国家自然科学基金(51175334)
- 作品数：11 被引量：21H指数：3
- 相关作者：张文光马亚坤孙晓文李正伟杨鹏更多>>
- 相关机构：上海交通大学法国国立高等工程技术学校更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：医药卫生理学生物学化学工程更多>>
- 基于希尔伯特-黄变换人步行状态髋关节角度信号的分析方法被引量：1
- 2016年
- 目的提出一种基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)分析人步行状态髋关节角度信号的方法,并验证其可行性。方法首先,利用加速度传感器与陀螺仪组成的髋关节角度测量平台,测量健康人步行状态髋关节角度。其次,对此信号进行集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD),得到各本征模态函数(intrinsic mode functions,IMF),再对不同尺度的模态函数进行分析与组合。最后,对原信号进行Hilbert谱分析。结果得到反映运动模式的特征信号以及髋关节旋转轨迹所表示的步态特征。Hilbert谱显示出主运动模式内的波内频率调制现象与步频特征。结论此方法适用于步态疾病患者的康复与治疗,可以有效地将髋关节角度信号不同频率尺度的特征信号进行分解,实现中心修正与滤波,达到自适应分析患者步态信号的目的。
- 张春新张文光马亚坤孙晓文
- 关键词：希尔伯特-黄变换
- 基于神经电极形状参数的脑组织微动损伤仿真被引量：3
- 2015年
- 为了预测脑组织微动损伤,采用数值仿真法,基于超黏弹性本构对神经电极-大脑组织模型进行数值仿真,分析了神经电极形状参数(过渡圆角、楔形角、厚度)对脑组织微动损伤的影响规律.结果表明:圆角半径为20μm时最大应变与损伤区域均控制在较小范围;楔形角取为70°可降低最大应变10.34%,减少损伤区域34.52%;电极厚度为15μm时损伤区域最小.
- 马亚坤张文光李正伟
- 关键词：微动形状参数有限元
- 基于柔顺机构的减振神经电极的设计与评估被引量：2
- 2015年
- 为了提高神经电极长期稳定性,提出基于柔顺结构的新型减振神经电极的设计思路,对其柔性铰链进行建模分析,并采用有限元方法对电极-脑组织界面的微动进行静态分析和模态分析,研究了不同方向微振对电极-脑组织界面力学状态的影响,对新型减振电极与原电极的力学性能进行对比评估.结果显示,新型减振电极可以有效改善微振动环境下的应力状态：在横向微振环境下,有效降低最大应力6.64%;纵向微振环境下,有效降低最大应力4.47%;其二、三阶固有频率为3~8Hz,可避开微振的频率范围.新型减振电极可显著提高电极的减振能力,预期可有效提高电极工作寿命.
- 李正伟马亚坤张文光
- 关键词：微电极柔顺机构有限元法
- 聚苯胺-二氧化锰涂层的电化学合成及其对神经微电极界面性能的影响被引量：2
- 2014年
- 提出了一种简易、低成本的方法进行神经微电极的性能改进,以改善神经电极/神经组织的界面特性.采用电化学方法合成导电聚合物聚苯胺PANI和PANI-MnO2复合涂层,对神经微电极位点进行表面修饰;对修饰电极的表面形貌与电学性能进行测试,对比分析了MnO2掺杂对PANI涂层的影响.结果表明:MnO2掺杂改善了PANI涂层的表面形貌;与PANI修饰电极相比,PANI-MnO2修饰电极界面通过的电荷量提高了近7倍,电学性能稳定性更好,在神经信号相关的1kHz频率处阻抗降低到原来的1/6,PANI-MnO2复合涂层能更好地提高电极的电学性能.
- 张文光吴栋栋李正伟罗云
- 关键词：导电聚合物聚苯胺二氧化锰表面修饰
- 掺杂磺酸聚苯胺/碳纳米管复合膜电极制备及其应用被引量：4
- 2016年
- 采用共聚法制备了掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合薄膜,并用其对铂电极进行表面修饰而制备出复合膜电极;通过扫描电子显微镜和红外光谱仪对复合膜电极表面的形态和组分进行表征,并采用电化学方法对其导电性和电催化活性进行测试.结果表明:与聚苯胺电极相比,掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合膜电极的表面形态更均匀致密,导电性能显著提高,响应峰电流从145μA增加到1.61mA,表面电荷密度提高了12.1倍,且稳定性也相应提高;复合膜电极具有较高电催化活性,在草酸环境中对抗坏血酸(AA)的线性响应不受干扰,其线性相关系数为0.996 0,灵敏度为9.09A/(mol·cm2),氧化峰的电位差达到340mV,能够明显区分其混合物.
- 孙晓文杨鹏张文光
- 关键词：修饰电极聚苯胺多壁碳纳米管磺基水杨酸电催化活性
- 基体粗糙度对神经电极聚苯胺涂层性能的影响被引量：2
- 2016年
- 采用电化学粗糙法对铂电极基体表面进行粗糙化处理,研究基体粗糙度对沉积在电极表面的聚苯胺涂层的电化学特性和稳定性的影响.结果表明:采用电化学粗糙法能够显著增加电极的表面粗糙度,得到可控的粗糙化基体;随着粗糙系数(fR)的增加,粗糙化基体的双层电容近乎线性增长,当fR为424时基体的双层电容是光滑基体的77倍,聚苯胺(PANI)涂层在粗糙化基体表面的聚合速率也随之提高,涂层表面形态更为均匀、致密;提高基体粗糙度,PANI修饰电极的导电性能显著提升、界面阻抗降低,同时电极稳定性得到改善,粗糙化基体PANI修饰电极(fR为424)的电荷密度相比光滑基体提高了5.6倍、1kHz处的界面阻抗降低了1/2.与光滑基体表面的PANI涂层相比,粗糙化基体表面的样品更有利于神经电极的电记录和刺激.
- 孙晓文张文光
- 关键词：聚苯胺电聚合电荷密度
- 基于ANSYS/LS-DYNA的神经电极植入脑组织过程数值仿真被引量：4
- 2015年
- 目的 建立神经电极-脑组织数值仿真模型，研究神经电极在植入过程中对脑组织产生的植入损伤。方法 采用超黏弹性模型描述脑组织材料，基于单元删除法和最大主应变失效准则模拟组织破坏与分离，并通过平均等效应变量化组织植入损伤，考察神经电极楔形角、植入速度以及电极刚度对脑组织急性损伤的影响规律。结果 150°楔角所产生应变值较90°增加37.1%；100 μm/s慢速植入时电极植入路径上组织应变值较大（〉57%），500 μm/s较高速植入时植入路径上组织应变明显变小（〈25%）；而电极刚度对组织损伤影响不明显，电极刚度从165 GPa下降至5 kPa时，组织应变仅增加1%-2%。结论 数值仿真模型可为神经电极与植入参数设计提供参考，从而减少组织植入损伤，提高电极工作寿命，满足长期临床应用。
- 马亚坤张文光杨鹏
- 关键词：有限元分析
- 神经电极-脑组织界面微动环境力学特性仿真被引量：5
- 2013年
- 为了解决电极的长期寿命问题,采用有限元方法对电极-脑组织界面的微动进行静态分析和瞬态分析,基于商用电极A1x16-3-100-413进行建模,研究微动频率f和电极界面黏附状态对电极-脑组织界面力学状态的影响.结果表明,f对等效应力σ最大值有显著影响,高频率比低频率更不利于电极的长期稳定性,且存在临界值;f在20Hz左右时σ接近最大值,超过20Hz后f的影响减小;电极与脑组织之间的物理耦合度对界面力学状态有较大影响,增强电极和脑组织的黏附程度,可以有效减小微电极尖端和神经组织间的应力、应变以及分层,从而提高电极使用寿命.
- 吴栋栋张文光MERCERON Gilles罗云
- 关键词：微电极有限元法微动
- 基于内聚力模型的硅电极植入软组织数值仿真被引量：1
- 2016年
- 研究神经电极对软组织的植入损伤问题,关系到神经电极的长期寿命。基于内聚力单元,建立了神经电极植入软组织过程数值仿真模型;通过单轴拉伸试验并对软组织Ⅰ型裂纹体进行柔度测定,获得了组织基体超弹性力学本构和能量释放率。结果表明:植入损伤随能量释放率增加而显著增加;随着电极楔形角增加,植入损伤先增大后降低;外凸流线型电极相比于直线型与内凹型更有利于减少组织植入损伤。仿真结果可为新型神经电极植入参数设计提供参考,从而减少组织植入损伤,提高电极工作寿命。
- 马亚坤张文光
- 关键词：流线型
- 聚苯胺-碳纳米管涂层的电化学合成及其对神经微电极界面性能的影响被引量：1
- 2013年
- 研究提供了一种简易、低成本的方法进行神经微电极的性能改进,来改善神经电极/神经组织的界面特性。采用电化学方法合成导电聚合物聚苯胺PA-NI和PANI-MWCNT(多壁碳纳米管)复合涂层,对神经微电极位点进行表面修饰;对修饰电极的表面形貌与电学性能进行测试,对比分析了MWCNT掺杂对PANI涂层的影响。结果表明,MWCNT掺杂改善了PANI涂层的表面形貌;与PANI修饰电极相比,PA-NI-MWCNT修饰电极界面通过的电荷量提高了近14倍,电学性能稳定性更好,在神经信号相关的1kHz频率处阻抗降低到原来的1/8,PANI-MWCNT复合涂层能更好地提高电极的电学性能。
- 张文光吴栋栋李正伟罗云
- 关键词：导电聚合物聚苯胺碳纳米管表面修饰
