系統(tong)概(gai)述

ErgoLAB智能(neng)穿(chuan)戴人(ren)因生理記錄儀是津發科技自主研發的(de)第四代可(ke)穿戴(dai)人因記(ji)錄(lu)儀(yi)與多(duo)導生理記(ji)錄(lu)儀(yi)，采用多(duo)傳感器(qi)融合技術及算法，定位于精密(mi)科研級儀(yi)器(qi)設(she)備；ErgoLAB智能穿戴系(xi)統(tong)是完全自主(zhu)研發專(zhuan)利(li)技術，具有多項國家發明專(zhuan)利(li)與(yu)軟件著(zhu)作(zuo)權(quan)，通(tong)過了省部級新技術新產品認證(zheng)及國家防爆認證(zheng)，歐洲CE、美(mei)國(guo)FCC、歐盟(meng)Rohs、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001等多項國(guo)際(ji)管(guan)理體(ti)系認(ren)證。

ErgoLAB智能穿戴人(ren)因生理(li)記錄儀，可穿(chuan)(chuan)戴(dai)生理監測(ce)系統(tong)是一組(zu)能佩戴(dai)在人(ren)體(ti)各(ge)處的穿(chuan)(chuan)戴(dai)式多參數綜合檢測(ce)儀，主要(yao)包(bao)含2通道耳夾智(zhi)能穿戴傳感器，6通道手腕(wan)智能穿戴傳感器，4通(tong)道手(shou)指智(zhi)能穿戴傳感器(qi)，6通(tong)道胸帶智能穿戴(dai)傳感器。可實時監測(ce)人體的(de)SpO2血氧含(han)量、RESP呼吸頻率、HR心跳速(su)度、ECG心電變化、EDA皮電(dian)變化、PPG脈(mo)搏變化、SKT體溫(wen)、EMG肌(ji)電等生理指(zhi)標，還可(ke)以實時提取人體的姿(zi)態體位變化和GPS時(shi)空行(xing)為與空間位置(zhi)數據。智(zhi)能穿(chuan)戴技術可(ke)提供高(gao)質量、高(gao)精度數據采(cai)集同時(shi)被試佩戴舒適，是一(yi)套可(ke)在人體自然狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下或運動過程中持續實(shi)時(shi)監測(ce)(ce)(ce)測(ce)(ce)(ce)試者一(yi)系列生理(li)參數和人體狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)綜合測(ce)(ce)(ce)試系統，是監測(ce)(ce)(ce)長(chang)時(shi)程運動狀(zhuang)(zhuang)態(tai)和生理(li)參數的(de)最佳解決方(fang)案。

通過與高校及(ji)相關研(yan)究單(dan)位建(jian)立產(chan)學研(yan)合(he)作(zuo)，支(zhi)持后續二次(ci)開(kai)發(fa)和聯合(he)訂制研(yan)發(fa)， 可以結(jie)合神(shen)經網(wang)絡(luo)、機(ji)器學習等(deng)相關人(ren)工智能技術和(he)算法進行(xing)創新的(de)人(ren)的(de)狀(zhuang)態(tai)識(shi)(shi)別相關裝(zhuang)備研(yan)(yan)制和(he)開發，如人(ren)的(de)行(xing)為模(mo)式識(shi)(shi)別、情緒識(shi)(shi)別、疲勞狀(zhuang)態(tai)識(shi)(shi)別、認知負荷研(yan)(yan)究等(deng)，也(ye)可以進行(xing)士兵與(yu)運(yun)動(dong)員群體(ti)生理測試與(yu)反(fan)饋訓練、生命體(ti)征監測、人(ren)因數據記錄、人(ren)體(ti)狀(zhuang)態(tai)識(shi)(shi)別與(yu)預警等(deng)研(yan)(yan)究和(he)定制開發。

系統分析(xi)軟件：

系統配套ErgoLAB生理測(ce)試云平臺：包含(han)HRV心(xin)率變異(yi)性分(fen)析軟(ruan)件(jian)、EDA皮電反應(ying)分析軟件(jian)、RESP呼吸反(fan)應分析軟件、EMG肌電分(fen)析(xi)系統、以及General通用信號分(fen)析軟件(jian)。內置(zhi)針對(dui)(dui)性的信號處(chu)理算(suan)法，自動對(dui)(dui)數據進行濾波、降(jiang)噪(zao)、插值(zhi)、動態識別等信號處(chu)理，同時支(zhi)持各種(zhong)生(sheng)理指標(biao)進行時域分(fen)析、頻域分(fen)析以(yi)及非線性分(fen)析，并生(sheng)成(cheng)可視化報告圖(tu)表。同時結合ErgoLAB同(tong)步(bu)云平(ping)臺，可(ke)以整合其他人機環境數據如腦電與腦功能成像、眼動、行(xing)為與表情(qing)、動作與生物力(li)學、物理環境，并進行(xing)同(tong)步(bu)分析。所有的可穿戴數(shu)據采集模塊同(tong)步在線分(fen)析人體(ti)的腦電波變(bian)化、眼(yan)動軌跡、以及與情緒變(bian)化相(xiang)關的生理信號：肌電、心電、皮電、皮溫、呼吸(xi)、心率等生理變(bian)化。

ErgoLAB可穿戴手(shou)腕傳(chuan)感器：支持測量SpO2血(xue)容量(liang)脈搏、EDA皮膚電、SKT皮膚溫度等生理(li)信號(hao)以及ACC人體(ti)姿態數據采集為一(yi)體的新(xin)型智能穿戴人因與生理記錄儀。

ErgoLAB可穿戴胸帶傳感器(qi)：支持(chi)測量RESP呼吸、ECG心電、EDA皮膚電等生理(li)信號以及ACC人(ren)體(ti)姿態(tai)為一體(ti)的新(xin)型智能穿戴人(ren)因與生(sheng)理(li)記錄儀。

ErgoLAB可(ke)穿(chuan)戴手指(zhi)傳感器(qi)：支持測量PPG血容量脈搏(bo)、SpO2血(xue)氧飽和度、SKT皮膚溫度(du)和EDA皮(pi)膚(fu)電生理(li)信號(hao)為一體的新型智(zhi)能穿戴組合傳(chuan)感器(qi)。

ErgoLAB可穿戴耳夾(jia)傳感器：支持測量PPG血容量脈搏和SpO2血氧飽(bao)和(he)度等生(sheng)理信號為一體的新型智(zhi)能(neng)穿戴人(ren)因與生(sheng)理記(ji)錄(lu)儀。

ErgoLAB生理測(ce)試云平(ping)臺： 

1、完整的云(yun)項(xiang)目管理(li)(li)及研究(jiu)流程：包含云(yun)項(xiang)目管理(li)(li)、實驗設(she)計(ji)、同(tong)步(bu)記錄、數據回(hui)放、信號(hao)處理(li)(li)與分析，涵(han)蓋整個(ge)科(ke)學研究(jiu)流程。

2、滿足廣泛的云實驗(yan)設計需求(qiu)：適合(he)于實驗(yan)室環境、移動終端、虛擬仿真以及真實現場研究，創(chuang)建并(bing)運行(xing)實驗(yan)程序，刺激(ji)呈現與(yu)屏(ping)幕刷新同步。

ErgoLAB實驗設計(ji)云(yun)平(ping)臺：

基(ji)于云服務器進行(xing)實(shi)驗設(she)計(ji)，可以(yi)分發到任意或全(quan)部測試(shi)終端進行(xing)單(dan)人或群體(ti)實(shi)驗，涵蓋從實(shi)驗設(she)計(ji)、生成預覽(lan)、實(shi)驗運行(xing)到毫秒精度的數據收集(ji)(ji)、處(chu)理(li)分析全(quan)過程(cheng)。采集(ji)(ji)的所有多模態數據均(jun)實(shi)時上(shang)傳(chuan)存儲(chu)至云端數據庫，支持實(shi)驗設(she)計(ji)與(yu)大數據的云管理(li)、云共享與(yu)云協(xie)作(zuo)。

General通用信號分析軟(ruan)件： 

ErgoLAB生理(li)測試云平臺，除針對(dui)EMG、EDA、HRV、RESP信(xin)號的專業處理與分析軟(ruan)件之外(wai)，還提供了General通用信號(hao)分(fen)析(xi)軟件，包含如生物力(li)學信號(hao)（角度，加(jia)速度等）、環(huan)境信號(hao)（溫(wen)度、濕度、噪音、大(da)氣壓、光照等）、皮(pi)溫(wen)SKT、眼(yan)電等，該(gai)分析模塊默認為通用的處(chu)理方(fang)式，可(ke)滿(man)足基本(ben)的信號處(chu)理與分析統計。

HRV心率變(bian)異性分析軟件：

ErgoLAB生理測試云(yun)平臺心電與脈搏(bo)信號分析(xi)

1、數(shu)據處理與特征點提取(qu) ：系統內置多(duo)種信號處理方式，包括(kuo)小波(bo)、高/低(di)通濾波等對原始信(xin)號進行處理，自動(dong)標記R峰值點（包括異常值檢測、異常點矯(jiao)正），提(ti)取IBI間期，進(jin)行數據統計(ji)與分析，可一鍵導(dao)出.csv文件。

2、數(shu)據統計(ji)與可(ke)視化報(bao)告： 支持IBI間(jian)期的時域(yu)統計、經(jing)FFT轉(zhuan)換的頻(pin)域數據(ju)以及非(fei)線性分析，從不同角度挖掘數據(ju)信息。支持一(yi)鍵導出原始數據(ju)、處(chu)理數據(ju)、統計(ji)分析數據(ju)以及結果的可(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(cha)統計 ：支持HRV信號與多(duo)模(mo)(mo)態數據進(jin)行(xing)交叉(cha)統計分析，包括行(xing)為(wei)、眼動、腦電(dian)、動作捕捉以及其他的生理電(dian)信號數據，實(shi)現多(duo)維度的結果驗(yan)證與多(duo)模(mo)(mo)態數據更精確(que)的的狀態識別。

4、信號分析模塊：

信(xin)號分(fen)析(xi)模塊包括時域分(fen)析(xi)、頻域分(fen)析(xi)和非線性分(fen)析(xi)三(san)種(zhong)，三(san)者可實(shi)現自由轉換。

A.     時(shi)域分析（Time Domain）：包括(kuo)全程(cheng)記(ji)錄期間(jian)所有N-N間期的(de)均值（MeanIBI）、全程記錄期間(jian)所有N-N間期的標準差（SDNN）、全(quan)程記錄期間(jian)所有N-N間期的標準(zhun)差平均值SDANN、相鄰N-N間期差(cha)(cha)值的標準(zhun)差(cha)(cha)（SDANN Index）、相鄰N-N間(jian)期之差的標準差（SDSD）相鄰N-N間(jian)期(qi)差值(zhi)的均方根（RMSSD）、相鄰N-N間期(qi)之差大于50ms的(de)比(bi)例（PNN50）、相鄰(lin)N-N間(jian)期之差大于20ms的比例(li)（PNN20）。SDNN與總體(ti)變異(yi)性相關，而RMSSD與(yu)副(fu)交感神經影響(xiang)心率的活動(dong)有關。

B.     頻域分(fen)析（Frequency Domain）：運用(yong)參數(shu)模型(xing)法和快速傅里葉變(bian)化將時域(yu)分析(xi)信號轉(zhuan)換(huan)為頻(pin)(pin)(pin)域(yu)分析(xi)信號，用(yong)以表達(da)不同頻(pin)(pin)(pin)率的變(bian)異數(shu)量(liang)，包括：高(gao)頻(pin)(pin)(pin)段（HF 0.15-0.4Hz）、低頻段（LF 0.04-0.15Hz）、極低頻段（VLF 0.0033-0.04Hz）和超低頻段（ULF 0-0.0033Hz），并(bing)對信號進(jin)行功率(lv)譜(pu)密(mi)度分(fen)(fen)析。從功率(lv)譜(pu)密(mi)度中(zhong)確定信號的(de)頻帶，將(jiang)在(zai)功率(lv)譜(pu)分(fen)(fen)析圖(tu)中(zhong)以不同(tong)的(de)顏色區(qu)分(fen)(fen)。統計數據包(bao)括Power、Power Percent、Power Norm以及(ji)Peak、Total Power、LF/HF指標統計。

C.     非線性分(fen)析(xi)：散點圖分(fen)析(xi)（Pioncare）,利(li)用R-R間期變(bian)化(hua)繪制圖像(xiang)，包含了(le)HRV的(de)線(xian)性(xing)和非(fei)線(xian)性(xing)的(de)變化趨勢了，給出了心臟波動的(de)直(zhi)觀顯示，能揭示非(fei)線(xian)性(xing)過程和非(fei)周期性(xing)運動。同時引(yin)入了向量(liang)長度指數(shu)和向量(liang)角度指數(shu)，分(fen)別(bie)反映(ying)R-R間(jian)期的(de)變化(hua)程度和相鄰R-R間期的變化(hua)程度(du)。參數包(bao)含垂直偏(pian)差SD1，水平偏差SD2；差值散點圖（Scatter）：時間序列中連續的速率值之間的相關性，以連續三個IBI點做差值(zhi)(zhi)得到一個坐標(biao)點做圖，得到四個象限(xian)的值(zhi)(zhi)。參數(shu)指標(biao)包(bao)括(kuo)：第一象限(xian)點的個數(shu)A++、第三象限點的個數B--。

EDA皮膚電反應分析(xi)軟件：

ErgoLAB生理測試云平臺皮電(dian)信號分析軟(ruan)件包含如下(xia)功能:

1、SC皮膚(fu)電導(dao)數據分析：SC上升一般反應注意/情緒喚(huan)醒度的升高，降低代(dai)表注意/情緒喚醒度(du)下降。系統(tong)通過多種平滑處(chu)理方法自動提取隨時(shi)間變化的SC皮膚(fu)電導數值（單位μS），并(bing)一鍵導(dao)出(chu)CSV文件。

2、SCR事件(jian)相關(guan)皮電(dian)分析：Phasic信號(hao)是潛藏在tonic信(xin)號(hao)之下，系統通(tong)過出汗模型(xing)自動(dong)提取Phasic EDA。通過自定義設置SCR幅值與時間窗口，完成事件相關SCR（ER-SCR）分析，包括nSCR、Latency、Amp、SCL、P.Driver Density、P.Driver Sum等數據指標，充分(fen)滿足研究者(zhe)分(fen)析(xi)需求。

3、SCL時相相關(guan)皮電(dian)分析：通過數學算法(fa)去除SCRs后平均的皮電(dian)水平值（SCL），系統自(zi)動(dong)完成自(zi)定義事件片段(duan)或手(shou)動(dong)劃(hua)分(fen)時(shi)間(jian)片段(duan)區域的漸變信號Tonic（SCL）分析(xi)，并(bing)導出時域信號Mean、Max、Min、SD、Variance、Polar Distance等數(shu)據指標。

EMG肌電信號分析軟件：

ErgoLAB生(sheng)理測試(shi)云平臺肌(ji)電分(fen)析(xi)軟件(jian)自動對(dui)原始數據進行濾(lv)波降噪處理，根據MVC進(jin)行數據(ju)歸一化(hua)與(yu)統計分析(xi)。時(shi)域分析(xi)包括(kuo)原始數據(ju)、處理(li)數據(ju)、歸一化(hua)數據(ju)的(de)Mean、Max、Min、SD、Variance、RMS、Mean Absolute Value、iEMG等指標；頻域分(fen)析的中值(zhi)頻率、均值(zhi)頻率、可視化頻譜圖，系(xi)統(tong)支持自動識別周(zhou)期性(xing)動態用力分(fen)析。

RESP呼(hu)吸(xi)信號分(fen)析(xi)軟件(jian)：

ErgoLAB生理測(ce)(ce)試云平臺(tai)呼(hu)吸反應分析(xi)軟(ruan)件提供多種濾波(bo)方(fang)式，便于根據(ju)研究需要進行選擇與(yu)自定(ding)義調(diao)節。還可監測(ce)(ce)與(yu)分析(xi)全(quan)程以及階段化的數(shu)(shu)據(ju)信(xin)息處理方(fang)式，更加精準的分析(xi)某一時(shi)間(jian)段內(nei)的呼(hu)吸行為。從而統計(ji)并導出呼(hu)吸信(xin)號(hao)的時(shi)域(yu)與(yu)頻域(yu)數(shu)(shu)據(ju)報告，具體數(shu)(shu)據(ju)包括時(shi)域(yu)數(shu)(shu)據(ju)AVRESP、SD、Max、Min、Rang；頻域數據Power、Peak值，以及(ji)可(ke)視化的功率譜圖等(deng)。