三点位同步测量中医脉诊机器人系统设计实现

脉象诊断是中医临床诊疗过程中的关键步骤之一,通过脉搏信号的微小变化反映出人体各个部位的健康状况,并预测潜在疾病隐患。设计和研究一种中医脉诊机器人,通过穿插式的导轨交错设计,实现在紧凑空间内的多自由度、多末端协同控制,使机器人能够完成寸、关、尺三点位同步脉象测量。初步的实验验证中,提出利用机器学习方法提取脉诊信号与季节的映射关系,建立了多种典型特征,并通过交叉模型进行了实验验证,将季节数据进行了显著分类。脉诊机器人系统有助于脉象分类精准化、诊断建议个性化和诊疗方法透明化。     

海洛因成效是脉象异常的分析

提取生物医学信号中的特征信息,为医学诊断提供决策支持,是生物医学工程发展的一个重要方向。利用谱估计的方法,对15例海洛因成瘾者和15例正常人的脉博信号的功率谱进行了分析,计算了每一功率谱特定频段上的功率分布,发现海洛因成瘾者和正常人的脉搏信号的功率分布有显著,差异并给出了初步的判据,由此判据,15例海洛因成瘾者中的13例予以辨别。研究结果表明,海洛因成瘾者脉搏信号的频域分析是一种有效的方法。     

正常人脉象声信号的频率特性分析

通过97例正常人脉象声信号的检测与频谱分析,结果表明,正常人脉搏信号的功率谱10Hz以内的能量占总能量的99％以上;男性正常人频谱第一主峰频率为1.213±0.166Hz,第二主峰频率为2.432±0.332Hz,第三主峰频率为3.640±0.483Hz;女性频谱的主峰频率较男性略低。并且列举了高血压患者的频谱参数与之对比,发现两者有较大差异。     

从脉搏信号中准确提取呼吸和心率信息的新方法

采用功率谱估计的方法，从脉搏信号中准确提出了人体呼吸频率和心率值．结果表明，正常人的静息心率有很大差异，一般为0．625～1．615Hz(均值为1．025Hz)，且呼吸频率的变化范围宽(男性为8．5～21．2次／min，女性为12．4～26．5次／min)．对人体四种脉象信号功率谱能量及其分布进行了计算和比较，为揭示呼吸对脉象影响的机理和估计心率的稳定性提供了依据．     

运动疲劳后人体脑区脑电功率谱特征的反应分析

分析在运动疲劳状态下人体脑电信号的反应特征。在某体育院校中随机选择30名健康男性志愿者,在开始实验前,首先令受试者熟悉实验流程,对受试者强迫高强度运动,在对受试者脑电信号进行测试时,电极依据国际10/20系统安放,将人体两个耳垂看作参考电极,前额正中接地。正式实验包括两部分:第一部分是受试者分别以20%、60%MVC进行静态屈肘诱发屈肘肌疲劳实验;第二部分为疲劳运动后脑电波脑电功率谱百分比变化实验。不同脑区脑电功率谱能量通常集中于5~20 Hz频率区间中,每个脑区脑电信号功率谱能量曲线的峰值均为10 Hz左右。60%MVC运动疲劳实验中不同脑区脑电功率谱能量处于3~60 Hz的广泛频率区间中,功率谱能量曲线峰值均约为14 Hz;和运动前半段脑电功率谱能量比较,运动后半段左侧脑区和右侧脑区脑电功率谱能量值在一定程度呈上升趋势,中间脑区无显著变化,前、后脑区整体呈增加趋势,但在部分频率下有所降低。20%MVC与60%MVC运动疲劳实验后半段各脑区各频段能量平均值较前半段均在一定程度上有所增加。运动疲劳后γ波指数在第10 min和安静值相比显著增加,P0.05,运动疲劳后θ波指数在第10、20和30 min和安静值相比显著降低,P0.05;运动疲劳后α波指数均低于安静值,但无显著性差异,P0.05;运动疲劳后β波指数在第30 min和安静值相比显著降低,P0.05。说明运动能够提高神经系统功能,促进大脑发育。     

基于脉象信号的亚健康状态的识别

提出了一种新的识别亚健康状态的方法.利用HK-2000C集成化数字脉搏传感器提取人体左关处桡动脉脉搏信号,然后计算脉搏功率谱,并在此基础上提取功率谱峰值及功率谱重心,并将它们对应的频率作为特征量,利用线性判别式分析(LDA)对所提特征进行分类.经对30例样本的识别检验,结果表明,用功率谱重心及重心频率作为特征量分类率达到80%,用功率谱峰值和峰值频率作为特征量,分类正确率达到了86.667%.     

吸毒者脉象异常的现代谱分析法

采用PVDF脉搏传器,将采测者左手官位的脉象信息采集到计算机中,并以数据文件格式存储。利用现代谱分析法,随机选取受测者40个连续心动周期的脉象信号,分别对每一心动周期的脉象信号作现代功率谱估计到40幅功率谱图,取其平均值得到平均功率谱。从平均功率谱图中可以看出,吸毒者和正常人的分布有显著差异,将平均功率谱图中的频率轴0－20Hz分为7个频段,对每一位受测者的平均功率谱计算特定频段上的功率分布,从而获得用以多区分吸毒者和正常人的初步判据。将此判据用于30例受测者,其中15例的海洛因成瘾者,另15例为下人,区分吸毒者与正常人的正确率为93．3％,研究结果表明,现代谱分析法是分析吸毒者脉象异常的有效手段。     

杂波谱中心和谱宽估计方法

在雷达动目标检测等处理中 ,为了有效抑制杂波 ,并防止目标白化 ,首先需要对杂波谱中心和谱宽进行有效的估计。基于短序列雷达杂波数据的快速付氏变换 (FFT)运算结果 ,提出了新的杂波功率谱中心和谱宽的估计方法 ,分别称之为“质心法”和“积分法”。将物理学中的“质心法”应用于杂波功率谱中心估计 ,取得了较常规方法好的多的估计效果。在杂波功率谱宽估计中 ,结合相应的功率谱谱形特征 ,利用能量积分的方法完成了功率谱谱宽的估计。和常规的方法相比较 ,有性能好、算法复杂性较小的优点     

一种新型测脉电容传感器的设计与仿真

该课题研究由浙江省大学生科研创新团队资助,该文介绍了一种全新的差动电容式脉象传感器.三块平行放置的金属极板组成两个电容嚣,一个用做测量脉搏跳动的检测电容,另一个则作为参考电容.测量电容的金属极板随着人体脉搏的跳动而上下浮动,从而改变了两个极板间的距离,使测量电容的值发生周期性变化.通过CAV424芯片,将参考电容的值与测量电容的值做差分运算和放大运算,输出一个大小随差分信号变化的电压信号.AD采集此电压信号,即为数字化后的人体脉搏信号.     

老年痴呆脑电能谱分布特征

比较分析了老年痴呆患者与正常老人在安静闭目时的脑电功率谱能量分布特征，以探索老年患者脑电诊断的新途径．运用高分辨AR谱和小波变换进行脑电的功率谱分析，将信号分解到不同频段并提取其特征能量，得到脑电的能量分布．初步表明，老年疾呆患者脑电能量在中高频段d(8～16Hz)显著降低(严重时可低至正常人的5％)，而在低频段6(0～4Hz)的能量却明显偏高(可达正常人的几倍到几十倍)，该结果提示：可考虑试用脑电能谱分布特征作为老年痴呆临床工程诊断的特异性指标．     

小波变换在吸毒者脉象信号分析中的应用

根据脉象信号的随机特性,采用小波变换中的多分辨率分析算法对其进行分析,旨在提取海洛因吸毒者脉象信号的异常信息,并得出区分正常人与吸毒者的初步的判断依据．基于小波变换的脉象信号的尺度谱携带有人体健康状况的重要特征信息．对15例海洛因吸毒者和15例正常人的脉象信号进行分析,提取出每例信号的尺度谱和该信号的总能量,发现吸毒者脉象信号在特定尺度与时间区域内的尺度谱之和（即尺度-小波能量）和该信号总能量的比值明显高于正常人．以该尺度与时间区域内的尺度-小波能量和该信号总能量之比的百分值作为判断正常人和吸毒者的特征参量,提出了用于划分正常人和吸毒者的临界参数．据此,15例正常人从30例受测者中全部被正确地检测出来,但有两例吸毒病人被误判为正常人．结果表明,该方法是检测海洛因吸毒者脉象信号异常的有效且可行的方法．     

基于局域波分解的循环射流混合槽内压力脉动信号时频特性分析

为了探讨循环射流混合槽射流混合区内瞬态流动特性,在Re=3660~32940范围内利用动态数据采集系统对射流混合区内不同轴向、径向和周向位置的瞬态脉动压力进行了测量,并采用基于局域波分解的方法分析了循环射流混合槽内压力脉动信号的时频分布。研究表明：瞬态压力波动信号的波动能量分布随瞬时频率的提高明显降低;在θ_m=π/6和π/3时,频率集中分布在为0~0.25Hz,而θ_m=π/4和θ_m=5π/12时,瞬时波动频率主要分布在0~6Hz和0~20Hz。低雷诺数下流体运动随机性频繁,Re=3660时存在32Hz,25Hz,7Hz和5Hz等多个频率集中分布段,而Re=18300和Re=25620时频率范围为0~8Hz和0~3Hz。随着测量位置z/H增加,0~1Hz内低频能量比例先减小然后增加再减少;z/H=0.85时受到自由液面的影响,集中能量频率分布范围较其他轴向位置要广,且0~5Hz低频能量比例减少。     

吸毒者脉象信号的小波与神经网络分析

海洛因吸毒者与正常人脉象信号最显著的区别在于作为时间函数的幅度波形.两者在某特定的时间区域内的幅值及其变化速率均呈现显著的差别.然而,由小波变换所得的脉象信号尺度系数的子分量和小波系数的子分量恰好可以揭示这样的关键特征.应用小波变换的多分辨率分析法对15例海洛因吸毒者和15例正常人的脉象信号进行分析,利用db2正交小波对每一例脉象信号进行3层分解,取出第3层尺度系数的第6个分量和第3层小波系数的第2个分量的绝对值构成特征向量.设计具有良好性能的概率神经网络对获得的30个特征向量进行自动检测.在网络的设计中,取20个特征向量作为训练样本,另外10个作为测试样本.据此,15例正常人和15例吸毒者全部予以正确地检测出来,检测率达到了100%.     

低频微弱信号高精度检测研究

复杂环境下高精度检测低频微弱信号非常重要,本文针对目前低频微弱信号检测系统精度低、检测方法繁琐、仪器价格昂贵等问题,设计了一种用于500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级低频微弱信号高精度检测系统.对实际环境中低频微弱信号测量的噪声源及抗干扰措施进行了理论分析;其根据低频微弱信号特点和抗干扰措施设计了一种低频微弱信号高精度检测系统;最后,通过调试实验和人体脉搏信号测试验证了检测系统的性能.测试结果表明,该检测系统能够实现500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级的低频微弱信号检测,检测误差低于0.5%;人体脉搏信号检测输出信噪比为（60±2） dB,均方根误差小于5×10-4,信号细节特征信息完整.由此得出,该检测系统具有精度高、抗干扰性强、稳定性好、实用性强、操作简单、价格低廉等特点.      

手指脉搏波的星座图法分析

本文根据近百例临床监测的指脉搏波信号进行综合分析,提出用10项参数指标表征指脉搏波的形态。对正常人及患有不同程度心血管疾病病员两组指脉搏波信号,用星座图法进行分析并直接打印结果,表明星座位置及其变化与心血管功能状态有明显对应关系。     

最佳脉管长径比优化设计的理论分析及数值模拟

采用数值模拟的方法，对脉管制冷机中脉管的一个重要参数－长径比的影响进行了研究。发现脉管存在一个最佳长径比，在该长径比下制冷量最大。最佳长径比随着结构以及运行参数（频率等）的不同而有所变化。对一台频率为17Hz的串联脉管制冷机进行计算，发现脉管最佳长径比为9．0。     

脉象信号分析系统及对正常与妊娠妇女的脉象频域辩识

着眼于祖国传统医学———中医“四诊”的客观化 ,开发了一套具有数据采集、波形显示、分析处理、打印报告等功能的硬件和软件系统 .在传统脉象分析的基础上 ,首次用相位迁移和相位变异特征这二个参数对正常、妊娠妇女进行脉象辨识 ,从而通过现代信息科学来证明中医关于对妊娠脉象诊断的科学性 .     

A 300 Hz high frequency thermoacoustically driven pulse tube cooler

This article introduces the latest progress of a 300 Hz thermoacousUcally driven pulse tube cooler. Based on the experience of former experiments, improvements have been made in the standing-wave engine, pulse tube cooler and their coupling mechanism. An inlet pressure ratio of 1.248 was obtained with the mean pressure and heating power of 4.13 MPa and 1760 W, respectively. A lowest no-load temperature of 69.5 K has been reached under this condition. This is the first time for thermoacoustically driven pulse tube coolers to reach the temperature below 70 K with such a high frequency.     

跳时M元双正交脉冲位置调制超宽带通信性能研究

针对目前超宽带（UWB）通信调制方式传输效率低下、误码率过高的问题，提出了采用跳时M元双正交脉冲位置调制（TH—MBPPM）改善系统性能的方法．TH—MBPPM方法将需要传送的多个信息比特分别调制到信号的幅度和位置上，同时在信号中加入伪随机跳时码，解调端采用概率密度函数的方法对各匹配滤波器输出端的多址干扰成分进行精确的计算，将所有干扰信号建模为高斯白噪声并根据最大似然准则对接收的信号进行判断，得到了系统误符号率的封闭表达式及其简化的计算表达式，该表达式精确地反映了系统的误符号率性能且计算复杂度较低．与跳时M元正交脉冲位置调制UWB通信系统相比，TH-MBPPM方法误符号率更低，且系统复杂度降低了50％。     

Exploratory study on new pulse detonation engines

The worldwide progress in studies on pulse detonation engines (PDE) is briefly reviewed and some results of our exploratory study on PDE are presented. Analysis of thermodynamic cycle is made and the specific impulse formula is improved. A proof-of-principle experiment of a two-phase PDE is successfully carried out, using poor-detonable liquid C8H16/air mixture with a low-energy system (total spark energy of 50 mJ) and a newly developed one-step detonation initiation method. The measured detonation wave pressure ratio is very close to that of C-J detonation. The effects of length, diameter and detonation frequency on PDE performance are experimentally investigated. For liquid hydrocarbon fuel/air mixture, the PDE operation is successfully realized with an engine length of 1000 mm and detonation frequency up to 36 Hz, which has made an important step toward practical PDE. The developed code can be used for simulating PDE operation processes including deflagration to detonation transition (DDT) phenomenon. The numerical results are in good agreement with the experimental ones.