毛细管电泳芯片信号分析系统的UML建模研究

集成毛细管电泳芯片(Integrate Capillary Electrophoresis Chip, ICEC)属于分析型生物芯片,近年来发展迅速. ICEC过程复杂,实现困难,有必要前期通过建模等方式,进行必要的系统设计.统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)是一种用来描述系统、构造系统模型的面向对象建模语言,运用UML语言对ICEC信号分析系统进行建模研究,可使ICEC的设计逐步优化,从而最终实现混合物高效分析和分离的目的.本文系统描述UML语言和毛细管电泳芯片工作原理,并介绍运用UML语言对ICEC信号分析系统建模方法.     

有限压力下皮肤组织模型的血管动力学及光学耦合分析EI北大核心CSCD

在指端选取血管密集区域并在其上方施加适当压力可改善指端容积脉搏信号幅值。针对这一现象,本文运用多物理场耦合仿真有限元分析软件Comsol Multiphysics 5.6(Comsol,瑞典)建立指尖单支小动脉血管组织模型进行仿真。基于有限元法求解三维纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程,计算血液的速度场和压力分布,对血管及周边组织进行形变分析。基于朗伯比尔定律(Lambert Beer’s law)探究横向光出射面区域及组织模型纵向压缩位移对出射光强度信号的影响。研究结果表明,选取血管较密集区域可以增大单支血管组织模型的光强度信号幅值,减小其峰值;向组织施加一定深度的下压会增大信号的幅值及峰值。最终,期望通过本文仿真研究结果结合以往实验经验,可为提高指端容积脉搏信号质量提供切实可行的方案。     

基于角度编码器与扭矩传感器的下肢肌肉力量测量的研究

针对传统肌肉力量测量方法存在的辅助设备多、信号分析复杂、反馈滞后和易受环境变化影响等问题,提出一种利用关节角度编码器与外骨骼扭矩传感器快速、准确计算人体下肢肌肉扭矩的方法。采用整体法对人体-外骨骼系统模型建立动力学方程,搭建MATLAB/Simulink仿真计算平台,快速求解受试者步态训练时的动态实时肌肉扭矩。与传统测量方法进行对比验证,结果表明仿真计算出的扭矩曲线与传统方法获得的扭矩曲线基本一致,验证了该方法的正确性。     

基于HHT变换的SEMG信号中MUAP的数目估计

对表面肌电（SEMG）信号中单位动作电位（MUAP）的数目进行估计可为神经肌肉控制的理论研究和神经肌肉疾病的诊断开辟新途径,本文给出了一种基于Hilbert-Huang变换（HHT）的表面肌电信号中运动MUAP数目估计方法.通过对SEMG信号经验模态分解后的第一内禀模态函数分量进行瞬时频率分析,利用其瞬时频率极值点的计数即可估计出运动MUAP数目.仿真信号与真实信号的实验结果均表明,基于HHT的SEMG信号中MUAP的估计方法是有效的.     

基于运动神经元激励的表面肌电信号仿真研究

以单纤维动作电位的仿真为基础,结合运动单位的生理结构特点,利用神经肌肉系统激励与运动单位募集、发放间的近似关系,建立一个比较符合生理学特性的表面肌电(sEMG)信号模型,以仿真不同激励情况的sEMG信号.仿真实验发现,肌纤维与电极间距离的增加将使皮肤表面检测到的动作电位峰值下降;随着激励水平的提高,与仿真sEMG信号相关的收缩力逐渐增大,且仿真sEMG信号的时域波形以及频谱也与真实sEMG信号相似.实验结果表明仿真sEMG信号能够较有效地逼近真实sEMG信号,可用于运动单位发放检测等相关研究领域.     

诱发电位提取的聚类分析和小波去噪复合方法

本文研究了提取诱发电位的一种复合方法,它用聚类方法对诱发电位信号进行筛选,将筛选出的信号进行叠加以消除测试数据不一致性对叠加结果的影响.然后利用小波方法进一步去除噪声,提高信噪比.文中介绍了模糊聚类方法和小波去噪理论,并通过仿真计算来评估提取效果.仿真计算表明该方法可减少测试次数,提高信噪比,对视觉脑干诱发电位处理结果显示,该方法的实际处理效果良好.     

稳恒流下腹主动脉旁瘤超声多普勒血流信号的仿真分析

腹主动脉旁瘤超声多普勒血流信号的仿真研究,可以为采用超声多普勒技术检测腹主动脉旁瘤的形成、生长过程和估计动脉旁瘤瘤体大小提供指导.先通过有限元数值计算方法得到稳恒流下腹主动脉旁瘤区域内的血液流场分布,然后采用余弦叠加的合成方法仿真出相应的超声多普勒血流信号.最后对仿真信号进行频谱分析,计算其平均频率,并研究它与腹主动脉旁瘤瘤体大小的关系.结果 表明:当动脉旁瘤较小时,平均频率的幅度变化较小;当动脉旁瘤较大时,平均频率的幅度变化较大.因此,采用平均频率的幅度变化可以在一定程度上估计动脉旁瘤的瘤体大小.     

间充质干细胞迁移中的信号通路

间充质干细胞因具有多向分化,来源广泛、取材容易和便于自体移植等特点,是一种理想的组织工程干细胞.国内外有关其用于治疗的研究已取得了一定的进展,但是其具体的作用机制仍不是很清楚.近来有关其信号通路的研究较多,本文就其中有关间充质干细胞迁移的相关通路,如PI-3K/AKT信号通路、MAPK/ERK1/2信号通路、Wnt3a信号通路、Jak/STAT信号通路、RhoA-Rho kinase信号通路、SMAD信号通路,进行综述,以便更全面的理解间充质干细胞迁移的机制.     

一种建立在有限电阻网络模型上的高分辨脑电图的新算法Ⅱ.实际头型

针对实际头模型的高分辨脑电解卷问题 ,本文在曲线坐标系下采用有限体元法 ,提出一种新的由头皮电位逆推皮层电位分布的新方法。方法以文中推导出的十八邻点有限电阻网络模型和超松弛迭代算法为基础。仿真计算和对实际测量数据的分析均证实方法的可行性。     

基于动态拉伸试验数据的脑组织粘性–超弹性材料模型参数求解

本研究旨在确定能够有效模拟冲击载荷作用下脑组织力学特性的粘性–超弹性本构方程。本文运用有限元仿真与优化算法相结合的方法,开展了脑组织粘性–超弹性材料模型参数求解。首先,基于脑组织动态单轴拉伸试验数据,建立最大拉伸率为1.3、应变率分别为30 s–1和90 s–1的脑组织动态拉伸有限元仿真模型。然后,以仿真预测的工程应力–应变曲线与参考试验测量结果均值曲线的拟合误差最小化作为优化设计的目标函数,利用多目标遗传算法进行材料模型参数求解。结果显示,运用本文所确定的本构方程的脑组织有限元模型能够准确地预测不同加载速率下的脑组织动态拉伸力学特性。应用本文获取的脑组织粘性–超弹性本构方程于颅脑有限元模型,将有利于提高模型在动态冲击载荷下的生物逼真度。