手腕式多生理参数检测分析装置的设计与实现

作     者：周昕炜 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：柴新禹

授予年度：2017年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 10[医学] 

主      题：情绪识别 皮肤电活动 心率 手腕式装置 

摘      要：人们的情感在认知、创造力、决策、处理事务等工作学习方面处于重要的地位。随着情感能力在人类智能中的地位被越来越多的研究人员所认可,情感和社交能力也包括在了被重新定义的智能中。情感计算是只对情感有关的、由情感引发的或是能够影响情感因素的计算。基于情感计算的情绪识别,是情感计算的一个重要组成部分。皮肤电活动和心率这两种生理信号都受到交感神经的控制,而交感神经又直接影响了人的情绪变化,因此可以说皮肤电活动以及心率它们都蕴含了丰富的情绪信息。目前大多数的商用化可穿戴式多生理信号采集设备尽管它们都能够测量得到精确的皮肤电活动和心率数据,但是都存在着体积过大、无法长时间舒适佩戴等问题。本文针对上述问题,旨在设计一款能够舒适佩戴、价格低廉、可长期记录数据的手腕式多生理信号检测分析装置。该装置主要采集皮肤电、心率、运动状态三种生理参数,同时记录环境温度数据。其中,皮肤电和心率数据与情绪状态有显著的相关性;运动状态和环境温度数据可间接判断皮肤电和心率的变化是否由情绪变化所产生。因此,手腕式多生理参数检测分析装置的设计与实现,为情绪识别研究提供了良好的技术手段。首先分析了皮肤电活动与心率在情绪识别中的重要性,以及能够改变这两个生理信号的外界因素。然后回顾了目前可穿戴式多生理信号设备的现状。其次针对手腕式多生理参数检测分析装置的需求,设计了整个装置的系统总体方案,并且描述了装置的关键技术和难点。完成了各个模块的硬件设计及软件编程,最终成功研制出该装置的原理样机,并通过实验验证了装置所采集的数据具有高度的有效性和可靠性。