可穿戴心电信号采集与分析系统的设计与实现

针对传统心电采集设备的移动限制性以及佩戴的不舒适性,根据可穿戴计算特点,设计并实现了穿戴式心电采集与分析系统。系统采用自主研发的12/单导联心电采集模块进行心电信号采集,数据可存于采集设备或经3G网络传输到服务器端,同时所开发的软件可对心电图进行辅助病情分析,实现对佩戴人的心电监护。还研究并制作了插入式电极和织物电极,并通过二者的结合提高了采集心电信号的质量。实际佩戴和使用结果表明,使用插入式织物电极的可穿戴式心电采集设备具有良好的舒适性,心电信号波形的质量能够达到临床监控的要求。     

绝缘层参数对非接触电极心电检测性能的影响研究

心电图广泛用于人体心脏电活动特性研究和心脏相关疾病的诊断。常规的接触式湿电极普遍 使用导电膏,容易造成受试者的负担感和不适感,且存在皮肤过敏的风险,也不利于心电信号的长期监测。针对这个问题,该文设计了一种通过皮肤与电极感应层之间的容性耦合来获取心电信号的非接触电极,并搭建了基于 ADS1299 的生理信号采集系统,可实现无需导电膏、无需与皮肤直接接触的心电测量。在此基础上,该文全面研究了介于非接触电极和皮肤之间的绝缘层材料及厚度对心电信号的影响。研究结果表明,非接触电极可获取高质量的心电信号,且绝缘层参数对心电信号质量具有显 著的影响：棉布材料作为绝缘层时,心电信号质量最好;绝缘层厚度越小,心电信号质量越好。该研究结果可为非接触电极在移动健康监护中的进一步广泛应用提供重要的实验基础和理论依据。     

基于高输入阻抗放大器的EEG传感器设计

脑电（头皮脑电）图（EEG）是医疗上重要的诊断信息,目前非接触式干电极在采集EEG信号时具有使用简单、不易受环境约束的优点,具有着广阔的应用前景,已经成为全世界的热门研究课题。由于人体皮肤具有很高的阻抗,故要求非接触式干电极具有高输入阻抗。为了提高输入阻抗,采用深度电压串联负反馈来实现超高输入阻抗放大电路,并给出电路的设计和分析。深度电压串联负反馈的前置放大器能提供高达2.6×1011Ω的输入阻抗,有助于非接触式干电极进行信号的采集。     

微弱生理信号在多通道数据采集系统中的研究与实现

介绍了一种基于单片机C8051F300控制的微弱生理信号多通道数据采集终端的硬件研制。系统硬件主要包括干扰抑制电路、滤波放大电路以及单片机信号采集电路。采用普通Ag/AgCl电极、压电陶瓷器件、热敏电阻作为传感器采集心电信号、脉象信号和体温信号。利用单片机对获取的清晰生理参数信号,进行采样处理、存储和传送。实验结果表明,基于单片机C8051F300控制的微弱生理信号多通道采集系统可实时采集、保存与处理心电、脉象、体温等生理信号数据,并具有体积小、功耗低、性能稳定等优点。     

基于柔性电极的便携式心电监测系统研究

针对普通干电极和医用湿电极应用于心电监测系统时存在的问题,制备了 一种聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)基底上阵列金字塔结构的柔性电极.该电极通过阵列金字塔结构加大电极表面积,减小电极阻抗,并对心电信号处理电路、基于安卓端的APP等部分进行了设计,制作了便携式心电监测系统.实验结果表明...     

微弱生理信号在多通道数据采集系统中的研究与实现

介绍了一种基于单片机C8051F300控制的微弱生理信号多通道数据采集终端的硬件研制.系统硬件主要包括干扰抑制电路、滤波放大电路以及单片机信号采集电路.采用普通Ag/AgCl电极、压电陶瓷器件、热敏电阻作为传感器采集心电信号、脉象信号和体温信号.利用单片机对获取的清晰生理参数信号,进行采样处理、存储和传送.实验结果表明,基于单片机C8051F300控制的微弱生理信号多通道采集系统可实时采集、保存与处理心电、脉象、体温等生理信号数据,并具有体积小、功耗低、性能稳定等优点.     

基于柔性印刷工艺的表面肌电电极阵列装置的设计

设计了一种基于柔性印刷工艺的表面肌电电极阵列装置。该电极阵列由12个直径1.2mm的镀金圆电极分成两列组成,内部电极间距为3mm。电极载体材料(聚酰亚胺,厚50μm)具有较高的机械柔性,表面镀金(厚度2μm)的电极具有较低的阻抗,特制的聚酯双面胶带用于可重复使用的电极阵列装置的固定。在单指力量输出任务时记录指浅屈肌的多通道表面肌电(surface Electromyogram,sEMG)信号的实验中得到了稳定的基线和较好的sEMG信号。初步的实验结果表明,设计的这种低成本、体积小的高密度电极阵列装置能用于表面肌肉空间sEMG信号的检测。     

基于人机交互的心理健康动态监测数据分析及系统设计

虽然市场上有许多生理信号采集设备，用于人体心理健康监测。但这些设备不具有便捷、实时性等特点，不适合日常的推广。针对此问题，设计了一款基于心电、表面肌电的多模态生理信号采集系统，可用于对心理健康状况开展监测分析。文章包括以下内容：(1)系统硬件电路的设计，实现了便捷式、低功耗的多通道同步采集系统；(2)系统软件设计，包括设备驱动程序，设备应用程序和PC端应用程序；(3)系统数据预处理算法实现过程，并对心电和肌电信号进行预处理，并将采集到的生理信号波形与美国BIOPAC公司的MP150系统同等条件下采集的生理信号波形进行对照，保证多模态生理信号采集系统的有效性。最后，通过多分类SVM和DS证据理论算法对被试者的心理压力状态进行分类，实验证明多模态生理信号评估心理压力的可行性。     

一种基于自主芯片组的电生理眼镜

文章提出了一种基于自主芯片组的电生理眼镜,由信号采集模块、信号预处理模块、微控制器模块和信号分析模块组成。信号采集模块采用主动电极,因其高输入阻抗的特点,可以避免使用导电膏而提高系统实用性。信号预处理模块采用电生理模拟采集前端,对电生理信号进行滤波、放大,去除信号中的干扰,提高信号噪声比。微控制器模块采用意法半导体公司 Cortex-M0 处理器,主要实现电生理信号的模数转换、模拟前端设置、蓝牙模块收发控制。信号分析模块对电生理信号进行数字滤波、特征提取、心率监测。在此基础上,开展了针对颈部心电和脑机交互的实验并进行信号分析。     

基于柔性衬底的三维生物刺激微电极阵列研究

设计了一种基于聚酰亚胺薄膜的三维生物刺激微电极阵列,用于植入式人造视网膜应用.采用非硅MEMS技术,在柔性衬底上制备出具有生物相容性和化学稳定性,电极高度为80 μm的生物刺激电极阵列,通过PDMS牺牲层实现器件从基底的完整释放.实验中器件以聚酰亚胺和PDMS封装,电极柱和焊盘均镀金,从而提高电极的生物相容性.采用三电极法对微电极进行了电化学性能测试,在10-1～105Hz频率范围内,其阻抗为1.5～0.3 kΩ.制造出的器件尺寸小,质量轻,可靠性高,机械柔性好,符合生物电刺激要求.