在驾驶应用中使用织电容电极进行心脏监测:信号质量和RR持续时间精度的表征

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 汽车技术 汽车技术
• 可穿戴式传感器 穿戴式传感器

背景情况:

• 对驾驶员的警觉和健康进行不显眼的监控对于汽车安全至关重要.
• 电容心电图 (ECG) 传感器为持续的生理监测提供了一种非侵入性的方法.
• 织物电极为将传感器集成到车辆内部提供了一个有希望的途径.

研究的目的:

• 引入和评估一种新的电容ECG传感器系统,使用织物电极进行车载驾驶员监控.
• 为了评估由织电极捕获的电容ECG信号的信号质量和RR持续时间的准确性.
• 为了比较不同织物电极设计和放置在汽车座椅中的性能.

主要方法:

• 开发和集成带有各种织电极的电容传感器到驾驶模拟器座椅中.
• 在模拟驾驶过程中,使用织电极和参考Ag-AgCl电极记录了七名受试者的心脏信号.
• 使用不同的信号处理算法分析信号质量和RR持续时间的准确性.

主要成果:

• 从大多数织物电极配置的电容心电图信号中检测到可观察到的R峰值.
• 织物电极的信号质量始终低于参考Ag-AgCl电极.
• 实现了精确的RR持续时间测量 (90%以<5%的误差),基本上独立于信号质量,使用频域算法优于基于Pan-Tompkins的算法.

结论:

• 装有织物电极的电容心电图传感器可用于车载驾驶员监控.
• 虽然信号质量可能会降低,但可以实现准确的心率变异性评估.
• 算法选择对从电容ECG信号中测量RR持续时间的准确性产生重大影响.