處于全國領先地位。入選首批國家技術轉移示范機構，加盟“新一代煤（能源）化工”等六個國家級技術創新戰略聯盟，特別是向美國最大的煉油企業Valero公司進行的“石油焦氣化技術”實施許可，標志著中國大型化工成套技術首次向美國等發達國家實施技術轉移，也是中國高校迄今為止獲得的最高海外技術許可費用項目。

學校重視并不斷拓展對外合作交流空間，已與美、德、日、法、英、加、韓、澳等國的150多個高校、企業集團和科研機構建立了長期廣泛的學術交流關系，特別是與一批海外高水平研究型大學建立了姊妹學校關系或簽署了合作協議并實施教師互訪、學生交換以及聯合培養的合作機制。

在抓好物質文明建設的同時，學校始終堅持花大力氣，加強黨建和精神文明建設，推進學生全面素質的培養。學校率先進行“兩課”改革，改革成果分別獲得上海市和全國優秀教學成果一等獎；在上海市組織的學習鄧小平理論優秀論文評選活動中，連續五年獲得一等獎和優秀組織獎；心理健康教育工作獲得“全國大學生心理健康教育工作開拓獎、“全國大學生心理健康教育工作先進單位”等獎，是“上海市心理健康教育與咨詢區域示范中心”。在營造育人環境、創新育人機制，發揮整體育人優勢的實踐中，取得明顯成效，涌現出了一大批優秀學生和先進集體。學校先后獲得“全國大學生藝術節上海市活動優秀組織獎”、“全國大學生暑期社會實踐工作先進集體”；被評為“上海市群體工作示范單位”、“上海市藝術教育先進集體”、“上海市擁軍優屬模范單位”、“上海市社會治安綜合治理先進集體”、“全國群眾體育先進集體”、“全國學校民主管理先進單位”、“全國高校后勤十年社會化改革先進院校”，是教育部全國畢業生就業典型經驗高校；1996年以來連續八次榮獲上海市“文明單位”光榮稱號。

半個多世紀來，學校共為國家培養了17萬余名畢業生（含網絡、繼續教育畢業生），校友中15人當選中國科學院、中國工程院院士，許多人成為國家和各級政府部門的領導；一大批優秀人才成為高校、科研機構、骨干企業的領軍人才和高級技術專家。同時還涌現出許多諸如獲得“2006影響世界華人大獎”等各種榮譽的海外杰出校友。1988年，在學校慶祝石油加工系成立三十周年時，江澤民同志欣然題詞：人才輩出。

今天，華東理工大學正昂首闊步，在未來十年或者更長一段時間，朝著把學校建設成為國際知名、特色鮮明、多學科高水平研究型大學的總體目標前進。

第三篇：華東理工大學

華東理工大學

華東理工大學原名華東化工學院，辦學歷史可追溯到100多年前的南洋公學和震旦學院，是1952年由交通大學（上海）、震旦大學（上海）、大同大學（上海）、東吳大學（蘇州）、江南大學（無錫）等校化工系合并組建而成的新中國第一所以化工特色聞名的高等學府。1956年被定為全國首批招收研究生的學校之一，1960年起被中共中央確定為教育部直屬的全國重點大學，1993年經國家教委批準，更名為華東理工大學，1996年進入國家“211工程”重點建設行列，1997年上海市參與共建共管，2000年經教育部批準建立研究生院，2008年獲準建設“985優勢學科創新平臺”，是國家首批實施自主招生改革的22所高校之一。經過半個多世紀的改革與建設，現已發展成為特色鮮明、多學科協調發展的研究型全國重點大學。

學校現有徐匯校區、奉賢校區和金山科技園區三部分，占地面積2653畝，各類建筑總面積91.2萬平方米，建有一批標準體育設施；圖書館總藏書量299.8萬冊，收訂中外文期刊4.3萬余種，具有CA、EI等84種大型中外文文獻數據庫和網絡鏡像數據庫；建有教育部科技項目及成果查新中心工作站、上海市科委科技查新站、上海高校外國教材中心、上海市研究生電子文獻檢索中心等機構，分析測試中心、珠寶檢測中心為國家計量認證單位。

學校設有化工學院、生物工程學院、化學與分子工程學院、藥學院、材料科學與工程學院、信息科學與工程學院、機械與動力工程學院、資源與環境工程學院、理學院、商學院、社會與公共管理學院、藝術設計與傳媒學院、外國語學院、法學院和體育科學與工程學院等15個專業學院，以及網絡教育學院、繼續教育學院、國際教育學院、國際工程師學院（中德工學院）、馬克思主義學院（人文科學研究院）、工程教育學系等非專業院系。

學校學位授權點覆蓋理、工、農、醫、經、管、文、法、藝術、哲學、教育11個學科門類，38個一級學科。有 65個本科專業；25個碩士學位授權一級學科，147個碩士學位授權點；13個博士學位授權一級學科，81個博士學位授權二級學科點；擁有工商管理（MBA、EMBA）、公共管理（MPA）、法律（JM）、社會工作（MSW）、國際商務（MIB）、藥學（M Pharm）、中藥學（MCMM）、會計（MPAcc）、藝術（MFA）和工程（含18個領域）的碩士專業學位授予權和高校教師在職攻讀碩士學位授予權。設有11個博士后科研流動站，擁有7個國家重點學科、1個國家重點（培育）學科、10個上海市重點學科、7個上海高校一流學科。

學校現有在校全日制學生近2.48萬人，其中在校全日制研究生8541人（其中博士生1441人），全日制本科生15425人。現有教職員工3504人，其中兩院院士4名，雙聘院士4名，國家“千人計劃”5名，國家教學名師2名，國家“973”計劃首席科學家7名，國家“863”計劃領域(主題)專家組成員3名，“長江學者”特聘教授13名、講座教授2名，國家杰出青年基金獲得者15名，上海市教育功臣1名，新世紀百千萬人才工程國家級人選8名，教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊3個，國家級教學團隊4個，國家級有突出貢獻的中青年專家11名，一大批中青年學者嶄露頭角。

學校以“培育英才，服務社會；注重過程，勤奮求實；協調發展，特色鮮明”為辦學指導思想，不斷深化教育思想、教育內容、教育方法和課程體系改革，教學質量居全國及上海市高校前列。現有國家精品課程20門，國家雙語示范課程3門，上海市精品課程65門；2000年以來，主持國家級教學改革項目16項，獲國家級教學成果獎17項，完成“十一五”國家級規劃教材52部，10部教材獲國家級獎勵；現有國家特色專業12個，建有國家級工科化學實驗教學示范中心、國家級材料實驗教學示范中心、大學生創業人才培養示范實驗區，以及3個上海市級實驗教學示范中心、1個上海高校創新創業教育實驗基地。

多年來，學校以培養“厚基礎、強實踐、高素質、具有創新精神和國際視野的社會英才”為目標，重視對學生全方位的培養。國際國內數模競賽多次名列上海市乃至全國參賽學校之首，1997年、2005年兩獲美國大學生數模競賽特等獎，成為國際上少數兩獲殊榮的高校之一,2011年、2012年又兩次獲得國際大學生數模競賽特等獎提名；1993年、1999年和2007年在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中三捧“優勝杯”；在歷年全國和上海市級各類英語比賽中屢獲大獎，在 2007年“國際英語辯論大賽中國賽區”比賽中獲冠軍隊、季軍隊和最佳辯手；女子乒乓球隊多次在世界大學生乒乓球錦標賽上奪冠。同時，在物理、數學、化學、計算機編程、電子設計、機器人制作、智能車、先進成圖技術與信息建模、過程控制仿真、科技發明、英語演講等方面的競賽中也成績斐然，均名列國內和上海市高校前列。

學校有8個國家級研究基地、23個省部級研究基地、2個國際合作科研基地、55個校級研究所（中心），建有國家大學科技園，是全國6所首批建立國家技術轉移中心的高校之一。每年承擔各類研究課題1200多項，科研經費逐年增加，2013年超過6.5億元。歷年來獲國家自然科學獎、國家發明獎及國家科技進步獎59項，省部委科技進步獎600多項，擁有各類國內外有效專利1500余項。取得一大批重大創新成果，一批行業共性、關鍵技術的大規模產業化推廣應用產生了重大的經濟和社會效益。

學校重視并不斷拓展對外合作交流空間，已與美、德、英、法、日、加、韓、澳等國的180多個高校、企業集團和科研機構建立了長期廣泛的學術交流關系，特別是與一批海外高水平研究型大學建立了姊妹學校關系或簽署了合作協議并實施教師互訪、學生交換以及聯合培養的合作機制。

在抓好物質文明建設的同時，學校始終堅持花大力氣，加強黨建和精神文明建設，推進學生全面素質的培養。學校率先進行“兩課”改革，改革成果分別獲得上海市和全國優秀教學成果一等獎；在上海市組織的學習鄧小平理論優秀論文評選活動中，連續五年獲得一等獎和優秀組織獎；心理健康教育工作獲得“全國大學生心理健康教育工作開拓獎”、“全國大學生心理健康教育工作先進單位”等獎，是“上海市心理健康教育與咨詢區域示范中心”。在營造育人環境、創新育人機制，發揮整體育人優勢的實踐中，取得明顯成效，涌現出了一大批優秀學生和先進集體。學校先后獲得“全國大學生藝術節上海市活動優秀組織獎”、“全國大學生暑期社會實踐工作先進集體”；被評為“上海市群體工作示范單位”、“上海市藝術教育先進集體”、“上海市擁軍優屬模范單位”、“上海市社會治安綜合治理先進集體”、“全國群眾體育先進集體”、“全國學校民主管理先進單位”、“全國高校后勤十年社會化改革先進院校”，是教育部全國畢業生就業典型經驗高校；1995年以來連續9次榮獲上海市“文明單位”光榮稱號。

半個多世紀來，學校共為國家培養了19.93萬名畢業生（含網絡、繼續教育畢業生），校友中15人當選中國科學院、中國工程院院士，許多人成為國家和各級政府部門的領導；一大批優秀人才成為高校、科研機構、骨干企業的領軍人才和高級技術專家。同時還涌現出許多諸如獲得“2006影響世界華人大獎”等各種榮譽的海外杰出校友。1988年，在學校慶祝石油加工系成立三十周年時，江澤民同志欣然題詞：人才輩出。

今天，華東理工大學正昂首闊步，在未來十年或者更長一段時間，朝著把學校建設成為國際知名、特色鮮明、多學科高水平研究型大學的總體目標前進。

（本欄目內容由校長辦公室于2014年4月18日更新）

第四篇：華東理工大學學報論文介紹

說明：此“論文模板”是由多篇文章拼接而成，內容多有不連貫處，僅供修改體例格式時參考。具體格式要求以“論文格式”為準。紅色為說明性文字。

蝸殼式旋風分離器內的湍流特性

論文題目要精煉、醒目，去掉“研究”字樣，一般不超過20個字。

陳新愛1，徐志南2，范

梅1，岑沛霖2

（1浙江大學生命科學學院，浙江 杭州 310029；2 浙江大學生物工程研究所，浙江 杭州 310027）

作者姓名之間用逗號隔開；單位排在姓名之下，單位名稱用全稱，后加逗號排所在省、市及郵編。

摘要：利用等離子體誘導填孔接枝聚合法將聚(N-異丙基丙烯酰胺)（PNIPAM）接枝聚合在聚偏氟乙烯（PVDF）微孔膜上制備了一系列具有較寬接枝率范圍的溫度感應式開關膜，系統地研究了接枝率對膜的溫度感應開關特性的影響。結果表明，開關膜的接枝率對膜的過濾通量、溫度感應開關系數和膜孔徑感溫變化倍數都有十分重要的影響。接枝率在小于等于2.81%時，溫度感應開關系數和膜孔徑感溫變化倍數均隨接枝率增加而增加；而對于接枝率大于等于6.38%的膜，膜開關系數和膜孔徑感溫變化倍數總是趨近于1，膜不具備溫度感應開關特性。為了獲得預期的開關性能，必須將膜的接枝率控制在適當的范圍。

摘要（不用“提要”）中一般不出現公式，去掉“本文”字樣，不出現參考文獻序號。中文摘要一般不超過300字。

關鍵詞：溫度感應；開關膜；接枝率；開關特性；滲透性能

關鍵詞盡量選用《CA》關鍵詞表中提供的規范詞，一般列3～6個關鍵詞，詞間加分號。

中圖分類號：TQ 028.8

文獻標識碼：A

文章編號：0438-1157（2006）00-0000-00 可列出一個或一個以上中圖分類號，按《中國圖書館分類法》確定。

Turbulence properties in cyclone separator with volute inlet 英文題目與中文題目對應，略去題目中的冠詞，去掉“Study on”等字樣。

CHEN Xin’ai1，XU Zhinan2，FAN Mei1，CEN Peilin2

(1College of Life Science，Zhejiang University，Hangzhou 310029，Zhejiang，China；

2Institute of Bioengineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang，China)英文作者姓名之間用逗號隔開。姓大寫，名首字母大寫，不用“-”。單位名稱用全稱，不用縮寫，如Lab.。

Abstract：A series of thermo-responsive gating membranes, with a wide range of grafting yields, were prepared by grafting poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAM)onto porous polyvinylidene fluoride(PVDF)membrane substrates with a plasma-induced pore-filling polymerization method.The effect of grafting yield on gating characteristics of thermo-responsive gating membranes was investigated systematically.The results showed that the grafting yield heavily affected water flux, responsiveness coefficient and thermo-responsive gating factor of membrane pore size.When the grafting yield was smaller than 2.81%, both responsiveness coefficient and thermo-responsive gating factor of pore size increased with increasing grafting yield;however, when the grafting yield was higher than 6.38%, both responsiveness coefficient and thermo-responsive gating factor of membrane pore size were always equal to 1, i.e., no gating characteristics existed.In order to obtain a satisfactory gating property of the membrane, the grafting yield must be kept in a proper range.英文摘要以占0.5個版面為宜，應包括論文研究目的、方法、結果和結論的主要內容，可比中文摘要詳細。摘要中首次出現縮寫時應注出全稱。

Key words：thermo-responsive；gating membrane；grafting yield；gating characteristics；permeability 英文關鍵詞與中文關鍵詞對應，首字母小寫，詞間用分號隔開。

?2003-01-10收到初稿，2003-00-00收到修改稿.聯系人：褚良銀.第一作者：李艷（1974—），女，博士研究生，講師.基金項目：國家自然科學基金（20206019）.Received date: 2003-01-10.Corresponding author: Prof.CHU Liangyin.E-mail: chuly@scu.edu.cn

Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China(20206019).第一作者簡介應包括姓名、出生年、性別、學位、職稱。國家自然科學基金等國家級資助項目應注明編號。

引

言

一律用“引言”，不用“前言”、“序言”等，引言不編號。

環境感應式開關膜一般是在多孔膜基材上接枝智能化“聚合物刷”作為環境感應開關，該“聚合物刷”開關能感應環境因素的變化而改變它的構象，從而引起膜的滲透性能發生變化。環境感應式開關膜的用途相當廣泛，能用于藥物控制釋放[1-2]、化學分離[3]、化學傳感器以及組織工程[4]等。目前，具有智能開關的環境感應式開關膜是膜學與醫用高分子材料領域的研究熱點[5]。迄今，人們已經用輻照誘導接枝、化學接枝以及等離子體誘導接枝等不同的方法在多孔膜上接枝不同類型的智能開關，據報道這些智能開關能對溫度、pH值、光、電場、磁場、化學物質以及生物物質等不同環境信息的變化產生感應[1-4, 6-12]。然而，在這類開關膜的接枝率對其膜孔開關特性的影響方面，研究報道尚很少見。本文采用等離子體誘導填孔接枝聚合法在聚偏氟乙烯（PVDF）多孔膜上接枝聚(N-異丙基丙烯酰胺)（PNIPAM）溫度感應型開關，制備了一系列具有較寬接枝率范圍的感溫型開關膜，較系統地研究了開關膜的接枝率對其溫度感應開關特性的影響，以期為該類溫度感應型開關膜在進一步應用開發中的設計和制備提供指導。

引言應引述在這一領域的最新進展與問題，從而引出本工作的價值。實驗材料和方法

文中的層次編號用阿拉伯數字，并以“1”、“1.1”、“1.1.1”形式編排。文中盡量不用“我們”字樣。1.1 材料

聚偏氟乙烯（PVDF）微孔膜，浙江（火炬）西斗門膜工業有限公司提供，平均孔徑為0.22 μm（量、單位和符號嚴格執行國家標準，不可使用非法定計量單位。引用文獻數據出現非法定計量單位時，應加換算成法定計量單位的關系式。組合單位用指數形式，如J·kg-1，不用J/kg形式。數字與單位之間加空格）。N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM），由日本Kohjin公司贈送，用正己烷-丙酮（體積比50/50）混合溶劑重結晶3次。氬氣，純度為99.5﹪。實驗用水為雙重去離子水，電阻為16 MΩ。1.2 等離子體誘導填孔接枝聚合裝置 等離子體誘導接枝聚合裝置如圖1（在正文中必須有與圖、表呼應的文字，且敘述應與圖、表結果相符。圖、表依出現的順序編號）所示，它由真空系統、氬氣供給系統、SY型射頻功率源及SP-II型射頻匹配器系統以及反應容器系統等部分組成，其中SY型射頻功率源和SP-II型射頻匹配器由中國科學院微電子中心提供，功率源的頻率為13.56 MHz，最大輸出功率為300 W。

圖1 等離子體誘導接枝聚合裝置

Fig.1 Plasma-induced pore-filling graft polymerization apparatus 圖的下方須注出圖序和圖題。圖題采用中英文對照，分圖題、圖注、圖內文字均用英文，圖注、圖內文字首字母小寫。圖寬一般不大于75mm。

流程圖、設備圖要合理、簡潔，不列與正文無關的內容。注意流程圖箭頭走向。計算機框圖要按規定畫，如起始用??、判斷用◇等。1.3 分析測試儀器

傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR），Spectrum one 型，美國P-E Com.；掃描電鏡（SEM），JSM-5900LV型，日本電子公司；電子微量天平（精度為0.01 mg），Sartorius BP211D 型，瑞士；真空微濾器（φ60 mm），浙江（火炬）西斗門膜工業有限公司；低溫恒溫槽（DC-0506型），上海衡平儀器儀表廠。1.4 PNIPAM接枝開關膜的制備

(1)基材膜的洗凈：PVDF多孔基材膜用乙醇洗凈，干燥至恒量。(2)單體溶液的凍結脫氣：用氮氣置換30 min后的去離子水配成一定濃度的NIPAM單體溶液。用液氮凍結，然后抽真空到1 Pa以下，再解凍；反復3~4次，直至真空計讀數反彈不超過13 Pa。(3)單體瓶內氬氣置換：單體溶液抽真空，然后充入氬氣，再抽真空，反復3~4次使單體瓶中形成氬氣氛圍，最后單體瓶內壓力保持為10 Pa。(4)等離子體引發：對基材瓶內進行氬氣置換，反復3~4次，壓力亦控制為10 Pa。啟動射頻功率源，對基材膜進行等離子體引發處理。(5)接枝聚合：向基材瓶中導入NIPAM單體溶液，在30 ℃恒溫水浴中進行接枝聚合反應。反應進行到設定時間后，導入氧氣使反應停止。(6)接枝膜的清洗：將接枝膜浸入雙重去離子水，在30 ℃恒溫水浴中進行振蕩清洗24 h，每隔8 h更換一次去離子水。清洗后，膜在50 ℃下真空干燥至恒量。

PNIPAM在PVDF基材膜上的接枝情況用FT-IR和SEM進行表征。接枝量的大小用接枝率來表示，即PVDF多孔基材膜接枝PNIPAM開關前后的質量變化率，用下式計算

Y?Wg?W0W0?100%

(1)公式依出現的順序編號。物理量注意用斜體。1.5 PNIPAM接枝開關膜的溫度感應性能實驗

PNIPAM接枝開關膜的溫度感應開關特性用其在不同溫度條件下真空過濾時水通量（J）（物理量符號在文中首次出現時，前面應有其中文名詞，后文重復出現時可直接用符號表示）的變化來進行表征。在不同溫度條件下，真空過濾壓差恒定為-90 kPa。由于PNIPAM的低臨界溶解溫度(LCST)一般在32 ℃左右，所以將膜的環境溫度變化范圍設定為25~40 ℃。實驗結果與討論

2.1 溫敏型PNIPAM接枝開關膜的制備與表征

2.1.1 等離子體誘導填孔接枝聚合原理

等離子體（無論是惰性氣體還是活性氣體）只要與高分子材料短時間（數十秒到幾分鐘）接觸就能有效地使高分子材料表面層中產生大量自由基。本實驗所采用的是Ar氣輝光放電等離子體，基材膜為PVDF微孔膜。產生自由基的反應可表示為

Ar—→h?＋e＋Ar+＋Ar＋Ar*＋…

(等離子體化)

－式中

h?為等離子體輻射的紫外光，Ar*為激發態氬分子。等離子體的這些活性物種與PVDF膜孔表面（包括膜孔內表面）將會發生如下一些生成自由基的反應

RF—→R?＋F?

（受紫外光的作用）

RF＋Ar*—→RF*＋Ar 或 R?＋F?＋Ar

（與激發態的原子或分子反應）新產生的自由基可以繼續參與各種反應，若導入各種官能團則可接枝生成表面功能層。在膜孔內表面上接枝的PNIPAM鏈將會起到溫度感應開關的作用。

2.1.2

PNIPAM接枝膜的FT-IR表征

圖2所示為聚偏氟乙烯膜接枝PNIPAM前后的紅外光譜圖，其中譜線a所示的是接枝前的基材膜，譜線b所示的是接枝PNIPAM后的膜。從圖2中可見，同基材膜的IR譜線相比，接枝后的膜的IR譜線在1658.91 cm-1處新增有明顯的酰胺Ⅰ特征峰（羰基吸收），在1548.60 cm-1處新增有酰胺Ⅱ特征峰（酰胺基中N—H及C—N吸收）。這充分證明PNIPAM已成功地接枝到PVDF膜上。

圖2 聚偏氟乙烯膜接枝PNIPAM前后的紅外光譜

Fig.2 IR spectra of PVDF membranes a—ungrafted；b—PNIPAM-grafted 坐標圖一律采用封閉圖，端線盡量取在刻度線上。

橫、豎坐標必須垂直，坐標刻度線的疏密程度要相近，刻度線朝向圖內，去掉無數字對應的刻度線，不用背景網格線。標度數字盡量圓整，過大或過小時可用指數表示，如102、10-2。圖注的各項間用分號，最后無標點。

2.1.3 具有不同接枝率的開關膜的微觀形貌分析

通過改變射頻電源放電功率、NIPAM單體濃度和接枝時間可以制備出具有不同接枝率的PNIPAM開關膜。表1所示為不同制備工況條件下制備出的一些PNIPAM開關膜代碼及其相應的PNIPAM接枝率。從表1可以看出，當其他條件相同時，PNIPAM接枝率隨著放電功率增加而增大。這是由于，放電功率越高，多孔基材膜孔表面因等離子體誘導而產生的自由基數量就會越多，于是在同樣反應時間內接枝聚合到膜上的PNIPAM量就會越大。當放電功率相同時，單體溶液中NIPAM濃度增大或者是接枝反應時間延長均會使多孔膜上的PNIPAM接枝量增加。因為隨著NIPAM單體濃度的增大以及反應時間的延長都將有更多的NIPAM單體分子擴散到膜孔表面參與接枝反應，從而使膜上的PNIPAM接枝量上升。

表1 PNIPAM開關膜代碼及其相應的PNIPAM接枝率

Table 1 Code and relative grafting yield of some PNIPAM-g-PVDF gating membranes

Experimental parameter Membrane code P24 P5 P9 P12 P4 P3 P2 Argon plasma power/W 30 30 20 30 30 30

①

NIPAM concentration in monomer solution

/%(mass)1 1 3 3 3 3

Grafting time/min 60 120 240 60 60 120 180

Grafting yield

/%

0.19 0.79 0.80 2.81 6.38 14.03 14.95 ① Plasma treatment time = 60 s.Note: Testing temperature is about 300 K.表的上方須注出表序和表題。表題采用中英文對照，表注、表內文字均用英文。表的結構應簡潔，具有自明性，采用三線表。表頭物理量對應數據應縱向可讀。

表注分兩種：一種是對全表的綜合性注釋，以不加括號的阿拉伯數字編號，數字前冠以“Note：”，注文回行時左邊頂格，每注末加句號；另一種表注與表內某處文字或數字對應，這時表內文字或數字右上角加“①、②”字樣，表注也以“①、②”引出注釋文字。表內物理量盡量用符號表示。物理量與單位間用斜線，兩者不能并列時，斜線與單位一起排于物理量下方。

為了觀察具有不同接枝率的PNIPAM開關膜的微觀形態，將膜放入液氮中深冷，然后脆斷制樣，鍍金，用掃描電鏡觀測斷面。圖3所示為具有不同接枝率的PNIPAM開關膜的斷面SEM圖。可以看出，3張SEM照片所示的膜結構有明顯的區別。圖3(a)為未接枝的PVDF微孔基材膜，可以明顯看出膜表層以及較疏松的支撐層結構；圖3(b)和圖3(c)均為PNIPAM接枝后的PVDF膜，可以看出，包括支撐層在內的整個膜厚度范圍內膜結構都發生了變化，比基材膜顯得致密，這說明沿整個膜厚度方向都較均勻地接枝上了PNIPAM。比較圖3(b)和圖3(c)還可以看出，隨著PNIPAM接枝率的增大，膜斷面變得更加致密，也就是說膜孔隙會隨接枝率的增大而變小。

(a)ungrafted PVDF membrane

(b)PNIPAM-g-PVDF membrane with grafting yield of 6.38%

(c)PNIPAM-g-PVDF membrane with grafting yield of 14.03%

圖3 PNIPAM開關膜的斷面SEM圖

Fig.3 SEM micrographs of cross-sections of PVDF membranes 分圖用（a）、（b）等區分，分圖題置于各分圖下方。

照片圖必須清晰，層次分明，放大倍數（或比例尺）應清晰易辨。2.2 具有不同接枝率的PNIPAM開關膜的水通量的溫度感應特性

在25~40 ℃范圍內具有不同接枝率的開關膜在真空過濾時的水通量對溫度的感應特性如圖4所示。從圖4中的實驗結果可以看出，未接枝的基材膜的水通量隨溫度的升高略有上升。這是由于水的黏度會隨溫度升高而逐漸降低，從而導致過濾阻力有所減小、水通量略微增大。而在接枝PNIPAM后，接枝率適中的膜（如P24、P9、P5和P12）的水通量在32 ℃附近發生了較顯著的變化。這是由于PNIPAM的LCST約為32℃，當環境溫度T＜LCST時，膜孔內接枝的PNIPAM分子鏈處于伸展構象，從而使得膜孔變小或關閉，于是水通量變小；當T＞LCST時，膜孔內接枝的PNIPAM分子鏈則處于收縮構象，使得膜孔變大或開啟，于是水通量變大。也就是說，膜孔內接枝的PNIPAM分子鏈可以起到智能化溫度感應開關的作用。由于PNIPAM接枝分子鏈長度以及分子鏈隨溫度改變構象的感應時間均隨接枝率不同而不同，所以具有不同接枝率的開關膜對溫度的感應特性也不同。但是，如果接枝率太高（如P2、P3和P4），則不論是在25 ℃還是在40 ℃時水通量都趨近于0。說明這時膜孔已被接枝的PNIPAM堵住，即使在PNIPAM分子鏈處于收縮構象時膜孔也不能再開啟，在此狀態下已經起不到開關膜的作用。

圖4 具有不同接枝率的開關膜在真空過濾時的水通量對溫度的感應特性 Fig.4 Thermo-responsive characteristics of water flux of PNIPAM-g-PVDF membranes

with different grafting yields(P0: ungrafted PVDF membrane;P24，P9，P5，P12，P2，P3 and P4 are those membranes listed in Table 1)圖內的空間較大時可將圖注列在圖內空白處。坐標物理量盡量用符號表示，物理量與單位間用斜線。2.3 接枝率對PNIPAM接枝膜的溫度感應開關特性的影響

接枝率對PNIPAM接枝膜的溫度感應開關特性的影響如圖5所示，其中圖5(b)中的R為膜的溫度感應開關系數（或稱響應系數），定義如下

R?J40

(2)J25如果膜在兩個溫度下的水通量均為零，則定義膜的響應系數R為1，即認為膜沒有溫度響應性。

圖5表明，隨著PNIPAM接枝率的增加，25 ℃和40 ℃時膜的水通量都有所減小；當接枝率大于等于6.38%時，25 ℃和40 ℃時的水通量都減至零。接枝率小于等于2.81%時，溫度感應開關系數隨接枝率增加而增加；而對于接枝率大于等于6.38%的膜，開關系數趨近于1，此時膜不具備溫度感應開關特性。可以看出，只有當接枝率小于6.38%時，膜孔內接枝的PNIPAM分子鏈才能起到溫度感應器和水通量調節閥的作用；而當接枝率大于等于6.38%時，由于膜孔內接枝的PNIPAM分子鏈太長以及接枝的密度太大，使得PNIPAM鏈失去了溫度感應器和水通量調節閥的作用。對環境感應型開關膜而言，一般都希望膜的環境感應開關系數越大越好。所以在制備開關膜的時候一定要把接枝率控制在適當的范圍，才能獲得預期的智能化開關性能。

圖5 接枝率對PNIPAM接枝膜的溫度感應開關特性的影響

Fig.5 Effect of grafting yield on thermo-responsive gating characteristics of PNIPAM-g-PVDF membranes

2.4 接枝率對PNIPAM接枝多孔膜的膜孔開關行為的影響

多孔膜的過濾通量可用Hagen-Poiseuille方程來描述

nπd4p

(3)J?128?l對于PNIPAM接枝的多孔膜，由于膜孔內表面上接枝層的存在，膜孔直徑比未接枝時變小。由式（3）知，過濾速率與孔徑的4次方成正比。所以，膜孔內表面接枝的PNIPAM層隨溫度變化而引起的PNIPAM分子鏈伸展-收縮構象變化將會極大地影響膜的過濾通量。由式（3）知，PNIPAM接枝膜在溫度T和25 ℃時的有效膜孔徑dg, T和dg, 25的比值（定義為溫度感應孔徑變化倍數）可表示為

Nd,T/25?dg,Tdg,25?JT?T????J????2525?1/

4(4)PNIPAM接枝多孔PVDF膜P12的溫度感應孔徑變化倍數如圖6所示。可以看出，正如前面指出的那樣，由于接枝的PNIPAM分子鏈構象的改變，使得開關膜的孔徑在PNIPAM的LCST（32 ℃附近）發生顯著改變。開關膜的孔徑大小突變發生在31~37 ℃溫度范圍內；而在溫度小于等于31 ℃或大于等于37 ℃的情況下，膜孔徑幾乎保持不變，這是因為PNIPAM分子鏈構象在這兩種溫度條件下均呈現穩定狀態。

圖6 PNIPAM接枝多孔PVDF膜P12的溫度感應孔徑變化倍數

Fig.6 Thermo-responsive change of pore size of PNIPAM-g-PVDF membrane(No.P12 in Table 1)

為了定量描述接枝率對PNIPAM接枝多孔膜的膜孔開關行為的影響，特定義PNIPAM接枝膜在溫度40 ℃和25 ℃時的有效膜孔徑dg, 40和dg, 25的比值為膜孔徑感溫變化倍數

Nd,40/25?dg,40dg,2

5(5)接枝率對膜孔徑感溫變化倍數的影響如圖7所示。顯然，接枝率不同的開關膜膜孔徑感溫變化倍數明顯不同。接枝率很小時，接枝的PNIPAM分子鏈很短，由于構象變化引起的孔徑變化倍數很小；隨著接枝率的增大，接枝的PNIPAM分子鏈長度增大，由于其構象變化而引起的孔徑變化率也增加；但如果接枝率增加太多時，接枝的PNIPAM分子鏈太長，其構象變化已不能引起膜孔徑變化（這時膜孔已被接枝的PNIPAM堵塞了）。比較圖5(b)和圖7可以看出，膜的溫度感應開關系數和膜孔徑感溫變化倍數隨接枝率變化而變化的趨勢是一樣的，這也說明了PNIPAM接枝開關膜隨溫度改變而引起的水通量變化和膜孔徑變化之間具有一致性。綜上所述，如果要依靠膜孔的開關行為來實現較滿意的溫度感應型過濾性能，就必須嚴格控制開關膜的制備過程參數，使其具備適當的接枝率。

圖7 接枝率對膜孔徑感溫變化倍數的影響 Fig.7 Effect of grafting yield on gating factor of pore size 結

論

（1）FT-IR圖譜分析、SEM觀測和過濾性能實驗結果都表明PNIPAM能被均勻接枝在PVDF膜孔上。

（2）射頻放電功率增加、單體溶液中NIPAM濃度增大或者接枝反應時間延長，均會使多孔膜上的PNIPAM接枝率增加。

（3）接枝率適中（0.19%~2.81%）的PNIPAM接枝多孔膜，溫度感應孔徑變化倍數和水通量在32℃附近發生較顯著的變化，膜孔內接枝的PNIPAM分子鏈可以起到智能化溫度感應開關的作用。

（4）開關膜的接枝率對其溫度感應開關特性有十分重要的影響。接枝率在小于等于2.81%時，溫度感應開關系數和膜孔徑感溫變化倍數均隨接枝率增加而增加；而對于接枝率大于等于6.38%的膜，開關系數和膜孔徑感溫變化倍數始終趨近于1，此時膜不具備溫度感應開關特性。

（5）在設計和制備環境感應型智能化開關膜時，一定要將接枝率控制在適當的范圍，才能獲得預期的開關膜效果。

符

號

說

明

按英文字母順序排列，同一字母先排大寫后排小寫；希臘文接英文后排，也按字母順序排列。符號與說明間用二字線，說明文字與單位間用逗號。

一個符號只代表一個物理含義，一個物理量只用一個符號表示。符號盡量簡化，最好以單字母表示。物理量符號采用國家標準中的規定，如壓力用p、溫度用T，均用斜體。矢量、張量、矩陣用黑斜體。

下角一般用小寫正體，只有下列情況除外：（1）表示數、變量用小寫斜體，如Si，i=1,2,…，i用斜體；（2）保留原物理含義，如比定壓熱容cp中的p為小寫斜體；（3）液體l為區別數字1，用斜體l。

dg, T，dg, 25，dg, 40

J

JT，J25，J40

Nd,T/25 Nd,40/25

p W0，Wg

Y η ηT，η25 下角標

g 0 —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——

—— ——

分別為接枝PNIPAM后的膜在溫度T、25、40℃時的有效膜孔徑，m 膜濾通量，ml·cm-2·min-1

分別為環境溫度為T、25、40℃時實測的膜的水通量，ml·cm-2·min-1 PNIPAM接枝膜的溫度感應孔徑變化倍數（T和25℃時的有效膜孔徑的比值）PNIPAM接枝膜孔徑感溫變化倍數（40℃和25℃時的有效膜孔徑的比值）膜過濾壓力差，Pa

分別為接枝前、后膜的質量，g PNIPAM在基材膜上的接枝率，% 滲透液的黏度，Pa·s

分別為溫度為T、25℃時滲透液的黏度，Pa·s

接枝后 接枝前

References 參考文獻以在正文中引用的先后順序排列，序號加方括號。內部資料和非出版物不能引用。

參考文獻全部采用英文著錄，文獻作者應全部列出，具體格式參見“參考文獻著錄規則”。參考文獻數量最好不少于15篇。

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第五篇：華東理工大學論文報告封面

《控制科學與工程前沿講座》

題

目

腦機接口技術

學

院

信息科學與工程學院 專 姓 業

控制科學與工程

名

郭紅杰

學

號

030130653

教

師

侍洪波

2014年1月6日

1、引言

腦一機接口(Brain—Computer Interface．BCI)技術形成于20世紀70年代(1973年，Vidal)。是一種涉及神經科學、信號檢測、信號處理、模式識別等多學科的交叉技術。第一次BCI國際會議對BCI的定義是：“腦一計算機接口是一種不依賴于腦的IE常輸出通路(外圍神經和肌肉)．在人腦與計算機或其他電子設備之問建立的直接交流和控制通道的適時通訊系統”。隨著人們對神經系統功能認識的提高和計算機技術的發展．BCI技術的研究呈明顯的上升趨勢．成為生物醫學工程、計算機技術、通信等領域一個新的研究熱點。

目前全球老齡化趨勢越來越嚴重，我國也面臨同樣問題。據權威部門預測，2010年，中國60歲及以上老年人口將達到1.74億，約占總人口的12.78％。其中，80歲以上老人將達到2132萬，占老年人口總數的12.25％。全國老齡工作辦公室提供的調查資料表明，60歲以上老年人在生命期內，平均有1/4左右時間處于肌體功能受損狀態，需要不同程度的照料和護理。中國約有3250萬老年人需要不同形式的長期護理，而我國目前為老年人提供服務的設施嚴重不足。同時，由于各種災難和疾病造成的殘障人士也逐年增加，這更加大了對服務設施的需求。目前許多發達國家采用服務機器人為老年人與殘疾人士提供服務，提高他們的生活質量。但是由于大多數服務機器人與人的交互方式都是通過聲音、按鈕等傳統方式，很多老年人及殘障人士部分或完全喪失了自主控制肌肉的能力，甚至吞咽、說話都困難，這些人控制此類服務機器人的難度非常大。如何使這部分人群重新恢復對外部世界的控制能力以及與外部世界交流的能力，幫助他們重新返回現代社會是目前研究的熱點。腦機接口技術為該問題的解決提供了一個良好 的可選擇方案。

2、腦機接口的研究現狀

在過去的十幾年中，腦機接口的研究群體迅速壯大。第一次和第二次腦機接口國際研討會分別于1999和2002召開。第一次會議有來自六個國家的22個研究組參加，第二次會議有來自北美、歐洲和中國的38個研究組參加。目前，世界上已經有很多家實驗室實現了真正意義上的腦機接口，下面我們分別加以介

紹。

2.1 視覺誘發電位(Visual evoked potentialS，VEP)視覺誘發電位是人眼經過“集中注視”活動誘發大腦視覺皮層神經的特定電活動在頭皮電位的反映。基于VEP的BCI系統依賴于使用者控制眼睛注視方向的能力。實驗通過對操作者進行生物反饋訓練，可獲得穩定的視覺誘發響應(Steady-state VEP，SSVEP)。Middendorf等開發了基于VEP的BCI系統，他們在屏幕上設置了幾個以不同頻率閃爍的按鈕，使用者注視其中的一個按鈕，系統分析VEP的頻率，如果匹配于某個按鈕閃爍的頻率，就可確定使用者希望選擇的按鈕。他們還利用SSVEP控制飛機模擬器，其準確率高達96％。

在我國，清華大學程明、高上凱教授帶領的團隊設計了基于SSVEP的環境控制系統，測試結果顯示該系統能區分至少48個目標，并且已成功實現了對周圍電子設備的控制。此外，他們還設計了基于SSVEP的電話撥號實驗系統。

此類BCI特點是：僅需很少的信號記錄電極，且訓練周期很短，只需適應視覺刺激信號。2.2 事件相關電位P300 P300是一種事件相關電位(ERP)，出現在事件發生后300ms左右，呈正向峰值。它反映了大腦對稀少事件的認知，相關事件出現概率越小，所引起的P300越顯著。

Farwell和Donchin在1988年就利用P300設計虛擬打字機，后來經過不斷改進，當滿足80 的準確率時，通信速度達到每分鐘7.8個字符。Serby等設計的BCI采用了不同的信號處理方法也達到了92.1％的準確率（通信速度為每分鐘5.45個字符）。使用者無需訓練就可以產生P300，但它也可能隨著事件發生變化。目前研制的BCI都是短期操作的，如果長時間操作的話，使用者會由于對小概率刺激的適應使產生的P300變得不顯著而影響BCI的性能。因而，對于這類BCI而言具有自適應調節能力是非常重要的。

2.3 慢皮層電位(Slow Cortica1 potentialS，SCPs)慢皮層電位是頭皮記錄EEG信號中頻率最低的，其持續時間從幾百毫秒到幾十秒，是具有較大正負電位差異的低頻腦電信號。健康人以及嚴重癱瘓病人通過生物反饋訓練學習能夠學會控制他們的SCPs，其電位在期望方向上的變化能獲得明顯增強。負的電位變化主要與神經元興奮性的增加相關，而正的電位變化則與皮層活動減少相關。研究者們設計了一種稱為“思想翻譯器”(Thought Translation Device，TTD)的裝置，那些因為疾病而完全癱瘓的病人，通過操作TTD能寫出相當長度的語句、控制開關、甚至上網。對這類BCI來說，目前通信速度為有限的每分鐘二到三個字，信息傳輸率最大能達到15bits/min。2.4 心理作業

這是目前采用最多的方法。人在進行不同的心理作業(mental task)時，腦電信號是不同的。比較容易區分的兩種心理作業是想象左右運動和想象右手運動，它們會在對側的感覺運動皮層產生相關同步事件。奧地利Graz技術大學對這種現象進行了長期研究，利用該現象設計的腦機接口，分類正確率為80％~100％，信息傳輸率Ni~17bits/min。歐洲幾個國家聯合開展的自適應腦機接口計劃，可以在線區分三種心理作業，正確率不低于70％。其他采用類似方法的研究者還有：Cincotti利用表面拉普拉斯方法和線性分類器區分想象運動，正確率為75％～95；Kostov 僅利用2～4個電極實現了二維光標控制；Penny利用想象運動和心算數學題控制光標一維移動。目前，在離線情況下可區分五種心理作業，而在線隋況下只能區分三種。

2.5 自發EEG的α波、μ節律和β節律信號

α波頻率為8～13Hz是自發腦電信號主要成分之一，在幾乎所有正常人清醒閉眼時都能出現，在枕區最強。當睜眼、思考問題或受其他刺激時，α波消失，這一現象稱為α波阻斷，人們重新閉眼時，α波又會重新出現。

μ節律出現在8～12Hz頻率段，在感覺運動皮層區可檢測到，它與人的運動行為相關。當人們進行運動或準備運動時，μ節律消失。

β節律的頻率為13~30Hz，在睜眼視物或進行思考時可出現，反映了大腦皮

層在興奮。

利用α波幅值變化可設計控制外部設備開關的BCI系統，該系統的一大優點就是無需學習訓練。科學家們研究的基于μ節律或β節律的BCI實現了指針在一維和二維方向上的移動瞳。另外，通過調控μ節律或β節律，選擇“YES”和“N0”來回答簡單問題，準確率達到了95％。

3、BCI系統的原理及其基本組成

3.1

BCI系統的基本原理

大腦在進行思維活動、產生動作意識或受外界刺激時，神經細胞將產生幾十毫伏的微電活動，大量神經細胞的電活動傳到頭皮表層形成腦電波(Electroence phalogram，EEG)，此EEG將體現出某種節律和空間分布的特征，并可以通過一定的方法加以檢測，再通過信號處理（主要是特征提取和信號分類）從中辨析出人的意圖信號，而將其轉換為控制命令。來實現對外部設備的控制和與外界的交流。

3.2

BCI系統的基本結構

BCI系統通常由4 個部分組成：信號采集、特征提取、選擇分類和外部控制裝置。

當前，BCI系統的輸出設備多是計算機，輸出形式也各異，例如在計算機屏幕上顯示光標運動、字符選擇、計算機仿真模擬，或者產生對神經假肢、輪椅的控制信號等。

4、BCI系統的關鍵技術

4.1

信號采集

當前，BCI 系統的兩種常用的信號采集方式是侵人式和非侵入式。侵入式需專業醫生進行手術把電極內置于大腦，檢測腦皮層電圖(Electrocorticogram，ECoG)等信號，具有一定危險性，而且還存在心理和倫理問題。非侵入式就

是將電極帽戴在頭上檢測腦電圖(EEG)等信號，檢測方法簡單，但電極距離神經元較遠，測得的信號信噪比低，給后繼處理帶來麻煩。目前，腦電圖應用較多。采集到的信號，經過放大器放大，再經過預處理，最后轉化為數字信號存儲于計算機中。目前，BCI 系統采集的信號有視覺誘發電位(Visual Evoked Potentials，VEP)、事件相關電位(Event—Related Potentials，ERP)P300、慢皮層電位(Slow Cortical Potentials，scP)、自發EEG的α波、μ節律和β節律信號等。

4.2 特征提取

預處理和數字化處理后的腦電信號經特征提取，提取出反映使用者意圖的信號特征。目前，BCI系統常用的特征提取方法有自回歸AR模型、小波變換和小波包分解、獨立分量分析等。特征提取時，可根據信號的特點選擇相應的時域或頻域特征提取方法，如：由于P300信號在300ms附近頻混嚴重，需要采用CWT(Continuous Wavelet Transform，連續小波變換)進行提取，主要提取其時域特性；SSVEP(Steady—State Visual Evoked Potential，穩態視覺誘發電位)頻域特性好，可采用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換)進行提取；μ節律和β節律的事件相關去同步電位(Event—Related Desvnchronizatlon，ERD)的特征提取，需采用大腦運動的對側效應將其空域特性提取出來。但是，由于EEG信號信噪比低，且某些干擾成分與信號具有相似的時頻特性，單純的時頻特征提取因區分度不夠，會影響分類效果，因此需求助于更為復雜的時域一空域分析方法對信號進行綜合處理。4.3 信號分類

信號分類是通過分類器來實現的，包括線性和非線性兩種類型。線性分類器包括線性判別分析(Linear Discrim—inant Analysis，LDA)、Fisher判別分析等；非線性分類器包括二次判別分析、支持向量機(Suppoa Vector Machine，SVM)、貝葉斯～卡爾曼濾波(Bayesian—Kalman Filter)、人工神經網絡(Artificial Neural Nets，ANN)、遺傳算法(Genetic Algorithm，GA)、模糊算法(Fuzzy Algorithm，FA)等。其中線性分類器學習簡單。在特征維數低的情況下分類精度高，目前應用多。

但對于維數高的非線性數據，線性分類器不再適用，此時應選用非線性分類器。4.4 人機交互

BCI系統主要的交互手段是生物反饋，其不同于傳統控制系統中的反饋。該反饋是系統將輸出結果反饋給使用者，使用者將結果與期望進行對比，然后對自身思維意識進行合理調節，使得系統的輸出結果更接近于期望值。對于特定的BCI系統是否需要反饋，怎樣反饋，如何選擇適用的反饋方法等一系列問題有待研究。

5、腦機接口技術所面臨的挑戰

經過多年的努力，BCI的研究取得了不少令人欣慰的成果，但不可否認的是尚處于發展的初期。目前BCI系統所能達到的最大通信速率約為25bits/min，大多數BCI仍然處于實驗室階段，大部分測試在正常人中進行，在殘疾人中測試較少。BCI要進入實際應用階段，還有很多問題等待解決 劃，如：

(1)提高BCI系統的信息傳輸率，降低誤差率；

(2)如何更有效地剔除噪聲，獲取清晰的腦電信號，尋求有效的信號特征、最優的特征提取和轉換算法：

(3)提高用戶使用時的自動化程度；

(4)設計出更為合理的學習訓練方法，讓使用者在盡可能短的時間內最有效地控制其腦電信號特征；

(5)降低BCI對常規運動和感覺輸出通道的依賴程度；(6)增強使用者與BCI系統的相互適應性：

(7)BCI的開發要注重個性化、多樣化，以滿足使用者個體的差異和BCI應用廣泛性的要求：

(8)減少電極的數量，降低使用的復雜程度，增強BCI系統的穩定性和兼容性；

(9)制定出科學的規范，準確客觀地評估BCI的性能。隨著對這些問題的充分認識和逐步解決，BCI最終將走出實驗室，進入人們的生活。

6、腦機接口的應用前景

腦機接口研究最初的想法是為殘疾人提供一個與外界進行交流的通信方式，讓他們通過這樣的系統用自己的思維操控輪椅、假肢等。但隨著腦機接口技術的日益成熟、社會對智能機器人的需求逐漸增加，腦機接口機器人的概念應運而生。腦機接口機器人采用BCI進行人機交互，由人的思維控制機器人從事各種工作。腦機接口機器人不僅在殘疾人康復、老年人護理方面具有顯著的優勢，而且在軍事、人工智能、娛樂等方面也具有廣闊的應用前景。6.1在醫學方面的應用

在醫學領域，腦機接口機器人可以幫助肢體障礙患者提高他們的生活質量，如：

(1)與周圍環境進行交流：BCI機器人可以幫助殘疾人使用電腦、撥打電話等；(2)控制周圍環境：BCI機器人可以幫助殘疾人或老年人控制輪椅、家庭電器開關等：

(3)運動康復：BCI康復機器人可以幫助殘疾人或失去運動能力的老年人進行主動康復訓練，BCI護理機器人可以從事基本護理工作，提高殘疾人或老年人的生活質量。

6.2在其他方面的應用

雖然目前BCI機器人的研究主要應用于醫學領域，特別是為殘疾人與老年人提供幫助，但是BCI機器人的用途決不僅僅限于醫學領域，在其他諸多領域都可以得到廣泛應用。

(1)特殊環境作業：BCI特種機器人可以在危險或不適宜人工操作的環境中工作；

(2)無人駕駛汽車或飛機：BCI機器人可以幫助我們實現無人駕駛汽車與飛機的夢想，這不僅在軍事領域意義巨大，同時為殘疾人開辟了更廣闊的活動空間；

(3)為電子游戲增加娛樂功能：用“思想”控制電子游戲是傳統鼠標、鍵盤控制電子游戲的有益補充，會增加游戲的娛樂效應。腦機接口機器人是智能機器

人的有力補充，有效的人機交互方式會提高智能機器人的智能化與靈活性，因此腦機接口機器人的研究潛力和應用潛力十分巨大。

7、結論

BCI為人們提供了全新的與外界進行交流和控制的方式，人們可以不通過語言和動作來交流，而是直接用腦電信號來表達思想、控制設備，這為智能機器人的發展提供了一個更為靈活的信息交流方式。至今，大多數BCI系統仍然處于實驗室研究階段，真正投入實際使用的很少，BCI的研究和開發還有很多問題需要解決。但是，我們相信，隨著計算機科學、神經生物學、數學、智能控制等各個相關學科的不斷發展與融合，隨著世界各研究小組交流和合作的日益緊密，BCI技術將日趨成熟。形式多樣、穩定、可靠、高速、操作簡便的BCI機器人一定能在不久的將來進入人們的生活。

BCI技術、基于BCI技術的康復機器人技術都處于研究初級階段，難免問題重重，但是隨著研究的深入，一個個問題終將被解決。其發展前景是模塊化和集成化，模塊化是集成化的基礎，集成化是推廣使用的前提。識別率高、信號處理速度快、采集功能通用化、算法處理功能系統化、適應性強、反饋被合理引人、評判標準化的BCI技術有待進一步研究，繼而使之模塊化。其能處理多種或者大部分信號，機構設計綠色且實用、響應迅速、控制精準、運動模式多樣、評價系統科學的康復機器人技術也有待進一步研究。繼而使之模塊化。如果模塊化的BCI和康復機器人之間能夠合理的柔性組合，就像電腦組裝一樣，那時BCI的時代就來臨了，人類思維世界的物質化時代就來臨了。

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