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肌电与血氧信号同步采集系统设计与实验研究

中国医疗器械杂志 2023年第1期47卷 54-60页

作者：臧梦洁邢丽冬钱志余姚柳叶南京航空航天大学自动化学院南京市210016

设计了表面肌电信号(surfaceelectromyography,sEMG)和血氧信号实时监测系统,用于探究肌肉疲劳过程中生理信号的变化,从而对肌肉疲劳进行检测。介绍了sEMG的分析方法,血氧检测的原理,阐述了系统方案。系统硬件部分以STM32为核心,目标肌... 详细信息

设计了表面肌电信号(surfaceelectromyography,sEMG)和血氧信号实时监测系统,用于探究肌肉疲劳过程中生理信号的变化,从而对肌肉疲劳进行检测。介绍了sEMG的分析方法,血氧检测的原理,阐述了系统方案。系统硬件部分以STM32为核心,目标肌群的sEMG采集由Ag/AgCl凝胶电极、三运放仪表放大器以及信号调理模块组成。血氧信号采集基于近红外光谱技术(near infrared spectroscopy,NIRS),包括光源、光源驱动、光电转换、信号调理等模块。系统软件部分基于实时uC/OS-Ⅲ的软件系统。通过等长收缩局部肌肉疲劳实验提取sEMG的特征参数;在前臂阻断实验中计算出氧合血红蛋白(oxyhemoglobin,HbO_(2))和脱氧血红蛋白(deoxyhemoglobin,Hb)的相对变化,从而验证系统采集两种信号的有效性。

关键词：肌肉疲劳表面肌电信号近红外光谱技术特征参数处理

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一种便携式脑电与血氧同步采集系统设计

中国医疗器械杂志 2021年第3期45卷 280-283页

作者：刘伟清邢丽冬姚柳叶邹止寒张宇南京航空航天大学南京市210016

为了方便且实时获取全面的脑活动信息,设计了一种便携式脑电与血氧同步采集系统,用于实时监测脑功能活动。脑电电极将探测到的脑电信号滤波、放大,经蓝牙发送给微处理器,解析出脑电数据;光电探头将光信号转换成电信号,经放大分离、滤波... 详细信息

为了方便且实时获取全面的脑活动信息,设计了一种便携式脑电与血氧同步采集系统,用于实时监测脑功能活动。脑电电极将探测到的脑电信号滤波、放大,经蓝牙发送给微处理器,解析出脑电数据;光电探头将光信号转换成电信号,经放大分离、滤波和AD转换处理后,依据郎伯-比尔定律(Lambert-Beer law)计算出含氧血红蛋白(ΔHbO2)和脱氧血红蛋白含量(ΔHb)。最后,通过与商用仪器NuAmps和Oximeter的对比实验证实系统能在采集脑电信号的同时计算出ΔHbO2和ΔHb。

关键词：同步采集脑电图近红外光谱技术便携

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EEG多参数可视化系统研究

生命科学仪器 2019年第6期17卷 73-76页

作者：方舟姚柳叶钱志余南京航空航天大学生物医学工程系中国江苏南京211106

EEG是人体重要的生理信号之一,对于疾病的评估和诊断有着重要的作用。但EEG本身缺乏视觉数据,难以分析,更难以提取有用的参数。本文介绍了一种基于EEG技术的脑功能多参数可视化系统。该系统可以对脑电信号进行预处理、分析以及可视化并... 详细信息

EEG是人体重要的生理信号之一,对于疾病的评估和诊断有着重要的作用。但EEG本身缺乏视觉数据,难以分析,更难以提取有用的参数。本文介绍了一种基于EEG技术的脑功能多参数可视化系统。该系统可以对脑电信号进行预处理、分析以及可视化并提供比较分析功能,从而直观显示多个相关参数。本项目开发的脑电多参数可视化系统旨在为医疗、脑机接口等领域中的脑电数据提供简便的视觉访问。

关键词： EEG 可视化 BCI 疲劳度

基于EEG的2D与3D电视人脑专注度特征研究

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生命科学仪器 2017年第6期15卷 31-36页

作者：姚柳叶王笑钱志余李韪韬南京航空航天大学生物医学工程系南京211106

目的通过志愿者观看2D和3D电视后的EEG实验研究人脑的专注度特征。方法采集20名志愿者观看2D、3D电视前后的EEG信号,利用小波变换进行时频处理,探讨脑电的重心频率(Gravity Frequency,GF)变化情况;分析观看2D、3D电视后EEG不同电极的样... 详细信息

目的通过志愿者观看2D和3D电视后的EEG实验研究人脑的专注度特征。方法采集20名志愿者观看2D、3D电视前后的EEG信号,利用小波变换进行时频处理,探讨脑电的重心频率(Gravity Frequency,GF)变化情况;分析观看2D、3D电视后EEG不同电极的样本熵分布,绘制样本熵差值脑电地形图;结合主观专注度问卷,分析3D电视对人脑专注度的影响。结果时频分析和功率谱密度结果分析发现,相对于2D电视,观看3D电视后脑电信号向低频处移动的更加明显,且各个电极通道的样本熵均比观看2D电视后的小,在O1、O2、Oz、Fp1、Fp2、P3、P4、Pz通道处该对比尤其明显(P<0.05)。结论观看3D电视比观看2D电视后志愿者的专注度下降幅度大,前额和枕叶区域更明显。本研究表明,长时间观看3D电视会降低人的短时大脑专注度,有可能对人脑的长期专注度产生一定的影响。

关键词：专注度时频分析样本熵 3D电视

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基于STM32的光刺激器研制与系统测试

生命科学仪器 2021年第1期19卷 75-80页

作者：张宇邢丽冬姚柳叶钱志余南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

为了探究近红外光对小鼠脑神经细胞及功能网络的影响,本文设计了一套基于STM32微控制器的光刺激器。通过微控制器的数模转换(Digital to Analog,DA)模块输出光功率、光频率、刺激时长可调的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)波,... 详细信息

为了探究近红外光对小鼠脑神经细胞及功能网络的影响,本文设计了一套基于STM32微控制器的光刺激器。通过微控制器的数模转换(Digital to Analog,DA)模块输出光功率、光频率、刺激时长可调的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)波,PWM信号传送到LED恒流驱动模块使近红外灯稳定发光。近红外光经过光纤耦合器传送到神经刺激光极,进而对小鼠大脑进行刺激。本文对搭建的光刺激器进行了频率、占空比、光功率以及LED近红外光源输出稳定性的测试。结果表明,搭建的光刺激器可以实现对输出的近红外光的频率、光功率、刺激时长的可调功能,具有一定的应用价值。

关键词：光刺激器频率功率时长近红外光

基于PCA和BP神经网络的立体视觉疲劳度分级及预测研究

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生命科学仪器 2018年第6期16卷 30-36页

作者：姚柳叶王笑钱志余李韪韬邢丽冬南京航空航天大学生物医学工程系南京211106

目的:通过对志愿者观看3D影片之后的脑电信号进行主成分分析,选取最能代表立体视觉疲劳度的主成分,运用BP神经网络对疲劳等级进行建模,提高对疲劳度等级的预测准确度。方法:采集15名志愿者观看五部不同3D影片前后的脑电信号,先对脑电信... 详细信息

目的:通过对志愿者观看3D影片之后的脑电信号进行主成分分析,选取最能代表立体视觉疲劳度的主成分,运用BP神经网络对疲劳等级进行建模,提高对疲劳度等级的预测准确度。方法:采集15名志愿者观看五部不同3D影片前后的脑电信号,先对脑电信号进行疲劳度分级并选取特征通道;再对特征通道的脑电信号进行主成分分析选取影响最大的特征主成分,利用BP神经网络进行建模,根据建立的模型对立体视觉引起的疲劳等级进行预测,将预测结果与已知的疲劳等级进行对比。结果:根据文献中的疲劳等级将实验结果分成三个等级;据累计贡献率超过90%选取的前四个主成分建立的预测模型,准确度达95.4%。结论:运用主成分分析和BP神经网络的方法对立体视觉疲劳度进行预测,预测准确度较高,与直接根据脑电特征参数建立模型的方式相比简便和准确,这一方法对立体视觉引起的疲劳度分级及预测提供了新的思路。

关键词：立体视觉疲劳主成分分析 BP神经网络

光-电信号装置及其在神经血管耦合中的研究进展

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医疗卫生装备 2021年第3期42卷 95-101页

作者：张雅檬宁雪姚柳叶钱志余李韪韬南京航空航天大学生物医学工程系南京210016 南京工程学院计算机工程学院南京211167

介绍了神经血管耦合的概念和研究现状,从技术原理、技术特征等方面综述了光-电信号装置的研究进展及其在神经血管耦合研究中的应用进展,分析了光-电信号装置在神经血管耦合研究中的优势和不足,指出了未来光-电信号装置将为神经科学的脑... 详细信息

介绍了神经血管耦合的概念和研究现状,从技术原理、技术特征等方面综述了光-电信号装置的研究进展及其在神经血管耦合研究中的应用进展,分析了光-电信号装置在神经血管耦合研究中的优势和不足,指出了未来光-电信号装置将为神经科学的脑血管疾病、神经退行性疾病和认知障碍疾病诊断和监测提供新的方向和技术手段。

关键词：神经血管耦合光-电信号装置神经科学脑疾病光-电信号

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基于不同频率的低能量近红外光疗评估

生物医学工程研究 2020年第3期39卷 237-242页

作者：刘洋洋姚柳叶曹雪虹李韪韬钱志余南京工程学院信息与通信工程学院南京210016 南京航空航天大学生物医学工程系南京211106

低能量光疗是一种新型治疗手段,但对光疗的评估还在完善中。我们提出基于不同频率的低能量近红外LED光疗评估研究,进行不同频率光疗实验(0、5、10和20 Hz),分析实验前后的脑电(electroencephalogram,EEG)信号差异和过程中的信号变化。... 详细信息

低能量光疗是一种新型治疗手段,但对光疗的评估还在完善中。我们提出基于不同频率的低能量近红外LED光疗评估研究,进行不同频率光疗实验(0、5、10和20 Hz),分析实验前后的脑电(electroencephalogram,EEG)信号差异和过程中的信号变化。对照组与实验组的脑电信号具有显著性差异,不同频率光疗后的EEG信号复杂度与频率具有相关性,基于同一实验频率、不同通道脑电信号的复杂度差异显著。实验证实了低能量近红外LED光疗的有效性,可为进一步研究光疗机制提供支撑。

关键词：光疗脑电信号复杂度不同频率近红外

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宫颈癌变组织漫反射光谱检测与分析系统研制

中国医疗器械杂志 2019年第3期43卷 157-161页

作者：薛彦柏赵月梅姚柳叶李韪韬钱志余南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系

宫颈癌是一种早期可预防的恶性肿瘤,近年来患者逐年增多且年轻化趋势明显。宫颈癌早期筛查是阻断癌症的有效预防方法。该文开发了一套漫反射光谱检测与分析系统;构建了基于LabWindows开发软件和MariaDB数据库的上位机软件,实现了光谱数... 详细信息

宫颈癌是一种早期可预防的恶性肿瘤,近年来患者逐年增多且年轻化趋势明显。宫颈癌早期筛查是阻断癌症的有效预防方法。该文开发了一套漫反射光谱检测与分析系统;构建了基于LabWindows开发软件和MariaDB数据库的上位机软件,实现了光谱数据的采集和保存;建立了基于光谱数据库的神经网络判别模型,实现宫颈正常组织和癌变组织的光谱检测和分析,分别进行了裸鼠肿瘤模型试验和人体志愿者试验,验证了该系统能够区分正常组织和肿瘤组织,能够应用于宫颈癌前病变的筛查。

关键词：宫颈癌漫反射光谱神经网络筛查