[发明专利]一种人体精神压力状态分析装置

摘要

一种人体精神压力状态分析装置，包括传感器模块、生理信号采集模块、嵌入式系统平台和无线通讯模块，传感器模块与生理信号采集模块连接，生理信号采集模块与嵌入式系统平台连接，嵌入式系统平台与无线通讯模块连接，无线通讯模块通过无线方式与手持终端连接，在嵌入式系统平台与个人手持终端之间传输数据，在个人手持终端上控制测量进程和显示测量结果，并可以通过网络分享测量结果。该装置通过检测心电信号和脉搏信号，分析被测者精神状态，测量过程无创无损、能够方便地对人体精神状态进行评估，保证了测量对人体的安全性，可以避免工频干扰给信号采集带来的不利影响，通过无线通讯的数据交换方式保证了装置的便携性。

主权项

一种人体精神压力状态分析装置，包括传感器模块、生理信号采集模块、嵌入式系统平台和无线通讯模块；其特征是：传感器模块，包括右心电采集电极、左心电采集电极和脉搏波传感器，均与生理信号采集模块连接，用于采集人体的心电信号和手指端的光电容积脉搏波信号，并将信号传输至生理信号采集模块；生理信号采集模块，与嵌入式系统平台连接，包括心电检测电路和脉搏波检测电路，心电检测电路与传感器模块中的心电采集电极连接，脉搏波检测电路与传感器模块中的脉搏波传感器连接；对检测电路产生的模拟生理信号进行模拟‑数字转换，并传输至嵌入式系统平台进行处理；无线通讯模块与嵌入式系统平台连接，并以无线方式在嵌入式系统平台与个人手持终端之间传输数据；嵌入式系统平台，与无线通讯模块连接，用于分析生理信号采集模块输入的数据，还原心电和脉搏波信号，进行精神压力分析，完成以下操作：(1)解析由生理信号采集模块传输的数据，还原心电信号和脉搏波信号，对信号进行滤波和放大，得到人体心电图波形序列X(K)和脉搏波波形序列Y(K)；(2)分析脉搏波波形序列Y(K)，利用该波形上的各特征点计算出脉率PR；(3)分析心电波形序列X(K)，识别心电波形中的R波，得到心率和心电信号的RR间期，对RR间期进行分析，得到心率变异性相关时域指标、频域指标和非线性分析指标；其中：①时域指标包括：R‑R间期标准差SDNN、相邻R‑R间期差值均方根值RMSSD和相邻正常R‑R间期超过50ms的百分比pNN50；②频域指标包括：总能量TP、低频成分LF、高频成分HF和低频/高频比例；③非线性指标包括：向量长度指数VLI和向量角度指数VAI；(4)分析心率变异性指标R‑R间期标准差、相邻R‑R间期差值均方根值以及高频成分HF评估人体自主神经系统活性ANSA，根据低频/高频比例评估自主神经系统平衡性ANSE；(5)分析受试者的精神压力状态，包括以下四个指标：情绪状态指数、抗压能力指数、身体疲劳指数和压力状态指数；其中指标意义如下：情绪状态指数，是指的当前受试者的精神情绪是否焦虑、消极或者正常；抗压能力指数，是指的受试者的抗压能力；身体疲劳指数，是指非精神上的压力，指的是身体上的疲劳程度；压力状态指数，是当前所处的精神压力状态，有三种状态：压力小，无压力，压力大；(6)根据得到的精神压力相关指数，对被测者的精神状态进行评估；(7)根据测定的脉率和心率给出被测者是否患有房颤或频发期前收缩提示；所述操作(5)中四个指标的计算公式如下：情绪状态指数:其中ki为权层系数；抗压能力指数：RPAI＝k1*TP+k2*RMSSD+k3*pNN50+k4，其中ki为权层系数；身体疲劳指数：BFI＝k1*VLI+k2*LF+k3，其中ki为权层系数；压力状态指数：PSI＝k1*VAI+k2*HF+k3，其中ki为权层系数；各指数中的每个权层系数由临床试验确定，取值0‑1，各指数中的所有权层系数之和为1。