May26_CandleGel_Pump_Experiment

该数据集来源于一项针头深度与脉冲检测关系的实验研究，旨在探究脉冲信号是否能够替代针头深度作为检测指标。实验使用22G Quincke针头和M.4.4.1.22G传感器，穿刺材料为蜡烛凝胶，构建了一个内嵌管道的斜面蜡烛凝胶盒作为体模。实验在室温下进行，管道尺寸为10×8 mm，泵速为22 rpm。数据采集基于网格化表面测量模式：在蜡烛凝胶表面布置了6列（j、i、h、g、f、e）和11行（包括管道所在行及其上下各5行），行间距主要为10 mm，管道与相邻行间距为15 mm。每个测量点沿径向向管道中心以5 mm间隔进行多次录音，测量点与管道中心的轴向（Z轴）距离记录于文件名中。数据以.wav音频文件形式存储，文件名编码了列、行、到管道的距离（厘米）、材料、速度、针头类型、传感器类型和时间戳等关键实验参数。该数据集适用于针头定位、生物医学信号处理、传感器数据分析或医疗设备验证等任务。

原始信息汇总

数据集概述：May26_CandleGel_Pump_Experiment

该数据集记录了一项关于通过脉冲检测替代针头深度检测的实验，由Kuba执行。

实验目的

• 验证是否可以通过脉冲信号代替针头深度来进行检测。

实验设备与设置

• 针头规格：22G Quincke型针头
• 传感器：M.4.4.1.22G
• 穿刺材料：蜡烛凝胶
• 仿体设置：在一个带有倾斜表面的蜡烛凝胶盒子中嵌入一根完全填充的管子，以测量针尖与管子的相对距离。

实验条件

• 管尺寸：10 × 8 mm
• 泵速：22 rpm
• 测量环境：室温

距离参数

• 管中心到底部垂直距离：3.5 cm
• 管中心到顶部表面距离：6.3 cm
• 蜡烛凝胶表面距管中心的径向距离：6.3 cm

测量模式

• 网格布局：在蜡烛凝胶表面设置一个网格，包含6列（j, i, h, g, f, e）和11行（10行 + 管子所在行）。
  • 管子位于中心行，上下各有5行。
• 行间距：
  • 大部分相邻行间距为10 mm（行1-5，6-10）
  • 行5与管子之间、管子与行6之间间距为15 mm

测量点与文件名说明

• 每个网格点进行多次记录，针尖与管中心的距离每次沿径向方向靠近5 mm。
• Z轴方向到管子的距离可从文件名中提取。
• 文件名格式示例：e10_0.5_Foam_Speed-3_22g_quincke_120mm_M.4.4.1.22G_2026-06-11_11.29.04.wav
• 格式解释：列-行_到管子的距离(厘米)_材料_速度_针头类型_传感器类型_时间戳
• 额外说明：传感器位于通道0，通道1未连接。

许可协议

• CC-BY-NC-4.0（非商业性使用）

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

该数据集名为May26_CandleGel_Pump_Experiment，由Kuba执行构建，旨在探究能否通过脉冲检测替代针头深度测量。实验采用22G Quincke针头与M.4.4.1.22G传感器，以蜡烛凝胶为穿刺材料，构建了内置全填充管的倾斜表面凝胶盒体，以获取针尖与管道的相对距离。泵速设定为22 rpm，室温下进行测量。数据采集基于凝胶表面的网格布局，包含6列（j至e）和11行（每列10行加管道行），中央行对应管道位置，上下各5行，行间距多为10 mm，管道附近增至15 mm。沿径向朝管道中心每5 mm记录一次，每个测量点多次采集，以覆盖不同针尖至管道中心的距离。

使用方法

数据集可直接用于脉冲检测与针头深度预测模型的训练与评估。用户可根据文件名解析出空间坐标（列、行）和针尖与管道中心的Z轴距离，将信号波形与对应标签配对。建议预处理时提取通道0的音频信号，采用短时傅里叶变换或梅尔频谱图等特征提取方法。模型输入可设计为网格点序列，输出为距离或脉冲存在性。由于行间距不均，需在空间建模时引入显式坐标编码。此外，数据集适合验证基于物理模拟的穿刺检测算法，或作为迁移学习的源域数据。验证时建议按列交叉划分，评估模型泛化至不同空间位置的能力。

背景与挑战

背景概述

May26_CandleGel_Pump_Experiment数据集由研究人员Kuba于2026年创建，聚焦于医疗穿刺操作中脉冲检测替代传统针尖深度测量的研究假设。该数据集通过构建内部嵌入管道的蜡烛凝胶仿体，模拟人体组织穿刺场景，利用22G Quincke针尖与专用传感器采集多维度信号。实验设计了包含6列11行的表面测量网格，沿径向以5mm步进逼近管道中心，共生成数百组标注了针尖至管道三维距离的声波信号记录。该数据集的提出为触觉感知辅助穿刺技术提供了标准化验证平台，其精细化的空间采样策略和仿体构型设计对智能医疗设备校准及机器学习算法训练具有重要参考价值。

当前挑战

当前面临的核心挑战在于将脉冲信号特征与针尖-组织相对位置进行高精度映射，需克服信号噪声干扰及仿体与真实组织声学特性差异导致的泛化难题。构建过程中，仿体内部管道的精准定位与测量网格的毫米级对齐极具技术难度，需协调泵速、室温等环境变量对实验重复性的影响。此外，数据命名规则中隐含的多重参数（如列号、行号、绝对距离）增加了解析复杂性，如何从稀疏声波样本中提取鲁棒的空间关系表征仍是该数据集应用的主要瓶颈。

常用场景

经典使用场景

在医学模拟与传感器研发领域，May26_CandleGel_Pump_Experiment数据集为研究基于脉冲信号的穿刺深度检测提供了宝贵资源。该数据集通过构建仿生蜡烛凝胶体模，模拟人体组织穿刺场景，采集了不同针尖与目标管间距下的声学或振动信号。研究者可借此探索除传统针深测量外，利用脉搏波动特征来估计穿刺位置的可行性，为无创或微创穿刺导航技术奠定数据基础。

解决学术问题

该数据集直面临床穿刺操作中的核心难题——如何在不依赖影像引导的情况下，准确判断针尖与目标（如血管或神经）的相对位置。通过记录不同径向距离和轴向深度的信号数据，它支持验证“脉冲检测替代针深测量”的假设，推动穿刺精度与安全性的理论突破。其意义在于提供标准化实验范本，促进机器学习模型从信号中学习距离与组织界面的关联，减少对操作者经验的依赖。

实际应用

实际应用中，该数据集可赋能智能穿刺针或手术机器人的开发。例如，麻醉师在实施硬膜外麻醉或中心静脉穿刺时，系统可实时解析传感器信号中的脉搏波动，为操作者提供针尖与目标管间距的量化反馈，降低误穿风险。此外，在康复训练或疼痛管理中，该数据集的采集方案可迁移至个性化体模制作，用于培训新手医生掌握穿刺手感与信号判读技巧。

数据集最近研究

最新研究方向

在医学仿真与触觉传感领域，该数据集聚焦于利用凝胶仿体模拟人体组织，探索通过脉冲信号检测替代传统针深测量的可行性。当前前沿研究方向包括：基于声学或压力传感的实时穿刺引导技术，结合机器学习从波形特征中反演针尖-目标距离。该实验系统性地采集了不同径向位置与Z轴深度的信号，与2024年兴起的组织模拟材料标准化趋势相呼应，为无创或微创手术导航算法提供了高精度参考数据集。这一工作的意义在于推动穿刺精度向亚毫米级迈进，降低了对操作者经验的依赖，并有望加速智能医疗设备在麻醉、活检等场景中的临床转化。