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电子学报 2025年第02期 503-513页

作者：高宁李玉榕陈泓陈文升贾梓豪福州大学电气工程与自动化学院福建省医疗器械和医药技术重点实验室

房颤是一种常见的心律失常，通常与中风、心力衰竭等心血管疾病相关.近年来，虽然有许多研究者使用深度学习方法在房颤检测上取得了重大进展，但所提出的方法大都需要大量的计算资源，并且由于深度学习模型的黑盒效应，模型的检测结果... 详细信息

房颤是一种常见的心律失常，通常与中风、心力衰竭等心血管疾病相关.近年来，虽然有许多研究者使用深度学习方法在房颤检测上取得了重大进展，但所提出的方法大都需要大量的计算资源，并且由于深度学习模型的黑盒效应，模型的检测结果较难以在临床上推广应用.为此，本文提出一种基于特征融合的轻量房颤检测模型并对其开展可解释性研究，模型由ECG(ElectroCardioGram)主干网络和RRI(R-R Interval)支路组成. ECG主干网络使用深度可分离卷积以及少量的标准卷积来提取心电信号的深层形态特征，RRI支路使用多尺度卷积提取RRI的深层节律特征，网络通过融合二者来学习全面鲁棒的特征表示，实现准确的房颤检测.进一步，基于Grad-CAM++来可视化不同特征对于分类结果的贡献实现模型的可解释性分析.本文在长期房颤数据库LTAFDB进行训练与数据集内部测试，准确率达到了97.99%.为了验证模型的泛化性能，利用MIT-BIH心房颤动数据库AFDB与中国生理信号挑战赛数据库CPSC2021开展跨数据集的外部测试，分别取得了95.17%和93.81%的准确率.实验结果表明，本文提出的方法具有轻量级特性，稳定性和准确性良好，同时可解释性深度学习的引入使得本文所提出的方法在房颤的临床诊断中具有更加广阔的应用前景.

关键词：心电信号房颤轻量级神经网络可视化技术特征融合

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基于OpenSim肌骨建模估算胫股关节接触力

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康复学报 2025年第1期35卷 59-68页

作者：王晓玲简家伟谢秋蓉连章汇郭春明郭洁梅李玉榕福建中医药大学康复医学院福建福州350122 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108 吉林大学白求恩第二医院吉林长春130041 福建中医药大学中医学院福建福州350122

目的基于OpenSim软件开发建立1个包含双接触点、3个自由度膝关节的个性化肌肉骨骼模型,估测膝关节负荷,为临床膝骨关节炎(KOA)患者的精准化诊断及个体化康复方案的制订提供可靠依据。方法利用由斯坦福大学授权公开、加州拉霍亚市Scripp... 详细信息

目的基于OpenSim软件开发建立1个包含双接触点、3个自由度膝关节的个性化肌肉骨骼模型,估测膝关节负荷,为临床膝骨关节炎(KOA)患者的精准化诊断及个体化康复方案的制订提供可靠依据。方法利用由斯坦福大学授权公开、加州拉霍亚市Scripps诊所希利矫形研究与教育中心发布的“膝关节体内负荷预测挑战赛”公开数据集,纳入4例接受全膝关节置换术(TKA)并植入压力检测仪器的受试者,以OpenSim模型库中的通用模型gait2392为基础升级搭建,新模型包含28个关节和43个自由度,并调整膝关节结构,使其具有屈曲-伸展、内收-外展、内旋-外旋3个方向自由度,增添了单臂4个关节、7个自由度能够扭矩驱动的上肢结构,并将股骨与胫骨间由单接触点调整为双接触点。通过模型缩放、逆向运动学分析、逆向动力学分析、残差缩减处理、肌肉控制和肌肉分析等,综合考虑步态中外部力和体内肌力的贡献,计算胫股关节内侧、外侧接触力。采用Matlab 2018b进行统计学分析,计算模型估计结果与植入假体测量结果的Pearson相关系数、均方根误差以及标准差,验证本研究建立的肌骨模型的有效性。结果 4名受试者共获得21次完整步态试验数据,受试者JW、DM、PS、SC步态周期平均时长分别为(1.18±0.03)、(1.18±0.08)、(1.09±0.02)、(1.14±0.04)s;内侧、外侧、总接触力估计值与测量值的相关系数平均值分别为(0.921±0.079)、(0.817±0.084)、(0.930±0.066),均方根误差的平均值分别为(0.336±0.146)、(0.332±0.043)、(0.442±0.160) BW;内侧、外侧接触力峰值的估计值与测量值均方根误差的平均值分别为(0.43±0.25)、(0.34±0.24) BW,峰值出现时间误差的平均值分别为(44.09±34.66)、(67.52±61.19) ms。结论利用所建立的双接触点、3个自由度的膝关节全身OpenSim肌肉骨骼模型能够生成肌肉驱动的步态模拟,得到可靠的胫股关节接触力,为精准监测胫股关节负荷、临床康复方案的制订和持续改进假体设计等提供重要依据。

关键词：胫股关节内侧、外侧接触力 OpenSim 肌肉骨骼模型行走步态

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竞争法免疫层析试条的数学模型与仿真研究

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分析化学 2017年第9期45卷 1284-1290页

作者：曾念寅朱盼盼李玉榕姜海燕杜民厦门大学仪器与电气系福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室

根据竞争法免疫层析试条的检测原理,本研究将其分为TwA和TnA两种模式,结合对流扩散方程分别建立其数学模型,并运用COMSOL软件对试条的动态反应过程进行仿真,得到检测线和质控线上各复合物浓度关于各影响因素的关系曲线。在TwA模式中,分... 详细信息

根据竞争法免疫层析试条的检测原理,本研究将其分为TwA和TnA两种模式,结合对流扩散方程分别建立其数学模型,并运用COMSOL软件对试条的动态反应过程进行仿真,得到检测线和质控线上各复合物浓度关于各影响因素的关系曲线。在TwA模式中,分析了待测物浓度[A;]=0;0 mol/L,标记物浓度[P;]=0.01;00 mol/L,检测线位于5;0 mm位置等因素对于检测结果的影响;在TnA模式中,分析了[A;]=0;0 mol/L,[P;]=0.01;00 mol/L,[A;]和[P;]两种物质浓度及孔隙率等因素对于检测结果的影响。结果表明,本研究建立的竞争法模型与仿真能探究各参数对于检测结果的影响,优化试条性能,从而提高试条检测灵敏度和实现定量检测。

关键词：免疫层析试条竞争法对流扩散数学模型生化反应过程

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肺炎链球菌外膜蛋白PspA和PsaA的免疫原性比较

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中华微生物学和免疫学杂志 2010年第8期30卷 712-716页

作者：林海英孟春林子琳郭养浩福州大学药物生物技术研究所福建省医疗仪器和医药技术重点实验室350002

目的比较肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）表面黏附素A（PsaA）和表面蛋白A（PspA）的免疫原性.方法电泳分析Sp6B亚型菌株的两种外膜蛋白基因及所编码蛋白相对分子质量的可变性,采用Western blot方法比较两种重组外膜蛋白对5... 详细信息

目的比较肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）表面黏附素A（PsaA）和表面蛋白A（PspA）的免疫原性.方法电泳分析Sp6B亚型菌株的两种外膜蛋白基因及所编码蛋白相对分子质量的可变性,采用Western blot方法比较两种重组外膜蛋白对5种亚型菌株相应蛋白抗血清的交叉反应,采用酶联免疫吸附法（ELISA）分析两种外膜蛋白的抗体类型和抗体水平以及抗血清对5种亚型菌株的亲和性,以小鼠保护实验比较两种蛋白对5种亚型菌株的交叉保护作用.结果两种蛋白产生的抗体亚型水平相当 PspA蛋白与其他亚型蛋白的交叉反应广泛性不如PsaA蛋白,只限于同一支系的蛋白之间 PspA抗体与病原菌具有可接近性,并具备交叉免疫保护作用.可作为一种更有效的抗原成分.结论 PspA对同家族同支系菌株攻击具有交叉免疫保护作用,可作为一种更有效的抗原成分.

关键词：肺炎链球菌 PsaA PspA 免疫原性

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可见/近红外光谱的葡萄籽油掺伪检测系统

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 202-208页

作者：唐云峰柴琴琴林双杰黄捷李玉榕王武福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108

葡萄籽油掺假种类繁多,手段隐蔽,成为食品安全检测的重要难点之一,为规范食用油市场,提供一种方便、可靠的葡萄籽油品质鉴别方法尤为重要。针对色谱和质谱等传统品质分析方法的耗时、试剂消耗大、专业性强等不足,以及实现无损分析的近... 详细信息

葡萄籽油掺假种类繁多,手段隐蔽,成为食品安全检测的重要难点之一,为规范食用油市场,提供一种方便、可靠的葡萄籽油品质鉴别方法尤为重要。针对色谱和质谱等传统品质分析方法的耗时、试剂消耗大、专业性强等不足,以及实现无损分析的近红外光谱仪价格昂贵、操作环境要求高等缺点,研究设计一套低成本、高准确度的可见/近红外光谱仪检测系统来实现葡萄籽油品质掺假鉴别。首先,依托USB6500-Pro探测器搭建可见/近红外光谱仪硬件平台,并基于Qt设计一套简洁的人机交互界面,用以实现光谱数据的采集、处理以及葡萄籽油掺假鉴别结果的显示;其次,针对硬件和检测环境带来的光谱噪声,系统采用小波变换滤除噪声,减小光谱失真;最后,考虑到现有的基于机器学习的品质鉴别模型往往依赖已知的油类训练样本集来实现对不同掺假类别油类的预测,而利益驱使下层出不穷的掺假手段使得新的、未出现在原训练集中的掺假类别样本不断涌现,现有的品质鉴别方法将很难给出准确的判别结果。因此,研发的检测系统中设计一种能实现已知和新的掺假油品光谱的鉴别方法,该方法分为分类和校正两步:先用建模数据库中的训练集建立极限学习机(ELM)分类器模型,实现初步掺假类别的分类;然后再利用自动聚类算法对分类结果进一步校正。若与校正数据集产生一个聚类中心,则证明分类结果正确且属于建模数据库中的已知掺假类别;若产生两个聚类中心,则分类结果不正确,样本为新掺假类别,未出现在建模数据库中,最终得到准确的掺假类别结果。为检验系统性能,用搭建的可见/近红外光谱仪硬件平台采集了纯葡萄籽油和掺入不同比例的大豆油、玉米油、葵花籽油和调和油的葡萄籽油的5类光谱数据,每一类30组共计150组数据,将得到的可见/近红外光谱数据先进行小波阈值法去噪和多元散射校正(MSC)预处理后输入到设计的检测系统中。假定前4类作为建模数据库中的已知掺假类别以及第5类作为新掺假类别,先利用K-S算法将已知掺假类别的每类样本划分成训练集20组和测试集10组,用训练集共80组样本建立ELM分类模型,将40组测试集输入到ELM实现初步判别,判别结果再进一步聚类分析校正,只有一个聚类中心,说明了模型判别准确,且对已知类别能够100%识别;当30组新掺假类别样本输入到ELM模型时,均判别成了纯葡萄籽油,进一步聚类分析校正,产生了两个聚类中心点,说明ELM模型误判,定性判定第5类为新掺假类别。实验结果表明,研发的葡萄籽油掺伪检测系统操作简单、快速,不仅对已知掺假类别能够100%识别,而且对新掺假类别能够实现定性判别。

关键词：极限学习机可见/近红外光谱聚类葡萄籽油掺假

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原位转移技术用于酵母合成2-苯乙醇

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过程工程学报 2009年第1期9卷 128-132页

作者：关昂王航孟春石贤爱郭养浩福州大学药物生物技术与工程研究所福建福州350002 福建省医疗仪器和医药技术重点实验室福建福州350002

研究了酵母转化L-苯丙氨酸(Phe)合成2-苯乙醇(Pea)的常规和带原位转移的补料分批培养过程特性.在常规培养中,以优化补料策略将糖浓度控制在0.1～0.3g/L,使副产物乙醇浓度小于1%,而Pea的最高终浓度仅为3.85g/L,因产物抑制效应无法获得更... 详细信息

研究了酵母转化L-苯丙氨酸(Phe)合成2-苯乙醇(Pea)的常规和带原位转移的补料分批培养过程特性.在常规培养中,以优化补料策略将糖浓度控制在0.1～0.3g/L,使副产物乙醇浓度小于1%,而Pea的最高终浓度仅为3.85g/L,因产物抑制效应无法获得更高浓度.采用大孔树脂FD0816作为原位转移产物的介质,Pea最终总浓度达到12.80g/L,平均生成速率为0.38g/(L·h),比未添加树脂的培养体系分别提高了232%和35.7%.采用乙醇溶液对发酵用的树脂进行动态洗脱,Pea洗脱率达到95%以上,洗脱液中Pea浓度达到60g/L.

关键词：生物合成 2-苯乙醇产物原位转移大孔树脂

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DBU液相催化法原位合成四苯氧基酞菁锌/ZnO复合材料的制备及光催化选择性研究

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光谱学与光谱分析 2018年第5期38卷 1486-1491页

作者：刘俊劭黄磊谢文菊林皓陈义平潘海波武夷学院生态与资源工程学院福建省生态产业绿色技术重点实验室福建武夷山354300 福州大学化学学院福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350116

在负载于氧化铟锡(ITO)导电玻璃上、哑铃状纳米ZnO表面配位未饱和锌离子作为"模板",以苯氧基邻苯二腈作为"分子碎片",利用DBU液相催化法,在亲水性纳米ZnO表面,原位合成疏水性四苯氧基酞菁锌(ZnTPPc)。通过多种表征... 详细信息

在负载于氧化铟锡(ITO)导电玻璃上、哑铃状纳米ZnO表面配位未饱和锌离子作为"模板",以苯氧基邻苯二腈作为"分子碎片",利用DBU液相催化法,在亲水性纳米ZnO表面,原位合成疏水性四苯氧基酞菁锌(ZnTPPc)。通过多种表征手段,分析证实了所合成的ZnTPPc分子结构、ZnTPPc/ZnO界面及光生电荷转移特性。在可见光下,分别以亲水性亚甲基蓝(MB)、疏水性苯酚(PL)及其混合液为待降解反应物,定量分析疏水性ZnTPPc/ZnO复合材料对降解疏水性PL的光催化选择性。结果表明:原位合成ZnTPPc在ZnO表面呈现单分子层,具有较好的疏水性能,ZnTPPc可优先选择性降解疏水性PL,且在可见光光催化中对PL的相对降解效率是对MB分子的1.21倍。

关键词： ZnO 酞菁锌亲疏水性原位合成选择性光催化

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两步式自适应阈值法滤除心电信号中运动伪迹

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电子学报 2024年第10期52卷 3493-3506页

作者：吕建行李玉榕陈建国高宁福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108

心电信号广泛应用于心脏疾病的医学检测中,可穿戴动态心电监测设备可以实现对心律失常的风险识别并预警.相比于静息心电信号,动态心电信号在采集过程中会受到更大运动伪迹的干扰,这些干扰会覆盖心电信号的关键信息,限制其临床应用.本文... 详细信息

心电信号广泛应用于心脏疾病的医学检测中,可穿戴动态心电监测设备可以实现对心律失常的风险识别并预警.相比于静息心电信号,动态心电信号在采集过程中会受到更大运动伪迹的干扰,这些干扰会覆盖心电信号的关键信息,限制其临床应用.本文兼顾心电信号局部和全局特征,利用其周期性,研究了一种将心电信号低频PT波和高频QRS波群分开处理的两步式自适应阈值滤波算法,适用于单通道心电信号中的运动伪迹滤除.第一步先通过多分辨率阈值初步抑制心电信号低频部分中的运动伪迹;第二步,对受运动伪迹影响而不平衡的QRS波进行自适应阈值修复,通过对QRS波形调节,减少心电信号中高频部分运动伪迹,同时设置自适应阈值对心电信号P波、T波对应的小波系数进行处理,超出自适应阈值范围的小波系数通过波形缩放进行调整,进一步抑制低频运动伪迹.研究通过不同心电数据库评估算法的性能.在输入信噪比从-10~10 dB时,心电信号信噪比提升了10.9122 dB和4.3912 dB,滤波后心电信号与纯净心电信号的相关系数分别为0.6876和0.9783,提取的运动伪迹与原运动伪迹相关系数分别为0.9530和0.8529.实验结果表明,算法在不同噪声水平下,利用自适应阈值的优点,能有效复原受运动伪迹污染的心电信号波形特征,最大限度保留心电信号的临床信息,可作为可穿戴心电设备滤除运动伪迹的有效工具.

关键词：心电信号运动伪迹小波变换自适应阈值信号处理

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采用变分模态分解与领域自适应的表面肌电信号手势识别

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 75-87页

作者：姜海燕许先静钟凌珺李竹韵福州大学电气工程与自动化学院福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福州350108

针对传统机器学习在表面肌电信号手势识别领域的适应性和准确性不足,以及新用户因个体生理和行为差异在已有模型上表现不佳的问题,提出一种利用卷积神经网络模型并有效克服肌电数据分布差异的算法,用于提升手势识别的性能。首先对肌电... 详细信息

针对传统机器学习在表面肌电信号手势识别领域的适应性和准确性不足,以及新用户因个体生理和行为差异在已有模型上表现不佳的问题,提出一种利用卷积神经网络模型并有效克服肌电数据分布差异的算法,用于提升手势识别的性能。首先对肌电信号进行变分模态分解,构建易于识别的表面肌电图像,并提出了一种卷积神经网络模型进行手势识别,提升用户相关的肌电信号手势识别准确率;同时利用迁移学习中的领域自适应和模型微调技术,提升用户无关的肌电信号手势识别准确率,并将所提算法在NinaPro DB1肌电数据集中进行了3分类、4分类、5分类和12分类共4组评估验证。结果表明:在4组评估验证中,用户相关的肌电信号手势识别平均准确率分别达到了99.28%、99.30%、98.39%和93.40%,用户无关的肌电信号手势识别平均准确率分别达到了94.05%、92.60%、88.38%和70.03%,表明本文提出的算法在表面肌电信号手势识别中具有良好的效果,为实现人机交互中的普适性的肌电设备开发提供了一种可行的方案。

关键词：领域自适应卷积神经网络手势识别变分模态分解表面肌电信号

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基于力度无关鲁棒特征的肌电手势识别方法

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仪器仪表学报 2022年第5期43卷 183-190页

作者：林恒李玉榕施正义朱菲菲福州大学电气工程与自动化学院福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福州350108

为了减小肌肉收缩力变化对肌电信号模式识别的影响,提出了DCSP特征。该特征首先通过CSP算法得到最大化类与类之间距离的空间投影矩阵,然后对投影后的新信号进行差分和归一化处理,最终通过非相关线性判别分析将数据投影到类内距离最小、... 详细信息

为了减小肌肉收缩力变化对肌电信号模式识别的影响,提出了DCSP特征。该特征首先通过CSP算法得到最大化类与类之间距离的空间投影矩阵,然后对投影后的新信号进行差分和归一化处理,最终通过非相关线性判别分析将数据投影到类内距离最小、类间距离最大的低维空间而得到。在两个数据集上验证基于DCSP特征的肌电手势识别正确率,第1个数据集包含10名完整肢体受试者的数据,第2个数据集包含9名上肢截肢者的数据。在识别率测试的4个方案中,DCSP特征的识别正确率均高于CSP特征,在全部力训练,全部力测试的方案上取得最高的识别率(数据集1:95.83%,数据集2:86.93%),相比CSP特征(数据集1:89.01%,数据集2:70.03%),分类准确率分别提升6%和16%。在特征空间分布的2个测试方案上,DCSP特征比CSP特征都具有更小的类内距离和更大的类间距离。相比较于其他研究的识别正确率,DCSP特征比现有的力度鲁棒特征提升了约5%(数据集1)和8%(数据集2),并且性能不依赖于分类器类型。

关键词：肌肉收缩力共空间模式手势识别

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