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基于Bi-UNet的无创动脉血压波形重建算法

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中国医学物理学杂志 2024年第1期41卷 66-71页

作者：潘嘉婷梁丽诗陈真诚桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541000 桂林电子科技大学生命与环境科学学院广西桂林541000 广西高校生物传感与仪器重点实验室广西桂林541000 广西人体生理信息无创检测工程技术研究中心广西桂林541000

提出了一种非侵入性的深度学习方法,用于光电容积脉搏波信号重构动脉血压信号。设计的Bi-UNet模型采用U-Net作为特征提取器,设计了双向时间处理器模块,用于提取基于个体模型的时间依赖信息。双向时间处理器模块利用BiLSTM网络有效地分... 详细信息

提出了一种非侵入性的深度学习方法,用于光电容积脉搏波信号重构动脉血压信号。设计的Bi-UNet模型采用U-Net作为特征提取器,设计了双向时间处理器模块,用于提取基于个体模型的时间依赖信息。双向时间处理器模块利用BiLSTM网络有效地分析正向和反向的时间序列数据。此外,笔者采用了深度监督方法,即训练模型关注数据的各个层面特征,以提高预测波形的准确性。本文模型在重要的动脉血压波形指标收缩压、舒张压和平均动脉血压上的平均绝对误差分别达到了2.89、1.55和1.52 mmHg,标准差分别达到了2.43、1.79和1.47 mmHg。这些结果表明本文方法相比现有技术的优越性,并展示了其在实施和应用中的潜力。

关键词：信号重建无创动脉血压波形光电容积脉搏波深度学习

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含丢包和量化的网络控制系统随机鲁棒稳定

控制工程 2024年第2期31卷 288-294页

作者：王后能牛松梅李自成武汉工程大学电气信息学院湖北武汉430205

针对一类含有随机丢包和考虑信号量化情况下的网络控制系统,通过量化状态反馈控制方法,研究了系统的随机鲁棒稳定性问题。采用满足伯努利分布的随机变量对丢包过程进行建模;同时,采用对数量化器对传感器-控制器通道的信号进行量化,利用... 详细信息

针对一类含有随机丢包和考虑信号量化情况下的网络控制系统,通过量化状态反馈控制方法,研究了系统的随机鲁棒稳定性问题。采用满足伯努利分布的随机变量对丢包过程进行建模;同时,采用对数量化器对传感器-控制器通道的信号进行量化,利用扇形界的方法将产生的量化误差描述为扇形界的不确定性。设计状态反馈控制器,结合所设计的量化器和随机丢包模型,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法得到系统稳定和鲁棒稳定的充分条件。最后,利用数值仿真实例验证了所提方法的有效性。

关键词：网络控制系统丢包量化状态反馈

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一种压电驱动单屏蔽电极3维电场传感芯片

电子与信息学报 2024年第4期46卷 1513-1520页

作者：彭思敏夏善红刘向明高雅浩张洲威张巍邢学斌刘语斐毋正伟彭春荣中国科学院空天信息创新研究院传感技术联合国家重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

为降低激励电压和串扰噪声,实现高灵敏3维电场检测,该文提出一种压电驱动单屏蔽电极3维电场传感芯片。其敏感结构由1组可动屏蔽电极和4组固定感应电极构成,固定感应电极两两对称,在压电驱动结构作用下可动屏蔽电极垂直振动,4组感应电极... 详细信息

为降低激励电压和串扰噪声,实现高灵敏3维电场检测,该文提出一种压电驱动单屏蔽电极3维电场传感芯片。其敏感结构由1组可动屏蔽电极和4组固定感应电极构成,固定感应电极两两对称,在压电驱动结构作用下可动屏蔽电极垂直振动,4组感应电极在待测电场作用下产生周期性的感应电流,通过测量4组感应电极的感应电流,并经过差分求和解耦方法可分别获得x,y,z坐标轴方向的电场分量。该文通过有限元仿真设计了3维电场传感芯片结构,分析了其测量的可行性,对关键结构参数进行优化设计,并设计了敏感芯片加工工艺流程。对研制的芯片进行了实验测试,结果表明,单屏蔽电极3维电场传感芯片在0~50 kV/m电场强度范围内,x,y,z 3轴输出灵敏度分别为0.2214 mV/(kV/m),0.3580 mV/(kV/m),2.1768 mV/(kV/m),3维电场的最大测量误差小于5.3%。

关键词：单屏蔽电极 3维电场垂直振动

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基于FBG的流量传感研究进展

激光与光电子学进展 2024年第17期61卷 50-57页

作者：王琛博冯德全白燕高宏乔学光西安石油大学理学院光电油气测井与检测教育部重点实验室西北大学物理学院

综述了几种典型的光纤光栅流量传感器。首先介绍了光纤光栅传感的基本原理，然后从光纤光栅温度响应和应变响应方面详细叙述了国内外基于FBG传感原理的流量传感器的研究发展状况，并展望了光纤光栅流量传感技术的发展趋势。

关键词：光纤光栅温度应变流量传感器

原子层沉积钌/氧化铝复合纳米薄膜的制备与电阻调控

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表面技术 2024年第14期53卷 173-180页

作者：廉卓禧朱香平王丹李相鑫西安交通大学微电子学院西安710049 西安中科原子精密制造科技有限公司西安710119 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 西安市微纳电子与系统集成重点实验室西安710049

目的针对目前微通道板(MCP)导电层电阻可调范围窄、性能稳定性差等问题,提出一种新的MCP导电层的制备方法。方法应用原子层沉积(ALD)工艺在硅片上沉积不同厚度的Al_(2)O_(3)和Ru薄膜,以获得较优的纳米薄膜制备工艺参数,应用扫描电子显微... 详细信息

目的针对目前微通道板(MCP)导电层电阻可调范围窄、性能稳定性差等问题,提出一种新的MCP导电层的制备方法。方法应用原子层沉积(ALD)工艺在硅片上沉积不同厚度的Al_(2)O_(3)和Ru薄膜,以获得较优的纳米薄膜制备工艺参数,应用扫描电子显微镜(SEM)得到薄膜的截面厚度及成膜质量,应用能量色散X射线光谱(EDS)表征了薄膜的元素组成。基于获得的优选工艺参数,在MCP基板上应用ALD工艺交替沉积Al_(2)O_(3)和Ru 2种材料,并且改变Ru与Al_(2)O_(3)的ALD循环比例,制备了一系列Ru/Al_(2)O_(3)复合纳米薄膜作为MCP导电层。对制备的一系列MCP导电层进行体电阻测试,并在不同偏压下进行体电阻稳定性测试。结果由SEM与EDS结果可知,利用ALD制备的Al_(2)O_(3)和Ru纳米薄膜成膜特性良好,且薄膜沉积速率稳定。对于镀覆于MCP内表面的Ru/Al_(2)O_(3)导电层,体电阻测试结果显示,随着复合薄膜中Ru的ALD循环次数增加,MCP体电阻明显降低,适用于MCP导电层制备的工艺参数为:Ru的ALD循环数为28~40,Al_(2)O_(3)的ALD循环数为10。在导电层制备过程中延长吹扫时间并在烘烤后随炉冷却,MCP导电层体电阻在不同偏压下具有良好的稳定性。结论利用ALD制备Ru/Al_(2)O_(3)复合纳米薄膜作为MCP导电层,实现了体电阻从几至几百兆欧的调控,工艺优化后的导电层体电阻具有良好的稳定性,对扩展导电层可选材料范围,提升MCP器件性能具有工程应用价值。

关键词：微通道板原子层沉积导电层钌氧化铝体电阻

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基于细胞膜色谱技术的中药复杂体系目标物筛选分析装备

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西安交通大学学报（医学版） 2024年第3期45卷 351-359页

作者：贺浪冲贺怀贞韩省力张涛王程马维娜西安交通大学药学院陕西西安710061

中药是临床防治疾病的有效药物。由于中药物质基础的复杂性以及成药过程的多环节因素,实现中药全面质量控制的难度相对较大。如果能够在明确中药有效物质与有害物质的基础上,在成药过程中重点控制其含量和限量,则能在很大程度上“纲举... 详细信息

中药是临床防治疾病的有效药物。由于中药物质基础的复杂性以及成药过程的多环节因素,实现中药全面质量控制的难度相对较大。如果能够在明确中药有效物质与有害物质的基础上,在成药过程中重点控制其含量和限量,则能在很大程度上“纲举目张”,有效保障中药质量的可控性和重复性。当前,我国药物研发源头创新技术不足,研发效率有待提升,缺乏高通量的精准分析装备。我国医药分析装备长期依赖进口,高端智能分析装备缺乏,亟需构建“医药智能分析系统”。本项目在国家自然科学基金重大仪器研制项目的资助下,利用细胞膜色谱技术的原创性与独创性,结合生物工程技术和人工智能技术,研制二维细胞膜色谱(2D/CMC)分析仪,对成型的“2D/CMC-中药药效物质分析仪”和“2D/CMC-中药注射液类过敏物分析仪”开展了示范应用,提升了中药药效物质和过敏组分的筛选、发现的效率,并同步进行定性、定量分析,为中药提质增效提供高效分析工具。

关键词：细胞膜色谱中药筛选分析装备

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干湿循环作用下黄土厚度对其裂隙发育的影响

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 1-10页

作者：焦少通王家鼎张登飞戚利荣李帅李琳李珊西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

黄土体长期处于降雨和蒸发的湿热耦合环境,极易诱发土体裂隙产生,显著弱化土体的结构性和完整性,从而影响工程区域的建设。因此,对干湿循环作用下不同厚度的黄土开裂特性研究十分必要。该文通过室内干湿循环试验,记录试样的含水率变化... 详细信息

黄土体长期处于降雨和蒸发的湿热耦合环境,极易诱发土体裂隙产生,显著弱化土体的结构性和完整性,从而影响工程区域的建设。因此,对干湿循环作用下不同厚度的黄土开裂特性研究十分必要。该文通过室内干湿循环试验,记录试样的含水率变化和裂隙发育情况,利用数字图像处理技术,结合分形维数对裂隙网络进行分析。试验结果表明,蒸发路径和含水量的不同导致土体水分蒸发速度不同,土体越厚,水分蒸发速度越慢。界面摩擦力影响土体开裂过程,土体越厚,裂隙发育越慢,裂纹网络复杂性越低。随着干化的进行,界面摩擦力逐渐降低,土体收缩明显,干湿循环效应导致土体颗粒重新组合,加快水分蒸发过程,土体表面会不断劣化。研究结果可为地质灾害防治提供指导。

关键词：干湿循环土体厚度裂隙特征分形维数摩擦力

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海底环境模拟三轴加压系统的设计与分析

机床与液压 2024年第13期52卷 116-121页

作者：聂忠邹大鹏黄俊鹏阚光明吴磊张佳南龙建军广东工业大学机电工程学院广东广州510006 广东工业大学广东省计算机集成制造重点实验室广东广州510006 自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061

为实现海底沉积物在原位环境的模拟测量,设计海底环境模拟三轴加压系统。通过围压、反压、轴压3个加压单元,组合实现模拟海底沉积物所受的水深压力和埋深压力。建立液压加压单元的数学模型,通过水介质的割线体积弹性模量方程得出不同条... 详细信息

为实现海底沉积物在原位环境的模拟测量,设计海底环境模拟三轴加压系统。通过围压、反压、轴压3个加压单元,组合实现模拟海底沉积物所受的水深压力和埋深压力。建立液压加压单元的数学模型,通过水介质的割线体积弹性模量方程得出不同条件下水的体积弹性模量,研究不同温度、压力和海水盐度对加压系统加压性能的影响。经过分析与测试得出:每1℃温度变化、每1 MPa压力变化、每1‰盐度变化对加压系统加压效果的影响分别为0.36%、0.14%、0.21%;通过模拟环境波动引发水的体积弹性模量变化,导致测试仓产生0.6 MPa压力扰动变化,系统自动恢复稳定状态的调节时间不超过5 s。实验表明系统的超调量小于0.05 MPa,1~10 MPa的保压10 min内测试压力波动不超过±0.005 MPa。系统的压力控制特性和抗干扰性好,满足测量要求。

关键词：三轴加压系统海底沉积物深海环境体积弹性模量超调量

面向先进生物医学应用的光声显微成像术(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 105-134页

作者：马海钢吴家辉朱亚辉魏翔于音什任世利陈钱左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 江苏南京210094 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室江苏南京210094 南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI) 江苏南京210019

光声显微成像(PAM)是一种具有无损、多功能、高分辨率等特点的生物医学成像技术,通过检测光声信号进行图像重建可实现高分辨率和高深度的结构和功能成像,在生命科学、基础医学和医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。首先概述光声显微技... 详细信息

光声显微成像(PAM)是一种具有无损、多功能、高分辨率等特点的生物医学成像技术,通过检测光声信号进行图像重建可实现高分辨率和高深度的结构和功能成像,在生命科学、基础医学和医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。首先概述光声显微技术的发展背景和原理特点,然后对利用光学增强、声学增强、人工智能增强及光学与声学互补的光声显微成像术促进成像性能提升的方法进行论述,最后讨论当前光声显微技术在生物医学研究中的广泛应用,并对未来技术的发展趋势进行展望。

关键词：生物医学影像光声显微成像高分辨多功能无损