系統概述

ErgoLAB智能穿戴人因生理記錄儀是津發(fā)科技自主研發(fā)的第四代可穿戴人因記錄儀與多導生理記錄儀，采用多傳感器融合技術(shù)及算法，定位于精密科研級儀器設備；ErgoLAB智能穿戴系統是完全自主研發(fā)專(zhuān)利技術(shù)，具有多項國家發(fā)明專(zhuān)利與軟件著(zhù)作權，通過(guò)了省部級新技術(shù)新產(chǎn)品認證及國家防爆認證，歐洲CE、美國FCC、歐盟Rohs、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001等多項國際管理體系認證。

ErgoLAB智能穿戴人因生理記錄儀，可穿戴生理監測系統是一組能佩戴在人體各處的穿戴式多參數綜合檢測儀，主要包含2通道耳夾智能穿戴傳感器，6通道手腕智能穿戴傳感器，4通道手指智能穿戴傳感器，6通道胸帶智能穿戴傳感器?？蓪?shí)時(shí)監測人體的SpO2血氧含量、RESP呼吸頻率、HR心跳速度、ECG心電變化、EDA皮電變化、PPG脈搏變化、SKT體溫、EMG肌電等生理指標，還可以實(shí)時(shí)提取人體的姿態(tài)體位變化和GPS時(shí)空行為與空間位置數據。智能穿戴技術(shù)可提供高質(zhì)量、高精度數據采集同時(shí)被試佩戴舒適，是一套可在人體自然狀態(tài)下或運動(dòng)過(guò)程中持續實(shí)時(shí)監測測試者一系列生理參數和人體狀態(tài)的綜合測試系統，是監測長(cháng)時(shí)程運動(dòng)狀態(tài)和生理參數的最佳解決方案。

通過(guò)與高校及相關(guān)研究單位建立產(chǎn)學(xué)研合作，支持后續二次開(kāi)發(fā)和聯(lián)合訂制研發(fā)， 可以結合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、機器學(xué)習等相關(guān)人工智能技術(shù)和算法進(jìn)行創(chuàng )新的人的狀態(tài)識別相關(guān)裝備研制和開(kāi)發(fā)，如人的行為模式識別、情緒識別、疲勞狀態(tài)識別、認知負荷研究等，也可以進(jìn)行士兵與運動(dòng)員群體生理測試與反饋訓練、生命體征監測、人因數據記錄、人體狀態(tài)識別與預警等研究和定制開(kāi)發(fā)。

系統分析軟件：

系統配套ErgoLAB生理測試云平臺：包含HRV心率變異性分析軟件、EDA皮電反應分析軟件、RESP呼吸反應分析軟件、EMG肌電分析系統、以及General通用信號分析軟件。內置針對性的信號處理算法，自動(dòng)對數據進(jìn)行濾波、降噪、插值、動(dòng)態(tài)識別等信號處理，同時(shí)支持各種生理指標進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析以及非線(xiàn)性分析，并生成可視化報告圖表。同時(shí)結合ErgoLAB同步云平臺，可以整合其他人機環(huán)境數據如腦電與腦功能成像、眼動(dòng)、行為與表情、動(dòng)作與生物力學(xué)、物理環(huán)境，并進(jìn)行同步分析。所有的可穿戴數據采集模塊同步在線(xiàn)分析人體的腦電波變化、眼動(dòng)軌跡、以及與情緒變化相關(guān)的生理信號：肌電、心電、皮電、皮溫、呼吸、心率等生理變化。

ErgoLAB可穿戴手腕傳感器：支持測量SpO2血容量脈搏、EDA皮膚電、SKT皮膚溫度等生理信號以及ACC人體姿態(tài)數據采集為一體的新型智能穿戴人因與生理記錄儀。

ErgoLAB可穿戴胸帶傳感器：支持測量RESP呼吸、ECG心電、EDA皮膚電等生理信號以及ACC人體姿態(tài)為一體的新型智能穿戴人因與生理記錄儀。

ErgoLAB可穿戴手指傳感器：支持測量PPG血容量脈搏、SpO2血氧飽和度、SKT皮膚溫度和EDA皮膚電生理信號為一體的新型智能穿戴組合傳感器。

ErgoLAB可穿戴耳夾傳感器：支持測量PPG血容量脈搏和SpO2血氧飽和度等生理信號為一體的新型智能穿戴人因與生理記錄儀。

ErgoLAB生理測試云平臺： 

1、完整的云項目管理及研究流程：包含云項目管理、實(shí)驗設計、同步記錄、數據回放、信號處理與分析，涵蓋整個(gè)科學(xué)研究流程。

2、滿(mǎn)足廣泛的云實(shí)驗設計需求：適合于實(shí)驗室環(huán)境、移動(dòng)終端、虛擬仿真以及真實(shí)現場(chǎng)研究，創(chuàng )建并運行實(shí)驗程序，刺激呈現與屏幕刷新同步。

ErgoLAB實(shí)驗設計云平臺：

基于云服務(wù)器進(jìn)行實(shí)驗設計，可以分發(fā)到任意或全部測試終端進(jìn)行單人或群體實(shí)驗，涵蓋從實(shí)驗設計、生成預覽、實(shí)驗運行到毫秒精度的數據收集、處理分析全過(guò)程。采集的所有多模態(tài)數據均實(shí)時(shí)上傳存儲至云端數據庫，支持實(shí)驗設計與大數據的云管理、云共享與云協(xié)作。

General通用信號分析軟件： 

ErgoLAB生理測試云平臺，除針對EMG、EDA、HRV、RESP信號的專(zhuān)業(yè)處理與分析軟件之外，還提供了General通用信號分析軟件，包含如生物力學(xué)信號（角度，加速度等）、環(huán)境信號（溫度、濕度、噪音、大氣壓、光照等）、皮溫SKT、眼電等，該分析模塊默認為通用的處理方式，可滿(mǎn)足基本的信號處理與分析統計。

HRV心率變異性分析軟件：

ErgoLAB生理測試云平臺心電與脈搏信號分析

1、數據處理與特征點(diǎn)提取 ：系統內置多種信號處理方式，包括小波、高/低通濾波等對原始信號進(jìn)行處理，自動(dòng)標記R峰值點(diǎn)（包括異常值檢測、異常點(diǎn)矯正），提取IBI間期，進(jìn)行數據統計與分析，可一鍵導出.csv文件。

2、數據統計與可視化報告： 支持IBI間期的時(shí)域統計、經(jīng)FFT轉換的頻域數據以及非線(xiàn)性分析，從不同角度挖掘數據信息。支持一鍵導出原始數據、處理數據、統計分析數據以及結果的可視化報告，更加可靠與豐富。

3、多模態(tài)數據同步交叉統計 ：支持HRV信號與多模態(tài)數據進(jìn)行交叉統計分析，包括行為、眼動(dòng)、腦電、動(dòng)作捕捉以及其他的生理電信號數據，實(shí)現多維度的結果驗證與多模態(tài)數據更精確的的狀態(tài)識別。

4、信號分析模塊：

信號分析模塊包括時(shí)域分析、頻域分析和非線(xiàn)性分析三種，三者可實(shí)現自由轉換。

A.     時(shí)域分析（Time Domain）：包括全程記錄期間所有N-N間期的均值（MeanIBI）、全程記錄期間所有N-N間期的標準差（SDNN）、全程記錄期間所有N-N間期的標準差平均值SDANN、相鄰N-N間期差值的標準差（SDANN Index）、相鄰N-N間期之差的標準差（SDSD）相鄰N-N間期差值的均方根（RMSSD）、相鄰N-N間期之差大于50ms的比例（PNN50）、相鄰N-N間期之差大于20ms的比例（PNN20）。SDNN與總體變異性相關(guān)，而RMSSD與副交感神經(jīng)影響心率的活動(dòng)有關(guān)。

B.     頻域分析（Frequency Domain）：運用參數模型法和快速傅里葉變化將時(shí)域分析信號轉換為頻域分析信號，用以表達不同頻率的變異數量，包括：高頻段（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），并對信號進(jìn)行功率譜密度分析。從功率譜密度中確定信號的頻帶，將在功率譜分析圖中以不同的顏色區分。統計數據包括Power、Power Percent、Power Norm以及Peak、Total Power、LF/HF指標統計。

C.     非線(xiàn)性分析：散點(diǎn)圖分析（Pioncare）,利用R-R間期變化繪制圖像，包含了HRV的線(xiàn)性和非線(xiàn)性的變化趨勢了，給出了心臟波動(dòng)的直觀(guān)顯示，能揭示非線(xiàn)性過(guò)程和非周期性運動(dòng)。同時(shí)引入了向量長(cháng)度指數和向量角度指數，分別反映R-R間期的變化程度和相鄰R-R間期的變化程度。參數包含垂直偏差SD1，水平偏差SD2；差值散點(diǎn)圖（Scatter）：時(shí)間序列中連續的速率值之間的相關(guān)性，以連續三個(gè)IBI點(diǎn)做差值得到一個(gè)坐標點(diǎn)做圖，得到四個(gè)象限的值。參數指標包括：第一象限點(diǎn)的個(gè)數A++、第三象限點(diǎn)的個(gè)數B--。

EDA皮膚電反應分析軟件：

ErgoLAB生理測試云平臺皮電信號分析軟件包含如下功能:

1、SC皮膚電導數據分析：SC上升一般反應注意/情緒喚醒度的升高，降低代表注意/情緒喚醒度下降。系統通過(guò)多種平滑處理方法自動(dòng)提取隨時(shí)間變化的SC皮膚電導數值（單位μS），并一鍵導出CSV文件。

2、SCR事件相關(guān)皮電分析：Phasic信號是潛藏在tonic信號之下，系統通過(guò)出汗模型自動(dòng)提取Phasic EDA。通過(guò)自定義設置SCR幅值與時(shí)間窗口，完成事件相關(guān)SCR（ER-SCR）分析，包括nSCR、Latency、Amp、SCL、P.Driver Density、P.Driver Sum等數據指標，充分滿(mǎn)足研究者分析需求。

3、SCL時(shí)相相關(guān)皮電分析：通過(guò)數學(xué)算法去除SCRs后平均的皮電水平值（SCL），系統自動(dòng)完成自定義事件片段或手動(dòng)劃分時(shí)間片段區域的漸變信號Tonic（SCL）分析，并導出時(shí)域信號Mean、Max、Min、SD、Variance、Polar Distance等數據指標。

EMG肌電信號分析軟件：

ErgoLAB生理測試云平臺肌電分析軟件自動(dòng)對原始數據進(jìn)行濾波降噪處理，根據MVC進(jìn)行數據歸一化與統計分析。時(shí)域分析包括原始數據、處理數據、歸一化數據的Mean、Max、Min、SD、Variance、RMS、Mean Absolute Value、iEMG等指標；頻域分析的中值頻率、均值頻率、可視化頻譜圖，系統支持自動(dòng)識別周期性動(dòng)態(tài)用力分析。

RESP呼吸信號分析軟件：

ErgoLAB生理測試云平臺呼吸反應分析軟件提供多種濾波方式，便于根據研究需要進(jìn)行選擇與自定義調節。還可監測與分析全程以及階段化的數據信息處理方式，更加精準的分析某一時(shí)間段內的呼吸行為。從而統計并導出呼吸信號的時(shí)域與頻域數據報告，具體數據包括時(shí)域數據AVRESP、SD、Max、Min、Rang；頻域數據Power、Peak值，以及可視化的功率譜圖等。