天津工业大学学报最新期刊目录
基于可穿戴电子手套的手部运动虚拟现实系统————作者：王大鹏;韩柄添;张晓航;刘腾;孟垂舟;郭士杰;
摘要：为提升虚拟现实系统对于触觉感知的准确性和稳定性，提出一种基于多传感器信息融合的手部触觉感知穿戴式电子手套和一个虚拟现实系统。在穿戴式电子手套每根手指的背部布置柔性弯曲传感器（Flex）采集手指弯曲度信息，并在指尖布置力敏电阻器（FSR）实现触觉感知；传感器通过阻抗分压电路与电路板形成电性连接，经过模数转换（ADC）转换为数字信号；收集的传感器信号经过数字低通滤波电路后，通过串口通讯发送至开发的虚拟...
基于呼吸波形特征参数时间序列的AECOPD预测方法————作者：王慧泉;赵伟标;孟庆凯;马建新;童朝晖;曹志新;
摘要：为实现慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）事件的早期预测，搭建基于远程呼吸机的患者呼吸波形监测系统，收集记录29名发生疾病加重事件的患者和29名处于疾病稳定期的患者所用呼吸机的日常参数，从呼吸波形中提取能够反映患者呼吸节律的特征参数，利用多天数的特征参数构成特征时间序列，建立多个疾病加重预测模型，并利用与患者住院日期间隔不同天数的特征时间序列对预测模型进行评估。结果表明：随着预测窗口的增加，模...
基于连续无创生理参数驱动的死亡事件动态预警————作者：赵喆;赵鑫浩;郭宇;徐佳盟;耿雪荞;
摘要：为实现基于无创生理参数的重症患者死亡事件动态预警，从eICU合作研究数据库中提取了4 738名成年患者的30个参数，经过独热编码、采样率一致性处理和数据插补等预处理后，作为LigthGBM模型输入并训练模型；在学习窗口与预测窗口之间加入前瞻窗口，为医生决策提供宝贵时间，并采用10折交叉验证方法优化模型参数，以构建最佳死亡事件动态预警模型。研究结果表明：所构建模型预测准确率为0.852,ROC曲线下...
基于矩阵分解的三维动态电阻抗断层成像方法————作者：李秀艳;赵天晨;王琦;韩晶;
摘要：针对医学诊断成像和监测领域中运动目标在三维空间中的实时跟踪问题，基于电阻抗断层成像（EIT）技术，提出了一种矩阵分解的三维重建算法（3D-LS），通过同时考虑时间连续性和空间结构信息，有效分离三维电阻抗图像中的动态分量和背景分量。以小球运动为例，采用多线电极构建三维动态EIT模型并进行仿真和实验验证。结果表明：3D-LS算法重建的图像具有更好的三维结构连续性和更均匀的电导率分布；与传统成像算法相比...
基于多色彩空间抗照度变化的心率检测方法————作者：田会娟;张亚静;钱胜;黄玉彬;栾晨光;
摘要：针对基于非接触式的心率检测方法受光照变化干扰难以准确估计心率的问题，提出一种抑制光照变化的远程心率估计方法。首先采用YCbCr颜色空间的肤色模型，并建立皮肤掩膜，将该皮肤掩膜与原图像相乘提取面部肤色图，可以从复杂背景中过滤掉大部分非肤色区域，得到稳定的面部感兴趣区域（region of interest,ROI）肤色图像，减轻面部运动伪影干扰。其次，为抑制光照变化影响，将该区域的RGB颜色空间转换...
基于电极点位的针织运动紧身衣压力舒适性分析————作者：刘星;冯晨旸;师云龙;唐元冰;
摘要：为系统评估集成了柔性电极的针织运动紧身衣的压力舒适性，选取市售6款L号男式针织运动紧身衣作为实验样本，通过结合客观压力测试与主观舒适度评价，对静态直立、静坐伏案、扩胸运动和左右转体等典型运动姿态下的服装压力特征进行了量化分析。基于灰色近优分析法构建综合评价模型，分析了服装压力分布与运动舒适性的耦合机制。实验结果表明：不同款式服装在6种运动状态下的压力舒适性呈现显著差异。其中，样衣Z4与Z6采用高回...
基于心率变异性与机器学习的养老护理人员疲劳分类————作者：张欣;马帅;欧宗锟;彭成;韦然;
摘要：针对养老护理人员疲劳评估中主观量表法的局限性，提出基于心率变异性（HRV）与机器学习的养老护理人员疲劳分类方法。通过可穿戴设备采集78名护理人员736 h心电信号，使用巴特沃斯滤波与Pan-Tompkins算法进行预处理，系统提取了心率变异性的时域、频域及非线性域共42个特征参数，并采用皮尔逊相关系数法筛选18个关键特征，构建基于XGBoost的疲劳分类模型。结果表明：通过特征降维显著提升了模型性...
基于心率变异性的高水平运动员睡眠阶段分期分析————作者：常宁;肖云瀚;万帅;胡鑫;张少帆;崔玉婷;耿家先;
摘要：为了评估基于心率变异性（HRV）的可穿戴设备在高水平运动员睡眠监测中的可行性，设计Firstbeat监控系统与多导睡眠监测（PSG）的对比实验。选取30名高水平运动员连续2晚同步佩戴Firstbeat Bodyguard 3和PSG记录仪，收集60晚睡眠数据，比较清醒期、浅睡眠、慢波睡眠（SWS）和快速眼动睡眠（REM）的分期结果，比较2种方法在睡眠阶段分期中的差异。结果表明：Firstbeat与...
基于PEDOT∶PSS的导电水凝胶心电监测电极的研究进展————作者：王明;郑俊杰;周金利;
摘要：聚（3-4乙烯二氧噻吩）∶聚苯乙烯磺酸（PEDOT∶PSS）导电水凝胶因其具有高导电性、优异的生物相容性和可调控性设计等优点，在推动实时心电监测上具有举足轻重的作用。本文重点介绍了PEDOT∶PSS水凝胶的制备方法、性能调控策略及其在心电监测领域的应用。最后提出了未来的主要发展方向：开发兼具高稳定性与环境适应性的智能水凝胶，并优化其性能；开发高效、可扩展的新型制备技术；集成人工智能（AI）技术，实...
基于EIT技术的智能可穿戴传感器的研究进展————作者：王琦;王鑫;段晓杰;
摘要：基于电阻抗成像（EIT）技术的智能可穿戴传感器在工业、医疗和电子产品中有广泛的应用。本文概述了EIT成像原理，总结了EIT智能可穿戴传感器在传感器材料、硬件结构设计、软件算法等方面的研究进展，详细介绍了EIT智能可穿戴传感器在人机交互、智能机器人和医疗保健方面的应用，并展望了其未来发展前景：更轻薄柔软的传感器材料、软件算法的优化、物联网和5G技术的普及、成本的降低和制造工艺的改进，将使得基于EIT...
反溺水智能穿戴设备的研究进展————作者：杨瑞梁;刘重言;
摘要：针对联合国和我国政府对溺水问题的高度重视，从溺水监测方式、溺水报警方式、溺水救助方式等3个角度全面概述了反溺水智能穿戴设备的研究进展，为反溺水研究提供了必要的基础资料，并比较了不同穿戴位置对救助效果的影响，分析了反溺水智能穿戴设备和基于算法的溺水监测系统的不同。总结得出：采用以心率传感器为主的多类别传感器组合其监测效果最准确；根据不同使用场景选用对应的通信方式能够最大化救援效果；将手动气囊集成到自...
智能可穿戴设备：技术融合与应用发展————作者：贺军;张慧卿;陈军;郭书文;
摘要：综述了智能可穿戴设备在健康监测、运动辅助、军事、医疗康复等领域的应用情况，分析了智能传感技术、生物信号处理与无线传输技术、能源技术、材料技术等智能可穿戴设备的关键技术架构，指出智能可穿戴设备在监测精度、穿戴舒适性、数据安全与隐私等方面仍存在的诸多问题。未来，智能化可穿戴设备将向多功能集成化、智能化与个性化、柔性化与舒适化、跨领域深度融合方向发展，有望进一步便利人们的生活，推动社会的数字化与智能化升...
基于高强韧自修复聚氨酯的柔性应变传感器制备及其性能————作者：杨光;丁云鹏;邢任权;唐薪潮;闫静;
摘要：针对柔性应变传感器在使用中因疲劳或机械损伤而导致的传感性能失效问题，设计了一种基于多重氢键网络的高韧性、自修复聚氨酯，通过将其与导电的氧化锡锑（ATO）纳米纤维复合，获得了具有高稳定性和自修复能力的柔性应变传感器，并系统研究了其力学性能、传感性能和自修复性能。结果表明：所制备的自修复聚氨酯具有900%的断裂伸长率和8 MPa的拉伸强度；基于此聚氨酯所制备的柔性应变传感器在40%应变范围内拥有高达2...
PVA/HEDP/PEDOT∶PSS复合水凝胶的制备及传感应用————作者：周金利;王晨晓;魏烨;郑俊杰;王赛娅;
摘要：针对水凝胶拉伸性和稳定性不足导致应用受限的问题，采用简便的冻融法开发了一种基于羟基乙基二磷酸（HEDP）辅助的聚乙烯醇（PVA）复合水凝胶，并通过添加导电聚合物3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT∶PSS）来提升其导电性能。对复合水凝胶的结构进行表征，测试分析复合水凝胶的溶胀保水性能、力学性能和导电性能，并将其用于应变传感器考察复合水凝胶的应变传感性能。结果表明：PVA和HEDP的质量比...
柔性湿度传感器的研究进展————作者：贾正伟;
摘要：为推进智能可穿戴设备的核心传感单元柔性湿度传感器的研究与应用，重点剖析了高分子聚合物基、纸基、织物基、纱线基等柔性材料的设计策略，以及湿法纺丝、浸渍、喷涂、喷墨打印、印刷、折叠、缝纫、刺绣、编织等制造技术对传感器灵敏度与响应速度的提升机制，并系统综述了柔性湿度传感器在呼吸监测、汗液监测、伤口监测、运动监测等领域的应用进展，同时指出未来研究需聚焦多功能异质集成、自供电技术融合、生物相容性优化等方向，...
面向无创脑-机接口的耳脑电电极研究进展————作者：李广利;刘熊浩岚;陈娜羽;许谭妙;刘苹;
摘要：脑-机接口（brain-computer interface,BCI）研究中，头皮表面头发限制了传统头皮脑电（electroencephalogram,EEG）电极采集脑神经信号的能力，耳脑电电极避免与头发的接触，能够采集到与头皮相当的EEG信号，为EEG信号采集带来了新突破口。本文系统梳理了近年来耳EEG电极的研究进展，重点介绍了各类耳内电极和耳周电极的设计原理和关键性能，分析了耳EEG电极与传...
基于激光诱导石墨烯电极的柔性纸基摩擦纳米发电机————作者：杨丽;蒋晓琦;
摘要：为缓解传统能源稀缺带来的压力，同时减少能源开发和消耗过程中对环境的危害，采用激光直写技术，瞬态烧蚀牛皮卡纸，一步制备激光诱导石墨烯（laser induced graphene,LIG）电极，在LIG电极上旋涂硅橡胶（Ecoflex）形成摩擦负电层，制备单电极柔性纸基摩擦纳米发电机（card paper-triboelectric nanogenerator,CP-TENG）。分析扫描速率、激光功...
碳纤维基皮质醇电化学汗液选择电极的制备与表征————作者：刘皓;李至洁;罗丹;李君;
摘要：为了开发一种高稳定性、高灵敏度的无探针皮质醇传感器以适用于可穿戴汗液监测，设计了一种基于碳纤维（CF）的复合电极体系。通过电沉积普鲁士蓝（PB）和真空抽滤包覆壳聚糖（CS）构建CS-PB/CF基底，并以邻苯二胺为功能单体制备分子印迹聚合物（MIP）层，形成MIP/CS-PB/CF无探针电极。研究电极的形貌、电化学性能及柔性，并将其用于人体汗液中定量皮质醇检测。结果表明：PB与CS协同作用显著提升电...
长期电生理监测用柔性干电极的研究进展————作者：陈莉;杨颖;牛鑫;刘皓;
摘要：针对柔性干电极在动态环境下电极-皮肤界面接触阻抗高、信号稳定性差，长期佩戴时透气性不足易导致汗液积聚与皮肤不适的问题，系统综述了柔性干电极在共形接触优化与透气性提升两方面的研究进展，包括：仿生结构干电极、柔性薄膜干电极、原位成型干电极的研发；通过静电纺丝技术、激光切割技术、呼吸图法、单向排汗设计等对柔性干电极的透气排汗性能进行优化。并对其未来发展趋势进行了展望，指出柔性干电极还需在生物相容性、自修...
PPy/PAN/镀银尼龙纱线状超级电容器的制备及其性能————作者：石磊;王泽宇;胡艳丽;刘皓;
摘要：为了给智能可穿戴纺织服装配备舒适度高且性能优异的储能装置，以导电镀银尼龙（ANY）纱线为芯纱、静电纺聚丙烯腈（PAN）纳米纤维为包覆层制备包芯纱，再通过原位聚合聚吡咯（PPy）制备得到PPy/PAN/ANY纳米纤维包芯纱电极；分析吡咯的聚合时间对电极结构和性能的影响；并将最佳聚合条件下制备的纱线电极组装成对称型超级电容器，考察其电化学性能。结果表明：随着吡咯聚合时间的增加，纳米纤维表面的聚吡咯粒子...
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