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基于交互力模糊识别的上肢康复机器人模式调整控制策略研究

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 90-97页

作者：李国宁陶亮孟京艳叶思佳冯光赵大正胡阳唐敏宋涛伏荣真左国坤张佳楫施长城中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 慈溪生物医学工程研究所浙江宁波315300 中国科学院大学北京100049 宁波市康复医院浙江宁波315040 浙江工业大学机械工程学院杭州310023 医用植介入材料浙江省工程研究中心浙江宁波315300

在上肢康复机器人辅助训练过程中,对于软瘫期脑卒中患者通常采用被动训练策略。为了激发患者的主动康复意愿,对于逐渐具备主动发力能力的患者,康复治疗师会采用机器人助动训练策略。本文针对末端牵引式上肢康复机器人,提出一种基于交互... 详细信息

在上肢康复机器人辅助训练过程中,对于软瘫期脑卒中患者通常采用被动训练策略。为了激发患者的主动康复意愿,对于逐渐具备主动发力能力的患者,康复治疗师会采用机器人助动训练策略。本文针对末端牵引式上肢康复机器人,提出一种基于交互力模糊判别的人体上肢运动功能评估方法以及按需辅助的人机交互控制策略。首先设计了基于计算力矩控制器的被动训练和结合势能场的助动训练模式,然后将训练过程中三维力传感器采集的交互力信息引入至模糊推理系统中,提出了主动参与度σ,并设计相应的辅助策略算法实现两种训练模式的自适应调整。最后通过试验证明了主动参与度σ与表面肌电信号之间的相关性。并且,相较于仅通过交互力大小进行模式调整的控制策略,该方法具有更快的响应速度,使机器人在训练过程中更具安全性。

关键词：上肢运动功能评估按需辅助模糊判别主动参与度相关性分析

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检测实验室如何有效做好管理体系内部审核

中国检验检测 2024年第1期32卷 86-89,39页

作者：张丽贾亚茹戚淑燕黄伟陈波李子厚徐慧琳宁波慈溪生物医学工程研究所宁波315302 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

内部审核是检测实验室为验证管理体系运行持续符合准则要求,并且内部制定的体系文件各项要求在实际运行中全面贯彻,并有效保持的重要手段。文中从制定覆盖全要素的内部审核实施计划,细化内部审核实施细则和高质量完成纠正和纠正措施3个... 详细信息

内部审核是检测实验室为验证管理体系运行持续符合准则要求,并且内部制定的体系文件各项要求在实际运行中全面贯彻,并有效保持的重要手段。文中从制定覆盖全要素的内部审核实施计划,细化内部审核实施细则和高质量完成纠正和纠正措施3个方面阐述了提升内部审核有效性的重要举措,进而更好发挥检测实验室在提升产品质量,加快推进质量强国建设,产业结构优化升级和持续高质量发展等方面的重要作用。

关键词： G311检测实验室管理体系内部审核有效性

基于AS-OCT图像的核性白内障多级排序分类算法研究

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中华实验眼科杂志 2024年第3期42卷 264-270页

作者：方利鑫周愉顾愿愿蒋紫园牟磊王阳刘芳赵一天浙江工业大学机械工程学院杭州310014 同济大学附属第十人民医院眼科上海200072 宁波慈溪生物医学工程研究所慈溪315300 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

目的探讨基于眼前节光学相干断层扫描(AS-OCT)图像的核性白内障智能辅助分级算法对白内障分级的诊断价值。方法采用诊断试验研究方法,收集2020年11月至2021年9月间同济大学附属第十人民医院电子病例系统中核性白内障患者939例1608眼的AS... 详细信息

目的探讨基于眼前节光学相干断层扫描(AS-OCT)图像的核性白内障智能辅助分级算法对白内障分级的诊断价值。方法采用诊断试验研究方法,收集2020年11月至2021年9月间同济大学附属第十人民医院电子病例系统中核性白内障患者939例1608眼的AS-OCT图像资料,所有资料均符合临床阅片清晰度要求。其中男398例664眼,女541例944眼,年龄18~94岁,平均年龄(65.7±18.6)岁。由3名经验丰富的临床医生基于晶状体混浊分类系统(LOCSⅢ分级系统),对所收集的AS-OCT图像进行1~6级人工标注。构建一种基于多级排序的全局-局部白内障分级算法,该算法包含5个基本的二元分类全局-局部网络(GL-Net),每个GL-Net聚合白内障核区域、原始图像等多尺度信息进行核性白内障分级。基于消融实验和模型对比试验,采用准确率、精确率、灵敏度、F1指标及Kappa系数对模型性能进行评价,且所有结果均通过五折交叉验证。结果模型在核性白内障数据集上的准确率、精确率、灵敏度、F1、Kappa分别为87.81%、88.88%、88.33%、88.51%、85.22%。消融实验结果表明,ResNet18结合局部特征和全局特征进行多级排序分类,模型在准确率、精确率、灵敏度、F1、Kappa指标上均有提升。与ResNet34、VGG16、Ranking-CNN、MRF-Net模型比较,本研究模型各性能指标均有提升。结论基于深度学习的AS-OCT核性白内障图像多级排序分类算法对白内障分级具有较高的准确度,有望辅助提高眼科医生对核性白内障的诊断精度以及效率。

关键词：深度学习眼前节光学相干断层扫描核性白内障分级多尺度融合多级排序算法

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无机材料的“化学剪刀”结构编辑策略

无机材料学报 2024年第2期39卷 115-128页

作者：丁浩明陈科李勉李友兵柴之芳黄庆中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室宁波315201 宁波杭州湾新材料研究院宁波315336 苏州大学苏州医学院放射医学与防护学院苏州215123

受到生物基因工程中“基因剪刀”的启发,“化学剪刀”作为一种重要的研究工具在材料结构编辑及应用研究中发挥着重要作用。本文对“化学剪刀”在材料结构编辑及应用方面的研究进展进行了评述。首先,介绍了“化学剪刀”的概念和基本原理... 详细信息

受到生物基因工程中“基因剪刀”的启发,“化学剪刀”作为一种重要的研究工具在材料结构编辑及应用研究中发挥着重要作用。本文对“化学剪刀”在材料结构编辑及应用方面的研究进展进行了评述。首先,介绍了“化学剪刀”的概念和基本原理,即指在保持初始材料主结构不变的条件下,通过化学反应敲除、置换、修复或重构目标原子或结构单元,从而定制化编辑材料晶格中的组成元素、晶体结构以及微观形貌,最终实现特定的材料结构与功能。随后,详细回顾了“化学剪刀”在材料结构编辑中的具体应用,即如何利用化学剪切、化学修饰、化学合成和化学刻蚀与化学插层等结构编辑方法对材料结构进行精确调控和功能设计。最后,对“化学剪刀”未来在材料结构编辑及应用的研究方向进行了展望。本评述详细介绍了“化学剪刀”在材料结构编辑及应用研究方面的研究进展和巨大潜力,为探索和开发“化学剪刀”在材料领域的应用提供了有力的理论和实验支撑,并有望推动相关材料领域的发展。

关键词：化学剪刀无机材料结构编辑专题评述

绿色合成Li_(3)Na_(3)Ga_(2)F_(12):Cr^(3+)氟化物宽带近红外荧光材料(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 141-150页

作者：李杨禹湘安喜梅谭巧玲刘红嘉李振彰张绍安广州医科大学生物医学工程学院广东广州511436 宁波大学信息科学与工程学院光+X交叉科学与技术研究院浙江宁波315211

近红外光源对生物组织具有穿透力强、无损检测、信噪比高等特点,广泛应用于成分检测、安防监控、生物医学等领域。但是目前缺乏高效率、便携化的近红外光源,这成为了限制智能检测技术发展的关键。与传统的近红外光源相比,荧光粉转换的... 详细信息

近红外光源对生物组织具有穿透力强、无损检测、信噪比高等特点,广泛应用于成分检测、安防监控、生物医学等领域。但是目前缺乏高效率、便携化的近红外光源,这成为了限制智能检测技术发展的关键。与传统的近红外光源相比,荧光粉转换的近红外LED光源(NIR pc-LED)具有便携、高效的特点。本研究采用工艺简单、绿色环保的水热法合成了Li_(3)Na_(3)Ga_(2)F_(12):Cr^(3+)近红外宽带荧光粉,并通过控制保温温度、保温时间等参数,确定了荧光材料的最佳合成方案,研究了氟化物颗粒尺寸、形貌演化,以及Cr^(3+)掺杂浓度对Li_(3)Na_(3)Ga_(2)F_(12):Cr^(3+)发光性能的影响。Li_(3)Na_(3)Ga_(2)F_(12):Cr^(3+)材料能够实现630~980 nm范围宽带发射,半峰全宽(FWHM)为110 nm,峰值为766 nm,其内量子效率高达74%。结合商用蓝光LED,成功封装了近红外宽带LED光源,其在50 mA驱动电流下的近红外光输出功率是10.32 mW,光电转换效率达到5.1%。最后通过鸡胸肉下的静脉近红外成像以及夜视成像演示,验证了该近红外宽带LED光源在医疗以及食品检测等成像领域中的应用可行性。

关键词：绿色合成宽带近红外发光 Li_(3)Na_(3)Ga_(2)F_(12):Cr^(3+) LED器件

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柔性非接触心电阵列电极设计与压力影响分析

仪器仪表学报 2023年第12期44卷 150-160页

作者：吴刚冯宝亮刘箴左国坤施长城宁波大学信息科学与工程学院宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 宁波慈溪生物医学工程研究所宁波315300

非接触式心电传感技术在长期睡眠心电监测领域展现了优异的应用前景,其中阵列式非接触心电传感技术取得了较好的发展,然而,该技术所用电极多为刚性的印制电路板(PCB),舒适性较差。同时,人体压力分布对该技术所获心电信号质量的影响规律... 详细信息

非接触式心电传感技术在长期睡眠心电监测领域展现了优异的应用前景,其中阵列式非接触心电传感技术取得了较好的发展,然而,该技术所用电极多为刚性的印制电路板(PCB),舒适性较差。同时,人体压力分布对该技术所获心电信号质量的影响规律尚未可知。针对这些不足,本研究设计了一种基于柔性印刷电路(FPC)的阵列式非接触睡眠心电监测系统。通过系统验证,证明了该系统所获取心电信号一致性较高且平均信噪比>38 dB。随后通过人体试验分析了人体压力对心电信号质量的影响。结果表明,当心电检测输入端所受压力<9 mmHg时,获得低信噪比心电信号的概率P高于54.17%;反之,则P低于5.94%,证明人体压力是影响电容耦合心电信号质量的关键因素之一。

关键词：非接触心电阵列式电极人体睡眠压力分布睡眠心电监测柔性印刷电路

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基于单细胞RNA测序技术的皮肤学研究进展

分析化学 2022年第7期50卷 985-994页

作者：蔺元斌吕天琦王宇辉李琳吴爱国曹张磊郑建萍中国科学院宁波材料技术与工程研究所慈溪生物医学工程研究所上海大学材料科学与工程学院

单细胞RNA测序技术是近年发展起来的一种高通量测序技术，该技术可在单个细胞层面上研究细胞基因表达和识别细胞异质性，极大地拓宽了研究者对皮肤发育、肿瘤产生和免疫应答等皮肤生物学机制的理解。近年来，皮肤方面的单细胞RNA测序研... 详细信息

单细胞RNA测序技术是近年发展起来的一种高通量测序技术，该技术可在单个细胞层面上研究细胞基因表达和识别细胞异质性，极大地拓宽了研究者对皮肤发育、肿瘤产生和免疫应答等皮肤生物学机制的理解。近年来，皮肤方面的单细胞RNA测序研究系统地揭示了皮肤细胞的异质性，阐明了一些皮肤病的发病机制，并确定了多种临床皮肤病潜在的新型治疗靶点，为皮肤病的诊断和治疗提供了指导。本文详细综述了单细胞RNA测序技术和该技术在皮肤学领域中的最新研究进展，并探讨了该领域未来面临的主要挑战和发展的前景。

关键词：单细胞RNA测序技术皮肤学文库制备基因数据分析评述

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线粒体靶向的罗丹明衍生物用于肿瘤荧光成像

化工学报 2024年第4期75卷 1679-1686页

作者：王书鹏杜健军姚瑶樊江莉彭孝军大连理工大学精细化工国家重点实验室智能材料导向化学工程前沿科学中心辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016

设计合成了两例以罗丹明为母体的荧光染料RDMID-C和RDMID-N。实验结果表明,上述染料分子具有较低的细胞毒性,良好的生物相容性及靶向细胞线粒体的能力。两例荧光染料在细胞器定位实验中与商业化线粒体染料的共定位系数较高,并在小鼠肿... 详细信息

设计合成了两例以罗丹明为母体的荧光染料RDMID-C和RDMID-N。实验结果表明,上述染料分子具有较低的细胞毒性,良好的生物相容性及靶向细胞线粒体的能力。两例荧光染料在细胞器定位实验中与商业化线粒体染料的共定位系数较高,并在小鼠肿瘤中有较长的滞留时间,可以用于肿瘤荧光成像。

关键词：染料荧光成像生物医学工程生物工程生物技术

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功能化医用聚氨酯弹性体制备及生物医用研究进展

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化学学报 2022年第10期80卷 1436-1447页

作者：张桢焱刘琳许东华张若愚石恒冲栾世方殷敬华中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 中科院宁波材料所所属慈溪生物医学工程研究所医用植介入材料浙江省工程研究中心宁波315300 中国科学技术大学应用化学与工程学院合肥230026

热塑性聚氨酯(TPU)弹性体因其良好的可加工性、机械性能和生物安全性而被广泛应用于生物医学领域.绝大部分TPU都由大分子二元醇软段以及异氰酸酯和小分子扩链剂形成的硬段组成,这两者分别提供基体的弹性与链网络的框架刚性.小分子扩链... 详细信息

热塑性聚氨酯(TPU)弹性体因其良好的可加工性、机械性能和生物安全性而被广泛应用于生物医学领域.绝大部分TPU都由大分子二元醇软段以及异氰酸酯和小分子扩链剂形成的硬段组成,这两者分别提供基体的弹性与链网络的框架刚性.小分子扩链剂二元醇/胺和二异氰酸酯的结构设计是构建功能化TPU的主要途径.研究者根据特定临床应用场景和使用需求,设计和制备相应的功能化单体,并开发出相应的医用TPU.本综述首先介绍了大分子二元醇、二异氰酸酯以及扩链剂的种类以及各自的特点,对其特有的微相分离结构做了介绍,并明晰了化学/物理结构与最终性能的关系.随后,综述了国内外TPU在生物医学领域的研究进展和应用,重点阐述了医用TPU在抗菌、抗凝血、耐水解耐氧化、自愈性以及可降解等方面的发展情况.最后,通过总结和分析医用TPU及其器械评价的相关标准,提出了产业化应用的关键问题,并展望了医用TPU未来的发展方向.

关键词：聚氨酯弹性体功能化改性大分子二元醇异氰酸酯生物医用材料