ОТЧЕТ о выполнении НИОКР по теме: "Разработка и испытания прототипа автомобильного кардиорегистратора с опциями телемедицины водителя и идентификации его личности" (договор №7ГС1НТИС5/43256 от 06.09.2018) (заключительный)

Разработаны методы и алгоритмы регистрации ЭКГ в условиях автомобиля, для этого вначале определены структура и основные принципы работы устройства. Для разработки функциональной схемы и определения состава устройства, выбора стратегии обработки измеряемых данных и разработки методик и алгоритмов регистрации ЭКГ, а также принципиальных схем проведены теоретические и промежуточные экспериментальные исследования, чтобы оценить диапазоны измеряемых величин и их соотношение с теоретическими известными данными. Сравнивались экспериментально полученные данные с двумя моделями, построенными на основе эквивалентной схемы полного сопротивления тела человека и упрощенной эквивалентной схемы. Определено, что данная модель на основе полной (неупрощённой) эквивалентной схемы работает на частотах выше 50 - 100 Гц и значения импеданса, рассчитанные по данной модели, подтверждаются экспериментальными данными, а на низких частотах реальные измерения импеданса заметно отличаются из-за электрической активности кожи и эффектов поляризации, а модель на основе упрощенной эквивалентной схемы не приемлема. Еще одним значимым критерием при проведении эксперимента стало то, что значения внутреннего сопротивления RВ для разных людей различаются и это может быть использовано также для идентификации личности водителя. Разработанные методы и алгоритмы предполагают выбор оптимальных условий для измерения ЭКГ на основе регистрации и оценки полного импеданса водителя, а также оценки дребезга, вибрации контактов и поворота руля с помощью датчика ускорения и поворота. Разработанные методы регистрации ЭКГ включают оценку внешних факторов, влияющих на качество ЭКГ, и выбор подходящего времени для проведения измерений. Для получения более качественного сигнала ЭКГ в условиях автомобиля и сокращения времени готовности устройства к началу регистрации ЭКГ после установления или возобновления контакта пары электродов с руками водителя разработан алгоритм стабилизации базовой линии ЭКГ в условиях автомобиля, который позволяет начинать диагностическое измерение ЭКГ уже через 0,5 с, а в нормальном режиме уже через 2 с после установления контакта с водителем. Разработаны способ регистрации биосигналов водителя и электрическая схема (функциональная), включающая приёмы уменьшения помех от электрических наводок и возможность измерения полного импеданса водителя одновременно с ЭКГ. При разработке электрической принципиальной схемы выбраны компоненты для построения изделия таким образом, чтобы обеспечить малое энергопотребление и наилучшую функциональность изделия в соответствии с техническим заданием, оптимальную для изготовления и испытания прототипа изделия. Разработана электрическая принципиальная схема платы автомобильного кардиорегистратора с опциями телемедицины водителя и идентификации его личности, в которой также включили опциональную возможность использования бесконтактных датчиков ЭКГ типа EPIC. Для разработки принципиальной схемы предварительно проведены моделирование и расчёт аналоговой части схемы (измерения импеданса). На основе электрической принципиальной схемы устройства разработана печатная плата прототипа автомобильного кардиорегистратора с опциями телемедицины водителя и идентификации его личности. Размеры платы выбраны таким образом, чтобы ее легко можно было встроить в конструкцию чехла (оплетки) с электродами, расположенного на руле автомобиля. Разработана конструкторская документация прототипа автомобильного кардиорегистратора, и на ее основе проведены изготовление и монтаж печатных плат автомобильного кардиорегистратора. Разработано ПО автомобильного кардиорегистратора, которое состоит из двух частей: ПО измерительного модуля ECGINCAR2 (используется профессиональная среда разработки IAR на базе ОС FreeRTOS); ПО приложения для смартфона (с использованием кроссплатформенной среды разработки QT Creator).Изготовлен прототип автомобильного кардиорегистратора, и проведены его испытания. Устройство выполнено в виде чехла на руль автомобиля. Малый вес и габариты изделия позволяют удобно одевать изделие на руль без ограничения видимости приборов управления автомобиля.