系統(tǒng)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及算法，定位于精密科研級儀器設備；ErgoLAB智能穿戴系統(tǒng)是完全自主研發(fā)專利技術，具有多項國家發(fā)明專利與軟件著作權，通過了省部級新技術新產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(jiān)測系統(tǒng)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?？蓪崟r監(jiān)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，還可以實時提取人體的姿態(tài)體位變化和GPS時空行為與空間位置數據。智能穿戴技術可提供高質量、高精度數據采集同時被試佩戴舒適，是一套可在人體自然狀態(tài)下或運動過程中持續(xù)實時監(jiān)測測試者一系列生理參數和人體狀態(tài)的綜合測試系統(tǒng)，是監(jiān)測長時程運動狀態(tài)和生理參數的最佳解決方案。

通過與高校及相關研究單位建立產學研合作，支持后續(xù)二次開發(fā)和聯(lián)合訂制研發(fā)， 可以結合神經網絡、機器學習等相關人工智能技術和算法進行創(chuàng)新的人的狀態(tài)識別相關裝備研制和開發(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，也可以進行士兵與運動員群體生理測試與反饋訓練、生命體征監(jiān)測、人因數據記錄、人體狀態(tài)識別與預警等研究和定制開發(fā)。

系統(tǒng)分析軟件：

系統(tǒng)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(tǒng)、以及General通用信號分析軟件。內置針對性的信號處理算法，自動對數據進行濾波、降噪、插值、動態(tài)識別等信號處理，同時支持各種生理指標進行時域分析、頻域分析以及非線性分析，并生成可視化報告圖表。同時結合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、行為與表情、動作與生物力學、物理環(huán)境，并進行同步分析。所有的可穿戴數據采集模塊同步在線分析人體的腦電波變化、眼動軌跡、以及與情緒變化相關的生理信號：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、實驗設計、同步記錄、數據回放、信號處理與分析，涵蓋整個科學研究流程。

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

ErgoLAB實驗設計云平臺：

基于云服務器進行實驗設計，可以分發(fā)到任意或全部測試終端進行單人或群體實驗，涵蓋從實驗設計、生成預覽、實驗運行到毫秒精度的數據收集、處理分析全過程。采集的所有多模態(tài)數據均實時上傳存儲至云端數據庫，支持實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，可滿足基本的信號處理與分析統(tǒng)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、數據處理與特征點提取 ：系統(tǒng)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行處理，自動標記R峰值點（包括異常值檢測、異常點矯正），提取IBI間期，進行數據統(tǒng)計與分析，可一鍵導出.csv文件。

2、數據統(tǒng)計與可視化報告： 支持IBI間期的時域統(tǒng)計、經FFT轉換的頻域數據以及非線性分析，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(tǒng)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(tǒng)計 ：支持HRV信號與多模態(tài)數據進行交叉統(tǒng)計分析，包括行為、眼動、腦電、動作捕捉以及其他的生理電信號數據，實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域分析、頻域分析和非線性分析三種，三者可實現自由轉換。

A.     時域分析（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，而RMSSD與副交感神經影響心率的活動有關。

B.     頻域分析（Frequency Domain）：運用參數模型法和快速傅里葉變化將時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(qū)分。統(tǒng)計數據包括Power、Power Percent、Power Norm以及Peak、Total Power、LF/HF指標統(tǒng)計。

C.     非線性分析：散點圖分析（Pioncare）,利用R-R間期變化繪制圖像，包含了HRV的線性和非線性的變化趨勢了，給出了心臟波動的直觀顯示，能揭示非線性過程和非周期性運動。同時引入了向量長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；差值散點圖（Scatter）：時間序列中連續(xù)的速率值之間的相關性，以連續(xù)三個IBI點做差值得到一個坐標點做圖，得到四個象限的值。參數指標包括：第一象限點的個數A++、第三象限點的個數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(tǒng)通過多種平滑處理方法自動提取隨時間變化的SC皮膚電導數值（單位μS），并一鍵導出CSV文件。

2、SCR事件相關皮電分析：Phasic信號是潛藏在tonic信號之下，系統(tǒng)通過出汗模型自動提取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，充分滿足研究者分析需求。

3、SCL時相相關皮電分析：通過數學算法去除SCRs后平均的皮電水平值（SCL），系統(tǒng)自動完成自定義事件片段或手動劃分時間片段區(qū)域的漸變信號Tonic（SCL）分析，并導出時域信號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對原始數據進行濾波降噪處理，根據MVC進行數據歸一化與統(tǒng)計分析。時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(tǒng)支持自動識別周期性動態(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行選擇與自定義調節(jié)。還可監(jiān)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間段內的呼吸行為。從而統(tǒng)計并導出呼吸信號的時域與頻域數據報告，具體數據包括時域數據AVRESP、SD、Max、Min、Rang；頻域數據Power、Peak值，以及可視化的功率譜圖等。