一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法、裝置及穿戴式設備的制造方法

文檔序號：10703829閱讀：249來源：國知局

一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法、裝置及穿戴式設備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于穿戴式設備領域，提供了一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法、裝置及穿戴式設備。該疲勞檢測方法包括：通過穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的GSR數(shù)據(jù)，GSR數(shù)據(jù)包括SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)；將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離；計算SCL數(shù)據(jù)的偏移率和SCR數(shù)據(jù)的偏移率；并根據(jù)SCL數(shù)據(jù)的偏移率和SCR數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)，而通過人體疲勞指數(shù)可直接判斷所述預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況，因此，該疲勞檢測方法具有檢測過程簡單，不受檢測環(huán)境和檢測人員限制，且可實現(xiàn)對人體疲勞狀況的實時監(jiān)測的優(yōu)點。
【專利說明】
一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法、裝置及穿戴式設備
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于穿戴式設備領域，尤其涉及一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法、裝置及穿戴式設備。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)今都市生活節(jié)奏快、人們的壓力大，大多數(shù)人都處于疲勞狀態(tài)，處于疲勞狀態(tài)下的人反應慢、警覺性弱，且容易心神不寧。而對于一些要求注意力高度集中的工作，例如，高空作業(yè)、車輛駕駛、外科醫(yī)生手術等，若疲勞作業(yè)、疲勞駕駛等將會產(chǎn)生非常嚴重的后果。因此，在日常生活中，對人體的疲勞狀況進行實時監(jiān)測是非常必要的。
[0003] 現(xiàn)有的用于檢測人體疲勞狀況的方法主要包括生理化指標檢測法和生理參數(shù)指標檢測法。生理化指標檢測法主要是通過采集人體的尿液、血液、唾液和汗液等指標并進行成分分析，以獲取人體的疲勞狀況；生理參數(shù)指標檢測法主要是通過采集人體的心電、腦電、肌電等指標并進行變異性分析，以獲取人體的疲勞狀況。
[0004] 然而，上述兩種疲勞檢測方法均屬于臨床檢測法，其需要在特定的場所并由特定的醫(yī)護人員來實施，檢測過程較麻煩，且無法實現(xiàn)對人體疲勞狀況的實時監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法、裝置及穿戴式設備，旨在解決傳統(tǒng)的臨床式疲勞檢測方法檢測過程較麻煩，且受檢測場所和檢測人員的限制，無法實現(xiàn)對人體疲勞狀況的實時監(jiān)測的問題。
[0006] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法，所述疲勞檢測方法包括：
[0007] 通過所述穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，所述皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)；
[0008] 將所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離；
[0009] 計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率，并計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率；
[0010] 根據(jù)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種用于穿戴式設備的疲勞檢測裝置，所述疲勞檢測裝置包括：
[0012] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過所述穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，所述皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)；
[0013] 數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離；
[0014] 偏移率計算模塊，用于計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率，并計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率；
[0015] 疲勞檢測模塊，用于根據(jù)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù) 據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種穿戴式設備，包括采集電路，所述采集電路包括第一電極片和第二電極片，所述穿戴式設備還包括上述的疲勞檢測裝置，所述疲勞檢測裝置與所述采集電路的輸出端連接。
[0017] 本發(fā)明提供的疲勞檢測方法包括:通過穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi) 人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù);將皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離;計算皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率;并根據(jù)皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)，而通過人體疲勞指數(shù)可直接判斷所述預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況，因此，該疲勞檢測方法具有檢測過程簡單，不受檢測環(huán)境和檢測人員限制，且可實現(xiàn)對人體疲勞狀況的實時監(jiān)測的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實施例提供的用于穿戴式設備的疲勞檢測方法的實現(xiàn)流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明實施例提供的預設時間內(nèi)的GSR數(shù)據(jù)的波形示意圖；
[0020] 圖3本發(fā)明實施例提供的用于穿戴式設備的疲勞檢測裝置的模塊結構示意圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明實施例提供的穿戴式設備的內(nèi)部結構圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明實施例所提供的疲勞檢測方法包括:通過穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù);將皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離;計算皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率;并根據(jù)皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和皮膚電導反應數(shù)據(jù) 的偏移率計算人體疲勞指數(shù)，而通過人體疲勞指數(shù)可直接判斷所述預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況，因此，該疲勞檢測方法具有檢測過程簡單，不受檢測環(huán)境和檢測人員限制，且可實現(xiàn) 對人體疲勞狀況的實時監(jiān)測的優(yōu)點。
[0024] 圖1是本發(fā)明實施例提供的用于穿戴式設備的疲勞檢測方法的實現(xiàn)流程圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分，詳述如下：
[0025] 如圖1所示，在步驟SlO中，通過穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應(Galvanic Skin Response，GSR)數(shù)據(jù)。
[0026] 人體由于交感神經(jīng)興奮，導致汗腺活動加強，分泌汗液較多，而汗液內(nèi)的鹽成分較多使皮膚導電能力增強，形成大的皮膚電反應。所以，通過采集并分析人體的GSR數(shù)據(jù)，便可可以監(jiān)測人體的交感神經(jīng)活躍度，而交感神經(jīng)活躍度作為腦喚醒、警覺水平等的重要指標，間接地反映了人體的疲勞狀況。因此，通過采集并分析人體的GSR數(shù)據(jù)，便可獲知人體的疲勞狀況。
[0027] 在本發(fā)明實施例中，穿戴式設備具體為穿戴式皮膚電反應檢測設備，其內(nèi)部設置有采集電路，采集電路包括第一電極片、第二電極片及運算放大器。在實際應用中，穿戴式設備通過兩個電極片采集人體的GSR數(shù)據(jù)，并通過運算放大器對GSR數(shù)據(jù)進行放大后輸出 GSR數(shù)據(jù)。其中，運算放大器的基準電壓值為VREF。
[0028] 圖2是本發(fā)明實施例提供的預設時間內(nèi)的GSR數(shù)據(jù)的波形示意圖，為了便于說明，僅不出了與本發(fā)明實施例相關的部分。
[0029]如圖2所示，人體受周圍環(huán)境影響，GSR數(shù)據(jù)一直處于變化狀態(tài)，GSR數(shù)據(jù)中較為平緩的部分為皮膚電導水平(Skin Conductance Level，SCL)數(shù)據(jù)，SCL數(shù)據(jù)指跨越皮膚兩點的皮膚電導的絕對值，一般認為它是在平靜狀態(tài)下生理活動的基礎值;GSR數(shù)據(jù)中明顯凸起的波峰部分為皮膚電導反應(Skin Conductance Reaction，SCR)數(shù)據(jù)，SCR數(shù)據(jù)是指在皮膚電導水平中出現(xiàn)的一個瞬時的、較快的波動，該波動是由外界刺激而引起的，它直接反應著人體交感神經(jīng)/副交感神經(jīng)的變化。
[0030] 在本發(fā)明實施例中，預設時間可根據(jù)實際需求來確定。例如，需要知道人體在6:30 ~6:30:03的疲勞狀況，則需要通過穿戴式皮膚電反應檢測設備采集人體在6:30~6:30:03 這段時間內(nèi)的GSR數(shù)據(jù)，此時的預設時間即為6: 30~6: 30:03。該預設時間的時間間隔為3 秒，該時間間隔取決于取決于穿戴式皮膚電反應檢測設備的采樣頻率。
[0031] 在步驟S20中，將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離。
[0032] 在本發(fā)明實施例中，將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離，以分別分析人體在平靜狀態(tài) 下和受外界刺激情況下的疲勞狀況，綜合人體在平靜狀態(tài)下的疲勞狀況和人體在受外界刺激情況下的疲勞狀況，便可得到預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況。
[0033]作為本發(fā)明一實施例，步驟S20具體為：
[0034] 通過包絡法將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離。
[0035] 作為本發(fā)明一實施例，在步驟S20之后，所述疲勞檢測方法還包括：
[0036] 將SCR數(shù)據(jù)依次通過FIR(Finite Impulse Response，有限長單位脈沖響應）帶通濾波器和FR窗口進行第一次濾波和第二次濾波，以濾除SCR數(shù)據(jù)中的噪聲和毛刺。其中，F(xiàn)IR 帶通濾波器的窗口函數(shù)為凱撒窗函數(shù)。
[0037]作為本發(fā)明一實施例，F(xiàn)IR帶通濾波器的具體參數(shù)如下：
[0038] Fstopl = 0.05hz ,Fpassl = 0.1 hz ；
[0039] Fstop2 = 2 · 8hz，F(xiàn)pass2 = 2 · 5hz;
[0040] Astopl =40db，Astop2 = 40db;
[0041 ] Apassl =0 · 6db，Apass2 = 0 · 6db;
[0042] 其中，F(xiàn)stopl、Fpassl、Fstop2、Fpass2分別為FIR帶通濾波器的下阻帶截止頻率、通帶下限截止頻率、上阻帶截止頻率、通帶上限截止頻率。
[0043] Astopl、Apassl、Astop2、Apass2分別為FIR帶通濾波器的下阻帶截止幅度、通帶下限截止幅度、上阻帶截止幅度、通帶上限截止幅度。
[0044] 在步驟S30中，計算預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的偏移率，并計算預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的偏移率。
[0045] 作為本發(fā)明一實施例，步驟S30具體包括：
[0046] 通過以下算式計算預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積：
[0047] Sscl = /at(Vscl~Vref)；
[0048] 其中，Ssa為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積，Δ T為SCL數(shù)據(jù)的持續(xù)時間，如圖3所示，ΔΤ為[02-1'1) + 0413) + (了615)]，￥咖為預設時間內(nèi)3(^數(shù)據(jù)的電壓值，￥，為穿戴式設備中的運算放大器的基準電壓值。
[0049] 通過以下算式計算預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的偏移率：
[0050]
[00511其中，offsetl為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的偏移率，SsW為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積的標準值。
[0052]在本發(fā)明實施例中，offsetl越大，代表人體在平靜狀態(tài)下越疲勞。
[0053]作為本發(fā)明一實施例，步驟S30還包括：
[0054] 對SCR數(shù)據(jù)進行微分處理以得到SCR數(shù)據(jù)的斜率。
[0055]對SCR數(shù)據(jù)的斜率進行微分處理以得到SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點和下降沿斜率拐點。
[0056]分別通過以下算式計算預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率和SCR數(shù) 據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率：
[0057] 1
[0059]其中，offset2為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率，yi為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點，μ/為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值， offset3為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率，μ2為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點，μ 2'為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值。
[0000]在本發(fā)明實施例中，of f set2和of f set3越大，代表人體在受外界刺激的情況下越疲勞。
[0061 ] 在本發(fā)明實施例中，Ssc^、μ/和μ/具體可以通過以下方法獲得：
[0062]在理想情況(人體在不疲勞且所受的外界刺激相同的情況)下，連續(xù)采集人體一定時間內(nèi)的GSR數(shù)據(jù)，例如連續(xù)采集人體7天的GSR數(shù)據(jù)，計算7天的GSR數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCL 數(shù)據(jù)的變化面積的平均值，該平均值即為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積的標準值例如，7天的GSR數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積分別為S SCu~Ssa7,計算SSCu~Ssa7這7 個數(shù)據(jù)的平均值，即可得到預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積的標準值SsaS再計算7天的GSR 數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點N的正態(tài)分布的期望值和下降沿斜率拐點M的正太分布的期望值，該上升沿斜率拐點N的正態(tài)分布的期望值即為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值μ/，該下降沿斜率拐點M的正太分布的期望值即為預設時間內(nèi)SCR 數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值μ/。例如，7天的GSR數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點分別為Nl~Ν7,計算Nl~Ν7這7個數(shù)據(jù)的正太分布的期望值，即可得到預設時間內(nèi) SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值μ/，同理可得到預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值。
[0063]作為本發(fā)明一實施例，步驟S40具體包括：
[0064]通過以下算式計算人體疲勞指數(shù)：
[0065] F = 100*(a*0fTsetl+b*0ffset2+c*0fTset3);
[0066] 其中，F(xiàn)為人體疲勞指數(shù)，a、b、c為相關系數(shù)，a、b、c是經(jīng)多次實驗得出的。
[0067] 在本發(fā)明實例中，人體疲勞指數(shù)F越大，代表人體越疲勞。
[0068] 本發(fā)明實施例還提供了一種用于穿戴式設備的疲勞檢測裝置。
[0069]圖3示出了本發(fā)明實施例提供的用于穿戴式設備的疲勞檢測裝置的模塊結構，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。
[0070] 如圖3所示，疲勞檢測裝置包括:數(shù)據(jù)采集模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、偏移率計算模塊 3及疲勞檢測模塊4。
[0071] 數(shù)據(jù)采集模塊1用于通過穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應(Galvanic Skin Response，GSR)數(shù)據(jù)，GSR數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平(Skin Conductance Level，SCL)數(shù)據(jù)和皮膚電導反應（Skin Conduftance Reaction，SCR)數(shù)據(jù)。
[0072] 數(shù)據(jù)處理模塊2用于將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離。
[0073]偏移率計算模塊3用于計算預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的偏移率，并計算預設時間內(nèi)SCR 數(shù)據(jù)的偏移率。
[0074] 疲勞檢測模塊4用于根據(jù)SCL數(shù)據(jù)的偏移率和SCR數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)，并根據(jù)人體疲勞指數(shù)判斷預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況。
[0075] 作為本發(fā)明一實施例，疲勞檢測裝置還包括濾波模塊5。
[0076]濾波模塊5用于對SCR數(shù)據(jù)進行濾波。
[0077] 在本發(fā)明實施例中，穿戴式設備具體為穿戴式皮膚電反應檢測設備，其內(nèi)部設置有采集電路，采集電路包括第一電極片、第二電極片及運算放大器。在實際應用中，穿戴式設備通過兩個電極片采集人體的GSR數(shù)據(jù)，并通過運算放大器對GSR數(shù)據(jù)進行放大后輸出 GSR數(shù)據(jù)。其中，運算放大器的基準電壓值為VREF。
[0078] 作為本發(fā)明一實施例，數(shù)據(jù)處理模塊2包括：
[0079] 數(shù)據(jù)分離單元21，用于通過包絡法將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離。
[0080] 在本發(fā)明實施例中，通過數(shù)據(jù)分離單元21將SCL數(shù)據(jù)和SCR數(shù)據(jù)進行分離，以分別分析人體在平靜狀態(tài)下和受外界刺激情況下的疲勞狀況，綜合人體在平靜狀態(tài)下的疲勞狀況和人體在受外界刺激情況下的疲勞狀況，便可得到預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況。
[0081 ] 作為本發(fā)明一實施例，濾波模塊5包括FIR(Finite Impulse Response，有限長單位脈沖響應)帶通濾波器51和FR窗口 52。
[0082] FIR帶通濾波器51用于對SCR數(shù)據(jù)進行第一次濾波。
[0083] FR窗口 52用于對SCR數(shù)據(jù)進行第二次濾波。
[0084]其中，F(xiàn)IR帶通濾波器的窗口函數(shù)為凱撒窗函數(shù)。
[0085]作為本發(fā)明一實施例，F(xiàn)IR帶通濾波器的具體參數(shù)如下：
[0086] Fstopl = 0.05hz ,Fpassl = 0.1 hz ；
[0087] Fstop2 = 2 · 8hz，F(xiàn)pass2 = 2 · 5hz;
[0088] Astopl =40db，Astop2 = 40db;
[0089] Apassl =0 · 6db，Apass2 = 0 · 6db;
[0090] 其中，F(xiàn)stopl、Fpassl、Fstop2、Fpass2分別為FIR帶通濾波器的下阻帶截止頻率、通帶下限截止頻率、上阻帶截止頻率、通帶上限截止頻率。
[0091 ] Astopl、Apassl、Astop2、Apass2分別為FIR帶通濾波器的下阻帶截止幅度、通帶下限截止幅度、上阻帶截止幅度、通帶上限截止幅度。
[0092]作為本發(fā)明一實施例，偏移率計算模塊3包括第一偏移率計算單元31和第二偏移率計算單元32。
[0093]第一偏移率計算單元31用于通過以下算式計算預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積：
[0094] Sscl = /at(Vscl~Vref)；
[0095] 其中，Ssa為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積，Δ T為SCL數(shù)據(jù)的持續(xù)時間，如圖3所示，ΔΤ為[(T2-T1) + (T4-T3) + (T6-T5)]，VSCL為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的電壓值，Vref為所述穿戴式設備中的運算放大器的基準電壓值。
[0096] 并通過以下算式計算預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的偏移率：
[0097]
[0098]其中，offsetl為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的偏移率，SsW為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積的標準值。
[0099]在本發(fā)明實施例中，offsetl越大，代表人體在平靜狀態(tài)下越疲勞。
[0100]第二偏移率計算單元32用于對SCR數(shù)據(jù)進行微分處理以得到SCR數(shù)據(jù)的斜率;并對 SCR數(shù)據(jù)的斜率進行微分處理以得到SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點和下降沿斜率拐點；并分別通過以下算式計算預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率和SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率：
[0101] 12345 2
[0103]其中，〇ffset2為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率，yi為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點，μ/為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值， offset3為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率，μ2為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點，μ 2'為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值。 3
[0104]在本發(fā)明實施例中，off set2和off set3越大，代表人體在受外界刺激的情況下越疲勞。 4 在本發(fā)明實施例中，SsW、μ/和μ/可以通過以下方法獲得： 5 在理想情況(人體在不疲勞且所受的外界刺激相同的情況)下，連續(xù)采集人體一定時間內(nèi)的GSR數(shù)據(jù)，例如連續(xù)采集人體7天的GSR數(shù)據(jù)，計算7天的GSR數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCL 數(shù)據(jù)的變化面積的平均值，該平均值即為預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積的標準值例如，7天的GSR數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積分別為SSCu~Ssa7,計算SSCu~Ssa7這7 個數(shù)據(jù)的平均值，即可得到預設時間內(nèi)SCL數(shù)據(jù)的變化面積的標準值SsaS再計算7天的GSR 數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點N的正態(tài)分布的期望值和下降沿斜率拐點M的正太分布的期望值，該上升沿斜率拐點N的正態(tài)分布的期望值即為預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值μ/，該下降沿斜率拐點M的正太分布的期望值即為預設時間內(nèi)SCR 數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值μ/。例如，7天的GSR數(shù)據(jù)中預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點分別為Nl~Ν7,計算Nl~Ν7這7個數(shù)據(jù)的正太分布的期望值，即可得到預設時間內(nèi) SCR數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值μ/，同理可得到預設時間內(nèi)SCR數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值μ/。
[0107] 作為本發(fā)明一實施例，疲勞檢測模塊4包括疲勞指數(shù)計算單元41。
[0108] 疲勞指數(shù)計算單元41用于通過以下算式計算人體疲勞指數(shù)：
[0109] F = 100*(a*0fTsetl+b*0ffset2+c*0fTset3);
[0110] 其中，F(xiàn)為人體疲勞指數(shù)，a、b、c均為相關系數(shù)，a、b、c是經(jīng)多次實驗得出的。
[0111] 在本發(fā)明實例中，人體疲勞指數(shù)F越大，代表人體越疲勞。
[0112] 本發(fā)明實施例還提供了一種穿戴式設備。
[0113] 圖4是本發(fā)明實施例提供的穿戴式設備的內(nèi)部結構圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。
[0114] 如圖4所示，穿戴式設備包括采集電路6,采集電路6包括第一電極片a和第二電極片b，穿戴式設備還包括上述實施例所提供的疲勞檢測裝置，疲勞檢測裝置與所述采集電路的輸出端連接。
[0115] 作為本發(fā)明一實施例，采集電路6還包括：
[0116] 第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、濾波電容C及運算放大器Ul;
[0117] 第一電阻Rl的第一端接第一電極片a，第一電阻Rl的第二端接正電源VCC，第二電阻R2的第一端和濾波電容C的第一端共接于第二電極片b，第二電阻R2的第二端接地，濾波電容C的第二端接運算放大器Ul的第一輸入端，運算放大器Ul的第二輸入端輸入基準電壓，第三電阻R3連接在運算放大器Ul的第二輸入端和輸出端之間，運算放大器Ul的輸出端為采集電路6的輸出端。
[0118] 人體皮膚可以看做是由一個納法級的電容與一個兆歐級的電阻串聯(lián)后，再與一個微法級的電容并聯(lián)而形成的電子模塊，因此，當穿戴式設備的第一電極片a和第二電極片b 與人體皮膚相接觸時，第一電極片a和第二電極片b之間的微安級的弱電流流向人體皮膚，而人體皮膚所產(chǎn)生的微弱的電反應變化通過濾波電容C的噪聲隔離，再通過后端運算放大器Ul的放大后得到GSR數(shù)據(jù)，采集電路6將GSR數(shù)據(jù)輸出至疲勞檢測裝置，疲勞檢測裝置對 GSR數(shù)據(jù)進行分析和處理得到人體疲勞指數(shù)。
[0119] 本發(fā)明實施例所提供的疲勞檢測方法包括:通過穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù);將皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離;計算皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率;并根據(jù)皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和皮膚電導反應數(shù)據(jù) 的偏移率計算人體疲勞指數(shù)，而通過人體疲勞指數(shù)可直接判斷所述預設時間內(nèi)人體的疲勞狀況，因此，該疲勞檢測方法具有檢測過程簡單，不受檢測環(huán)境和檢測人員限制，且可實現(xiàn) 對人體疲勞狀況的實時監(jiān)測的優(yōu)點。
[0120] 本領域普通技術人員可以理解:實現(xiàn)上述方法實施例的步驟或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟，而前述的存儲介質包括:R〇M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0121] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種用于穿戴式設備的疲勞檢測方法，其特征在于，所述疲勞檢測方法包括：通過所述穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，所述皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)；將所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離；計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率，并計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率；根據(jù)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)。2. 如權利要求1所述的疲勞檢測方法，其特征在于，所述計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率的步驟具體包括：通過W下算式計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的變化面積： Sscl = /at(^Vscl-Vref); 其中，SscL為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的變化面積，ΔΤ為所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的持續(xù)時間，Vsa為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的電壓值，Vref為所述穿戴式設備中的運算放大器的基準電壓值；通過W下算式計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率：其中，offsetl為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率，SscL^為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的變化面積的標準值。3. 如權利要求2所述的疲勞檢測方法，其特征在于，所述計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率的步驟具體包括：對所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行微分處理W得到所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的斜率；對所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的斜率進行微分處理W得到所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點和下降沿斜率拐點；通過W下算式計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率：其中，offsets為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率， μι為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點，μ/為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值，offsets為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率，μ2為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點，μ2^為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值。4. 如權利要求3所述的疲勞檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)的步驟具體包括：通過W下算式計算人體疲勞指數(shù)： F=100*(a*0ffsetl+b*0ffset2+c*0ffset3); 其中，F(xiàn)為人體疲勞指數(shù)，a、b、c為相關系數(shù)。5. -種用于穿戴式設備的疲勞檢測裝置，其特征在于，所述疲勞檢測裝置包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過所述穿戴式設備的兩個電極片采集預設時間內(nèi)人體的皮膚電反應數(shù)據(jù)，所述皮膚電反應數(shù)據(jù)包括皮膚電導水平數(shù)據(jù)和皮膚電導反應數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行分離；偏移率計算模塊，用于計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率，并計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率；疲勞檢測模塊，用于根據(jù)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的偏移率計算人體疲勞指數(shù)。6. 如權利要求5所述的疲勞檢測裝置，其特征在于，所述偏移率計算模塊包括：第一偏移率計算單元，用于通過W下算式計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù) 的變化面積： SscL = /AT(Vsa-Vref); 其中，SscL為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的變化面積，Δ Τ為所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的持續(xù)時間，Vsa為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的電壓值，Vref為所述穿戴式設備中的運算放大器的基準電壓值；并通過W下算式計算所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率：其中，offsetl為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的偏移率，SscL^為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導水平數(shù)據(jù)的變化面積的標準值。7. 如權利要求6所述的疲勞檢測裝置，其特征在于，所述偏移率計算模塊還包括：第二偏移率計算單元，用于對所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)進行微分處理W得到所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的斜率;并對所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的斜率進行微分處理W得到所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點和下降沿斜率拐點;并分別通過W下算式計算所述預設時間內(nèi) 所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率和所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率：其中，offsets為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的偏移率， μι為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點，μ/為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的上升沿斜率拐點的標準值，offsets為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的偏移率，μ2為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點，μ2^為所述預設時間內(nèi)所述皮膚電導反應數(shù)據(jù)的下降沿斜率拐點的標準值。8. 如權利要求7所述的疲勞檢測裝置，其特征在于，所述疲勞檢測模塊具體用于通過W 下算式計算人體疲勞指數(shù)： F=100*(a*0ffsetl+b*0ffset2+c*0ffset3); 其中，F(xiàn)為人體疲勞指數(shù)，a、b、c均為相關系數(shù)。9. 一種穿戴式設備，包括采集電路，所述采集電路包括第一電極片和第二電極片，其特征在于，所述穿戴式設備還包括如權利要求5-8任意一項所述的疲勞檢測裝置，所述疲勞檢測裝置與所述采集電路的輸出端連接。10. 如權利要求9所述的穿戴式設備，其特征在于，所述采集電路還包括：第一電阻、第二電阻、第Ξ電阻、濾波電容及運算放大器；所述第一電阻的第一端接所述第一電極片，所述第一電阻的第二端接正電源，所述第二電阻的第一端和所述濾波電容的第一端共接于所述第二電極片，所述第二電阻的第二端接地，所述濾波電容的第二端接所述運算放大器的第一端，所述運算放大器的第二端輸入基準電壓，所述第Ξ電阻連接在所述運算放大器的第二輸入端和輸出端之間，所述運算放大器的輸出端為所述采集電路的輸出端。
【文檔編號】A61B5/00GK106073806SQ201610387438
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月1日公開號201610387438.9, CN 106073806 A, CN 106073806A, CN 201610387438, CN-A-106073806, CN106073806 A, CN106073806A, CN201610387438, CN201610387438.9
【發(fā)明人】胡彥濤
【申請人】深圳市宏電技術股份有限公司

完整全部詳細技術資料下載