基于织物动态心电传感的抑“运动伪迹”机理、构造与自适应算法

基本信息
批准号:61572110
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:陈东义
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄志奇,熊帆,谭暑秋,陈亮,唐薇,蔡国浩,康毅,李佩
关键词:
动态心电运动伪迹可穿戴织物传感自适应滤波算法
结项摘要

As a good basis for the long-term measurement of electrocardiogram (ECG) on the moving body, the wearable and e-textile based ECG sensor system has been widespread concerned and shown good momentum of development. However, its practical process still faced great challenges which stem from the strict environment and numerous incomplete theories and technologies. In daily life, wearable textile electrodes are prone to be loosed, deformed, shed and vertical pressed, then generate more complicated “motion artifact” signal on the sensor system. More seriously, on moving body, the sweat and skin deformation may lead to electrical parameter deteriorating and unstable, and then increase the effects of motion artifacts. . At first, this project aims to explore the influence of motion artifacts caused by interaction between textile electrodes and skin surface in the dynamic condition, analysis electrochemistry character of textile electrodes and skin, and construct the equivalent circuital model. Then, this project will analyse the mechanism of textile electrodes motion artifacts, research the new construction methods and principles of electrocardiogram measurement based on textile. The method of cooperative suppression based on sensor structure and matchable self-adapter filter algorithm will be presented and get further study in this project. This project will develop three kinds of ECG sensor system prototypes and do comparative analysis. With these work described above, we will do our best to make some breaks in the fields of ECG sensor theories, methods and key technologies, to establish a foundation of apperceive layer for realizing long-term, dynamic, and unobtrusive ECG measurement models and methods, on the multidimensional time and space environment..

可穿戴的织物心电传感系统在长期获取动态心电信号方面具有明显优势,已呈现出良好发展态势,但其实用化还面临应用环境的严峻挑战,许多理论和技术问题亟待解决。在日常活动场景下,可穿戴织物电极更容易松动、变形或脱落,并易受到垂直压力,从而造成更复杂的“运动伪迹”,而且运动状态下的皮肤拓扑变形与汗液对电极会产生不良影响,使电气参数恶化和不稳定,进而加大“伪迹”效应。本项目探索动态条件下织物电极与皮肤之间相互作用对运动伪迹影响,分析织物电极-皮肤表面电化学特性,并建立其等效电路模型,进而分析织物电极运动伪迹机理,提出织物心电传感的新构造与原理,拟从传感构造和相匹配的自适应滤波算法上协同抑制“运动伪迹”效应。本课题将研制三种织物抑“运动伪迹”心电传感原型,并进行综合分析与评估,力图在织物心电传感理论、方法与关键技术研究上取得突破,为实现长期、动态、非突异生理信息时空观测奠定基础。

项目摘要

织物心电传感系统在长期获取动态心电信号方面具有明显优势,已呈现出良好发展态势,但还有许多理论和技术问题亟待解决。可穿戴织物电极更容易松动、变形或脱落,从而造成更复杂的“运动伪迹”,而且运动状态下的皮肤拓扑变形与汗液对电极会产生不良影响,进而加大“伪迹”效应。.本课题以相关材料性能、伪迹产生机理、传感特性与等效模型、新型传感原理与构造、自适应电路与算法等为主要研究内容. 本课题有新发现、提出了新的理论和方法,做了创新的设计。在运动伪迹产生机理方面,本课题提出织物电极-皮肤界面等效电路模型和织物电极的运动伪迹动态模型,并发现界面空气间隙等效电容改变引起运动伪迹的特点。本课题提出电极叠层结构,从源头上抑制运动伪迹,提出基于辅助传感器方法与相应自适应运动伪迹抑制算法。本课题专门研制了两种心电信号采集处理前端,创新的提出了面向织物电极心电胸带的贴式前端。本课题提出了适合织物电极的自适应心电传感结构与滤波算法。实验数据与分析表明,这些措施取得明显效果。. 发表论文23篇,水平达到预期,数量超过预定目标,申请专利14项,数量远超过预期目标。. 本课题完成了预定研究计划,达到了预期目标。主要研究工作和国际同类先进研究水平相当,部分成果接近应用实验阶段。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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