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奧運背后的科學家們 |
| 發(fā)布時間：2012-08-31 文章來源：本站 瀏覽次數(shù)：4348 |
骨科鋼板生產(chǎn)廠家奧林匹克運動會是薈萃了人類體能極限、運動技巧的全球嘉會，但奧運背后也離不開科學的支持。在倫敦奧運金牌爭奪戰(zhàn)即將拉開序幕之際，英國《天然》雜志先容了一批在幕后默默為奧運作貢獻的科學家們的工作。
跟蹤猜測流行性疾病的科學家
倫敦奧運會期間，醫(yī)療研究職員卡姆蘭·卡恩并不會泛起在倫敦四周，他在數(shù)千公里之外的加拿大多倫多大學工作，但他將緊密親密關(guān)注倫敦奧運會。
奧運會組織者預計，奧運期間將有數(shù)百萬人從世界各地來到倫敦，伴跟著他們一起到來的，可能還有各種病毒和細菌�？ǘ魇且粋�國際研究小組的成員之一，該研究小組的宗旨是在人群大量抵達倫敦之時，對潛伏的新的流感病毒等疾病的傳播進行猜測，并采取應對措施。
很可能，他們什么也不會發(fā)現(xiàn)。但是為防“萬一”，卡恩必需時刻保持清醒的頭腦。已往的歷史表明，疾病大規(guī)模暴發(fā)往往與人群大量集中有關(guān)，包括2010年在加拿大溫哥華舉行的冬季奧運會上的麻疹大流行，2008年在澳大利亞悉尼天主教青年節(jié)時的流感大暴發(fā)等�！跋駣W運會這樣的盛大群眾聚會會議，我們必需要考慮到對公家的健康威脅，特別是有可能在全球范圍內(nèi)傳播開來的傳染性疾病，”英國健康保護署負責奧運會公家健康題目的布賴恩·麥克洛斯基說道。
為了評估這類威脅，卡恩將重新啟動曾于2008年運行的Bio.Di aspora項目，這是一個基于網(wǎng)絡(luò)的計算機程序，它將匯集數(shù)10億人的飛行路線信息，使研究職員能夠看到人們是如何在世界各地移動的。評估這些人攜帶病原體的風險，并與在奧運會期間實時獲取的疾病監(jiān)測信息聯(lián)系起來。例如，假如一種新的流感病毒在亞洲泛起，卡恩就可以繪制出疾病的傳播路徑圖，并以此來猜測其在倫敦暴發(fā)的可能性。這種類型的預警將為當?shù)匦l(wèi)生官員帶來至關(guān)重要的時間，向公家發(fā)出警告并采取預防性步履。
麥克洛斯基說道，事實上奧運會將是對Bio.Di aspora項目和全球衛(wèi)生系統(tǒng)效率的一個重大考驗�？ǘ鞯福瑥娜蚵殕T大活動中獲得的數(shù)據(jù)，可反饋給“大規(guī)模聚會會議藥物”的研制者共享，宗教聚會會議、音樂節(jié)和體育賽事等大規(guī)模聚會會議都會吸引更多的人，以及來自更偏遠地方的人，對公家構(gòu)成比以往任何時候都要嚴峻的健康風險。他比喻說，“全球運輸就像聯(lián)絡(luò)世界各地的動脈，人們通過這些動脈移動，就像一種生理現(xiàn)象。正常的生理流動若被打亂或改變，就會泛起某種不可預知的事件，這類事件將對全球健康和安全產(chǎn)生潛伏影響，我們需要更好地了解它們�！�
研究流體動力學的科學家
在2008年北京奧運會上，游泳運動員破了25項世界紀錄，比其他任何運動項目都多，很多人將此成績歸功于可大為減少阻力的高科技泳衣。但是，繼北京奧運會之后，國際上規(guī)范游泳競技規(guī)則的機構(gòu)重新劃定，限制運動員從泳衣上獲得上風，于是一些運動員轉(zhuǎn)而尋求其他方式來獲取上風，例如，英國游泳運動員將目光轉(zhuǎn)向了流體動力學研究員斯蒂芬·特諾克。
特諾克的研究專業(yè)是流體力學，特別是在船舶設(shè)計方面，對于他來說，他的研究專業(yè)與研究人體附近空氣或水的活動之間，并無很大的區(qū)別。在過去3年中，他曾指導了英國南安普敦大學運動工程實驗室（PSEL）的工作。該實驗室此前曾與英國自行車隊合作，以設(shè)計出更符合空氣動力學的騎乘位置，這對“英國隊”自行車運動員從北京奧運會上帶回14枚獎牌至少起到了一部門作用。游泳運動員也需要類似的匡助，他說，“英國游泳項目缺乏的是在游泳過程中對流體動力學的理解�！睘檫M步運動成績，體育工程師使用絞車系統(tǒng)拉動游泳選手在水中行進，運動員可選用絞盤線的張力來感慨感染評估水的阻力和推進力。
運用科學方法來進步游泳成績是一個巨大的挑戰(zhàn)�！昂帽龋M非你能將自行車車手置于風洞中，然后讓他去感慨感染‘降低阻力的最佳騎坐位置嗎？’”特諾克說道，“要獲得儀器儀表檢測的最佳位置是一個極為復雜的過程，但從流體動力學上來說，卻相對要簡樸一些，由于通常來說，騎坐自行車和身體的位置是相對固定的�！�
但對于游泳運動來說，要受到一系列因素的影響，其中包括沿身體長度的水體活動，手臂和腿部的運動，從四肢傳送到水中的力，以及水的壓力和運動對身體形態(tài)的影響力等�！斑\動員要面臨如斯多的變數(shù)，而這一切極為迅速地發(fā)生在一個非常嘈雜的環(huán)境中，在每一次游泳測試中，完全重復相同的前提長短常難題的，”特諾克說道，“當你面臨所有這些不確定性時，無疑是極具挑戰(zhàn)性的�！�
PSEL的研究團隊設(shè)計了一些技術(shù)性的解決方案。主要是利用一種輕便絞盤匡助運動員練習，通過絞盤拉動游泳選手前進的速度稍快于他們通常的游泳水平，他們將這種技術(shù)稱之為“超速游泳”。在對英國一些優(yōu)秀游泳選手進行測試練習中，特諾克的研究小組丈量絞盤線的張力，以對水的阻力變化進行評估，研究職員并通過錄像進行研究，例如，調(diào)整姿勢甚至泳帽的位置，都有可能改變水的流量和速度。“當游泳運動員從水中出來時，我們對他們的表現(xiàn)已經(jīng)非常了解了。”特諾克說道，他們了解到的信息都將全部反饋給教練員和運動員。
特諾克的研究團隊還要解決運動員練習中的一些更為廣泛的題目。例如，使用絞盤系統(tǒng)對運動員自愿者和蠟制人體模型進行測試，他探索了體毛對水流阻力的影響，其謎底是：修光體毛者游泳速度更快。研究小組還利用計算機建立模型，分析骨骼肌肉系統(tǒng)工作對進步游泳動作效率的影響。
特諾克和英國游泳運動員的協(xié)同研究和練習在奧運會開始之前結(jié)束，他但愿，對人體流體力學的研究成果將反饋到海洋生態(tài)系統(tǒng)的研究中，如設(shè)計在水下壓力下更符合水力動力學形態(tài)的方向舵。與此同時，他還在進步自己的游泳技能，他說，“在我的孩子學習游泳時，我就可以將我學到的東西向他們夸耀一番了。”
為高興劑檢測晝夜工作的科學家
在今年夏天的100米短跑賽上，外號“閃電”的烏塞恩·博爾特將與一位更年青的短跑選手約翰·布萊克展開激烈對決，他將努力保持“世界上跑得最快的人”的頭銜。然而，在奧運會上另一場激烈的戰(zhàn)斗也將在奧運村以北35公里哈洛的一個郊外實驗室里展開，在這里，反高興劑專家將使用“分子武器庫”中最提高前輩的工具，去“跟蹤追擊”某些運動員為進步運動成績而服用的各種各樣的高興劑。
實驗室將對幾十種高興劑，包括類固醇和其他犯禁物進行篩選。倫敦國王學院藥物控制中央的資深科學家克里斯蒂安·巴特利特目前正負責哈洛實驗室的工作。該實驗室將指導生物藥物的檢測工作，如對促紅細胞天生素（EPO）和人體生長激素的檢測。反高興劑科學具有一定的保密性，巴特利特說道，他不能透露將泛起在倫敦奧運會上的詳細的藥物檢測技術(shù)，他只能透露一點，“我們已經(jīng)擁有最提高前輩的設(shè)備，經(jīng)由過去一年多時間對新技術(shù)的開發(fā)和驗證，將大大增加這一領(lǐng)域內(nèi)反高興劑檢測技術(shù)的敏捷性�！�
巴特利特和他的150位同事所面臨的第一個挑戰(zhàn)，就是要處理7000名奧運會和殘奧會運動員在比賽期間提供測試的尿液和血液，包括賽前數(shù)天提取的測試樣本和比賽結(jié)束之后立刻提取的測試樣本。測試樣本一式兩份每隔1小時送交實驗室，一份用作測試，一份冷凍備份，實驗室將一天24小時不中斷地工作。巴特利特目前已經(jīng)離開在倫敦南部的家，住在了實驗室的四周，他知道即使在周末他也不會有時間觀看奧運賽事。
他負責測試的絕大多數(shù)樣本都將被證實是“清白”沒有題目的，但假如實驗室發(fā)現(xiàn)任何犯禁物質(zhì)，科學家們將立刻通知國際奧委會和其他體育治理部分，啟動調(diào)查程序，并采取可能的制裁步履。
但與此同時，世界各地一些非法實驗室也以化學方法研制出了一些逃避檢測的藥物，如促紅細胞天生素（EPO）。巴特利特說，對此他的團隊已經(jīng)作好預備，嚴陣以待，例如，通過檢測任何形式的基因工程蛋白來檢測EPO的存在，由于基因工程蛋白的酸性往往低于自然蛋白。
參加倫敦奧運會的運動員將經(jīng)歷奧運史上最嚴格的檢測，但這能保證他們“絕對清白”嗎？巴特利特對此持謹嚴的樂觀立場。很多國家在運動員出發(fā)前往倫敦之前就已經(jīng)對他們進行了檢測，還有一些運動項目開始使用標明了運動員血液數(shù)據(jù)資料的“生物護照”�！翱傊痪湓�，來倫敦的運動員千萬不要心存僥幸，”巴特利特說道。 骨科鋼板 |
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