驾驶疲劳状态波动性特征的识别方法

针对疲劳状态变化的波动性特征,基于心率变异性指标构建了一种驾驶疲劳状态识别方法.以驾驶行为绩效为疲劳客观测评指标,给出了适应疲劳波动性特征的驾驶疲劳分级方法.以心率变异性的3项时域指标、5项频域指标为特征因子构建驾驶疲劳识别特征向量,结合支持向量机提出了一种适应小样本的驾驶疲劳状态识别模型.采用10名驾驶员连续4 h的驾驶行为绩效与心电数据,对模型方法予以了测试.测试结果表明:10名驾驶员1级、2级疲劳状态的正确识别率介于70%~82%,平均正确识别率为75%.     

可穿戴式心率检测系统的设计

针对当前心率检测仪稳定性差、功耗大、体积大等缺陷,设计一种实用性强的可穿戴式心率检测方案。本文详细介绍了脉搏信号采集电路设计,并以STM32芯片为控制核心,利用三轴加速度计获取噪声源构建自适应滤波器来消除运动干扰,对处理后数据存储、计算与结果显示,实现了对心率实时、连续、可靠的检测,展示了可穿戴设备在医疗、运动、健康等领域的美好应用前景。     

德州仪器推出全新片上信号链MCU

德州仪器（TI）宣布推出全新MSP430FG47x超低功耗微处理器（MCU）产品系列,以充分满足工程师对可提供低功耗、高性能以及有针对性外设集成等特性的MCU的需求,帮助他们迅速高效地开发具有可靠性、便捷性以及低成本等优势的医疗设备。MSP430FG47xMCU实现了完整信号链的片上集成,不但可降低设计复杂性,而且还可显著节省空间与成本。这些器件将帮助开发人员改进医疗服务质量与产品易用性,满足血糖计、数字体温表、脉搏血氧计以及血压／心率监测器等多种产品的需求。     

平移不变小波去噪法在胎儿心率提取中的应用

用传统的小波阈值法对超声多普勒胎儿心脏回波信号进行去噪处理时会产生Psuedo Gibbs现象,影响了去噪效果和胎儿心率值的提取。为了解决这个问题,在此基础上提出了平移不变小波法去噪。实验结果表明,该方法有效的抑制了Psuedo Gibbs现象,剔除了信号中的噪声,识别出被噪声淹没的有用信号,有利于心率值的提取。     

基于双摄像头的心率测量系统的设计与改进

针对在外部干扰或昏暗环境下利用图像光电容积描记(image Photoplethysmography,iPPG)技术进行心率测量时准确度较差,提出了一种自适应心率提取算法,并在嵌入式硬件平台上进行了验证。算法根据图像中人脸与背景区域的色度关系来识别不同的场景并启动合适的摄像头进行图像采集及自适应映射,接着对提取出的信号进行滤波,在信号质量评估后输出结果。上述方法在Zynq平台上进行了验证,使用双摄像头实现实时心率测量,并对结果进行可视化输出。实验结果表明:优化后的算法在光照及运动的双重干扰下的测量误差从3.36BPM降至2.78BPM,准确率提升了17.3%。另外,所设计的系统能够实现在极端黑暗条件下的心率采集,平均误差约为2.39BPM。     

基于机器学习和心率变异性的经皮耳迷走神经电刺激疼痛阈值预测

经皮耳迷走神经电刺激（taVNS）作为新兴的精神和心血管疾病的治疗方法,其刺激强度设置需要将刺激电流调整至疼痛阈值后再降低其幅值。该设置方式不仅缺乏一致性,且影响治疗效果和舒适度。本文提出了一种结合心率变异性（HRV）特征和机器学习回归模型的新方法,实现了taVNS疼痛阈值的预测。基于实验采集的数据,系统的比较了将HRV特征作为各种机器学习模型输入的预测精度。结果表明,HRV特征与极端随机树的组合性能最优,使用遗传算法去除冗余特征能够有效改善模型预测性能,均方根误差在1.18到1.56之间,均方差在0.77到0.96之间。该方法可用于不同个体的taVNS刺激强度的预测,对受试者在taVNS期间的治疗效果有积极作用。     

基于光纤传感的呼吸与心跳信号采集方法

为了实现无束缚式的居家健康生理信息检测,提出了一种基于光纤布拉格光栅传感器的呼吸与心跳信号采集方法。针对信号在测量过程中存在的噪声干扰问题,提出了一种变分模态分解联合改进小波阈值函数的降噪算法,首先利用变分模态分解去除信号中的大部分高频噪声,其次利用改进的小波阈值函数去除信号中的残余噪声。利用带通滤波器将降噪后信号中的呼吸与心跳信号分离并计算其频率。实验结果表明,该方法获得的心率的最大误差率为8.75%,呼吸的最大偏差为1 beat/min。     

驾驶员疲劳状态生理信号的DFA

通过去趋势波动分析(DFA)研究驾驶员疲劳状态的心率变异性信号和脑电信号特征.22名被试在驾驶模拟器上进行模拟驾驶作业,采集驾驶过程中的心率变异性和脑电信号并进行离线分析.Wil-coxon符号秩检验用于分析清醒和疲劳两种状态间DFA标度指数的差异,受试者工作曲线(ROC)分析用于确定DFA区分疲劳驾驶和清醒驾驶的能力.结果表明:疲劳状态时,心率变异性和脑电信号的标度指数显著增加(Wilcoxon符号秩检验,p＜0.01);心率变异性和脑电信号标度指数的ROC下面积最大分别为0.75和0.78.DFA的标度指数具有应用于驾驶疲劳监测系统的前景.     

多传感节点生理信息检测系统设计

本设计主要对人体体温、心率和血氧值进行提取分析,对系统组成中的电源模块、光源驱动模块和光电接收模块、红外温度模块、心电信号提取模块和无线传输模块进行了硬件设计.采用过采样技术对心电信号进行提取,提高了信号的稳定性和连续性.实验结果表明,该设计电路结构简单,稳定性好,测量精度高,功耗低,能够满足日常监测要求.     

数字心率计的单片机设计与实现

心率计是用来测量人体心脏跳动的次数的仪器,通过测量人体的心率反应身体的健康程度,因此测量的精确和性价比是衡量的一项重要指标。设计从简单和经济实用角度出发,采用普通的TCRT5000反射型光电传感器采集信号,经过放大电路、滤波电路、比较电路将输入信号变换为单片机所能够识别的脉冲信号,经单片机STC89C52进行定时、计数处理后通过显示电路显示输出,最终实现瞬时心率和平均心率的精确测量。