基于柔性主动电极的居家卧床无感式心电监测系统：穿透多层衣物的实时ECG/HRV检测技术

本文推荐：韩国科学技术院团队创新研发的卧床嵌入式ECG监测系统，通过柔性主动电极（FPCB）实现穿透衣物（64dB降噪）的非接触式心电采集，结合现场可编程门阵列（FPGA）实时处理（SWT去噪+自适应阈值R峰检测），在0.49μVrms输入噪声下达成70%以上R峰检出率，为心血管疾病居家监测提供无感化解决方案。

　　

亮点

本系统突破传统穿戴设备局限，将"隐形"监测变为现实——当使用者穿着加厚睡衣躺在铺有柔性电极的床垫上时，双主动屏蔽技术能像"电子护盾"般隔绝64dB环境噪声，而近场驱动的右腿电极(nDRL)则如同"噪声吸尘器"再削减27.5dB干扰。

系统模拟前端硬件设计

模拟前端(AFE)由藏在床单下的柔性PCB电极组成，这些"电子触须"通过高阻抗输入和双主动屏蔽设计，即使隔着三层羊毛衫也能捕捉到低至0.49μV_rms的QRS波群信号（相当于听见隔壁房间蚂蚁走路的心跳）。

ECG信号处理技术

FPGA芯片化身"实时心电侦探"，采用平稳小波变换(SWT)和自适应阈值算法，在数字世界里展开一场精准的R峰追捕行动——就像用带噪声过滤功能的显微镜逐帧分析心电图上的每个微小波动。

测量与讨论

实验显示，当受试者穿着冬季加绒睡衣翻身时，系统仍能稳定识别R峰，其性能堪比"透过羽绒服听诊"的电子版，而HRV分析模块则像"自主神经系统的翻译官"，实时解析压力与放松状态。

人体实验方法

两个电极如"隐形听诊器"分别埋伏在床单下对应肩胛骨的位置，间距20cm构成最佳信号捕获阵列，nDRL电极则在脚部区域形成降噪闭环，整套系统运作时就像给床铺装上"生物雷达"。

结论

这项技术重新定义了居家心电监测——不再需要黏贴电极或佩戴设备，使用者只需像平常一样躺在床上，嵌入式系统就会自动完成从信号采集到HRV分析的全流程，堪称"会呼吸的智能床垫"。

（注：翻译严格保留AFE/nDRL/FPGA等专业术语缩写，μV_rms等符号规范呈现，并采用比喻手法增强可读性）