本發(fā)明涉及一種檢測方法，尤其涉及一種電極脫落檢測方法。

背景技術(shù)：

1、伴隨著生物肌肉收縮和神經(jīng)沖動等生理活動，人體會自發(fā)地產(chǎn)生電信號。這些電信號是可以穿過生物組織，在人體表面被檢測到的。然而，由于這些信號微弱且互相干擾，大部分難以辨別。目前，常見的可以采集應(yīng)用的信號有心電、腦電和肌電信號。

2、以心電信號為例，正常心臟激動發(fā)源于竇房結(jié)，正常心臟激動發(fā)源于右心房上部，通過傳導(dǎo)系統(tǒng)依次傳遞到心房、心室各部分，使心肌細(xì)胞內(nèi)外電位差消失或恢復(fù)，即除極或復(fù)極。由于人體體液中包含電解質(zhì)，具有導(dǎo)電性能，人體內(nèi)及體表均會隨之產(chǎn)生電流，人體表面分布的電位也會隨之變化。通過檢測人體表面不同位置的電位差，我們便能將這種變化記錄下來。不同的檢測位置，產(chǎn)生的信號也會有所不同。

3、在采集生物電信號過程中，貼附在皮膚表面的電極易發(fā)生氧化，電極質(zhì)量也參差不齊，不能與生物體保持充分有效接觸。同時，采集對象下意識的活動等原因也會導(dǎo)致電極發(fā)生脫落。這些因素使得采集到的信號不準(zhǔn)確，對研究人員以此為基礎(chǔ)開發(fā)應(yīng)用造成阻礙。因此，實際應(yīng)用中需要及時地發(fā)現(xiàn)電極脫落。傳統(tǒng)的電生理信號(ecg,eeg,emg)屬于低頻率低幅度信號，目前其電極脫落檢測常用硬件電路來完成。

4、傳統(tǒng)的電生理信號(ecg,eeg,emg)屬于低頻率低幅度信號，目前其電極脫落檢測常用硬件電路來完成。專利《一種電極脫落檢測電路及檢測方法》(專利號cn110772232b)中設(shè)計了一種阻抗檢測電路，由于生物體的物理特性，生物體電阻值不可能是無窮大，因此其阻值必然遠(yuǎn)低于電極脫落時的阻值。這樣通過檢測電極所接觸負(fù)載的阻抗值是否超過既定閾值，就可以判斷電極是否已經(jīng)從生物體上脫落。專利《一種導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路》(專利號cn218606624u)中設(shè)計的檢測電路則是通過檢測電極輸入電壓來實現(xiàn)的，由于生物體電壓經(jīng)過特定放大器，其電壓幅值穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)，通過比較放大或其他處理后的電壓值與預(yù)設(shè)閾值的大小關(guān)系便可以實現(xiàn)脫落檢測。

5、除通過硬件電路進(jìn)行脫落檢測之外，也存在著許多依據(jù)特定信號與算法進(jìn)行脫落檢測的方法。這些方法不需要設(shè)計新的硬件電路，利用已有的功能模塊，依據(jù)特定算法就可以實現(xiàn)。如專利《可穿戴設(shè)備及其脫落檢測方法、裝置、存儲介質(zhì)》(專利號cn110954972b)中所論述的方法。該方法以已有的成熟的加速度測量模塊為基礎(chǔ)，通過實時監(jiān)測正常使用過程中的加速度來判斷是否脫落。該方法依據(jù)的原理是，正常使用過程中，由于電極貼附于生物體表面，其運動狀態(tài)就會出現(xiàn)快速下墜的情況。因此通過判斷當(dāng)前加速度方向是否向下、加速度值是否超過閾值便可實現(xiàn)可穿戴設(shè)備的脫落判定。專利《傳感器脫落檢測方法、裝置及存儲介質(zhì)》(專利號cn110353699b)則使用了血氧傳感器模塊，通過測量信號的預(yù)設(shè)參數(shù)序列的平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)差和斜率比得到特征參數(shù)的變異度，進(jìn)而對設(shè)備進(jìn)行脫落檢測。其原理為系統(tǒng)正常工作時的血氧值，脈搏率和環(huán)境光的強(qiáng)度始終穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，當(dāng)電極發(fā)生脫落時，這些特征值偏離正常范圍，借此可以判斷出電極是否脫落。

6、傳統(tǒng)的硬件脫落檢測方法，需要專門設(shè)計額外的特定電路。然而，由于不同的采集設(shè)備的電路特性不同，新的硬件電路需要對其元件和電路參數(shù)等做出部分甚至整體的調(diào)整，缺乏通用性。同時，將這些電路搭載在集成電路上時，會拉長芯片開發(fā)成本和研發(fā)周期，甚至無法保證其功能的有效性，影響芯片整體功能。

7、傳統(tǒng)的硬件脫落檢測方法實際上仍需依賴已有的成熟的傳感設(shè)備。雖然，避免新增電路的繁雜和適配的煩惱，但仍需增加專門的脫落檢測電路，額外增加電路，拉高系統(tǒng)制造成本。另外，血氧值等特征值的算法成熟但繁雜，提高了mcu的計算量。

8、因此有必要設(shè)計一種新的電極脫落檢測方法，以克服上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種電極脫落檢測方法，以采集到的生物電信號本身為基礎(chǔ)，在無需額外設(shè)計或新增傳感器的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)純軟件的脫落檢測，具有更高的通用性和靈活性；且該檢測方法的算法簡單。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種電極脫落檢測方法，包括以下步驟：

4、步驟一：采集一段生物體生物信號的原始信號；

5、步驟二：使用數(shù)字濾波器濾除原始信號的50hz工頻干擾和其他噪聲，獲得有效信號；

6、步驟三：使用數(shù)字濾波器獲取原始信號的50hz工頻噪聲；

7、步驟四：計算信噪比：首先通過公式1，分別計算有效信號的信號強(qiáng)度和50hz工頻噪聲的信號強(qiáng)度；其次通過公式2計算這一段原始信號的有效信號與工頻噪聲的信噪比；將原始信號的信噪比與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，繼而可判定電極是否脫落；

8、公式1：

9、公式2：

10、其中，p∞表示當(dāng)前信號的信號強(qiáng)度，n為離散信號的序號，x[n]表示第n個樣本點的序列值，2n+1表示單個離散信號序列的有效樣本長度，n表示序列在直角坐標(biāo)系縱軸左右兩側(cè)最大的樣本數(shù)；snr為信噪比，ps為有效信號強(qiáng)度，pn為噪聲信號強(qiáng)度。

11、進(jìn)一步地，在步驟一中，通過心電圖檢測儀、動態(tài)腦電圖儀或便攜式腦電儀對生物體生物信號的原始信號進(jìn)行采集。

12、進(jìn)一步地，在步驟二和步驟三中，50hz工頻噪聲與有效信號均由同一段原始信號通過濾波獲取，信號長度保持一致。

13、進(jìn)一步地，在步驟四中，所述的預(yù)設(shè)閾值是根據(jù)采集信號的不同在有效實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定而成。

14、本發(fā)明具有以下有益效果：

15、本發(fā)明提供的電極脫落檢測方法，以采集到的生物電信號本身為基礎(chǔ)，在無需額外設(shè)計或新增傳感器的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)純軟件的脫落檢測，具有更高的通用性和靈活性；以有效信號與噪聲信號的強(qiáng)度為計算基礎(chǔ)，算法簡單；操作簡單，只需簡單的濾波器便能得到清晰明顯的閾值劃分界限。

技術(shù)特征：

1.一種電極脫落檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的電極脫落檢測方法，其特征在于：在步驟一中，通過心電圖檢測儀、動態(tài)腦電圖儀或便攜式腦電儀對生物體生物信號的原始信號進(jìn)行采集。

3.如權(quán)利要求1所述的電極脫落檢測方法，其特征在于：在步驟二和步驟三中，50hz工頻噪聲與有效信號均由同一段原始信號通過濾波獲取，信號長度保持一致。

4.如權(quán)利要求1所述的電極脫落檢測方法，其特征在于：在步驟四中，所述的預(yù)設(shè)閾值是根據(jù)采集信號的不同在有效實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種電極脫落檢測方法，包括以下步驟：采集一段生物體生物信號的原始信號；使用數(shù)字濾波器濾除原始信號的50Hz工頻干擾和其他噪聲，獲得有效信號；使用數(shù)字濾波器獲取原始信號的50Hz工頻噪聲；計算信噪比：首先通過公式分別計算有效信號的信號強(qiáng)度和50Hz工頻噪聲的信號強(qiáng)度；其次通過公式計算這一段原始信號的有效信號與工頻噪聲的信噪比；將原始信號的信噪比與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，繼而可判定電極是否脫落。所述電極脫落檢測方法以采集到的生物電信號本身為基礎(chǔ)，在無需額外設(shè)計或新增傳感器的基礎(chǔ)上可實現(xiàn)純軟件的脫落檢測，具有更高的通用性和靈活性；且該檢測方法的算法簡單。

技術(shù)研發(fā)人員：任廣智,孟宇,張金勇,李暉,彭小江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9