作者：Javier Calpe and Jose Carlos Conchell

近年來(lái)，活動(dòng)追蹤器和其他可穿戴電子設(shè)備越來(lái)越受歡迎，因?yàn)橛脩?hù)希望使用與其健身或健康相關(guān)的各種實(shí)時(shí)功能進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量和跟蹤，包括他們采取的步數(shù)、心率、心率變異性 （HRV）、用戶(hù)的溫度、活動(dòng)和/或壓力水平， 等。一種確定壓力水平的已知技術(shù)涉及監(jiān)測(cè)、測(cè)量和/或跟蹤皮膚電活動(dòng) （EDA），這可以通過(guò)測(cè)量皮膚阻抗或皮膚電導(dǎo)率來(lái)實(shí)現(xiàn)。研究表明，在對(duì)環(huán)境、心理和/或生理喚醒的反應(yīng)下，使用者的皮膚電導(dǎo)會(huì)增加。通過(guò)測(cè)量皮膚阻抗或皮膚電導(dǎo)隨時(shí)間的變化，可以獲得與用戶(hù)的活動(dòng)水平、壓力水平、疼痛水平和/或與用戶(hù)當(dāng)前心理和/或生理狀況相關(guān)的其他因素相關(guān)的指標(biāo)，允許用戶(hù)或醫(yī)生根據(jù)獲得的指標(biāo)采取適當(dāng)?shù)牟襟E來(lái)解決他們的狀況。

本文的最終目標(biāo)是提供一個(gè)有用的物理系統(tǒng)來(lái)調(diào)查并最終估計(jì)/量化一個(gè)人的壓力水平。

介紹

壓力是導(dǎo)致身體或精神緊張的身體、精神或情緒因素。壓力可以是外部的（環(huán)境、心理或社會(huì)場(chǎng)合）或內(nèi)部的（疾病或由醫(yī)療程序引起的）。壓力可以引發(fā)戰(zhàn)斗或逃跑反應(yīng)，這是神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的復(fù)雜反應(yīng)。

戰(zhàn)斗或逃跑反應(yīng)（也稱(chēng)為創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙、過(guò)度覺(jué)醒或急性應(yīng)激反應(yīng)中的戰(zhàn)斗、逃跑、凍結(jié)或小鹿反應(yīng)）是對(duì)感知到的有害事件、攻擊或生存威脅的反應(yīng)而發(fā)生的生理反應(yīng)。

反應(yīng)始于杏仁核，引發(fā)下丘腦的神經(jīng)反應(yīng)。初始反應(yīng)之后是腦垂體的激活和ACTH激素的分泌。腎上腺幾乎同時(shí)被激活并釋放腎上腺素激素。

化學(xué)信使的釋放導(dǎo)致皮質(zhì)醇激素的產(chǎn)生，從而增加血壓和血糖，并抑制免疫系統(tǒng)。觸發(fā)初始反應(yīng)和后續(xù)反應(yīng)以增強(qiáng)能量。這種能量的提升是通過(guò)腎上腺素與肝細(xì)胞的結(jié)合和隨后的葡萄糖產(chǎn)生來(lái)激活的。此外，皮質(zhì)醇的循環(huán)功能是將脂肪酸轉(zhuǎn)化為可用的能量，從而使全身肌肉做好準(zhǔn)備以做出反應(yīng)。兒茶酚胺激素，如腎上腺素（腎上腺素）或去甲腎上腺素（去甲腎上腺素），促進(jìn)與準(zhǔn)備劇烈肌肉動(dòng)作相關(guān)的即時(shí)身體反應(yīng)。

然而，在持續(xù)的需求下，壓力系統(tǒng)會(huì)變得長(zhǎng)期活躍，并可能對(duì)個(gè)人的健康產(chǎn)生破壞性影響。

壓力引起的疾病有很多種，會(huì)影響身體和心靈。1這些將在本文后面提到。

方法

有不同的方法可以檢測(cè)和確定應(yīng)力水平。最重要的方法是：測(cè)量皮質(zhì)醇水平，獲得心率變異性，或獲得皮膚電活動(dòng)。

測(cè)量皮質(zhì)醇水平

皮質(zhì)醇是糖皮質(zhì)激素類(lèi)激素中的類(lèi)固醇激素，由腎上腺內(nèi)的腎上腺皮質(zhì)在人類(lèi)中產(chǎn)生。它是在壓力下釋放的。因此，測(cè)量皮質(zhì)醇水平被認(rèn)為是量化壓力水平的金標(biāo)準(zhǔn)方法。2但是，這種技術(shù)有兩個(gè)重要問(wèn)題。其中一個(gè)問(wèn)題是威脅和皮質(zhì)醇水平變化之間的延遲，可能長(zhǎng)達(dá) 15 分鐘。第二個(gè)也是最重要的問(wèn)題是，應(yīng)持續(xù)獲得壓力水平，以檢測(cè)用戶(hù)日常生活中的威脅和壓力情況。因此，這種方法太復(fù)雜，昂貴，對(duì)任何人都不友好，因此，皮質(zhì)醇測(cè)量不是一般用途的合適方法。

獲得心率

HRV是心跳之間時(shí)間間隔變化的生理現(xiàn)象。它通過(guò)逐搏間隔的變化來(lái)衡量。

目前，市場(chǎng)上有許多可以測(cè)量心率的設(shè)備。在最佳情況下，這些設(shè)備的分辨率為每分鐘一拍 （bpm）。這種分辨率在許多應(yīng)用中已經(jīng)足夠好了。然而，用于壓力評(píng)估所需的HRV分辨率要高10或100倍。這意味著采樣頻率和算法復(fù)雜性必須更高，因此，對(duì)于可穿戴產(chǎn)品或 24/7 應(yīng)用來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的功耗可能變得過(guò)高。

獲取 EDA

EDA是神經(jīng)介導(dǎo)的對(duì)汗腺通透性的影響的間接測(cè)量，觀察到皮膚對(duì)小電流的電阻變化或皮膚不同部位之間電勢(shì)的差異。

EDA在功耗、人體工程學(xué)和電路尺寸方面比其他技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。

系統(tǒng)說(shuō)明

這項(xiàng)研究的目的是開(kāi)發(fā)一種有用的工具來(lái)調(diào)查和估計(jì)一個(gè)人的壓力水平。一個(gè)人的壓力水平不是恒定的，這取決于這個(gè)人感知到的威脅。每個(gè)人對(duì)這些威脅的看法不同，有許多因素可以使一個(gè)人的簡(jiǎn)單事件對(duì)另一個(gè)人構(gòu)成巨大威脅。在醫(yī)院進(jìn)行壓力測(cè)試以確定一個(gè)人的壓力水平是沒(méi)有用的，因?yàn)檫@些威脅出現(xiàn)在患者的正常生活中。因此，有必要開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，使我們能夠估計(jì)一個(gè)人在正常生活中的壓力水平。因此，該系統(tǒng)必須是非侵入性的、用戶(hù)友好的和可穿戴的。最后，它必須能夠在不充電或更換的情況下工作幾天。

對(duì)最終設(shè)備的要求意味著系統(tǒng)必須：

電池供電，因?yàn)樗仨毷强纱┐鞯?/p>

低功耗，因?yàn)楸仨殞?duì)患者進(jìn)行數(shù)天的監(jiān)測(cè)

減小尺寸，因?yàn)樗仨毷强纱┐髑矣脩?hù)友好的

成本低，因?yàn)槿绻F，該解決方案將不會(huì)在任何消費(fèi)類(lèi)設(shè)備中實(shí)施

符合安全法規(guī)

為了確保系統(tǒng)是非侵入式的，必須考慮記錄站點(diǎn)。電極的最佳位置是手腕頂部，因?yàn)檫@導(dǎo)致設(shè)備：非侵入性，用戶(hù)友好且從機(jī)械角度來(lái)看簡(jiǎn)單。但是，信號(hào)的質(zhì)量不如從身體其他部位獲得的EDA信號(hào)，例如食指和中指的內(nèi)側(cè)指骨。

一旦確定了電極的位置以獲得EDA信號(hào)，很明顯，最終（目標(biāo)）系統(tǒng)將呈現(xiàn)智能手表或類(lèi)似設(shè)備的形式。此時(shí)，要確定的下一個(gè)規(guī)范是EDA電路可以使用的區(qū)域。分析了幾款智能手表，并就該主題咨詢(xún)了各種供應(yīng)商，以確定此參數(shù)。結(jié)論是EDA電路的最大面積應(yīng)小于5毫米×5毫米。

EDA電路的功耗是要設(shè)置的第三個(gè)參數(shù)。此參數(shù)是確保系統(tǒng)能夠在幾天內(nèi)記錄EDA信號(hào)而無(wú)需充電或更換設(shè)備的關(guān)鍵。獲得不同智能手表的電池容量和一些可能的商業(yè)系統(tǒng)的功率預(yù)算。本調(diào)查后獲得的功耗目標(biāo)固定為最大平均功耗200 μA。

最后，要確定的最后一個(gè)規(guī)格是成本。但是，這在此階段尚未確定，因?yàn)橛袔讉€(gè)因素會(huì)影響設(shè)備的最終成本。選擇電路拓?fù)浜驮源_保最終解決方案的合理成本。

硬件設(shè)計(jì)

本節(jié)介紹如何確定電路拓?fù)?、測(cè)量范圍和分辨率。

關(guān)鍵決策之一是確定電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。基本上，有兩種測(cè)量阻抗的方法。系統(tǒng)可以施加電流并測(cè)量阻抗兩端的電壓，也可以施加電壓并測(cè)量阻抗兩端的電流。此外，這些信號(hào)可以是直流或交流，分析每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)很重要。

有幾十個(gè)測(cè)量交流的電路，每個(gè)電路都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。但是，為了完成性能、成本和面積方面的限制，以下解決方案被認(rèn)為是最佳選擇。

最終決定是使用交流電壓源作為激勵(lì)源，并測(cè)量通過(guò)患者身體的電流以確定皮膚電導(dǎo)率。該解決方案避免了單個(gè)汗腺上的高電壓，消除了汗腺損壞的危險(xiǎn)，并符合IEC6060-1標(biāo)準(zhǔn)。交流信號(hào)消除了電極極化的問(wèn)題。

必須測(cè)量的電流需要數(shù)字化、存儲(chǔ)和分析。這意味著電路將需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。由于大多數(shù)ADC轉(zhuǎn)換電壓而不是電流，因此流經(jīng)患者身體的電流需要轉(zhuǎn)換為電壓。這是由跨阻放大器（TIA）完成的。噪聲規(guī)格、尺寸和功耗是選擇最佳運(yùn)算放大器的三個(gè)關(guān)鍵特性，用于實(shí)現(xiàn)TIA。

確定系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，下一步是確定正在開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)的范圍和分辨率。

EDA信號(hào)放大的問(wèn)題主要源于其寬范圍和所需的高分辨率。通常，皮膚電導(dǎo)設(shè)備必須覆蓋0 μS至100 μS的范圍，并且還必須能夠檢測(cè)0.05 μS的波動(dòng)。該分辨率可以使用至少12位分辨率的ADC來(lái)實(shí)現(xiàn)。關(guān)于分辨率，本項(xiàng)目的目標(biāo)是0.01μS，因此需要具有14位或16位分辨率的ADC。

為了在符合安全法規(guī)的同時(shí)在100 μS范圍內(nèi)獲得0.05 μS的分辨率，需要這些模塊。

交流電壓源

確保符合 IEC6060-1 標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)元件

用于測(cè)量流經(jīng)患者身體的電流的電子電路

環(huán)境溫度和皮膚溫度的變化會(huì)導(dǎo)致EDA信號(hào)發(fā)生變化。9因此，獲取環(huán)境溫度和皮膚溫度也會(huì)很有趣。它可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的熱敏電阻加上幾個(gè)分立元件和一個(gè)ADC來(lái)實(shí)現(xiàn)。

最后，功耗在該電路中至關(guān)重要。為了減少它并確保系統(tǒng)僅在需要新測(cè)量時(shí)才激活，還必須集成電源管理單元。該模塊必須由主微控制器輕松控制，并且必須為所有EDA測(cè)量電路供電。圖 1 顯示了完整的框圖。

圖1.系統(tǒng)框圖。

在以下部分中，我們將確定此應(yīng)用程序的最佳組件。

電源管理單元

決定使用ADP151系列來(lái)實(shí)現(xiàn)電源管理單元，因?yàn)樵搯卧哂卸鄠€(gè)良好的特性，并且其封裝和噪聲水平非常適合該應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換器的方法和種類(lèi)繁多的集成電路有很多種。然而，這些集成電路的面積和價(jià)格并沒(méi)有達(dá)到這個(gè)項(xiàng)目的限制。因此，本電路中的電平轉(zhuǎn)換器由分立元件實(shí)現(xiàn)?；旧?，它由晶體管DMN2990UFZ組成，11和一個(gè)電阻器。

低通濾波器和 TIA

為了實(shí)現(xiàn)低通濾波器和TIA，使用了ADA4505-2ACBZ，因?yàn)樗哂谐錾墓?、小尺寸和極低的輸入偏置電流。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

滿(mǎn)足所有系統(tǒng)要求的ADC是AD7689BCBZ。這款功能強(qiáng)大的ADC包括基準(zhǔn)電壓源，在不使用時(shí)可以關(guān)閉該基準(zhǔn)電壓源，以降低功耗。

最后，為了確保能夠?qū)崿F(xiàn)面積限制，已經(jīng)包括了最少數(shù)量的組件和功能，并且已經(jīng)為所有組件選擇了最小的封裝。圖 2 顯示了該系統(tǒng)的布局和大小。

圖2.EDA 分立電路布局。

軟件設(shè)計(jì)

如前所述，系統(tǒng)需要產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)以測(cè)量皮膚的電導(dǎo)率。該激勵(lì)信號(hào)是交流信號(hào)，可以從交流測(cè)量中提取的兩個(gè)參數(shù)是信號(hào)的幅度和激勵(lì)信號(hào)與采集信號(hào)之間的相位延遲。最重要的一個(gè)是幅度，有幾種方法可以從交流信號(hào)中獲取此參數(shù)。但是，在該系統(tǒng)中獲得振幅的最佳方法是實(shí)現(xiàn)離散傅里葉變換（DFT）。

DFT也可以被視為一組濾波器，衰減水平與樣本數(shù)量成正比，最大值的位置取決于激勵(lì)信號(hào)。

在這一點(diǎn)上，一個(gè)很好的論點(diǎn)是使用大量樣本（N）來(lái)實(shí)現(xiàn)DFT，因?yàn)樗鼤?huì)提高SNR。但是，DFT的功耗（如果直接實(shí)現(xiàn)）與樣本數(shù)量成正比，隨著我們獲取更多樣本，我們將需要更多的功率。這意味著在樣本數(shù)量和功耗之間有一個(gè)重要的權(quán)衡。

另一個(gè)重要參數(shù)是采樣頻率和激勵(lì)頻率之間的比值。如果采樣頻率為激勵(lì)頻率的4×則實(shí)現(xiàn)DFT的公式非常簡(jiǎn)單。在這種情況下，涉及浮點(diǎn)乘法的復(fù)雜方程變成了加法。如果可用的處理器是DSP或Cortex-M4，則乘法是可以忍受的。但是，當(dāng)必須在 Cortex-M0 中實(shí)現(xiàn)計(jì)算時(shí)，這可能是一個(gè)重要問(wèn)題。將公式1與100 Hz箱（F?中心） 時(shí)采樣頻率（FS） 為 400 Hz 和 500 Hz。

一旦要應(yīng)用的技術(shù)以及激勵(lì)頻率與采樣頻率之間的比率明確，下一步就是確定激勵(lì)頻率。

激勵(lì)頻率必須盡可能低，以確保電流流過(guò)患者的皮膚，并且不會(huì)滲透到體內(nèi)。15因此，激勵(lì)頻率必須小于1 kHz。還必須提到的是，此應(yīng)用中的主要噪聲源是由電源引起的50 Hz/60 Hz噪聲。

公式2表明，DFT的每個(gè)分量X（k）使形式為n×F的光譜分量的貢獻(xiàn)為零S/N 其中 n = 0、1、2 和 N – 1，但 N = k 時(shí)除外。通過(guò)正確定義激勵(lì)頻率，我們可以消除50 Hz噪聲源的貢獻(xiàn)。但是，由于前面的參數(shù)，不能使用高頻。因此，一個(gè)很好的折衷方案是100 Hz，盡管我們可以捕獲主干擾源的諧波。

如果激勵(lì)信號(hào)為 100 Hz，采樣頻率為 400 Hz，則當(dāng) N 等于 8、16 和 32 時(shí)，會(huì)出現(xiàn) 50 Hz 處的零點(diǎn)。我們還必須記住，樣本數(shù)量必須盡可能少，以盡量減少功耗。因此，一個(gè)好的權(quán)衡是使用 16 個(gè)樣本來(lái)實(shí)現(xiàn) DFT。如果需要，可以增加樣本數(shù)量以提高信噪比。當(dāng)然，如果噪聲是60 Hz噪聲而不是50 Hz，則采樣頻率應(yīng)為480 Hz，激勵(lì)頻率應(yīng)為120 Hz。頻率響應(yīng)如圖3所示，僅涉及加法的數(shù)學(xué)方程如公式3所示。

圖3.DFT可以被認(rèn)為是一組過(guò)濾器。這是具有16個(gè)樣本的DFT頻率響應(yīng)，采樣頻率為400 Hz，中心頻率為100 Hz，具有矩形窗口。

機(jī)械設(shè)計(jì)

開(kāi)發(fā)了一個(gè)評(píng)估系統(tǒng)來(lái)測(cè)試和證明這個(gè)提議的解決方案。該平臺(tái)由EDA測(cè)量所需的主要傳感器和其他一些不可或缺的功能組成。運(yùn)動(dòng)和溫度可能會(huì)影響皮膚阻抗測(cè)量。9,16因此，還可以獲得捕獲運(yùn)動(dòng)和溫度的信號(hào)。

該系統(tǒng)還包括一個(gè)電池充電器，用于為該平臺(tái)中使用的 LIPO 電池充電。該設(shè)備需要高容量電池，因?yàn)槲覀兿Ｍ麑?shí)現(xiàn) 24 小時(shí)采集。阻抗、溫度和加速度測(cè)量值保存在存儲(chǔ)在微型SD卡中的文件中，或者數(shù)據(jù)可以通過(guò)低功耗藍(lán)牙發(fā)送到平板電腦或PC。

結(jié)果

信噪比研究

進(jìn)行數(shù)學(xué)分析以確保在所選組件的噪聲和系統(tǒng)帶寬下實(shí)現(xiàn)所需的分辨率。但是，此功能必須與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行檢查。為此，原型系統(tǒng)用于測(cè)量多個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)以檢查功能。該研究包括獲得同一電阻網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)測(cè)量值，以檢查可重復(fù)性，從而獲得系統(tǒng)的精度。在該測(cè)試中，對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行 100 次測(cè)量，通過(guò)將最小值減去獲得結(jié)果的最大值來(lái)獲得最大誤差。誤差始終等于或小于0.01 μS。

驗(yàn)證系統(tǒng)精度后，下一步是檢查系統(tǒng)的線性度。為了進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，將原型連接到可編程電阻替代器，并以1 kΩ的步長(zhǎng)評(píng)估從10 kΩ到500 kΩ的范圍。R型2系統(tǒng)是 0.9999992。

功耗研究

EDA系統(tǒng)由具有不同狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)組成，以獲得患者的皮膚電導(dǎo)率，并確保最小的功耗。最初，在狀態(tài)一（S1）中，EDA的AFE關(guān)閉，只有微控制器和加速度計(jì)打開(kāi)。平均電流消耗為139 μA。大約 150 ms 后，EDA AFE 開(kāi)啟，方波信號(hào)由 MCU 生成，并由 LPF 濾波。ADC基準(zhǔn)電壓源在此階段（S2）關(guān)閉，因?yàn)樾盘?hào)尚不穩(wěn)定。需要六個(gè)周期來(lái)確保信號(hào)穩(wěn)定，在最壞的情況下，S2的平均電流消耗為230 μA。ADC基準(zhǔn)電壓源在S3中開(kāi)啟，系統(tǒng)等待10 ms以確保基準(zhǔn)電壓源穩(wěn)定——該級(jí)的平均電流消耗為730 μA。該系統(tǒng)在四個(gè)周期內(nèi)采集4個(gè)樣本，以獲得16個(gè)樣本以在S4中實(shí)現(xiàn)DFT。此階段的功耗為880 μA。DFT在S5階段實(shí)施。加速度計(jì)數(shù)據(jù)也是在此狀態(tài)下獲得的，該階段的電流消耗約為8 mA。圖5顯示了系統(tǒng)的功耗。這項(xiàng)研究證明，EDA AFE的平均功耗要求低于170 μA。

圖5.功耗分析。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試

此時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)電子評(píng)估，因此，下一步是將EDA電路與基準(zhǔn)電壓源相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，Empatica的E4平臺(tái)由于其良好的性能而被用作參考。

一旦確定了參考，我們決定必須執(zhí)行的測(cè)試以查看EDA信號(hào)的變化。選擇的測(cè)試是松弛壓力測(cè)試。該測(cè)試由兩個(gè)步驟組成：第一步是放松運(yùn)動(dòng)，第二步是壓力運(yùn)動(dòng)。

放松練習(xí)包括 10 分鐘的有節(jié)奏呼吸以達(dá)到放松狀態(tài)。壓力狀態(tài)是通過(guò)玩顏色-單詞-聲音游戲來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在此應(yīng)用程序中，用戶(hù)收聽(tīng)顏色并看到顏色的文本，該文本用顏色表示。可聽(tīng)顏色、文本顏色或插圖顏色可以相同或不同。正如讀者在圖 6 中觀察到的那樣，有一句話可以是：

選擇顏色

選擇聲音

選擇單詞

根據(jù)句子的信息以及聲音、文本或顏色，被測(cè)者必須按下正確的按鈕。用戶(hù)必須在進(jìn)度條完成之前做出響應(yīng)。

如果用戶(hù)在該時(shí)間內(nèi)沒(méi)有響應(yīng)，或者響應(yīng)錯(cuò)誤，則分?jǐn)?shù)值將遞減。如果正確，該值將遞增。最后，交換按鈕的位置。

在此應(yīng)用程序中可以修改多個(gè)設(shè)置以修改實(shí)驗(yàn)級(jí)別（應(yīng)力級(jí)別）。

圖6.色詞聲音測(cè)試應(yīng)用。

從理論上講，皮膚電導(dǎo)在放松任務(wù)期間應(yīng)該降低，在壓力活動(dòng)期間應(yīng)該增加。在壓力活動(dòng)期間應(yīng)觀察峰值或峰值。直流水平的變化對(duì)應(yīng)于對(duì)壓力源的強(qiáng)直反應(yīng)。在壓力活動(dòng)中觀察到的峰值被認(rèn)為是相位反應(yīng)，在放松任務(wù)期間不會(huì)出現(xiàn)。

一旦暴露了獲得EDA信號(hào)和預(yù)期響應(yīng)的明顯變化的程序，下一步就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以比較我們的EDA解決方案和Empatica E4平臺(tái)之間的性能。為了比較它們，在人進(jìn)行測(cè)試時(shí)同時(shí)佩戴兩個(gè)設(shè)備。Empatica解決方案戴在右手上，被測(cè)系統(tǒng)戴在左手上。這意味著預(yù)期的信號(hào)必須相似但不完全相同，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備都佩戴在不同的手臂上，測(cè)量位置也不完全相同，因?yàn)镋mpatica從手腕底部獲取EDA信號(hào)，而我們的解決方案從手腕頂部獲取EDA信號(hào)。兩種器件獲得的信號(hào)非常相似，如圖7所示。該實(shí)驗(yàn)在不同的患者中重復(fù)了幾次，以驗(yàn)證該系統(tǒng)。

圖7.松弛應(yīng)力測(cè)試，左手是被測(cè)系統(tǒng)，右手是參考裝置。

結(jié)論

該EDA電路是獲得皮膚電導(dǎo)率的智能解決方案。其平均電流消耗和尺寸確保其集成到任何智能手表或類(lèi)似平臺(tái)中。該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的性能，因?yàn)樗愿叻直媛试诖蠓秶鷥?nèi)測(cè)量皮膚的電導(dǎo)率。EDA電路設(shè)計(jì)確保其與任何類(lèi)型的電極兼容，因?yàn)楸苊饬藰O化和半電池電位效應(yīng)。此外，還滿(mǎn)足IEC6060-1要求。

為了評(píng)估和測(cè)試電路的特性，設(shè)計(jì)了一個(gè)原型。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在 24 小時(shí)不間斷的會(huì)話期間結(jié)合皮膚溫度、環(huán)境溫度和運(yùn)動(dòng)獲取 EDA 信號(hào)，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)或無(wú)線傳輸信息。因此，該平臺(tái)可用于收集不同人群在生活中任何時(shí)刻處于不同情況下的EDA數(shù)據(jù)。最后，這些信息可用于開(kāi)發(fā)可以檢測(cè)、估計(jì)或預(yù)測(cè)一個(gè)人的壓力水平的算法。

審核編輯：郭婷