專利名稱:一種心率變異性生物反饋康復(fù)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，包括穿戴式數(shù)據(jù)采集單元、處理顯示通信單元和電源管理單元，穿戴式數(shù)據(jù)采集單元，用于輸出放大濾波心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度信號(hào)；處理存儲(chǔ)通信單元與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元連接，提取瞬時(shí)心率和呼吸信號(hào)，生成并獲得自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)的和諧度度量，將和諧度度量以圖形、語音和音樂的方式反饋給受訓(xùn)者，引導(dǎo)受訓(xùn)者放松心緒；同時(shí)尋找最佳呼吸頻率，以動(dòng)畫方式引導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)行慢呼吸，以便進(jìn)入自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控和諧狀態(tài)；電源管理單元分別與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元、處理顯示通信單元連接，用于為穿戴式數(shù)據(jù)采集單元、處理顯示通信單元提供穩(wěn)定電源。
【專利說明】一種心率變異性生物反饋康復(fù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于生物反饋康復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種穿戴式自主神經(jīng)調(diào)控狀態(tài)監(jiān)測(cè)和生物反饋康復(fù)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]自主神經(jīng)系統(tǒng)有其自主運(yùn)行的節(jié)律。它控制著人們的心肺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)三大系統(tǒng)活動(dòng)的運(yùn)行與協(xié)調(diào)。如果自主神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生功能失調(diào)，則容易導(dǎo)致相關(guān)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能失衡。中國(guó)傳統(tǒng)的坐禪、氣功、打太極等，也都想通過自我調(diào)節(jié)，達(dá)到內(nèi)在的平衡，改善人體三大系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。雖然這已經(jīng)被證明是行之有效的養(yǎng)生方法，但是，坐禪、氣功和打太極所達(dá)到的內(nèi)在平衡狀態(tài)，無從客觀評(píng)價(jià)；各人各自努力，其方向是否正確、方法是否有效，也只能見仁見智，“修行在個(gè)人” 了。
[0003]自主神經(jīng)調(diào)控著人們的心肺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)三大系統(tǒng)。從系統(tǒng)辨識(shí)的角度出發(fā)，我們可以從這三大系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)來推斷自主神經(jīng)系統(tǒng)的狀態(tài)。在這三個(gè)系統(tǒng)中，心肺系統(tǒng)有其獨(dú)特的運(yùn)行規(guī)律。其運(yùn)行節(jié)律易于測(cè)量，呼吸節(jié)律可以控制。這就為我們治療和預(yù)防心血管疾病提供了一個(gè)思路:既然自主神經(jīng)主導(dǎo)著心肺系統(tǒng)的活動(dòng)，通過監(jiān)測(cè)和評(píng)估心肺系統(tǒng)的節(jié)律可以推斷自主神經(jīng)調(diào)控狀態(tài)，那么我們可以通過調(diào)節(jié)呼吸，把自主神經(jīng)的調(diào)控節(jié)律往規(guī)律的方向上引導(dǎo)，從而從根本上改善和治療因自主神經(jīng)失調(diào)所引起的心肺疾病和其它相關(guān)病。
[0004]據(jù)中國(guó)心血管疾病中心發(fā)布的《2012中國(guó)心血管病報(bào)告》，我國(guó)心血管病患者人數(shù)2.9億，每10秒就有I人死于心血管病。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，心血管疾病和自主神經(jīng)系統(tǒng)(Autonomic Nervous System, ANS)功能失調(diào)和異常有關(guān)。自主神經(jīng)心血管系統(tǒng)的調(diào)控保證了心臟輸出和血液循環(huán)，以及代謝的最佳狀態(tài)。心臟和血管分布的交感神經(jīng)是激勵(lì)性的，它的活動(dòng)使血管收縮、心率增加、心臟收縮增強(qiáng)。反之，副交感神經(jīng)是抑制性的，它的活動(dòng)導(dǎo)致心率降低和心臟收縮變緩。交感神經(jīng)必須充分激勵(lì)以便應(yīng)對(duì)緊急事件。當(dāng)神經(jīng)緊張血壓升高時(shí)，副交感神經(jīng)應(yīng)該活動(dòng)起來，使心臟平靜。這種一張一弛，形成了心血管系統(tǒng)的平衡。如果交感和副交感神經(jīng)的平衡被打破，交感神經(jīng)持續(xù)活躍，而副交感神經(jīng)處于抑制狀態(tài)，心血管系統(tǒng)則處于嚴(yán)重失調(diào)的病態(tài)，住院率和死亡率上升。
[0005]心率變異性(Heart Rate Variability，HRV)是指連續(xù)心搏間瞬時(shí)心率的漲落，是一項(xiàng)定量評(píng)價(jià)心臟自主神經(jīng)調(diào)控功能的無創(chuàng)性檢測(cè)手段。當(dāng)心房沒有有效地收縮時(shí)會(huì)導(dǎo)致血液瘀滯和凝聚，臨床上經(jīng)常用HRV作為腦卒中和冠心病等高致死率心腦血管病的早起預(yù)警指標(biāo)。相當(dāng)多的研究證明，心率變異性與冠心病等疾病有緊密聯(lián)系。研究表明，產(chǎn)生心率波動(dòng)的因素包括腦的神經(jīng)活動(dòng)、呼吸活動(dòng)以及由壓力、化學(xué)感受器傳入的心血管反向活動(dòng)等，這些因素最終通過交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)出來。因此，HRV信號(hào)中包含了大量與心血管調(diào)節(jié)作用有關(guān)的信息，對(duì)這些信息的提取和分析可以定量評(píng)估心臟交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)活動(dòng)的均衡性、緊張性，評(píng)估兩者對(duì)心血管系統(tǒng)的影響。
[0006]物反饋的研究，既有理論意義又有實(shí)用價(jià)值:它打破了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為植物性神經(jīng)系統(tǒng)所支配的器官不能進(jìn)行學(xué)習(xí)、不能隨意控制的限制，開辟了 “內(nèi)臟學(xué)習(xí)”的新領(lǐng)域；它綜合了心理學(xué)、生理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代電子學(xué)等諸多學(xué)科，突破了傳統(tǒng)治療學(xué)的局限。它最大的特點(diǎn)就是針對(duì)性強(qiáng)，在心身疾病的致病原因的層次上進(jìn)行治療。此外，生物反饋以其無損傷、無痛苦、無藥物副作用的特點(diǎn)而廣受關(guān)注，成為治療許多疾病提供了新的手段和方法。HRV生物反饋1975年由俄國(guó)Vaschillo創(chuàng)立，后由美國(guó)Lehrer教授在美國(guó)和歐洲發(fā)揚(yáng)光大。美國(guó)NIH、加拿大多倫多大學(xué)、意大利Pavia大學(xué)、日本帝京大學(xué)、我國(guó)中山大學(xué)等的研究都證明，心率變異性生物反饋能對(duì)哮喘、高血壓、心衰、冠心病、病人情緒低落等有明顯療效，對(duì)競(jìng)技心理壓力，有緩解和提高成績(jī)的效果。
[0007]但是，自主神經(jīng)系統(tǒng)有其復(fù)雜性和不可控制性。從系統(tǒng)科學(xué)的角度來說，自主神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)心肺系統(tǒng)的控制是一個(gè)典型的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。如何從系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)中估計(jì)自主神經(jīng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和節(jié)律，如何引導(dǎo)自主神經(jīng)系統(tǒng)由失調(diào)和無規(guī)轉(zhuǎn)向有規(guī)和協(xié)調(diào)，這是具有挑戰(zhàn)性的課題。
[0008]現(xiàn)有呼吸訓(xùn)練儀由心電和呼吸波計(jì)算呼吸性竇性心律不齊定量表達(dá)值，連同心率、血壓、血氧飽和度作為反饋參數(shù)，以視覺或聽覺方式顯示給受訓(xùn)者，使馬上知道呼吸模式是否正確。然而，其給出的竇性心律不齊定量表達(dá)值并不十分有效?，F(xiàn)有技術(shù)的方法和設(shè)備，使用分析心率變異度的頻譜分布來確定人體生物系統(tǒng)節(jié)律狀態(tài)，或通過實(shí)時(shí)測(cè)量呼吸性竇性心律不齊來評(píng)估人的壓力，并幫助緩解壓力。但是，上述現(xiàn)有技術(shù)都沒有系統(tǒng)地給出評(píng)估自主神經(jīng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和節(jié)律的度量或指標(biāo)，也沒有給出如何引導(dǎo)自主神經(jīng)系統(tǒng)由失調(diào)和無規(guī)轉(zhuǎn)向有規(guī)和和諧的方法和步驟。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009](一)要解決的問題
[0010]現(xiàn)有心率變異性生物反饋技術(shù)都沒有系統(tǒng)地給出評(píng)估自主神經(jīng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和節(jié)律的度量或指標(biāo)，也沒有給出如何引導(dǎo)自主神經(jīng)系統(tǒng)由失調(diào)和無規(guī)轉(zhuǎn)向有規(guī)和和諧的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為了使心率變異性生物反饋技術(shù)更好地為人類健康服務(wù)，本實(shí)用新型的目的是提供一種心率變異性生物反饋裝置。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為達(dá)成所述目的，本實(shí)用新型提供一種心率變異性生物反饋康復(fù)裝置包括:穿戴式數(shù)據(jù)采集單元為可穿戴部件、處理顯示通信單元和電源管理單元組成手持式部件，其中:穿戴式數(shù)據(jù)采集單元具有用電輸入端、信號(hào)采集端和信號(hào)輸出端，用于采集并輸出放大、濾波、去除干擾后的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度信號(hào)；處理存儲(chǔ)通信單元具有用電輸入端、數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)輸出端，處理存儲(chǔ)通信單元的數(shù)據(jù)采集端與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)輸出端連接，用于處理、存儲(chǔ)放大、濾波、去除干擾后的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度信號(hào)，提取瞬時(shí)心率和呼吸信號(hào)，并由處理存儲(chǔ)通信單元的數(shù)據(jù)輸出端輸出自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)的和諧度度量，將和諧度度量以圖形、語音和音樂的方式反饋給受訓(xùn)者，引導(dǎo)受訓(xùn)者放松心緒；同時(shí)尋找最佳呼吸頻率，以動(dòng)畫方式引導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)行慢呼吸，以便進(jìn)入自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控和諧狀態(tài)；電源管理單元的供電輸出端分別與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元的用電輸入端、處理顯示通信單元的用電輸入端連接，用于為穿戴式數(shù)據(jù)采集單元、處理顯示通信單元提供穩(wěn)定電源。
[0013](三)有益效果
[0014]本實(shí)用新型心率變異性生物反饋康復(fù)裝置的特點(diǎn)是:
[0015]本實(shí)用新型實(shí)時(shí)采集受訓(xùn)者的心率和呼吸信號(hào)，分析和計(jì)算其自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)度量，引導(dǎo)受訓(xùn)者調(diào)節(jié)心緒和呼吸，進(jìn)入和諧狀態(tài)。心率變異性生物反饋康復(fù)能有效地調(diào)節(jié)自主神經(jīng)調(diào)控狀態(tài)，降低心肺系統(tǒng)危險(xiǎn)系數(shù)；能有效緩解競(jìng)技心理壓力，提高成績(jī)。因此，本實(shí)用新型對(duì)于人們的保健、提高生活質(zhì)量具有重要意義。
[0016]I)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心電信號(hào)或光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)，以及血壓等相關(guān)信號(hào)，從心率變異和呼吸兩種信號(hào)提取自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量。
[0017]2)以圖形、語言和音樂等多媒體方式，引導(dǎo)受訓(xùn)者調(diào)節(jié)心緒和呼吸，并將自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量以圖形和數(shù)字方式，反饋給受訓(xùn)者，指引受訓(xùn)者向正確的方向調(diào)控。
[0018]3)存儲(chǔ)和分析受訓(xùn)者的心肺系統(tǒng)數(shù)據(jù)、節(jié)律和和諧度度量，并以系統(tǒng)智能的方法，尋找個(gè)性化的心肺系統(tǒng)調(diào)控最佳和諧點(diǎn)，以及規(guī)劃達(dá)到最佳和諧點(diǎn)的最優(yōu)途徑。
[0019]心率變異性生物反饋康復(fù)裝置包括:穿戴式微型傳感器數(shù)據(jù)采集單元，同步實(shí)時(shí)采集心電信號(hào)或光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、血壓信號(hào)、血氧飽和度信號(hào)，通過有線或無線方式，送到處理顯示通信單元。處理顯示通信單元從心電信號(hào)或光電血管容積圖信號(hào)中提取R波位置，獲得RR間期序列；預(yù)處理呼吸信號(hào)，或從心電信號(hào)、加速度信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)中提取呼吸信號(hào)；從RR間期序列和呼吸信號(hào)計(jì)算自主神經(jīng)心肺調(diào)控狀態(tài)和諧度度量。根據(jù)這些度量，一方面用圖形的方式，引導(dǎo)受訓(xùn)者的呼吸節(jié)奏，另一方面，使用語音、音樂、和諧度度量的數(shù)值和圖形表示的反饋，來調(diào)整受訓(xùn)者的心緒和呼吸方式，使之接近或達(dá)到和諧狀態(tài)。同時(shí)，也利用受訓(xùn)者的歷史數(shù)據(jù)，尋找個(gè)性化的最佳呼吸頻率等參數(shù)。處理顯示通信單元在訓(xùn)練結(jié)束時(shí)生成報(bào)告，管理受訓(xùn)者數(shù)據(jù)，維護(hù)受訓(xùn)者檔案，協(xié)助其堅(jiān)持訓(xùn)練，保持好的自主神經(jīng)調(diào)控狀態(tài)，有一個(gè)健康的生活質(zhì)量。

【附圖說明】

[0020]圖1是本實(shí)用新型心率變異性生物反饋康復(fù)裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型心率變異性生物反饋康復(fù)裝置穿戴示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型中穿戴式數(shù)據(jù)采集單元的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型中處理顯示通信單元的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型中電源管理單元的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖6a示出疾病狀態(tài)下的RR間期變化曲線；
[0026]圖6b示出非和諧狀態(tài)下RR間期變化曲線；
[0027]圖6c示出和諧狀態(tài)下的RR間期變化曲線；
[0028]圖7a是和諧狀態(tài)下心率變異曲線；
[0029]圖7b是和諧狀態(tài)下心率變異曲線的頻譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)說明，應(yīng)指出的是，所描述的實(shí)施例僅旨在便于對(duì)本實(shí)用新型的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
[0031]在本實(shí)用新型中，為敘述的準(zhǔn)確，現(xiàn)就兩個(gè)概念和術(shù)語說明如下:“心率變異”是指瞬時(shí)心率隨時(shí)間的變化。在由心電信號(hào)獲得瞬時(shí)心率時(shí)，往往從心電信號(hào)中提取R波，以RR間期表示。在很多場(chǎng)合，RR間期又名“NN間期”。本實(shí)用新型的重點(diǎn)是提出一整套自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)度量，以此來定量度量自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)，從無規(guī)到和諧之間的程度。因此，我們也把它稱為“自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量”，簡(jiǎn)稱“和諧度度量”。在下面的敘述中，在不同的情況下，會(huì)用不同的概念和術(shù)語，它不影響和限制本實(shí)用新型的內(nèi)容。
[0032]如圖1示出本發(fā)明心率變異性生物反饋康復(fù)裝置結(jié)構(gòu)框圖，圖2是圖1的佩戴方式之一，由穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100、處理顯示通信單元200和電源管理單元300組成。穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100組成穿戴部件，處理顯示通信單元200和電源管理單元300共同組成手持部件，其中:可穿戴部件與手持式部件間采用有線連接，可穿戴部件與手持式部件間采用共用密鑰加密通信方式互相確認(rèn)身份、傳輸數(shù)據(jù)，保證嵌入式可穿戴部件與手持式或臺(tái)式監(jiān)控部件間配對(duì)工作的唯一性，防止攻擊和復(fù)制。
[0033]穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100具有用電輸入端、信號(hào)采集端和信號(hào)輸出端，用于采集并輸出放大、濾波、去除干擾后的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度信號(hào)；
[0034]處理存儲(chǔ)通信單元200具有用電輸入端、數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)輸出端，處理存儲(chǔ)通信單元200的數(shù)據(jù)采集端與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100的信號(hào)輸出端連接，用于處理、存儲(chǔ)放大、濾波、去除干擾后的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度信號(hào)，提取心電下瞬時(shí)心率間期和呼吸信號(hào)，并由處理存儲(chǔ)通信單元的數(shù)據(jù)輸出端輸出自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)的和諧度度量，將和諧度度量以圖形、語音和音樂的方式反饋給受訓(xùn)者，引導(dǎo)受訓(xùn)者放松心緒；同時(shí)尋找最佳呼吸頻率，以動(dòng)畫方式引導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)行慢呼吸，以便進(jìn)入自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控和諧狀態(tài)；
[0035]電源管理單元300的供電輸出端分別與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100的用電輸入端、處理顯示通信單元200的用電輸入端連接，用于為穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100、處理顯示通信單元200提供穩(wěn)定電源。
[0036]下面詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例:
[0037]一.穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100
[0038]如圖3示出穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100包括放大濾波模塊110、心電電極120、傳感器模塊130，心電電極120具有兩個(gè)接口，用于采集并輸出單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)；傳感器模塊130具有數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)輸出端，用于采集并輸出光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)以及血壓和血氧飽和度信號(hào)；放大濾波模塊I1具有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端,放大濾波模塊110的信號(hào)輸入端分別與心電電極120的兩個(gè)接口、傳感器模塊130的數(shù)據(jù)輸出端連接，用于對(duì)單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)以及血壓和血氧飽和度信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、去除干擾，并由放大濾波模塊110的信號(hào)輸出端輸出心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)以及血壓和血氧飽和度的模擬信號(hào)；所述去除干擾是去除50赫茲的干擾。其中:心電電極120用以采集心電模擬信號(hào)。原則上心電電極120必須位于心臟附近，并具有足夠距離，用以保證心電信號(hào)的強(qiáng)度及R波檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0039]所述傳感器模塊是佩戴在手指的光電血管容積圖傳感器、專用心電呼吸采集傳感器、專用心電、呼吸、血壓、血氧飽和度采集傳感器中的一種或是任意組合。所述傳感器模塊使用佩戴在手指的光電血管容積圖傳感器的配置下，處理存儲(chǔ)通信單元從光電血管容積圖信號(hào)中提取心率和呼吸信號(hào)。所述傳感器模塊使用專用心電呼吸采集傳感器的配置下，處理存儲(chǔ)通信單元從心電、呼吸信號(hào)中提取出心率、呼吸隨時(shí)間變化曲線，所述專用心電呼吸采集傳感器是生物電阻抗傳感器。所述傳感器模塊使用專用心電、呼吸、血壓、血氧飽和度采集傳感器的配置下，處理存儲(chǔ)通信單元從心電、呼吸、血壓、血氧飽和度信號(hào)中提取出心率、呼吸、血壓、血氧飽和度隨時(shí)間變化的曲線。
[0040]作為一個(gè)例子，放大濾波模塊110可以用TLC2264芯片來實(shí)現(xiàn)。心電電極120使用市場(chǎng)上買到的心電貼片。傳感器模塊130是血氧飽和度采集傳感器、加速度計(jì)、光電血管容積圖(Photoplethysmogram, PPG)傳感器、呼吸采集傳感器中的一種或其中幾種的組合；
[0041]放大濾波模塊110由差分放大電路和濾波電平提升電路組成，使獲得的模擬信號(hào)達(dá)到主控制器中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求。所述差分放大電路是AD620芯片，所述濾波電平提升電路是TLC2264芯片。
[0042]呼吸信號(hào)的采集有兩大類方法，一是使用專門測(cè)量呼吸信號(hào)的傳感器，如，但不限于，生物電阻抗技術(shù)(Electrical B1 impedance, EIP)。它利用生物組織與器官的電特性(阻抗、導(dǎo)納、介電常數(shù)等)及其變化與呼吸相關(guān)的原理，借助于心電電極120向胸部?jī)牲c(diǎn)送入微小的交流，檢測(cè)相應(yīng)的電阻抗及其變化獲得呼吸信號(hào)。另一類方法是從心電圖、加速度、光電血管容積圖獲取呼吸信號(hào)。這些信號(hào)中都包含呼吸信號(hào)成分，且其頻率特性有別于其它信號(hào)，因此，可以使用帶通濾波等方法提取呼吸信號(hào)。
[0043]穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100的一種實(shí)現(xiàn)方案是心電電極120、傳感器模塊130和放大濾波模塊110集成于一體。由于其體積小，重量輕，其穿戴方式可以直接借用心電電極片的粘膠，或醫(yī)用膠布貼在胸部，或使用專用腰帶佩戴在胸前。這里，使用加速度計(jì)來采集呼吸信號(hào)。當(dāng)呼吸使胸腔收縮和擴(kuò)張時(shí)，加速度計(jì)測(cè)量到垂直于胸腔的加速度分量。另一種選擇是，傳感器模塊130只采用生物電阻抗技術(shù)直接測(cè)量呼吸信號(hào)。此時(shí)，借助于心電電極向胸部?jī)牲c(diǎn)送入微小的交流，為了使檢測(cè)到的電阻抗變化足以獲得呼吸信號(hào)，心電電極的距離必須足夠遠(yuǎn)。
[0044]由于光電血管容積圖傳感器穿戴方便，其中含有脈搏波信號(hào)和呼吸信號(hào)，因此，穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100的另一種實(shí)現(xiàn)方案是舍棄心電電極120，傳感器模塊130中僅使用光電血管容積圖傳感器模塊并佩戴于手指上。放大濾波模塊110采集、放大、濾波，并將到信號(hào)送到處理顯示通信單元200。
[0045]對(duì)于專業(yè)應(yīng)用，在獲得心電和呼吸信號(hào)的同時(shí)，需要分析血壓和血氧飽和度的變化。這時(shí)，傳感器模塊130中，要加入連續(xù)血壓測(cè)量和血氧飽和度的測(cè)量傳感器。
[0046]二.處理顯示通信單元200
[0047]如圖4所示,處理顯示通信單元200包括主控制模塊210、顯示模塊220、音響模塊230、存儲(chǔ)報(bào)告模塊240、通信模塊250，其中:
[0048]主控制模塊210配有模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，將戴式數(shù)據(jù)采集單元100中的放大濾波模塊110輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換處理為數(shù)字信號(hào)，并從心電信號(hào)或PPG信號(hào)提取R波位置。對(duì)采集到的呼吸信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理提取呼吸信號(hào)，或從加速度信號(hào)、心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)中提取呼吸信號(hào)，進(jìn)而提取心率變異的時(shí)域和頻域度量，提取心率變異的呼吸竇性心率不齊(Respiratory sinus arrhythmia RSA)中的呼吸相位與采集到的呼吸信號(hào)的相位差,作為自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量。
[0049]顯示模塊220的輸入端與主控制模塊210的輸出端連接，接收并以圖形和數(shù)字顯示當(dāng)前的自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量呈現(xiàn)給受訓(xùn)者，完成一條反饋通路。另一方面，它根據(jù)受訓(xùn)者的和諧節(jié)律，以氣球等動(dòng)畫畫面，引導(dǎo)受訓(xùn)者的呼吸節(jié)律；
[0050]音響模塊230的輸入端與主控制模塊210的輸出端連接，根據(jù)受訓(xùn)者的自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量的和諧程度，選擇播放語音和音樂，提示受訓(xùn)者放松心緒，進(jìn)行慢節(jié)奏深呼吸，進(jìn)入自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)節(jié)的和諧狀態(tài)。
[0051]存儲(chǔ)報(bào)告模塊240的輸入端也與主控制模塊210的輸出端連接，記錄數(shù)字信號(hào)中整個(gè)生物反饋過程中的參數(shù)包括:訓(xùn)練呼吸率、RR間期、呼吸波、和諧度度量、達(dá)到和諧狀態(tài)所用時(shí)間、和諧狀態(tài)保持時(shí)間，和諧度度量隨時(shí)間的變化曲線，生成報(bào)告，保存到個(gè)人檔案和歷史記錄中。
[0052]通信模塊250的輸入端與主控制模塊210的輸出端相連，將數(shù)字信號(hào)中生物反饋過程中的參數(shù)和數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，也可以選擇只上傳訓(xùn)練報(bào)告。
[0053]處理顯示通信單元200和電源管理單元300組成一體結(jié)構(gòu)的手持部件。當(dāng)受訓(xùn)者開始生物反饋訓(xùn)練時(shí)，他佩戴好穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100，開啟手持部件，觀看LCD顯示器上的呼吸引導(dǎo)動(dòng)畫、心率變異曲線和和諧度量，傾聽播出的語音和音樂，端坐、放松心緒、慢呼吸并開始訓(xùn)練。
[0054]處理顯示通信單元200從穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100的放大濾波器110獲得心電或PPG信號(hào)、呼吸信號(hào)或加速度信號(hào)、血壓和血氧信號(hào)。其主控制模塊210可以使用STM32F103VE芯片，STM32F103VE芯片中配有模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0055]處理顯示通信單元200中的主控制模塊210進(jìn)一步識(shí)別和檢測(cè)心電信號(hào)的QRS結(jié)構(gòu)(QRS Complex)。處理顯示通信單元200可以進(jìn)一步包括選用已經(jīng)成熟的Neurosky型心電信號(hào)處理芯片的產(chǎn)品等。
[0056]根據(jù)從穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100的放大濾波模塊110獲得數(shù)據(jù)的不同，呼吸信號(hào)提取方式也不同。如果從心電圖、加速度、光電血管容積圖(Photoplethysmogram, PPG)獲取呼吸信號(hào)。利用其頻率特性有別于其它信號(hào)，使用帶通濾波等方法提取呼吸信號(hào)。如果使用加速度信號(hào)，三軸加速度計(jì)佩戴于胸前，呼吸導(dǎo)致胸部擴(kuò)張和收縮，使加速度計(jì)測(cè)到垂直于胸腔的前向加速度，將前向加速度信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，就可以獲得呼吸信號(hào)了。
[0057]主控制模塊210獲得心率、呼吸信號(hào)。由于心率信息是以RR波間期序列形式提供的非等采樣間隔時(shí)間序列信號(hào)，呼吸信號(hào)是等采樣間隔時(shí)間序列信號(hào)。為了將它們統(tǒng)一到具有相同取樣率的離散時(shí)間序列，必須對(duì)RR間期序列進(jìn)行插值，并將這兩個(gè)信號(hào)重采樣到相同的時(shí)間間隔。然后，使用RR間期和呼吸信號(hào)，計(jì)算一套自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)度量，包括:RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、相鄰RR間期差的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)、HRV中頻功率譜指數(shù)(Coh )、HRV曲線與呼吸波的同步指數(shù)(Synch )，以及由它們綜合出的總體和諧程度度量。
[0058]對(duì)一受訓(xùn)者，主控制模塊210從存儲(chǔ)報(bào)告模塊240中的個(gè)人檔案和歷史記錄中調(diào)出該受訓(xùn)者的個(gè)人資料和歷史訓(xùn)練記錄、訓(xùn)練方案及其執(zhí)行情況，設(shè)定當(dāng)前訓(xùn)練的時(shí)間、呼吸率等參數(shù)，啟動(dòng)訓(xùn)練。
[0059]對(duì)每一次訓(xùn)練，存儲(chǔ)報(bào)告模塊230實(shí)時(shí)記錄所有信息:呼吸頻率、RR間期和呼吸信號(hào)、自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量，簡(jiǎn)稱和諧度度量。存儲(chǔ)和報(bào)告內(nèi)容包括:訓(xùn)練開始時(shí)的RR間期和呼吸信號(hào)、和諧度度量；達(dá)到和諧的時(shí)間點(diǎn)，和RR間期和呼吸信號(hào)、和諧度度量；和諧狀態(tài)保持時(shí)間；和諧度度量隨時(shí)間的變化曲線；不同呼吸率下最佳和諧狀態(tài)下的RR間期和呼吸信號(hào)、和諧度度量。存儲(chǔ)報(bào)告模塊240使用Mic1SD型卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0060]對(duì)于集體訓(xùn)練情景，通信模塊250實(shí)時(shí)上傳受訓(xùn)者的RR間期和呼吸信號(hào)、和諧度度量。通信模塊250通過wifi，例如CC3000芯片，與網(wǎng)絡(luò)連接。中心服務(wù)器存儲(chǔ)有每一個(gè)受訓(xùn)者的個(gè)人檔案和歷史記錄。訓(xùn)練主教練/康復(fù)師/醫(yī)生在客戶端，選擇顯示和觀看各受訓(xùn)者的實(shí)時(shí)訓(xùn)練情況。對(duì)特定的受訓(xùn)者，調(diào)出其歷史記錄，分析其訓(xùn)練趨勢(shì)，找出訓(xùn)練規(guī)律，制定訓(xùn)練方案。
[0061]個(gè)性化HRV生物反饋訓(xùn)練方案包括:訓(xùn)練療程，常為2周-4周；每天訓(xùn)練次數(shù)，常為1-2次；每次訓(xùn)練時(shí)間，常為20-30分鐘；訓(xùn)練中的呼吸頻率，起始值是每分鐘6次；呼氣和吸氣時(shí)間比，等。
[0062]三.電源管理單元300
[0063]如圖5中示出的電源管理單元300包括充電模塊310和穩(wěn)定供電模塊320，電源管理單元300使用標(biāo)準(zhǔn)芯片，穿戴部件和手持部件都由充電模塊310為可充電電池供電，例如鋰電池。為了保證充電和平穩(wěn)供電，穩(wěn)定供電模塊320選用LTC4054型充電管理芯片來管理充電，穩(wěn)定供電模塊320使用MIC-5205型直流電源穩(wěn)定電路，來給穿戴式數(shù)據(jù)采集單元100、處理顯示通信單元200提供穩(wěn)定的直流電源，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。
[0064]四.自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)度量
[0065]圖6a、圖6b、圖6c分別示出疾病、非和諧與和諧狀態(tài)下的RR間期變化曲線。在非和諧狀態(tài)，HRV反應(yīng)了個(gè)人受壓力、不良情緒的影響；通過生物反饋訓(xùn)練可以將我們的身體調(diào)整到一個(gè)理想狀態(tài)，即我們剛才所說的自主神經(jīng)系統(tǒng)和諧狀態(tài)。在和諧狀態(tài)下，心情放松，HRV與呼吸共振，表現(xiàn)出典型的呼吸竇性心率不齊，瞬時(shí)心率曲線在波形顯示上形成一條類似正弦波的平滑曲線，稱之為節(jié)律性竇性心律不齊曲線(Rhythm Sinus Arrhythmia,RSA)ο在RSA狀態(tài)下，HRV的值一般都會(huì)達(dá)到個(gè)體最大值，而且此時(shí)HRV在頻域上表現(xiàn)為功率譜集中，在0.1Hz附近形成了一個(gè)尖峰，如圖7b所示。
[0066]實(shí)驗(yàn)研究表明，呼吸節(jié)律控制在每分鐘6次左右，最能達(dá)到和諧狀態(tài)。為評(píng)估心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)，我們?cè)谛穆市盘?hào)和呼吸信號(hào)上，移動(dòng)寬度為10-30秒，即一到三個(gè)呼吸周期的滑動(dòng)窗口，在窗口內(nèi)計(jì)算如下度量:
[0067]1.RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)，RR間期是瞬時(shí)心率的倒數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)差反映呼吸周期內(nèi)瞬時(shí)心率波動(dòng)的幅度。心率和呼吸達(dá)到和諧時(shí)，心率被呼吸調(diào)制達(dá)到最大振幅，SDNN也達(dá)到最大值。如圖6a、圖6b、圖6c所示，在一個(gè)呼吸周期內(nèi)，RR間期的變化幅度，疾病情況最小，非和諧狀態(tài)中等，和諧狀態(tài)達(dá)到最大。
[0068]2..相鄰RR間期差的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)。描述心率的短期變化，由相鄰兩個(gè)心搏時(shí)長(zhǎng)的變化來反映。雖然這三種情況，相鄰RR間期差的標(biāo)準(zhǔn)差，在和諧狀態(tài)下平均值增加，但非和諧狀態(tài)和疾病狀態(tài)下，其無規(guī)變化也有一定的幅度。
[0069]3.HRV中頻功率譜指數(shù)(Coh)。中頻定義在0.1Hz為中心的一個(gè)帶寬之內(nèi)，它表示HRV的頻譜在0.1Hz附近的集中程度，來評(píng)估受訓(xùn)者是否達(dá)到了自主神經(jīng)系統(tǒng)和諧，或HRV與呼吸的諧振。定義HRV中頻功率譜和諧指數(shù)為其功率譜密度函數(shù)在一中頻范圍內(nèi)積分的歸一化。中頻范圍0.08Hz - 0.125Hz為實(shí)施例之一，僅旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
[0070]如圖7a示出和諧狀態(tài)下心率變異曲線。圖7b示出和諧狀態(tài)下心率變異曲線的頻譜圖，達(dá)到和諧時(shí)，其頻譜集中分布在0.1Hz左右。因此，這是評(píng)估是否達(dá)到和諧的主要指標(biāo)。
[0071]4.HRV曲線與呼吸波的同步指數(shù)(Synch)。定義為HRV波與呼吸波的相位差的變化標(biāo)準(zhǔn)差的負(fù)值的歸一化。達(dá)到和諧時(shí)，該相位差變化很小。和諧狀態(tài)下，心率完全被呼吸所調(diào)制，因此HRV波與呼吸波的同步程度很高。否則，他們的同步程度很差，或完全不同步。HRV波與呼吸波的同步程度，用它們相鄰波峰的距離變化標(biāo)準(zhǔn)差來表示。
[0072]上述度量從不同的側(cè)面，不同的程度描述了心率變異通過生物反饋訓(xùn)練而達(dá)到和諧狀態(tài)的程度。總體和諧程度度量定義為上述4種度量的全部或部分的加權(quán)和。
[0073]五.HRV生物反饋訓(xùn)練方法
[0074]采用以下幾個(gè)措施進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練:
[0075]1.采用語言引導(dǎo)、播放音樂的方式，引導(dǎo)放松身體和情緒、控制意念、減少焦慮和負(fù)面想法；
[0076]2.在屏幕上用吹氣球動(dòng)態(tài)圖形，引導(dǎo)進(jìn)行流暢的慢呼吸；
[0077]3.在屏幕上顯示HRV波形和訓(xùn)練得分，并根據(jù)情景，進(jìn)行語言引導(dǎo)，引導(dǎo)被訓(xùn)練者向正確的方向行進(jìn)；
[0078]4.對(duì)每個(gè)人，建立個(gè)人訓(xùn)練檔案，并自動(dòng)尋找最佳諧振頻率。
[0079]當(dāng)一受訓(xùn)者已經(jīng)注冊(cè)，開始訓(xùn)練，訓(xùn)練流程如下:
[0080]A.查詢其訓(xùn)練檔案，并分別以下三種情況處理:
[0081]a.對(duì)訓(xùn)練檔案為空的初始訓(xùn)練者，令每分鐘呼吸次數(shù)為6，也即周期為10秒。
[0082]b.對(duì)已有訓(xùn)練檔案，但訓(xùn)練次數(shù)少于5次的受訓(xùn)者，根據(jù)其以往呼吸周期，向上、向下微調(diào)呼吸周期，如:10.5秒、9秒、11秒、8秒、....等,來選定訓(xùn)練呼吸周期。
[0083]c.對(duì)于訓(xùn)練次數(shù)超過5次的受訓(xùn)者，作出不同呼吸周期下的和諧度量曲線。如果曲線中出現(xiàn)和諧度量最大值，則以相應(yīng)的呼吸周期作為本次訓(xùn)練呼吸周期。如果曲線沒有和諧度量最大值，則找到最佳趨勢(shì)，使用預(yù)測(cè)方法確定本次訓(xùn)練呼吸周期。
[0084]B.根據(jù)選定呼吸周期進(jìn)行訓(xùn)練，對(duì)每一呼吸周期，計(jì)算、顯示、存儲(chǔ)其總體和諧程度度量，和其它各和諧度量，即:RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、相鄰RR間期差的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)、HRV中頻功率譜指數(shù)(Coh)、和HRV波與呼吸波的同步指數(shù)(Synch)。
[0085]C.根據(jù)和諧度量，將訓(xùn)練狀態(tài)分為不同的幾個(gè)等級(jí)。例如三個(gè)等級(jí):和諧、準(zhǔn)和諧、無規(guī)，并對(duì)不同的和諧等級(jí)配置不同的氣球顯示顏色、引導(dǎo)提示解說詞、音樂。根據(jù)當(dāng)時(shí)和諧等級(jí)，播放相應(yīng)的引導(dǎo)解說詞、音樂，使用相應(yīng)顏色的圖形。
[0086]D.達(dá)到訓(xùn)練時(shí)間，提示結(jié)束訓(xùn)練?？偨Y(jié)本次訓(xùn)練、并與歷次訓(xùn)練比較，生成報(bào)告。報(bào)告以數(shù)字和圖形的形式，給出本次訓(xùn)練中RR間期、和諧度量曲線；計(jì)算進(jìn)入和諧時(shí)間、和諧狀態(tài)保持時(shí)間、保持5分鐘以上的最大和諧度量，這幾個(gè)用以評(píng)價(jià)一次訓(xùn)練的參數(shù)；作出這三個(gè)參數(shù)在歷次訓(xùn)練中使用不同呼吸周期的變化曲線。
[0087]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:包括:穿戴式數(shù)據(jù)采集單元為可穿戴部件、處理顯示通信單元和電源管理單元組成手持式部件，其中: 穿戴式數(shù)據(jù)采集單元具有用電輸入端、信號(hào)采集端和信號(hào)輸出端，用于采集并輸出放大、濾波、去除干擾后的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度模擬信號(hào)； 處理存儲(chǔ)通信單元具有用電輸入端、數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)輸出端，處理存儲(chǔ)通信單元的數(shù)據(jù)采集端與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元的信號(hào)輸出端連接，用于處理、存儲(chǔ)放大、濾波、去除干擾后的單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)、以及血壓和血氧飽和度信號(hào)，提取瞬時(shí)心率和呼吸信號(hào)，并由處理存儲(chǔ)通信單元的數(shù)據(jù)輸出端輸出自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)的和諧度度量，將和諧度度量以圖形、語音和音樂的方式反饋給受訓(xùn)者，引導(dǎo)受訓(xùn)者放松心緒；同時(shí)尋找最佳呼吸頻率，以動(dòng)畫方式引導(dǎo)受訓(xùn)者進(jìn)行慢呼吸，以便進(jìn)入自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控和諧狀態(tài)； 電源管理單元的供電輸出端分別與穿戴式數(shù)據(jù)采集單元的用電輸入端、處理顯示通信單元的用電輸入端連接，用于為穿戴式數(shù)據(jù)采集單元、處理顯示通信單元提供穩(wěn)定電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述穿戴式數(shù)據(jù)采集單元包括:放大濾波模塊、心電電極、傳感器模塊，其中:心電電極具有兩個(gè)接口，用于采集并輸出單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)；傳感器模塊具有數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)輸出端，用于采集并輸出光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)以及血壓和血氧飽和度信號(hào)；放大濾波模塊具有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端，放大濾波模塊信號(hào)輸入端分別與心電電極的兩個(gè)接口、傳感器模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接，用于對(duì)單導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)以及血壓和血氧飽和度信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、去除干擾，并由放大濾波模塊的信號(hào)輸出端輸出心電信號(hào)、光電血管容積圖信號(hào)、呼吸信號(hào)以及血壓和血氧飽和度的信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述心電電極位于心臟附近，并具有一距離，用以保證心電信號(hào)的強(qiáng)度及用以保證R波檢測(cè)的準(zhǔn)確性。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述傳感器模塊是佩戴在手指的光電血管容積圖傳感器、專用心電呼吸采集傳感器、專用心電、呼吸、血壓、血氧飽和度采集傳感器中的一種或是任意組合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述傳感器模塊使用佩戴在手指的光電血管容積圖傳感器的配置下，處理存儲(chǔ)通信單元從光電血管容積圖信號(hào)中提取心率和呼吸信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述傳感器模塊使用專用心電呼吸采集傳感器的配置下，處理存儲(chǔ)通信單元從心電、呼吸信號(hào)中提取出心率、呼吸隨時(shí)間變化曲線，所述專用心電呼吸采集傳感器是生物電阻抗傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述傳感器模塊使用專用心電、呼吸、血壓、血氧飽和度采集傳感器的配置下，處理存儲(chǔ)通信單元從心電、呼吸、血壓、血氧飽和度信號(hào)中提取出心率、呼吸、血壓、血氧飽和度隨時(shí)間變化的曲線。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:所述處理顯示通信單元包括主控制模塊、顯示模塊、音響模塊、存儲(chǔ)報(bào)告模塊、通信模塊，其中: 主控制模塊配有模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，將穿戴式數(shù)據(jù)采集單元輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，獲得并輸出自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量； 顯示模塊的輸入端與主控制模塊的輸出端連接，接收并以圖形和數(shù)字顯示當(dāng)前的自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量呈現(xiàn)給受訓(xùn)者即形成一條反饋通路；根據(jù)受訓(xùn)者的和諧節(jié)律，以氣球動(dòng)畫畫面引導(dǎo)受訓(xùn)者的呼吸節(jié)律； 音響模塊的輸入端與主控制模塊輸出端連接，根據(jù)受訓(xùn)者的自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)控狀態(tài)和諧度度量的和諧程度，選擇播放語音和音樂，提示受訓(xùn)者放松心緒，進(jìn)行慢節(jié)奏深呼吸，進(jìn)入自主神經(jīng)心肺系統(tǒng)調(diào)節(jié)的和諧狀態(tài)； 存儲(chǔ)報(bào)告模塊的輸入端與主控制模塊的輸出端連接，記錄整個(gè)生物反饋過程中的所有參數(shù)包括:訓(xùn)練呼吸率、RR間期、呼吸波、和諧度度量、達(dá)到和諧狀態(tài)所用時(shí)間、和諧狀態(tài)保持時(shí)間，和諧度度量隨時(shí)間的變化曲線，并生成報(bào)告，保存到個(gè)人檔案和歷史記錄中； 通信模塊的輸入端與主控制模塊的輸出端相連，將生物反饋訓(xùn)練過程中的所述參數(shù)和數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，或上傳訓(xùn)練報(bào)告。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:可穿戴部件與手持式部件間采用有線連接，可穿戴部件與手持式部件間采用共用密鑰加密通信方式互相確認(rèn)身份、傳輸數(shù)據(jù)，保證嵌入式可穿戴部件與手持式或臺(tái)式監(jiān)控部件間配對(duì)工作的唯一性，防止攻擊和復(fù)制。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心率變異性生物反饋康復(fù)裝置，其特征在于:電源管理單元包括充電模塊和穩(wěn)定供電模塊，穿戴部件和手持部件都由充電模塊供電。
【文檔編號(hào)】A61B5-0205GK204293140SQ201420588134
【發(fā)明者】吳健康 [申請(qǐng)人]吳健康