專利名稱：壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療保健技術領域，特別涉及一種壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法。
背景技術：
壓力是一個人無力應對知覺到的自己心理、生理情緒以及精神受到威脅時產(chǎn)生的一系列生理反應。心理學中說的壓力，是指人的內(nèi)心沖突和與其相伴隨的強烈情緒體驗。長期的壓力狀態(tài)不僅對人的心理方面產(chǎn)生負面影響，而且對人的生理(包括神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng))也會產(chǎn)生負面影響，從而嚴重影響人的身體健康。Borysenko(博里森科)將所有疾病的起因分為自主神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)和免疫系統(tǒng)失調(diào)兩種。自主神經(jīng)系統(tǒng) 失調(diào)引起的疾病包括偏頭痛、消化道潰瘍、高血壓、冠心病、哮喘等，而免疫系統(tǒng)失調(diào)引起的疾病包括感冒、過敏、艾滋病、癌癥、狼瘡、關節(jié)炎等。在當今社會高節(jié)奏的環(huán)境中，每個人適時地評估壓力狀況，并采取適當?shù)臏p壓方式來舒緩壓力，保持身心健康也越來越重要。要做到每人可以方便使用壓力評估裝置，裝置的小型和便攜性至關重要。而現(xiàn)有評估壓力的系統(tǒng)均為大型的醫(yī)療設備，比較笨重，而且導線多，人們需要到固定的地點(如醫(yī)院)接受檢測，不能提供及時的反饋幫助，也無法給出一個清晰的減壓指引。申請?zhí)枮?1144875.X，名稱為評估自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的自動遠端控制方法及系統(tǒng)，采用了大量的生理信號如心電圖信號、血壓信號、血流信號、含氧量信號、心音信號等，并將壓力評估算法放到網(wǎng)絡上，將采集的數(shù)據(jù)也傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上，經(jīng)過計算得出的壓力結(jié)果，再傳輸給受試者端，這樣一個系統(tǒng)由于有了網(wǎng)絡的介入，在沒有網(wǎng)絡或網(wǎng)絡不通暢的情況下，會產(chǎn)生使用上的局限性。而申請?zhí)枮?00720082506. 7，名稱為精神壓力緩解器采用了皮膚電阻測量電路來評估壓力，鼓勵受試者調(diào)整身心狀態(tài)來減緩壓力的效果。然而對于如何調(diào)整身心，一般人很難掌握技巧，因此也很難達到一個令人滿意的結(jié)果。運動是一種為大家熟知的有效的減壓方法，其背后的原理是由于人身體內(nèi)有一種腓肽的激素，運動時這種被稱為“快樂因子”的激素就會產(chǎn)生，當運動達到一定量的時候，這種腓肽可以促進神經(jīng)愉悅，從而帶走壓力和不愉快。然而，合理的運動強度和運動時間，以及運動呼吸技巧對于運動減壓的效果至關重要。有鑒于此，本發(fā)明提供一種壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法，通過判斷受試者的壓力狀況，計算相應的運動指標，以達到舒緩壓力的目的。為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案一種壓力評估系統(tǒng)，其包括
用于檢測受試者的R-R間期，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果的監(jiān)測裝置；
用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶；
用于顯示所述監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置；
所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。
所述的壓力評估系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)測裝置包括
用于獲取心電信號的心電R波檢測電極；
用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊；用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果給顯示裝置顯示的微處理器；
所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接微處理器，所述微處理器連接顯示
>J-U ρ α裝直。所述的壓力評估系統(tǒng)，其中，所述固定帶上設置有用于容納所述監(jiān)測裝置的腔室。一種舒緩壓力控制系統(tǒng)，其包括
用于檢測受試者的R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標的監(jiān)測裝置；
用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶；
用于顯示監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置；
所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)測裝置包括
用于獲取心電信號的心電R波檢測電極；
用于獲取呼吸信號的呼吸檢測電極；
用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊；
用于將呼吸檢測電極獲取的呼吸信號轉(zhuǎn)換為呼吸相位信息的呼吸相位檢測模塊；
用于檢測受試者活動狀態(tài)信息的活動狀態(tài)檢測模塊；
用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，在受試者有壓力時計算受試者需要進行減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果給顯示裝置的微處理器；
所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接微處理器，呼吸檢測電極通過呼吸相位檢測模塊連接微處理器，所述活動狀態(tài)檢測模塊連接微處理器，所述微處理器連接顯示裝置。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其中，所述固定帶上設置有用于容納所述監(jiān)測裝置的腔室。一種舒緩壓力控制系統(tǒng)，其包括
用于檢測受試者的R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標并發(fā)送給顯示裝置的監(jiān)測裝置；用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶；
用于顯示監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置；
所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)測裝置包括
用于獲取心電信號的心電R波檢測電極；
用于獲取呼吸信號的呼吸檢測電極；
用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊； 用于將呼吸檢測電極獲取的呼吸信號轉(zhuǎn)換為呼吸相位信息的呼吸相位檢測模塊；
用于檢測受試者活動狀態(tài)信息的活動狀態(tài)檢測模塊；
用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，在受試者有壓力時，輸出受試者需要做減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏的微處理器；用于將所述R-R間期、呼吸相位信息和受試者活動狀態(tài)信息發(fā)送給顯示裝置的發(fā)射模
塊；
所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接發(fā)射模塊，呼吸檢測電極通過呼吸相位檢測模塊連接發(fā)射模塊，所述活動狀態(tài)檢測模塊連接發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊連接顯
示裝置。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其中，所述R-R間期檢測模塊包括前端放大單元和放大濾波單元；所述前端放大單元連接放大濾波單元，所述放大濾波單元的第一輸出端、第二輸出端連接微處理器。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其中，所述活動狀態(tài)檢測模塊包括傳感器，所述傳感器的型號為BMA020 ;傳感器的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端連接微處理器。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射模塊包括無線發(fā)射芯片，所述無線發(fā)射芯片的型號為NRF8001 ;無線發(fā)射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端無線連接微處理器。所述的壓力評估系統(tǒng)，其中，所述微處理器包括單片機，所述單片機的型號為MSP430F149 ;單片機的P6. 0/A0端、P6. I端分別連接放大濾波單元的第一輸出端、第二輸出端；單片機的Pl- 3/TA2端、PL 4/SMCLK端、Pl. 5端、Pl. 6端、Pl. 7端分別連接傳感器的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；單片機的P4. 6端、P2. 5端、P5. O端、P5. I端、P5. 2端、P5. 3端無線連接無線發(fā)射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端。一種采用所述舒緩壓力控制系統(tǒng)的運動減壓控制方法，其包括
A、檢測受試者的R-R間期，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，并判斷所述壓力值是否大于預設壓力域值；如果是，則執(zhí)行步驟B ;否則，提示受試者進行常規(guī)運動，并顯示受試者的心率、呼吸率、需要運動的活動量；
B、根據(jù)所述壓力值設置減壓運動時間和運動強度，并判斷受試者運動的時間是否超過設置的減壓運動時間；如果否，則執(zhí)行步驟C ;是則，執(zhí)行步驟D ;
C、繼續(xù)檢測受試者的R-R間期計算受試者的壓力值，并判斷所述壓力值是否大于減壓域值；如果是，則執(zhí)行步驟D ;否則執(zhí)行步驟B ；
D、提示受試者進行整理運動，并進行呼吸頻率指引，直到運動結(jié)束。所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)的運動減壓控制方法，其中，所述步驟A中，根據(jù)所述R-R間期計算計算受試者的壓力值具體包括
a、獲取R-R間期的HRV序列；
b、對HRV序列進行傅里葉變換，得到功率譜；
C、計算功率譜 密度。相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的一種壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法，其舒緩壓力控制系統(tǒng)檢測R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)所述R-R間期判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標，控制受試者的運動強度、運動時間和呼吸節(jié)奏，從而達到舒緩壓力的效果。壓力評估系統(tǒng)和舒緩壓力控制系統(tǒng)采用了小型化設置，使用方便，能及時的反饋受試者的各項指標，幫助受試者緩解壓力。


圖I為本發(fā)明提供的壓力評估系統(tǒng)的結(jié)構框圖。圖2為本發(fā)明提供的壓力評估系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。圖3為受試者佩戴本發(fā)明的壓力評估系統(tǒng)的示意圖。圖4為本發(fā)明提供的一種舒緩壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構框圖。圖5為本發(fā)明提供的一種舒緩壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。圖6為本發(fā)明提供的另一種舒緩壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構框圖。圖7為本發(fā)明心電R波檢測電極采集到的壓力狀態(tài)下受試者的心率頻譜示意圖。圖8為本發(fā)明呼吸檢測電極采集到的壓力狀態(tài)下受試者的呼吸率頻譜示意圖。圖9為本發(fā)明提供的R-R間期檢測模塊的電路圖。圖10為本發(fā)明提供的活動狀態(tài)檢測模塊的電路圖。圖11為本發(fā)明提供的發(fā)射模塊的電路圖。圖12為本發(fā)明提供的微處理器的電路圖。圖13為本發(fā)明提供的舒緩壓力控制系統(tǒng)的運動減壓控制方法流程圖。圖14為理論推導放松狀態(tài)下受試者的HRV頻譜和功率譜密度頻譜對照示意圖。圖15為理論推導壓力狀態(tài)下受試者的HRV頻譜和功率譜密度頻譜對照示意圖。圖16為R-R間期檢測示意圖。圖17為本發(fā)明舒緩壓力控制系統(tǒng)檢測R-R間期頻譜示意圖。圖18為實際測量壓力狀態(tài)下受試者的HRV頻譜示意圖。圖19為實際測量放松狀態(tài)下受試者的HRV頻譜示意圖。圖20為實際測量受試者運動前的HRV頻譜示意圖。圖21為實際測量受試者運動后的HRV頻譜示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法。為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖I和圖2，本發(fā)明提供的壓力評估系統(tǒng)包括監(jiān)測裝置11、固定帶12和顯示裝置，所述監(jiān)測裝置11裝設于所述固定帶12上，并與所述顯示裝置連接。監(jiān)測裝置11與顯示裝置可以采用有線連接的方式，也可以采用無線通信的方式，避免大量的導線。所述監(jiān)測裝置11用于檢測受試者的R-R間期(R-R間期指心電圖兩次相鄰心跳中R波峰的距離時間，反映的是兩次心跳的間隔)，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果；固定帶12用于固定安裝所述監(jiān)測裝置11，以便于用戶能夠方便的佩戴；所述顯示裝置用于顯示所述監(jiān)測結(jié)果。具體實施時，所述監(jiān)測裝置11包括用于獲取心電信號的心電R波檢測電極101 ；用于將心電R波檢測電極101獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊；用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果給顯示裝置顯示的微處理器；所述心電R波檢測電極101通過R-R間期檢測模塊 連接微處理器，所述微處理器連接顯示裝置。當然在其它實施例中，所述微處理器還可以設置在顯示裝置中，R-R間期檢測模塊檢測的R-R間期發(fā)送給微處理器，由微處理器計算得出監(jiān)測結(jié)果即可。本實施例中，所述顯示裝置包括但不限于手表、智能手機、個人電腦、家用電視，其可以直接顯示監(jiān)測裝置的監(jiān)測結(jié)果，如壓力指數(shù)，也可對R-R間期進行處理計算得出壓力指數(shù)、并顯示。為了便于清洗和安裝，所述固定帶12上設置有用于容納所述監(jiān)測裝置的腔室，即固定帶上可以多設計幾個口袋，分別用于放置心電R波檢測電極、R-R間期檢測模塊、微處理器，在測試時，固定帶佩戴在受試者的胸部，如圖3所示，在固定帶多次佩戴之后，將心電R波檢測電極、R-R間期檢測模塊、微處理器拆下即可清洗。上述的壓力評估系統(tǒng)只能用于測試受試者的R-R間期并根據(jù)R-R間期計算出壓力值，并沒有舒緩壓力的方法，本發(fā)明實施例還提供一種舒緩壓力控制系統(tǒng)，請參閱圖4和圖5，其包括監(jiān)測裝置21、固定帶22和顯示裝置，所述監(jiān)測裝置21裝設于所述固定帶22上，并與所述顯示裝置連接。所述固定帶用于固定所述監(jiān)測裝置；所述顯示裝置用于顯示所述監(jiān)測結(jié)果。同樣地，監(jiān)測裝置21與顯示裝置之間可以采用有線連接的方式，也可以采用無線通信的方式。其中，監(jiān)測裝置21用于檢測受試者的R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標，該運動指標包括受試者需要做減壓運動的時間、呼吸節(jié)奏和運動強度。所述固定帶22用于固定所述監(jiān)測裝置21，顯示裝置用于顯示監(jiān)測結(jié)果。相似的，顯示裝置包括但不限于手表、智能手機、個人電腦、家用電視，其可以直接顯示監(jiān)測裝置的監(jiān)測結(jié)果，如壓力指數(shù)、心率/呼吸率、活動量MET(Metabolic Equivalentof Energy,指能量代謝當量)、運動指標等。具體實施時，所述監(jiān)測裝置21包括用于獲取心電信號的心電R波檢測電極201 ；用于獲取呼吸信號的呼吸檢測電極202 ;用于將心電R波檢測電極201獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊；用于將呼吸檢測電極202獲取的呼吸信號轉(zhuǎn)換為呼吸相位信息的呼吸相位檢測模塊；用于檢測受試者活動狀態(tài)信息的活動狀態(tài)檢測模塊；用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，在受試者有壓力時計算受試者需要進行減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果給顯示裝置的微處理器。所述心電R波檢測電極201通過R-R間期檢測模塊連接微處理器，呼吸檢測電極202通過呼吸相位檢測模塊連接微處理器，所述活動狀態(tài)檢測模塊連接微處理器，所述微處理器連接顯示裝置。為了便于清洗，在固定帶22上也設置多個用于容納所述監(jiān)測裝置21的腔室。即固定帶22上可以多設計幾個口袋，分別放置心電R波檢測電極201、呼吸檢測電極202、R-R間期檢測模塊、呼吸相位檢測模塊、活動狀態(tài)檢測模塊、微處理器，如圖5所示。在測試時，固定帶22佩戴在受試者的胸部，其佩戴方式如圖3所示，在固定帶22使用之后，將監(jiān)測裝置拆下即可清洗，使固定帶22可多次利用，節(jié)約資源。本發(fā)明實施例提供的舒緩壓力控制系統(tǒng)可以測量受試者的R-R間期，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應的運動指標，幫助受試者減壓，并在運動過程中控制受試者的運動強度，呼吸節(jié)奏和運動時間，從而達到舒緩壓力的效果。而且本發(fā)明的舒緩壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構簡單，在硬件方面，做了小型化和省電最·優(yōu)化設計，讓用戶可以在自然的狀態(tài)下佩戴使用，避免了現(xiàn)有實驗室中使用的笨重的儀器和成堆的導線。該系統(tǒng)尤其適用于在舒緩壓力運動過程中的運動過程的控制和運動量的控制。請參閱圖6，本發(fā)明還提供另一種舒緩壓力控制系統(tǒng)，其包括用于檢測受試者的R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標并發(fā)送給顯示裝置的監(jiān)測裝置；用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶；用于顯示監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置；所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。具體實施時，所述監(jiān)測裝置包括用于獲取心電信號的心電R波檢測電極；用于獲取呼吸信號的呼吸檢測電極；用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊；用于將呼吸檢測電極獲取的呼吸信號轉(zhuǎn)換為呼吸相位信息的呼吸相位檢測模塊；用于檢測受試者活動狀態(tài)信息的活動狀態(tài)檢測模塊；用于根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，在受試者有壓力時，輸出受試者需要做減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏的微處理器；用于將受試者需要做減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏發(fā)送給顯示裝置的發(fā)射模塊；所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接微處理器，呼吸檢測電極通過呼吸相位檢測模塊連接微處理器，所述活動狀態(tài)檢測模塊連接微處理器，所述微處理器連接發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊連接顯示裝置。需要注意的是，在壓力評估系統(tǒng)、一種舒緩壓力控制系統(tǒng)和另一種舒緩壓力控制系統(tǒng)中、心電R波檢測電極的結(jié)構原理均相同，在具體實施時可采用導電的硅膠或?qū)щ姷募徔椢?如銀絲紡織物)制作，其采集到的心率圖如圖7所示；呼吸檢測電極的結(jié)構原理也均相同，可采用電阻式織物傳感器，嵌入胸帶中有彈性的部分，當人體呼吸時引起胸部的擴張和收縮，從而產(chǎn)生電阻式織物傳感器電阻的變化，其檢測到的呼吸率如圖8所示。這三個系統(tǒng)中的R-R間期檢測模塊、活動狀態(tài)檢測模塊、發(fā)射模塊、和微處理器模塊的結(jié)構原理相同，具體電路結(jié)構如下所示
請參閱圖9,所述R-R間期檢測模塊包括前端放大單元100和放大濾波單元200 ;所述前端放大單元100連接放大濾波單元200，所述放大濾波單元200的第一輸出端ECG_SINGAL、第二輸出端ECG_CHKHEAD連接微處理器，P_R端和P_L端連接心電R波檢測電極。該R-R間期檢測模塊采用差分輸入可以有效減少噪聲干擾和提高輸入的靈敏度。特別的，前端放大單元100中的放大器101采用具有較高的共模抑制、較低的輸入偏置電壓和較低的噪聲的儀用放大器，其型號為LT1789。在制作線路板時需將前端放大單元100內(nèi)的電子器件集中擺放，才能很好地實現(xiàn)減小噪聲的目的。在本實施例中，心電R波檢測電極有左右兩個觸點，分別接觸左胸和右胸來獲取心電信號。P_R端輸入的是右胸心電信號，P_L端輸入的是左胸心電信號，經(jīng)過前端放大單元100小倍數(shù)放大后抑制了左、右胸心電信號的噪聲，組合成一個心電信號再經(jīng)過后面的放大濾波單元200進行兩級放大和帶通濾波后，有效去除50/60hz的工頻干擾，得到信號質(zhì)量較好的R-R間期，即第一輸出端ECG_SINGAL輸出的ECG_SINGAL信號和第二輸出端ECG_CHKHEAD輸出的ECG_CHKHEAD信號。請參閱圖10，所述活動狀態(tài)檢測模塊包括傳感器BI，所述傳感器BI的型號為BMA020 ;傳感器BI的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端連接微處理器。該傳感器BI的尺寸較小，為3*3*0. 9mm;功耗低且無需復雜的外加電路，可以編程設置不同的測量范圍(±2g/±4g/±8g)。請參閱圖11，所述發(fā)射模塊包括無線發(fā)射芯片U1，用于將微處理器計算處理后的 需要顯示的數(shù)據(jù)無線發(fā)射至顯示裝置顯示。所述無線發(fā)射芯片Ul的型號為NRF8001 ;無線發(fā)射芯片Ul的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端連接微處理器。該無線發(fā)射芯片Ul的成本低、尺寸小，其物理層比特速率為1Mbps，作用范圍可達15米；其最大的優(yōu)點是功耗超低，在電路設計是針對電池使用壽命的優(yōu)化，消耗的功率是傳統(tǒng)藍牙技術的百分之一到百分之五十之間，例如使用標準的鈕扣電池(例如使用3V鋰電池CR2032)供電時，該發(fā)射模塊有望運作數(shù)月甚至2年左右。請同時參閱圖6、圖9-圖12，所述微處理器包括單片機U2及其外圍電路，所述單片機U2的型號為MSP430F149。單片機U2的P6. 0/A0端、P6. I端分別連接放大濾波單元200 的第一輸出端 ECG_SINGAL、第二輸出端 ECG_CHKHEAD ;單片機 U2 的 Pl. 3/TA2 端、Pl. 4/SMCLK端、Pl. 5端、Pl. 6端、Pl. 7端分別連接傳感器BI的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；單片機U2的P4. 6端、P2. 5端、P5. O端、P5. I端、P5. 2端、P5. 3端無線連接無線發(fā)射芯片Ul的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端。ECG_SINGAL信號和ECG_CHKHEAD信號輸入該單片機U2經(jīng)過處理后得到相應監(jiān)測結(jié)果，即單片機U2的P4. 6端、P2. 5 端、P5. O 端、P5. I 端、P5. 2 端、P5. 3 端依次輸出的 NRF8001-RESET 信號、NRF8001-RDYN信號、NRF8001-REQN 信號、NRF8001-M0SI 信號、NRF8001-MIS0 信號、NRF8001-SCK 信號。同時，單片機U2還根據(jù)輸入的ECG_SINGAL信號和ECG_CHKHEAD信號計算出受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況。該單片機U2功耗低，支持干電池供電?；谏鲜龅氖婢弶毫刂葡到y(tǒng)，本發(fā)明對應提供一種運動減壓控制方法，請參閱圖13，其包括以下步驟
S110、檢測受試者的R-R間期，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，并判斷所述壓力值是否大于預設壓力域值；如果是，則執(zhí)行步驟S120 ;否則，提示受試者進行常規(guī)運動，并顯示受試者的心率、呼吸率、需要運動的活動量。本實施例中，預設壓力域值的大小為1，本實施例主要是獲取這個壓力值，具體包括以下步驟
a、獲取R-R間期的HRV序列；b、對HRV序列進行傅里葉變換，得到功率譜；
C、計算功率譜密度。心電信號經(jīng)過R-R間期檢測模塊處理確認后，即可得到R-R間期。再在微處理器中獲取HRV序列，其至少包括350個R-R間期，經(jīng)過傅里葉(FFT)變換、計算特定頻率范圍內(nèi)的功率譜密度(PSD)。經(jīng)過上述步驟可得到理論推導出放松狀態(tài)下受試者的HRV頻譜和功率譜密度頻譜對照示意圖(圖14)、和壓力狀態(tài)下受試者的HRV頻譜和功率譜密度頻譜對照示意圖(圖15)，其中，圖14中的(I)部分表示放松狀態(tài)下受試者的HRV頻譜，其(2)部分表示放松狀態(tài)下受試者的功率譜密度頻譜；圖15中的(I)部分表示壓力狀態(tài)下受試者的HRV頻譜，其(2)部分表示壓力狀態(tài)下受試者的功率譜密度頻譜。將HRV頻譜和功率譜密度頻譜對照在一起分析可知功率譜密度通常分為4個頻率區(qū)間ULP (Ultra-Low- Powerspectrum,超低頻)〈O. OO3Hz ; O. 003 Hz ^ VLP (Very-Low Power spectrum,較低頻)〈O. 04 Hz; O. 04 Hz ^ LP (Low Power Spectrum,低頻)〈0. 15Hz,反映交感神經(jīng)的活動；
O.15 Hz < HP (High Power spectrum,高頻)〈0· 40 Hz,反映副交感神經(jīng)的活動。根據(jù)得到的功率譜密度圖找出LP和HP的數(shù)值進行比較所得到的數(shù)值即為壓力值。例如當LP除以HP大于I，則表示壓力較高；當LP除以HP小于I則代表壓力較小，處于放松狀態(tài)。如圖14中，LP=8. 30，HP=IO. 42，則LP/HP=0. 80，小于預設壓力域值1，受試者處于放松的狀態(tài)。圖15中LP=7. 24，HP=2. 94，LP/HP=2. 4，大于I，受試者處于壓力狀態(tài)。在壓力值小于I時，只需為受試者設置一些常規(guī)的運動，并通過顯示裝置顯示受試者的心率/呼吸率、活動量MET等。S120、根據(jù)所述壓力值設置減壓運動時間和運動強度，并判斷受試者運動的時間是否超過設置的減壓運動時間；如果否，則執(zhí)行步驟S130 ;是則，執(zhí)行步驟S140。具體實施時，運動強度通過運動心率還判斷，本發(fā)明可以根據(jù)受試者的壓力指數(shù)將運動時間設置為15-60分鐘，運動心率為60-90%MHR，通過設置合適的運動時間和運動節(jié)奏緩解受試者的壓力。S130、繼續(xù)檢測受試者的R-R間期計算受試者的壓力值，并判斷所述壓力值是否大于減壓域值；如果是，則執(zhí)行步驟S140 ;否則執(zhí)行步驟S120。如果運動時間沒有到達，但經(jīng)過減壓運動，受試者的壓力值已經(jīng)大于減壓域值，也可直接進行整理運動，受試者根據(jù)要求控制呼吸頻率，直到運動結(jié)束。S140、提示受試者進行整理運動，并進行呼吸頻率指引，直到運動結(jié)束。在減壓運動的運動時間到達后，監(jiān)測裝置便提示受試者進行整理運動，其運動的時間一般為五分鐘，并顯示呼吸頻率指弓I，直到運動結(jié)束。請參閱圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21，其中，圖16為R-R間期檢測示意圖，
圖17為本發(fā)明舒緩壓力控制系統(tǒng)檢測R-R間期頻譜示意圖。該頻率圖中的低頻分量反應交感神經(jīng)的活動,高頻分量反應副交感神經(jīng)的活動。圖18為實際測量壓力狀態(tài)下受試者的HRV頻譜示意圖，從圖18可以看出人在壓力狀態(tài)下的HRV頻譜以低頻分量為主。圖19為實際測量放松狀態(tài)下受試者的HRV頻譜示意圖，從圖19可以看出人在壓力狀態(tài)下的HRV頻譜以低頻分量為主。圖20為實際測量受試者運動前的HRV頻譜示意圖。圖21為實際測量受試者運動后的HRV頻譜示意圖，與圖21對比，人跑步運動后，HRV的頻譜，高頻分量明顯上升，達到了減壓的目的。
綜上所述，本發(fā)明通過檢測受試者的R-R間期得出壓力指標，判斷是否需要運動減壓，再根據(jù)壓力指標計算出相應的運動指標，在用戶進行減壓運動時，同時檢測R-R間期，人體呼吸和人體活動信號，并實時顯示這些參數(shù)，并提供簡單易行的減壓運動計劃，通過在運動過程中控制人的運動強度、呼吸節(jié)奏和運動時間，達到了舒緩壓力的效果。同時，本發(fā)明的壓力評估系統(tǒng)和舒緩壓力控制系統(tǒng)，可穿戴和拆洗、可日常使用，在硬件方面，做了小型化和省電最優(yōu)化設計，讓用戶可以在自然的狀態(tài)下佩戴使用，避免了現(xiàn)有實驗室系統(tǒng)的笨重的儀器和成堆的導線，其體積小，便于攜帶，并且系統(tǒng)可拆裝便于清洗。
可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種壓力評估系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于檢測受試者的R-R間期，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果的監(jiān)測裝置； 用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶； 用于顯示所述監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置； 所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的壓力評估系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測裝置包括 用于獲取心電信號的心電R波檢測電極； 用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊；用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果給顯示裝置顯示的微處理器； 所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接微處理器，所述微處理器連接顯示 裝直。
3.根據(jù)權利要求I所述的壓力評估系統(tǒng)，其特征在于，所述固定帶上設置有用于容納所述監(jiān)測裝置的腔室。
4.一種舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于檢測受試者的R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標的監(jiān)測裝置； 用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶； 用于顯示監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置； 所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測裝置包括 用于獲取心電信號的心電R波檢測電極； 用于獲取呼吸信號的呼吸檢測電極； 用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊； 用于將呼吸檢測電極獲取的呼吸信號轉(zhuǎn)換為呼吸相位信息的呼吸相位檢測模塊； 用于檢測受試者活動狀態(tài)信息的活動狀態(tài)檢測模塊； 用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，在受試者有壓力時計算受試者需要進行減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏，并輸出相應監(jiān)測結(jié)果給顯示裝置的微處理器； 所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接微處理器，呼吸檢測電極通過呼吸相位檢測模塊連接微處理器，所述活動狀態(tài)檢測模塊連接微處理器，所述微處理器連接顯示裝置。
6.根據(jù)權利要求4所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述固定帶上設置有用于容納所述監(jiān)測裝置的腔室。
7.一種舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于檢測受試者的R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)所述壓力狀況輸出相應運動指標并發(fā)送給顯示裝置的監(jiān)測裝置； 用于固定所述監(jiān)測裝置的固定帶； 用于顯示監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置； 所述監(jiān)測裝置裝設于所述固定帶上，并與所述顯示裝置連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測裝置包括 用于獲取心電信號的心電R波檢測電極； 用于獲取呼吸信號的呼吸檢測電極； 用于將心電R波檢測電極獲取的心電信號轉(zhuǎn)換為R-R間期的R-R間期檢測模塊； 用于將呼吸檢測電極獲取的呼吸信號轉(zhuǎn)換為呼吸相位信息的呼吸相位檢測模塊； 用于檢測受試者活動狀態(tài)信息的活動狀態(tài)檢測模塊； 用于根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，在受試者有壓力時，輸出受試者需要做減壓運動的時間、運動強度和呼吸節(jié)奏的微處理器；用于將所述R-R間期、呼吸相位信息和受試者活動狀態(tài)信息發(fā)送給顯示裝置的發(fā)射模塊； 所述心電R波檢測電極通過R-R間期檢測模塊連接發(fā)射模塊，呼吸檢測電極通過呼吸相位檢測模塊連接發(fā)射模塊，所述活動狀態(tài)檢測模塊連接發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊連接顯示裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述R-R間期檢測模塊包括前端放大單元和放大濾波單元；所述前端放大單元連接放大濾波單元，所述放大濾波單元的第一輸出端、第二輸出端連接微處理器。
10.根據(jù)權利要求9所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述活動狀態(tài)檢測模塊包括傳感器，所述傳感器的型號為BMA020 ;傳感器的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端連接微處理器。
11.根據(jù)權利要求10所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射模塊包括無線發(fā)射芯片，所述無線發(fā)射芯片的型號為NRF8001 ;無線發(fā)射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端無線連接微處理器。
12.根據(jù)權利要求11所述的壓力評估系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器包括單片機，所述單片機的型號為MSP430F149 ;單片機的P6. 0/A0端、P6. I端分別連接放大濾波單元的第一輸出端、第二輸出端；單片機的PI. 3/TA2端、PL 4/SMCLK端、Pl. 5端、Pl. 6端、Pl. 7端分別連接傳感器的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；單片機的P4. 6端、P2. 5端、P5. O端、P5. I端、P5. 2端、P5. 3端無線連接無線發(fā)射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO 端、SCK 端。
13.一種采用權利要求4或7所述舒緩壓力控制系統(tǒng)的運動減壓控制方法，其特征在于，包括 A、檢測受試者的R-R間期，根據(jù)所述R-R間期計算受試者的壓力值，并判斷所述壓力值是否大于預設壓力域值；如果是，則執(zhí)行步驟B ;否則，提示受試者進行常規(guī)運動，并顯示受試者的心率、呼吸率、需要運動的活動量； B、根據(jù)所述壓力值設置減壓運動時間和運動強度，并判斷受試者運動的時間是否超過設置的減壓運動時間；如果否，則執(zhí)行步驟C ;是則，執(zhí)行步驟D ；C、繼續(xù)檢測受試者的R-R間期計算受試者的壓力值，并判斷所述壓力值是否大于減壓域值；如果是，則執(zhí)行步驟D ;否則執(zhí)行步驟B ； D、提示受試者進行整理運動，并進行呼吸頻率指引，直到運動結(jié)束。
14.根據(jù)權利要求13所述的舒緩壓力控制系統(tǒng)的運動減壓控制方法，其特征在于，所述步驟A中，根據(jù)所述R-R間期計算計算受試者的壓力值具體包括 獲取R-R間期的HRV序列； 對HRV序列進行傅里葉變換，得到功率譜； 計算功率譜密度。
全文摘要
本發(fā)明公開了壓力評估系統(tǒng)、舒緩壓力控制系統(tǒng)和運動減壓控制方法，其舒緩壓力控制系統(tǒng)包括用于檢測R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)R-R間期計算受試者的壓力值，根據(jù)壓力值判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)壓力狀況輸出相應運動指標的監(jiān)測裝置；固定監(jiān)測裝置的固定帶和顯示監(jiān)測結(jié)果的顯示裝置；監(jiān)測裝置裝設于固定帶上，并與顯示裝置連接。本發(fā)明通過檢測R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，根據(jù)R-R間期判斷受試者的壓力狀況，根據(jù)壓力狀況輸出相應運動指標，控制受試者的運動強度、運動時間和呼吸節(jié)奏，從而達到舒緩壓力的效果。并且本發(fā)明采用了小型化設置，使用方便，能及時反饋受試者的各項指標，幫助受試者緩解壓力。
文檔編號A61B5/0456GK102934998SQ20121049813
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年11月29日
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