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基于主成分分析和小波神经网络预测跑步中垂直地面反作用力

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医用生物力学 2022年第4期37卷 706-712页

作者：王冬梅郭文霞袁书芳潘嘉慧郝卫亚北京体育大学运动人体科学学院北京100084 国家体育总局体育科学研究所北京100061

目的建立基于主成分分析(principal component analysis,PCA)和小波神经网络模型(wavelet neural network,WNN)预测跑台上人体所受垂直地面反作用力(vertical ground reaction force,vGRF)的方法。方法选取9名后足跑者在跑台上以12、14与16 km/h速度跑步,通过红外运动捕捉系统和测力跑台同步采集运动学数据与vGRF。以Morlet函数作为激活函数并构建3层神经网络,将大腿、小腿与足的环节质心速度与髋、膝与踝关节的关节角度输入到模型。使用重相关系数(coefficient of multiple correlation,CMC)以及误差值评价预测模型的准确性,使用Bland-Altman方法分析vGRF预测峰值与测量峰值间一致性。结果不同速度下vGRF预测曲线与测量曲线间CMC>0.99,预测值与测量值间均方根误差(root mean squared error,RMSE)为0.18~0.28 BW,标准均方根误差(normalized root mean squared error,NRMSE)为6.20%~8.42%。不同速度下冲击力与推进力峰值NRMSE<15%。Bland-Altman结果显示,12 km/h推进力峰值的预测误差以及14 km/h冲击力和推进力峰值的预测误差在95%一致性区间。结论构建的PCA-WNN模型可准确预测出跑台跑步时人体所受vGRF。研究结果为在跑台上获得动力学数据和实时监测提供新途径,对研究跑步损伤及康复治疗有较大意义。

关键词：垂直地面反作用力小波神经网络主成分分析跑台后足着地

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近距离下保护层开采瓦斯泄漏防治技术研究

中州煤炭 2012年第9期 105-106,109页

作者：李振袁书芳王之贵郑煤集团公司河南郑州450042

在荥巩煤田近距离下保护层开采技术实施过程中,先后出现过3次瓦斯泄漏事故,通过改进底板抽放巷布置方式和钻孔封孔工艺等关键技术,达到防止瓦斯泄漏的目的,同时实现高效瓦斯抽采的目标,为相似条件下矿井瓦斯治理提供有益借鉴。

关键词：保护层开采瓦斯泄漏底板穿层钻孔

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崔庙煤矿穿层钻孔聚能爆破实验阶段效果分析

煤炭技术 2009年第6期28卷 99-101页

作者：李宗远郭志强王之贵袁书芳郑煤集团崔庙煤矿河南荥阳450131

介绍了崔庙煤矿11031B后尾抽巷下段穿层钻孔聚能爆破实验与阶段效果分析测定,确定了合理的效果爆破。对11采区及全矿井消突工作具有重要的指导意义。

关键词：煤层底板岩石穿层聚能爆破钻孔

受害者体位和攻击者性别对持刀砍击生物力学特征的影响

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受害者体位和攻击者性别对持刀砍击生物力学特征的影响

第十三届全国体育科学大会

作者：李上校袁书芳郝卫亚国家体育总局体育科学研究所中国人民武装警察部队后勤学院

研究目的:锐器伤害是他杀案件中暴力伤亡的主要伤害形式。在枪支受到严格控制的国家,杀人案件中使用锐器的比例高达80%。锐器伤害的伤害性和威胁性较大,其犯罪者主要是年轻人,并且男性作案比例远高于女性。常见的利器有刀、斧头、剪刀... 详细信息

研究目的:锐器伤害是他杀案件中暴力伤亡的主要伤害形式。在枪支受到严格控制的国家,杀人案件中使用锐器的比例高达80%。锐器伤害的伤害性和威胁性较大,其犯罪者主要是年轻人,并且男性作案比例远高于女性。常见的利器有刀、斧头、剪刀、匕首、锥子、刺刀和锋利的玻璃等,其中刀是最常用的武器。在中国,菜刀是最为常见的作案工具,菜刀刀口是长方形的,没有刀尖,攻击多以砍击方式进行。颈部是锐器伤害最常见的攻击部位,颈部解剖位置有重要血管和器官,如气管和颈动脉,受到锐器伤害时常导致呼吸困难甚至急性出血休克,较为致命。当受害者在仰卧位(如醉酒、熟睡)被攻击时,大多是有预谋的犯罪。当受害者在站立位时受到攻击,犯罪可能被认为是自发的,激情犯罪的可能性较大。因此,受害者在案发时所处的体位对于警察分析犯罪动机提供了辅助线索。本研究通过三维运动捕捉系统、测力传感器、加速度传感器和无线表面肌电系统获得不同性别受试者(男女各12名)使用菜刀砍击不同体位假人(站立位和仰卧位)颈部的运动学、动力学和肌电数据,以此分析砍击案件中作案人性别和受害者体位的生物力学特征差异,从而为案件重建提供科学依据。本研究结果有助于提高对锐器砍杀行为力学机制的认识,为砍杀刑事案件调查研判和法庭审判提供科学依据。研究方法:12名男大学生和12名女大学生参加本研究,男性受试者年龄24.2±1.1岁,身高173.9±3.0 cm,体重73.2±9.1 kg。女性年龄23.6±1.2岁,身高162.6±3.1 cm,体重55.0±5.5 kg。受试者均为右利手且身体状况良好。受试者持菜刀尽全力砍击站立位或仰卧位假人的颈部。以手持刀具置于身体一侧作为砍击开始和结束的体位,砍击过程中受试者可自行调整与假人间的角度、距离以发挥最大力量。使用红外运动捕捉系统(250Hz),三维力传感器(2500 Hz)和加速度传感器(2500 Hz)、无线肌电系统(2000Hz)同步采集了受试者持菜刀砍击站立位假人和仰卧位假人颈部时的运动学、动力学和肌电数据。使用4阶巴特沃斯低通滤波对原始坐标进行去噪声处理,截断频率为25Hz。使用2阶巴特沃斯低通滤波对力和加速传感器的动力学数据进行去噪声处理,截断频率为250Hz。肌电原始信号首先通过带通滤波(10-500Hz)处理,之后进行全波整流,并进行均方根振幅(RMS)和积分肌电(iEMG)的计算,RMS和iEMG相对MVC进行标准化。计算使用菜刀进行砍杀攻击的上肢各关节速度、砍击速度、砍击力、冲量、能量和肌电等主要生物力学特征的定量信息。使用双因素方差分析对不同性别(男、女)不同砍击体位(站立位、仰卧位)的生物力学指标进行统计检验。所有统计学分析采用SPSS18.0软件完成,统计学显著性定义为一类错误概率小于0.05。研究结果:体位对髋关节速度、肩关节速度和接触时间有显著影响(均p0.05);性别对砍击力和砍击能量有显著影响,均为男性大于女性(均p0.05)。砍击体位对三角肌前束RMS和三角肌前束iEMG有显著影响(均p<0.05),站立位假人的三角肌前束RMS和三角肌前束iEMG较高。性别对三角肌前束、肱二头肌、桡侧腕长伸肌和尺侧腕屈肌的RMS和iEMG有显著影响(均p<0.05)。研究结论:手持菜刀砍击站立位或仰卧位假人颈部时,砍击速度、砍击力和能量没有差异,提示砍击伤重程度相似。砍击不同体位的动作模式存在差异,表现在砍击仰卧位假人的接触时间更长,髋关节速度更小,肩关节速度更大,以及三角肌前肌肌肉激活水平更低。性别可能对砍伤严重程度有更大的影响,性别差异可能与体重有关。本研究结果可为案件重建及法院定罪量刑提供量化指标及参考。

关键词：法医生物力学砍击攻击锐器伤害砍击力

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可穿戴传感设备在走跑活动中的应用进展

可穿戴传感设备在走跑活动中的应用进展

第二十一届全国运动生物力学学术交流大会

作者：袁书芳郭文霞郝卫亚国家体育总局体育科学研究所

＜正＞研究目的:近几年,可穿戴传感设备的发展比较迅速,在运动健康领域的应用不断深入。可穿戴传感设备作为运动生物力学研究的一种测试工具,具有不受实验室约束和方便携带的优点,在走跑活动中的研究和应用较为广泛。本文主要从能量消...

＜正＞研究目的:近几年,可穿戴传感设备的发展比较迅速,在运动健康领域的应用不断深入。可穿戴传感设备作为运动生物力学研究的一种测试工具,具有不受实验室约束和方便携带的优点,在走跑活动中的研究和应用较为广泛。本文主要从能量消耗的计算、运动状态的识别、运动强度的监测、损伤的辅助研究等方面对可穿戴传感设备在走跑活动中的应用进行阐述,了解可穿戴设备在走跑活动中的应用进展情况,以期能为走跑活动的生物力学研究提供参考。

关键词：

青年男女砍击假人不同体位和部位的动力学研究

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青年男女砍击假人不同体位和部位的动力学研究

第十二届全国体育科学大会

作者：袁书芳倪彬郭文霞郝卫亚国家体育总局体育科学研究所北京体育大学

研究目的:锐器伤害是常见伤害形式之一。其中,砍击伤害作为锐器伤害的主要类型,对公共安全造成了严重威胁。在砍击伤害案件调查中,锁定犯罪嫌疑人、准确还原犯罪过程是关键的研判要素。犯罪嫌疑人性别、受害人体位和被砍击部位是影响案... 详细信息

研究目的:锐器伤害是常见伤害形式之一。其中,砍击伤害作为锐器伤害的主要类型,对公共安全造成了严重威胁。在砍击伤害案件调查中,锁定犯罪嫌疑人、准确还原犯罪过程是关键的研判要素。犯罪嫌疑人性别、受害人体位和被砍击部位是影响案件重建的重要因素。然而,刑事调查人员和法医对砍击伤害的规律认识有限,尤其是与砍击伤害相关的动力学定量指标,如砍击力量、冲量和能量,制约着案件的科学重建。本研究旨在通过运用运动生物力学的方法,分析施害人性别和受害人体位及其被砍击部位对砍击力、冲量和能量的影响,从而为案件研判和法庭庭审提供科学依据。研究方法:1.招募北京市在校大学生男女各12名为研究对象(男性:24.2±1.1岁,173.9±3.0 cm,73.2±9.1 kg;女性:23.6±1.2岁,162.6±3.1 cm,55.0±5.5 kg),受试者均为右利手且身体状况良好。2.受害人由PVC硅胶材质的假人代替,砍击部位为颈部和胸部。砍击时假人的体位为站立位和仰卧位。仰卧位实验时,将假人平放在床上呈仰卧状,模拟受害人在熟睡或醉酒状态下被攻击体位。实验刀具为特别研制的专利刀具(申请号:202120686829.7),内置力和加速度传感器。在刀身顶端和底端粘贴marker点,以测量其位置和速度。3.采用8镜头Qualisys红外运动捕捉系统(250Hz)获取刀具的运动学数据。使用Kistler力(9027c)和加速度(8763b)传感器分别收集砍击时的力和加速度数据,采集频率均为2500Hz。测试时,Qualisys系统、加速度和力传感器的数据同步采集。4.受试者热身后,全力砍击站立位假人的颈部、胸部和仰卧位假人的颈部,每种砍击动作采集3次。5.砍击力根据刀具刚体运动的动力学方程计算得到,冲量由砍击力对时间的积分计算得到,能量按照刀具质心的平动动能和转动动能之和计算。采用双因素重复测量方差分析(2×2)分别对(1)性别和砍击部位(颈部和胸部),(2)性别和体位(站立位和仰卧位)的砍击力、冲量和能量指标进行统计检验(P<0.05)。所有数据均在SPSS 20.0软件中进行统计分析,以平均数±标准差的方式表示。研究结果:1.砍击力指标:(1)砍击站立位假人时,砍击力与性别显著相关(P=0.008),与砍击部位无关(P=0.237),两因素间无交互效应(P=0.480)。砍击假人胸部时,男性砍击力(889.82±124.42N)大于女性(689.19±118.48N)。砍击假人颈部时,男女性砍击力无统计学差异。(2)砍击站立位和仰卧位假人时,砍击力与性别显著相关(P=0.034),与砍击体位无关(P=0.968),两因素间无交互效应(P=0.379)。砍击仰卧位假人时,男性砍击力(958.55±289.37N)大于女性(733.09±173.23N)。砍击站立位假人时,男女性砍击力无统计学差异。2.冲量指标:(1)砍击站立位假人时,冲量与性别(P=0.148)、砍击部位(P=0.050)均无关,两因素间无交互效应(P=0.961)。(2)砍击站立位和仰卧位假人时,冲量与性别(P=0.228)、砍击体位(P=0.158)均无关,两因素间无交互效应(P=0.933)。3.能量指标:(1)砍击站立位假人时,能量与性别显著相关(P<0.001),与砍击部位显著相关(P=0.001),两因素间无交互效应(P=0.116)。男性砍击假人颈部(37.29±7.51 J)和胸部的能量(48.22±10.15 J)均大于女性(颈部:24.91±4.69J,胸部:29.15±5.37J)。男性砍击假人胸部的能量(48.22±10.15 J)大于其砍击颈部的能量(37.29±7.51 J),女性砍击假人不同部位无统计学差异。(2)砍击站立位和仰卧位假人时,能量与性别显著相关(P<0.001),与体位无关(P=0.890),两因素间无交互效应(P=0.738)。男性砍击站立位假人(37.29±7.51J)和仰卧位假人的能量(36.17±12.34 J)均大于女性(站立位:24.91±4.69 J;仰卧位:25.37±5.63 J)。研究结论:1.不同性别的青年砍击伤害性不同,男性砍击力比女性高29.11%-30.75%,砍击能量比女性高42.57%-65.42%。2.男性砍击胸部的能量大于砍击颈部的能量,女性砍击不同部位的能量无差异。3.砍击的伤害性受砍击部位、体位的影响较小,受性别因素的影响较大。4.本研究运用生物力学方法,分析了施害人性别、受害人体位和被砍击部位的动力学特征,为案件研判提供了新的科学依据。

关键词：锐器伤害砍击动作力冲量能量

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崔庙煤矿穿层钻孔聚能爆破试验阶段效果分析

崔庙煤矿穿层钻孔聚能爆破试验阶段效果分析

作者：李宗远郭志强王之贵袁书芳郑煤集团崔庙煤矿

本文介绍了崔庙煤矿11031B后尾抽巷下段穿层钻孔聚能爆破试验与阶段效果分析测定,确定了合理的爆破效果。对11采区及全矿井消突工作具有重要的指导意义。

关键词：二1煤层底板岩石穿层聚能爆破钻孔效果分析实验确定

高眼压症和原发性开角型青光眼患者血管内皮功能与循环内皮祖细胞的关联研究

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首都食品与医药 2024年第19期31卷 8-12页

作者：王昕袁书芳崔博文王大宁天津市北辰医院天津300400 中国人民武装警察部队后勤学院卫生勤务系天津300309

目的评估高眼压症和原发性开角型青光眼患者血管内皮功能并探讨循环内皮祖细胞在其间的作用。方法纳入高眼压症患者(OHT组)、原发性开角型青光眼患者(POAG组)以及年龄、性别相匹配的健康受试者(对照组)各30例。所有受试者年龄0.05)。心... 详细信息

目的评估高眼压症和原发性开角型青光眼患者血管内皮功能并探讨循环内皮祖细胞在其间的作用。方法纳入高眼压症患者(OHT组)、原发性开角型青光眼患者(POAG组)以及年龄、性别相匹配的健康受试者(对照组)各30例。所有受试者年龄0.05)。心血管危险因素在三组间比较,均无统计学差异(P>0.05)。偏相关分析显示,OHT组和POAG组内皮祖细胞数量与FMD(r=0.436,P=0.013)及NO(r=0.385,P=0.036)显著正相关,与基线眼压(r=0.347,P=0.041)呈负相关。结论OHT和POAG患者存在系统性内皮功能障碍,其机制可能与循环内皮祖细胞数量减少有关。促进内皮祖细胞动员以改善内皮功能可能是OHT和POAG患者临床治疗的崭新方向。

关键词：高眼压症原发性开角型青光眼血管内皮功能障碍内皮祖细胞

碳量子点修饰Co_(2)SnO_(4)光催化剂的制备与光催化产氢性能

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河北师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期46卷 270-276页

作者：张静袁书芳谷红新袁晓张旭红河北师范大学化学与材料科学学院河北石家庄050024

通过简单的水热法制备了CQDs/Co_(2)SnO_(4)复合光催化剂,探究了其光催化产氢性能研究表明,在模拟太阳光照射下,质量分数为2%的CQDs/Co_(2)SnO_(4)产氢速率达到475.53μmol/(g·h),是纯相Co_(2)SnO_(4)的4.74倍,是质量分数为1%Pt/Co_(2)SnO_(4)的4.15倍.此复合光催化剂光催化活性的提高主要归因于CQDs是良好的电子接受体,能有效提高光生电子和空穴对的分离效率.

关键词：碳量子点 Co_(2)SnO_(4) 光催化氢气