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毫米波雷达:无感式健康监测的好帮手

科技纵览 2024年第1期 64-67页

作者：方震杜利东陈贤祥李振锋王鹏张浩赵荣建吴一戎中国科学院空天信息创新研究院南京润楠医疗电子研究院有限公司中国科学院

无感式健康监测技术无需接触人体就可获得医疗级生命体征和健康照护信息,通过部署在生活场景的无感式监测设备,在自然状态下获取人体生命健康信息,有利于实现“量化自我,洞察自身”,便于在早期通过采取积极的健康措施,减少疾病风险,降... 详细信息

无感式健康监测技术无需接触人体就可获得医疗级生命体征和健康照护信息,通过部署在生活场景的无感式监测设备,在自然状态下获取人体生命健康信息,有利于实现“量化自我,洞察自身”,便于在早期通过采取积极的健康措施,减少疾病风险,降低医疗成本,提高生活质量。中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室新型医疗电子团队,面向人民生活健康,在基于毫米波雷达的无感式医疗健康监测方面开展研究,实现了生理体征监测、摔倒检测、人机交互等无感检测应用,并在医院进行了临床示范,表明了基于毫米波雷达的无感式医疗健康监测技术在医疗照护、智能化养老、卒中及慢阻肺等慢病预警等领域拥有广阔的应用前景。

关键词：毫米波雷达国家重点实验室健康监测中国科学院疾病风险传感技术人机交互监测设备

面向应急医疗救援的智能网关系统的设计与实现

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生物医学工程研究 2023年第1期42卷 66-72页

作者：肖文祥汤敏芳王鹏栗伟松杜利东陈贤祥方震中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

为能及时获取救援现场中伤员的生理参数与救援舱信息,本研究采用5G蜂窝移动通信、WiFi、卫星通信和北斗短报文通信等手段,设计了一款用于传输救援现场各类数据的多制式智能网关。网关采用树莓派4B作为主控单元,通过WiFi收集前端传感器... 详细信息

为能及时获取救援现场中伤员的生理参数与救援舱信息,本研究采用5G蜂窝移动通信、WiFi、卫星通信和北斗短报文通信等手段,设计了一款用于传输救援现场各类数据的多制式智能网关。网关采用树莓派4B作为主控单元,通过WiFi收集前端传感器发送的数据,然后将其存储于MySQL数据库,并实现可视化显示。网关可根据当前通信链路状态选取合适的通信方式,再根据通信方式的带宽对数据进行计算和筛选,然后发送至后台服务器。通过对心电波形、呼吸波形和救援设备等各项数据的传输进行测试,结果表明,该网关系统可在不同网络环境下稳定、可靠地传输数据。该系统操作便捷,工作稳定,可有效提高应急医疗救援能力。

关键词：应急救援智能网关多制式融合 5G移动通信卫星通信检伤分类医疗资源调度远程医疗

基于云平台和微信小程序的慢性呼吸疾病远程监护系统的开发

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中国医疗设备 2021年第12期36卷 94-98页

作者：姜丽王辰硕李玥琪孙杰杜利东陈贤祥方震中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学传感器国家重点实验室北京100190 中国科学院大学空天信息创新研究院北京100190 传感技术国家重点实验室北方基地北京100190

目的为了更好地提升现有慢性呼吸疾病患者的院外管理水平,本文设计并开发了一款基于云平台和微信小程序的慢性呼吸疾病远程监护系统。方法研制了慢性呼吸疾病远程监护系统,该系统由云平台和微信小程序两部分组成。系统采用B/S结构、SSM... 详细信息

目的为了更好地提升现有慢性呼吸疾病患者的院外管理水平,本文设计并开发了一款基于云平台和微信小程序的慢性呼吸疾病远程监护系统。方法研制了慢性呼吸疾病远程监护系统,该系统由云平台和微信小程序两部分组成。系统采用B/S结构、SSM框架搭建后端,利用CSS、HTML、JavaScript技术搭建前端,基于MySQL设计数据库,并将系统部署在阿里云服务器上。结果系统将采集并存储于云服务器的血氧、脉率、呼气末二氧化碳参数与标准设备值对比,实测值的误差符合标准设备的误差标准。肺功能方面,流速测量误差最大为+3.3%,容积测量误差最大为-2.5%;系统关键接口的平均响应时间在0.2 s以内。结论基于云平台和微信小程序的慢性呼吸疾病远程监护系统可以为慢性呼吸疾病患者提供多参数、高精度、响应快的高品质院外长期监测管理手段,通过集成远程病情交流、在线就医、多参数监护于一体,有助于改善慢性呼吸疾病患者院外管理水平。

关键词：慢性呼吸疾病移动医疗院外健康监测医疗信息化管理平台

基于自注意力机制和单导联心电信号的自动睡眠分期算法

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计算机与现代化 2022年第12期 50-59页

作者：栗伟松汤敏芳何征岭王鹏杜利东方震陈贤祥中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

基于手工标记或传统机器学习方法实现睡眠分期过程复杂且效率低下,深度神经网络因其强大的提取复杂特征的能力改善了睡眠分期结果,但仍存在忽略片段内部信息相关性的问题。针对此问题,本文提出一种基于自注意力机制和单导联心电信号的... 详细信息

基于手工标记或传统机器学习方法实现睡眠分期过程复杂且效率低下,深度神经网络因其强大的提取复杂特征的能力改善了睡眠分期结果,但仍存在忽略片段内部信息相关性的问题。针对此问题,本文提出一种基于自注意力机制和单导联心电信号的自动睡眠分期算法,利用卷积模块、双向门控循环单元及自注意力机制实现特征自动提取与分类。在开源睡眠心脏健康研究数据库(SHHS1、SHHS2)、动脉粥样硬化的多民族研究数据库(MESA)和美国麻省理工的多导睡眠数据库(MITBPD)中分别选取1000、1000、1000和16名受试者的单导联心电信号数据进行训练和测试,得到模型睡眠四分类(觉醒、快速眼动期、浅睡眠和深睡眠)结果,分类准确率分别达到75.77%(kappa=0.63)、81.01%(kappa=0.66)、82.79%(kappa=0.71)和76.22%(kappa=0.58),优于基于传统机器学习算法的睡眠分期结果,验证了提出模型的有效性。

关键词：自动睡眠分期单导联心电信号卷积网络门控循环单元自注意力机制

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手持式微型多生理参数监测设备的研制

中国医疗设备 2019年第10期34卷 41-44,63页

作者：贺玉珍汤敏芳何征岭赵荣建陈贤祥赵湛方震中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室北京100190 中国科学院大学微电子学院北京100049

为解决传统生理参数检测设备功能单一、体积庞大、使用不便的问题,本文设计了一款手持式微型多生理参数监测设备。该设备以STM32F411为主控芯片,搭载用于生物电势测量的模拟前端ADS1292R和血氧测量的集成模拟前端AFE4490等检测芯片,实... 详细信息

为解决传统生理参数检测设备功能单一、体积庞大、使用不便的问题,本文设计了一款手持式微型多生理参数监测设备。该设备以STM32F411为主控芯片,搭载用于生物电势测量的模拟前端ADS1292R和血氧测量的集成模拟前端AFE4490等检测芯片,实现心电、光电容积脉搏波和体温等信号的采集,最终通过信号处理和数据解析,完成心率、血氧、血压、体温等生理参数的测量,达到用户家庭日常健康监护与诊断的需求。该设备集多种生理参数测量于一体,操作简捷,携带方便,解决了传统测量设备的依从性问题,满足了现代人群实时检测多生理参数的需求。

关键词：手持式设备多生理参数心电信号光电容积脉搏波血压

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混合智能在精准睡眠阶段判别中的应用研究

生物医学工程研究 2024年第3期43卷 190-199页

作者：邵益梓黄柏恺杜利东王鹏李振锋陈贤祥方震中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国医学科学院“个性化呼吸慢病管理研究”创新单元北京100730

针对手工睡眠分期过程繁琐,自动睡眠分期模型存在精度不足或难以解释分类结果的问题,本研究提出了一种基于混合智能的自动睡眠分期模型,结合数据智能和知识智能以实现睡眠分期精度、可解释性和泛化性的平衡。首先,基于典型脑电(electroe... 详细信息

针对手工睡眠分期过程繁琐,自动睡眠分期模型存在精度不足或难以解释分类结果的问题,本研究提出了一种基于混合智能的自动睡眠分期模型,结合数据智能和知识智能以实现睡眠分期精度、可解释性和泛化性的平衡。首先,基于典型脑电(electroencephalography, EEG)和眼电(electrooculography, EOG)通道的任意组合,建立了基于U-Net架构的时序全卷积网络和多任务特征映射结构;其次,通过组合不同睡眠图校正方法,探究了知识智能对粗睡眠图的不同作用方式。本模型在ISRUC和Sleep-EDFx数据集上的F1指标分别为0.804、0.780。此外,本研究利用知识智能解决了模型得到的粗睡眠图跳变过多、睡眠阶段转换不合理的问题。结果表明,本研究能够为睡眠医师提供有效的判读辅助,在提高临床睡眠分期效率上具有巨大潜力。

关键词：睡眠分期混合智能多任务学习特征映射可解释性睡眠图校正

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慢阻肺数字疗法探讨

生物医学工程研究 2023年第3期42卷 279-284页

作者：卢赛虎张浩牟岫影王鹏杜利东陈贤祥黄可杨汀方震中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国医学科学院个性化呼吸慢病管理创新单元北京100190 中日友好医院北京100029

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种以持续性气流受限为主要特征的常见慢性呼吸疾病,近年来给社会带来严重负担。数字疗法是一种新兴的医学治疗方法,利用获取的疾病大数据,结合人工智能技术,可有效提... 详细信息

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种以持续性气流受限为主要特征的常见慢性呼吸疾病,近年来给社会带来严重负担。数字疗法是一种新兴的医学治疗方法,利用获取的疾病大数据,结合人工智能技术,可有效提高疾病的治疗效果。本文简述了数字疗法在COPD预防、管理以及治疗中的应用研究进展,包括数据获取、分析及管理,并对比分析了常规疗法与数字疗法在COPD诊疗过程中的优缺点,总结了数字疗法在COPD预防、管理及治疗过程中的有效性,并对其发展前景进行了展望。

关键词：慢阻肺数字健康症状监测人工智能慢病管理

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水稻细菌性条斑病的研究进展

南京农业大学学报 2025年第1期48卷 46-57页

作者：陈贤汤宝赵延存刘凤权江苏省农业科学院植物保护研究所/江苏省食品质量安全重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地江苏南京210014 根特大学生物科学工程学院植物和作物系东佛兰德根特9000

水稻细菌性条斑病(以下简称水稻细条病)是我国重要的植物检疫性病害之一,对我国南方及东南亚国家的水稻生产形成严重威胁。近年来,水稻细条病在华东、华中等稻区的发生流行呈上升趋势,有些稻区的水稻细条病危害程度甚至已超过水稻白叶... 详细信息

水稻细菌性条斑病(以下简称水稻细条病)是我国重要的植物检疫性病害之一,对我国南方及东南亚国家的水稻生产形成严重威胁。近年来,水稻细条病在华东、华中等稻区的发生流行呈上升趋势,有些稻区的水稻细条病危害程度甚至已超过水稻白叶枯病。种植抗病品种被认为是防控水稻细条病最为经济、环保且高效的策略之一。然而,有关水稻细条病抗病品种的应用尚未见报道。目前,化学防治仍是生产上水稻细条病主要的应急防控措施之一。水稻细条病的绿色防控水平取决于水稻细条病菌致病性、水稻抗病性的遗传基础研究水平和及时精准用药。本文简要概述了水稻细条病的历史、发生和流行现状,归纳了致病基因和抗病基因的类型及二者互作机制,总结了主要防治措施,旨在为水稻细条病的绿色防控提供理论指导。

关键词：水稻细菌性条斑病抗病基因致病基因绿色防控

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饱和土不排水计算理论与方法探究

岩土工程学报 2025年第1期47卷 1-29页

作者：宋二祥清华大学土木水利学院北京100084

饱和土不排水强度及变形计算是岩土工程中颇具难度的复杂课题,至今业内对其多方面的问题仍存争议。结合笔者多年的相关学习研究,对此课题进行了较系统深入的探究。首先讨论了饱和土不排水计算的总应力法与有效应力法及各自的局限,并从... 详细信息

饱和土不排水强度及变形计算是岩土工程中颇具难度的复杂课题,至今业内对其多方面的问题仍存争议。结合笔者多年的相关学习研究,对此课题进行了较系统深入的探究。首先讨论了饱和土不排水计算的总应力法与有效应力法及各自的局限,并从有限元基本方程阐述了孔隙水压的处理,指出不管采用何种方法均应注意区分两类孔隙水压和两种总应力,即“土水分算”。随后,审视了Skempton-Henkel超静水压计算公式对不同应力路径的计算准确性,将它与MC强度准则相结合构建了饱和土不排水强度模型,对等向固结与不等向固结下饱和土不排水强度特性进行了分析,可为实际工程计算中强度参数选取提供参考。建议实际不排水计算采用广义Tresca强度准则,针对采用MC强度准则按有效应力法进行不排水计算会有较大误差的问题,除指出应直接输入不排水强度外,还给出一种采用等代强度参数的处理方法。在上述讨论基础上,剖析了固结不排水强度指标(CU指标)的缺陷,指出仅当土中总应力路径与测定CU指标的试验中相同时,用此指标直接计算才能给出准确的结果,特别是对地基承载力问题直接用此指标计算会给出严重偏危险的结果。还对基坑工程中主动、被动土水压力采用CU指标并土水合算的问题进行了分析,建议了合理计算方法及相应公式;对发生不排水极限土压时的滑移面倾角这一业内多人深感困惑的问题也进行了探讨。最后,针对饱和地基承载力及短期沉降计算,剖析了业内现行方法的问题,在深入解读有关因素影响机理的基础上给出新的计算方法。所给承载力计算公式,可较准确统一计算排水和不排水条件下的承载力,能更好保证设计的安全经济;所给沉降计算新方法能较准确计算饱和地基的短期沉降,对地基的排水沉降也可望取得较好结果,值得进一步发展完善。

关键词：饱和黏性土不排水强度超静水压固结不排水强度指标地基承载力地基沉降