系(xi)統概述

ErgoLAB智能穿戴人因生理記錄儀是津發科(ke)技自(zi)主研發的第(di)四代可穿戴人因記錄儀(yi)與(yu)多(duo)導(dao)生理記錄儀(yi)，采用多(duo)傳感器融合(he)技術及算法，定位于精密科研級儀(yi)器設備(bei)；ErgoLAB智能穿戴系統是完全自主研發專(zhuan)利技術，具有多項國家發明(ming)專(zhuan)利與軟件著作權，通過了省部級新技(ji)術新產品認證及國家防爆(bao)認證，歐(ou)洲CE、美國FCC、歐(ou)盟Rohs、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001等多項國際管理體系認證。

ErgoLAB智(zhi)能穿戴人因生理(li)記(ji)錄儀，可穿戴(dai)生理監(jian)測系統是一組能佩(pei)戴(dai)在(zai)人體各(ge)處的穿戴(dai)式多參數綜合(he)檢測儀(yi)，主要(yao)包含2通道耳夾智(zhi)能穿戴傳感器，6通道(dao)手腕智能(neng)穿戴傳(chuan)感器，4通道手指智能穿戴傳感器(qi)，6通道胸(xiong)帶(dai)智能穿戴(dai)傳感(gan)器。可實時(shi)監測人體的(de)SpO2血氧含(han)量、RESP呼(hu)吸頻率(lv)、HR心跳(tiao)速度、ECG心電變化、EDA皮(pi)電變化、PPG脈搏變(bian)化、SKT體溫(wen)、EMG肌(ji)電等(deng)生理指標，還可以實時提取人體(ti)的姿(zi)態(tai)體(ti)位變(bian)化和(he)GPS時(shi)(shi)空(kong)行為與空(kong)間位置(zhi)數據。智能(neng)穿戴技術可(ke)提供(gong)高質量、高精度數據采集同時(shi)(shi)被試佩戴舒適，是一(yi)套(tao)可(ke)在人體自然狀(zhuang)態下(xia)或(huo)運動過(guo)程中持續實時(shi)(shi)監測測試者(zhe)一(yi)系列(lie)生理(li)參數和(he)人體狀(zhuang)態的綜合測試系統，是監測長時(shi)(shi)程運動狀(zhuang)態和(he)生理(li)參數的最佳解(jie)決(jue)方案。

通過與(yu)高(gao)校及相關研(yan)究單位建立產學研(yan)合(he)作，支持后續(xu)二次開發和聯合(he)訂制(zhi)研(yan)發， 可(ke)以(yi)結合神經網(wang)絡、機(ji)器學(xue)習等(deng)相關人(ren)工智(zhi)能技術和(he)(he)算(suan)法進行創(chuang)新的人(ren)的狀(zhuang)態(tai)識別相關裝(zhuang)備研(yan)制和(he)(he)開發，如(ru)人(ren)的行為(wei)模式(shi)識別、情緒識別、疲勞狀(zhuang)態(tai)識別、認知負荷研(yan)究(jiu)等(deng)，也可(ke)以(yi)進行士(shi)兵與(yu)運(yun)動(dong)員(yuan)群(qun)體(ti)生理(li)測(ce)試(shi)與(yu)反饋(kui)訓練(lian)、生命體(ti)征監測(ce)、人(ren)因數據記錄、人(ren)體(ti)狀(zhuang)態(tai)識別與(yu)預警等(deng)研(yan)究(jiu)和(he)(he)定制開發。

系(xi)統分析(xi)軟件：

系統配套ErgoLAB生理測試云(yun)平臺：包(bao)含HRV心率變異性分析軟件(jian)、EDA皮電反應分析軟(ruan)件、RESP呼吸反應分析軟(ruan)件、EMG肌(ji)電分析系統、以(yi)及General通用信(xin)號分析(xi)軟件。內(nei)置針(zhen)對(dui)性的信(xin)號處理(li)算(suan)法，自動對(dui)數據進行濾(lv)波、降噪、插(cha)值、動態識別等信(xin)號處理(li)，同時(shi)支持各種生(sheng)理(li)指標(biao)進行時(shi)域分析(xi)、頻域分析(xi)以及非線性分析(xi)，并生(sheng)成可視化報告圖表。同時(shi)結合ErgoLAB同(tong)步(bu)云平臺，可以整合其他人機環(huan)境(jing)數據如腦電與腦功能成像、眼動、行為與表情(qing)、動作與生物力學、物理環(huan)境(jing)，并(bing)進行同(tong)步(bu)分析。所(suo)有的(de)可(ke)穿戴(dai)數據采集模塊同(tong)步在線(xian)分析(xi)人(ren)體的(de)腦電(dian)波變化(hua)(hua)、眼動軌跡、以及與情緒變化(hua)(hua)相關的(de)生(sheng)理信號：肌電(dian)、心電(dian)、皮電(dian)、皮溫、呼吸、心率等生(sheng)理變化(hua)(hua)。

ErgoLAB可穿戴手腕傳感器：支持(chi)測(ce)量SpO2血(xue)容量脈搏(bo)、EDA皮膚(fu)電、SKT皮膚溫度等生(sheng)理信號(hao)以及ACC人(ren)體姿(zi)態數據采集(ji)為一體的新型智能穿戴人因與生理記錄儀。

ErgoLAB可穿戴(dai)胸帶傳感(gan)器(qi)：支持測(ce)量RESP呼吸、ECG心電(dian)、EDA皮(pi)膚電等(deng)生理信號以及(ji)ACC人(ren)體姿態為一體的新(xin)型智能穿戴人(ren)因與生理記錄儀。

ErgoLAB可穿(chuan)戴手指傳感器：支持(chi)測量PPG血容量脈(mo)搏(bo)、SpO2血氧飽和(he)度、SKT皮膚溫度和EDA皮膚電生理信號為一體的新型智(zhi)能穿(chuan)戴(dai)組合傳感器。

ErgoLAB可穿戴耳(er)夾傳感器：支(zhi)持測量(liang)PPG血容量(liang)脈搏(bo)和(he)SpO2血氧飽和度等生(sheng)(sheng)理(li)信(xin)號為(wei)一(yi)體的新(xin)型智能穿戴人(ren)因與生(sheng)(sheng)理(li)記錄儀。

ErgoLAB生理測試云平(ping)臺： 

1、完整的云項(xiang)目管(guan)理(li)及研(yan)究(jiu)流(liu)(liu)程(cheng)：包含云項(xiang)目管(guan)理(li)、實驗設計、同步記錄、數據回放、信號處理(li)與(yu)分析，涵(han)蓋整個科學研(yan)究(jiu)流(liu)(liu)程(cheng)。

2、滿(man)足(zu)廣泛的云實(shi)驗(yan)設計需求(qiu)：適合于實(shi)驗(yan)室環境、移動(dong)終端、虛擬仿真以及真實(shi)現場研(yan)究，創建并運行實(shi)驗(yan)程序，刺激呈(cheng)現與屏幕刷新(xin)同步。

ErgoLAB實驗設計云(yun)平臺：

基于云(yun)服(fu)務器進行實驗(yan)設(she)計，可(ke)以分(fen)發到任(ren)意或(huo)全部測試終端進行單人或(huo)群體實驗(yan)，涵(han)蓋從實驗(yan)設(she)計、生成預覽、實驗(yan)運行到毫秒精度(du)的數(shu)(shu)據(ju)收集(ji)(ji)、處理分(fen)析全過程(cheng)。采集(ji)(ji)的所有多模態(tai)數(shu)(shu)據(ju)均實時(shi)上傳存儲至云(yun)端數(shu)(shu)據(ju)庫(ku)，支持(chi)實驗(yan)設(she)計與大(da)數(shu)(shu)據(ju)的云(yun)管理、云(yun)共享與云(yun)協作。

General通用信號(hao)分(fen)析軟件(jian)： 

ErgoLAB生理測試云平臺，除針對EMG、EDA、HRV、RESP信號的(de)專業處理與(yu)分析軟件之(zhi)外，還(huan)提(ti)供了General通用信號分析軟件，包含如生物力學信號（角度，加速度等）、環境信號（溫度、濕度、噪音(yin)、大氣壓(ya)、光照等）、皮(pi)溫SKT、眼電等(deng)，該分析模塊(kuai)默認為通用的(de)處理(li)方(fang)式，可滿足(zu)基(ji)本的(de)信號處理(li)與分析統計。

HRV心率變異性分(fen)析軟件：

ErgoLAB生(sheng)理測試云平臺心電與脈搏信號分析

1、數(shu)據處理與特征點提取 ：系統(tong)內置多(duo)種(zhong)信號處理(li)方式，包括小波、高/低通濾(lv)波等對(dui)原始信(xin)號進行處(chu)理，自動標記(ji)R峰值點（包括異常值檢(jian)測、異常點矯正），提(ti)取(qu)IBI間期，進(jin)行(xing)數據統計與分析(xi)，可(ke)一鍵導出(chu).csv文(wen)件。

2、數據統計與可視化報告： 支持(chi)IBI間期(qi)的(de)時域統計、經FFT轉(zhuan)換(huan)的頻域數(shu)據以及(ji)非線性分析，從不同角(jiao)度挖掘數(shu)據信息。支(zhi)持一(yi)鍵導出原始數(shu)據、處(chu)理數(shu)據、統計分析數(shu)據以及(ji)結果的可(ke)視化報告，更加(jia)可(ke)靠與(yu)豐富。

3、多模態(tai)數據同步交叉統計(ji) ：支持HRV信號(hao)與多模態(tai)數(shu)據進行交叉統(tong)計分析，包(bao)括(kuo)行為、眼動、腦(nao)電、動作捕捉(zhuo)以(yi)及(ji)其他的(de)生理電信號(hao)數(shu)據，實現多維度的(de)結果驗證與多模態(tai)數(shu)據更精確的(de)的(de)狀態(tai)識別。

4、信(xin)號(hao)分析模塊：

信號分(fen)析(xi)模塊包括時域分(fen)析(xi)、頻域分(fen)析(xi)和(he)非(fei)線性分(fen)析(xi)三(san)種，三(san)者可實現自(zi)由轉換(huan)。

A.     時(shi)域分析（Time Domain）：包括全程記錄期間所有N-N間期(qi)的均值（MeanIBI）、全(quan)程記錄(lu)期(qi)間所有N-N間期的標準差（SDNN）、全程記錄(lu)期間所有N-N間期的標準差平(ping)均值SDANN、相鄰N-N間期差值(zhi)的(de)標準差（SDANN Index）、相鄰N-N間期之差的標(biao)準差（SDSD）相鄰(lin)N-N間期差(cha)值的均(jun)方(fang)根（RMSSD）、相鄰N-N間(jian)期(qi)之差(cha)大于50ms的(de)比例(li)（PNN50）、相鄰N-N間期之差(cha)大于20ms的(de)比(bi)例（PNN20）。SDNN與總體變異性相關(guan)，而RMSSD與(yu)副交(jiao)感神經影響(xiang)心(xin)率的活動有關。

B.     頻域分析（Frequency Domain）：運(yun)用(yong)參(can)數(shu)(shu)模型法和(he)快(kuai)速傅里葉(xie)變化將時域(yu)分析信號轉換為頻域(yu)分析信號，用(yong)以表達不同頻率的變異數(shu)(shu)量，包括：高頻段(duan)（HF 0.15-0.4Hz）、低頻段（LF 0.04-0.15Hz）、極低頻段（VLF 0.0033-0.04Hz）和超低(di)頻(pin)段（ULF 0-0.0033Hz），并對信號進行功率(lv)譜(pu)密(mi)度分(fen)析。從功率(lv)譜(pu)密(mi)度中確定信號的頻(pin)帶，將在(zai)功率(lv)譜(pu)分(fen)析圖中以不同的顏色區分(fen)。統計數據包括Power、Power Percent、Power Norm以(yi)及Peak、Total Power、LF/HF指標統計。

C.     非線性分析(xi)：散點圖(tu)分析(xi)（Pioncare）,利(li)用R-R間(jian)期變(bian)化繪制(zhi)圖像，包含了HRV的(de)線(xian)性和(he)非(fei)線(xian)性的(de)變(bian)化趨(qu)勢(shi)了(le)，給出了(le)心臟波動的(de)直觀(guan)顯示，能揭示非(fei)線(xian)性過(guo)程和(he)非(fei)周(zhou)期性運動。同時引入(ru)了(le)向量長度指數和(he)向量角度指數，分別(bie)反(fan)映R-R間期的變化程(cheng)度和相(xiang)鄰R-R間期(qi)的變化(hua)程度。參數包含(han)垂直偏差SD1，水平偏差(cha)SD2；差值散點圖（Scatter）：時(shi)間(jian)序(xu)列中連(lian)續的速率(lv)值之(zhi)間(jian)的相關性，以連(lian)續三個IBI點(dian)做差值(zhi)得(de)(de)到(dao)一個(ge)坐標(biao)點(dian)做圖，得(de)(de)到(dao)四(si)個(ge)象限的值(zhi)。參數指(zhi)標(biao)包括：第一象限點(dian)的個(ge)數A++、第三象限(xian)點的個數B--。

EDA皮膚電(dian)反應分析軟件：

ErgoLAB生理(li)測試(shi)云平臺皮電(dian)信號分析軟件包含如下(xia)功(gong)能:

1、SC皮膚電(dian)導數據分析：SC上升一般(ban)反應注意/情緒喚醒度的升高，降低(di)代(dai)表(biao)注意/情緒喚醒(xing)度下降。系統(tong)通過多種平滑處理方(fang)法自動提取隨(sui)時間變化(hua)的(de)SC皮膚電導數(shu)值（單位μS），并一(yi)鍵(jian)導出(chu)CSV文件(jian)。

2、SCR事(shi)件相關皮電(dian)分析：Phasic信號(hao)是(shi)潛藏(zang)在tonic信號之(zhi)下，系(xi)統通過出(chu)汗模型自動提取Phasic EDA。通過自定義設置SCR幅值與(yu)時間窗口，完成(cheng)事件(jian)相關SCR（ER-SCR）分析(xi)，包括nSCR、Latency、Amp、SCL、P.Driver Density、P.Driver Sum等(deng)數據指標，充分滿足研究者分析(xi)需求。

3、SCL時相相關皮電(dian)分析(xi)：通過數學算法去(qu)除SCRs后平(ping)均的皮電水平(ping)值（SCL），系統自動完成自定義(yi)事(shi)件(jian)片(pian)段或(huo)手動劃分時間片(pian)段區域的漸變信號Tonic（SCL）分析，并(bing)導出時(shi)域(yu)信號Mean、Max、Min、SD、Variance、Polar Distance等數(shu)據指標。

EMG肌(ji)電信(xin)號(hao)分析軟件：

ErgoLAB生理測試云(yun)平臺肌電分析軟件(jian)自動對(dui)原(yuan)始數據(ju)(ju)進行濾波降噪處理，根據(ju)(ju)MVC進(jin)行數(shu)據(ju)歸一化(hua)與統計分(fen)析。時域(yu)分(fen)析包括原始數(shu)據(ju)、處理數(shu)據(ju)、歸一化(hua)數(shu)據(ju)的Mean、Max、Min、SD、Variance、RMS、Mean Absolute Value、iEMG等指標(biao)；頻域分(fen)(fen)析(xi)的中值頻率(lv)、均值頻率(lv)、可視(shi)化頻譜(pu)圖，系統(tong)支(zhi)持自(zi)動(dong)識(shi)別周期性動(dong)態用(yong)力分(fen)(fen)析(xi)。

RESP呼吸(xi)信號(hao)分析軟(ruan)件：

ErgoLAB生理(li)測試云(yun)平臺呼(hu)(hu)吸反(fan)應(ying)分析(xi)軟件提(ti)供多種濾(lv)波(bo)方式(shi)，便于根據(ju)研究(jiu)需要進(jin)行選擇與(yu)自定(ding)義(yi)調節。還(huan)可監測與(yu)分析(xi)全程以及階段(duan)化的(de)(de)數據(ju)信息處理(li)方式(shi)，更(geng)加精準的(de)(de)分析(xi)某一時間段(duan)內的(de)(de)呼(hu)(hu)吸行為。從而統計并(bing)導出呼(hu)(hu)吸信號的(de)(de)時域(yu)與(yu)頻域(yu)數據(ju)報告，具體(ti)數據(ju)包括時域(yu)數據(ju)AVRESP、SD、Max、Min、Rang；頻域數(shu)據Power、Peak值，以及(ji)可視化的功率譜圖等。