可实时调整刺激参数的功能性电刺激仪的研制

基于STM32微处理器设计并实现了可实时调整刺激强度的功能性电刺激仪.通过上位机设定刺激参数值;通过数字电位器或DAC转换器控制恒压源的电压实现设定的恒流输出;通过改变H桥开关管的导通时间控制脉冲的频率和脉宽实现设定的频率和脉宽,分别进行电阻和人体实验测试.结果表明,功能性电刺激器的电流幅度、频率和脉冲宽度分别在0～50 mA, 0～100 Hz和0～1 000μs范围内连续可调.该电刺激仪可以实时调整刺激参数,为闭环FES的应用提供基础.     

基于频谱校正技术的光学相干振动和热变形层析系统研究

本文提出采用基于频谱校正技术的增强型频域光学相干层析系统(EOCT)及其在非接触结构振动和热变形检测的应用.该EOCT系统采用基于CCD的宽带光谱仪以及宽带低相干的白光,所以这个增强型光学相干层析系统具有很高的检测分辨率,可达到0.9μm精度.但是,由于光谱信号作傅里叶变换的过程中产生了能量泄露,从而导致振动或热变形检测存在一定程度的误差.为了解决这个问题,本文提出采用一种频谱校正技术来校正此误差.从振动、热变形以及压电驱动器标定等实验的结果可知该方法的检测精度最高可达0.1μm.因此,自研制的EOCT系统在非接触振动、热变形测量以及压电驱动器在线标定等领域具有很好的应用前景.     

温针传热研究与电子温针的研制

温针临床疗效显著、应用范围广,但其操作有许多不便之处。温针疗效来源于针刺手法和温热刺激,艾炷燃烧产生的温热刺激在治疗中起着重要的作用,因此有必要研究其热量传递过程,并模拟温热刺激,研制电子温针。本文采用有限元方法分析温针稳定工作时组织内的温度场分布,并在此基础上,研制毫针微型加热装置。研究认为由于金属针身的快速导热能力,组织内的热量主要集中在针身和针身附近,从而热量能更加有效地作用于穴位,获得更好的疗效。针身的热传导在组织内传热中发挥着重要的作用。所研制的电子温针依靠针身传导热量到穴位处,使皮肤进针点的温度根据临床治疗要求在37~45℃范围内可调。     

一类非线性离散时滞系统的H∞输出反馈控制

研究一类具有扇形非线性约束的非线性离散时滞系统的H∞动态输出反馈控制问题.对于所有容许的时滞和扇形非线性,基于Finsler引理和S-过程给出了使得闭环系统渐近稳定且满足H∞抗干扰衰减水平的动态输出反馈控制器存在的时滞独立的充分条件.通过求解相应的线性矩阵不等式可以得到控制器参数.数值仿真表明了设计方法的有效性.     

小波包分解结合异常值检测自动去除眼电中眨眼干扰的方法

为减少有用眼电信号的损失,提出一种小波包分解和异常值检测(WPT-OD)去除眨眼信号的新方法. 该算法首先利用小波包方法将原始信号进行分解,得到低频分量进行重构;然后应用异常值检测中三种常用的准则,即肖维勒准则、 皮尔斯准则和修正箱线图法确定眨眼信号的区域,并将该区域置零. 实验发现,WPT-OD的平均正确率达到98.9％,其中修正箱线图法效果最好,其去眨眼信号与原始信号相关性高达95.33%,损失率仅为4.17%. 实验表明：WPT-OD算法能够准确地确定无意识眨眼的起点和终点,可保留更多的有用信号且与原始信号的相关性强.     

基于PDE的金免疫层析试条图像去噪

由于金免疫层析试条的检测线非常细小,极易受到噪声和其它杂质的影响,从而导致检测线无法精确提取.为此,从金免疫层析试条图像特点出发,提出由图像x方向导数代替图像梯度的改进PDE去噪方法.实验结果表明,该改进方法在去除试条图像噪声的同时能更好地保护检测线边缘,为后续试条检测线的精确提取提供保障,使基于图像的精准定量检测成为可能.     

金免疫层析法快速测定甲胎蛋白的定量系统研究

采用光电反射式的光路,通过对纳米金层析试条光电信号的信息处理提取特征参量,并采用支持向量机建立纳米金层析试条特征参量与甲胎蛋白浓度之间的拟合模型,建立金免疫层析试条甲胎蛋白定量方法.金免疫层析试条定量系统与化学发光法对比试验数据结果相关系数r=0.967,P<0.000 1,两种检测方法线性相关,测定数据变异系数(CV)小于6%.实验结果表明该金免疫层析定量系统适用于甲胎蛋白的快速、准确、定量测定,具有一定的临床诊断价值.     

改进经验模态分解与谱峭度法的步态信号特征分析

通过对步态信号进行分析,提出基于能量矩占比与方差贡献率的改进经验模态分解和谱峭度法的步态信号特征频率分析方法. 改进的经验模态分解消除了传统分解过程中存在的低频虚假本征模态分量,抑制了高频噪声的干扰. 通过确定谱峭度图上的中心频率和带宽构造带通滤波器对信号进行包络解调分析,并通过实验验证了该方法能有效提取步态信号的特征频率,为步态信号的后期研究提供一条新的思路.     

角速度信号在功能性电刺激系统步态分段算法中的应用

研究可应用于功能性电刺激输出控制的步态识别算法,利用MEMS传感器采集步态的角速度数据,通过设置阈值实时识别患者行走时的摆动相,在脚跟离地时刻开启功能性电刺激,在脚跟着地时刻停止电刺激.平地自由行走模式和跑步机平台下的实验结果表明:该算法对脚跟离地和脚跟着地两个时刻的识别率分别大于97%和98%.本算法不需要积分运算,避免了累积误差,步态分段准确性高且算法简单,易于在单片机中实现,为研究穿戴式功能性电刺激系统提供了基础与保证.     

改进计时电流法对电化学PCR仪试剂温度的实时监测

通过改进计时电流法的精确模型数值解仿真,准确分析得到响应电流峰值信号与被测物浓度及电路系统装置相关参数的关系. 研究发现,采用改进电路装置检测试剂电化学反应的电流峰值信号,除与试剂浓度有关外,还受试剂温度的影响. 而理论模型中能斯特方程和扩散定律包含温度参量,因此数值解还可作为确定电流与温度变化关系的依据. 采用改进CA法快速检测试剂温度的变化,有效提高PCR仪测温装置的实时性,并且降低测温的复杂性.