“智能可穿戴多模态心电监测服装关键技术”项目立足于服装工程、设计学、电子信息、材料、计算机等学科交叉,瞄准智能可穿戴服装相关理论和技术发展前沿,围绕健康监护和教育监测两大应用领域,针对关键目标用户和有效应用场景,对“心电”、“心电+姿态”等不同模态的可穿戴服装关键技术研究和产品开发开展相关研究工作。具体包括:
1.以心电指标为核心的多模态柔性生理信号采集系统制造技术
以心电指标为核心,结合人体定位、温度等相关联指标,1)织物结构、弹性材料柔性心电传感器的制备技术;2)电信号转化、传送、存储技术及装置;3)信号采集系统的集成技术与优化模型;4)信号传输电线的柔性化技术;5)生理信号采集系统的性能测试和评价技术。
2.基于人体生理指标的健康或学习状态判断机制和量化模型
1)生理信号的降噪处理技术;2)生理信号的特征参数提取原理;3)人体生理指标对健康或学习状态的表征意义、判断机制和量化关系的方法;4)量化模型的监测准确度和精度分析和优化;5)基于生理信号的量化判断模型可视化技术和装置。
3.智能可穿戴心电监测服装的用户模型、原型设计和成型技术
1)目标人群的需求模型;2)智能可穿戴心电监测服装的市场化痛点;3)智能可穿戴心电监测服装的设计原则和原型设计;4)原型设计的评测技术;5)人体测量技术;6)服装制版技术;7)服装面料和辅料方案的优化设计;8)生理信号采集系统与服装的无感化集成技术;9)电监测服装的成型技术和工艺。
4.智能可穿戴心电监测服装的的评价标准和技术
1)心电监测服装的评价体系和标准;2)心电监测服装的准确度和精度、安全性、可穿性与舒适性的表征方法;3)数字化人体和数字化监测服装技术;4)实验法、数字化法相关测试方法和技术。
1)多模态柔性生理信号采集系统制造技术。织物结构、弹性材料的柔性心电传感器的制备技术,信号转化、传送、存储柔性技术及装置,信号采集系统的集成技术,均已完成原型设计和制造,相关技术稳定性、精确性和可重复性均良好。处于国内领先水平。
2)数字化人体与监测服装有限元接触力学仿真模型。基于三维人体扫描技术,提取可穿戴生理监测服装的三维结构和曲面特征,构建数字化人体和数字化心电监测服装。建立具有高分析效率和精度的模拟人体模型与心电监测服模型有限元接触力学模型;实现监测服装与人体相互作用时的接触压力分布数字化模拟;实时有效判断生理信号采集的准确性、稳定性,穿着舒适性。该模型是该领域的重大突破,关键技术处于国际领先水平。
3)基于用户模型的智能可穿戴心电监测服装原型设计和成型技术。基于目标人群的需求模型,准确捕捉智能可穿戴心电监测服装的市场化痛点,构建智能可穿戴心电监测服装的设计原则,开展原型设计、人体测量、服装制版、服装面料和辅料方案的优化设计、生理信号采集系统与服装的无感化集成、成型技术和工艺,形成监测服装原型。该一体化技术已成熟,并完成原型设计和实施。该关键技术处于国内领先水平。
监测心血管功能的可穿戴心电监测服装产品原型由服装工程、设计学、电子信息、材料、计算机学科领域技术融合创新产生,可为心血管亚健康或疾病监测方式带来革命性变革。在线学习投入度的监测服装产品为在线学习效果评测带来突破性进展。目前,智能可穿戴领域处于研究阶段的技术多,研发成熟度低,可应用于成果转化的较少。国外相关技术封锁较严,且人体特征、消费者心理等均有巨大差异,无法直接移植。本项目的关键技术推动我国智能可穿戴产业化形成新的热点,形成产业化规模。
1)从可穿戴设备角度进行在线学习行为状态监测研究,构建多模态在线学习行为状态监测与评估系统。从生理信号监测的角度解决在线学习效果难于评价的问题。
2)提出在线学习状态监测与服装产品结合的想法,并进行在线学习行为监测服装产品研发,实现在线学习行为监测服装产品的织物化。客观了解学习者认知负荷情况,有效控制与缓解学习者认知超负荷现象,提高学习者的学习效率,同时能够帮助教师及时调整教学方式与适时改变教学策略。提供了多模态心电信号服装的市场化巨大空间。
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