压力评估系统及舒缓压力控制系统的制作方法
专利名称：压力评估系统及舒缓压力控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗保健技术领域，特别涉及一种压力评估系统及舒缓压力控制系统。
背景技术：
压力是一个人无力应对知觉到的自己心理、生理情绪以及精神受到威胁时产生的一系列生理反应。心理学中说的压力，是指人的内心冲突和与其相伴随的强烈情绪体验。长期的压力状态不仅对人的心理方面产生负面影响，而且对人的生理(包括神经系统、内分泌系统和免疫系统)也会产生负面影响，从而严重影响人的身体健康。Borysenko(博里森科)将所有疾病的起因分为自主神经系统失调和免疫系统失调两种。自主神经系统失调引起的疾病包括偏头痛、消化道溃疡、高血压、冠心病、哮喘等，而免疫系统失调引起的疾病包括感冒、过敏、艾滋病、癌症、狼疮、关节炎等。在当今社会高节奏的环境中，每个人适时地评估压力状况，并采取适当的减压方式来舒缓压力，保持身心健康也越来越重要。要做到每人可以方便使用压力评估装置，装置的小型和便携性至关重要。而现有评估压力的系统均为大型的医疗设备，比较笨重，而且导线多，人们需要到固定的地点(如医院)接受检测，不能提供及时的反馈帮助，也无法给出一个清晰的减压指引。申请号为:01144875.X，名称为:评估自主神经系统功能的自动远端控制方法及系统，采用了大量的生理信号如心电图信号、血压信号、血流信号、含氧量信号、心音信号等，并将压力评估算法放到网络上，将采集的数据也传输到网络上，经过计算得出的压力结果，再传输给受试者端，这样一个系统由于有了网络的介入，在没有网络或网络不通畅的情况下，会产生使用上的局限性。而申请号为:200720082506.7，名称为:精神压力缓解器采用了皮肤电阻测量电路来评估压力，鼓励受试者调整身心状态来减缓压力的效果。然而对于如何调整身心，一般人很难掌握技巧，因此也很难达到一个令人满意的结果。运动是一种为大家熟知的有效的减压方法，其背后的原理是由于人身体内有一种腓肽的激素，运动时这种被称为“快乐因子”的激素就会产生，当运动达到一定量的时候，这种腓肽可以促进神经愉悦，从而带走压力和不愉快。然而，合理的运动强度和运动时间，以及运动呼吸技巧对于运动减压的效果至关重要。有鉴于此，本实用新型提供一种压力评估系统及舒缓压力控制系统。
实用新型内容鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种压力评估系统及舒缓压力控制系统，通过判断受试者的压力状况，计算相应的运动指标，以达到舒缓压力的目的。为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:一种压力评估系统，其包括:[0011]用于检测受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果的监测装置；用于固定所述监测装置的固定带；用于显示所述监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。所述的压力评估系统中，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果给显示装置显示的微处理器；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，所述微处理器连接
显示装置。所述的压力评估系统中，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。一种舒缓压力控制系统，其包括:用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标的监测装置；用于固定所述监测装置的固定带；用于显示监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。所述的舒缓压力控制系统中，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时计算受试者需要进行减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏，并输出相应监测结果给显示装置的微处理器；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连
接显示装置。所述的舒缓压力控制系统中，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。一种舒缓压力控制系统，其包括:用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标并发送给显示装置的监测装置；[0037]用于固定所述监测装置的固定带；显示监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。所述的舒缓压力控制系统中，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时，输出受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏的微处理器；用于将所述R-R间期、呼吸相位信息和受试者活动状态信息发送给显示装置的发射模块；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接发射模块，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接发射模块，所述活动状态检测模块连接发射模块，所述发射模块连
接显示装置。所述的舒缓压力控制系统，其中，所述R-R间期检测模块包括前端放大单元和放大滤波单元；所述前端放大单元连接放大滤波单元，所述放大滤波单元的第一输出端、第二输出端连接微处理器。所述的舒缓压力控制系统，其中，所述活动状态检测模块包括传感器，所述传感器的型号为BMA020 ;传感器的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端连接微处理器。所述的舒缓压力控制系统，其中，所述发射模块包括无线发射芯片，所述无线发射芯片的型号为NRF8001 ;无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端无线连接微处理器。所述的压力评估系统，其中，所述微处理器包括单片机，所述单片机的型号为MSP430F149 ;单片机的P6.0/A0端、P6.1端分别连接放大滤波单元的第一输出端、第二输出端；单片机的Pl- 3/TA2端、PL 4/SMCLK端、Pl.5端、Pl.6端、Pl.7端分别连接传感器的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；单片机的P4.6端、P2.5端、P5.0端、P5.1端、P5.2端、P5.3端无线连接无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端。相较于现有技术，本实用新型提供的一种压力评估系统及舒缓压力控制系统，其舒缓压力控制系统检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标，控制受试者的运动强度、运动时间和呼吸节奏，从而达到舒缓压力的效果。压力评估系统和舒缓压力控制系统采用了小型化设置，使用方便，能及时的反馈受试者的各项指标，帮助受试者缓解压力。
图1为本实用新型提供的压力评估系统的结构框图。[0055]图2为本实用新型提供的压力评估系统的结构示意图。图3为受试者佩戴本实用新型的压力评估系统的示意图。图4为本实用新型提供的一种舒缓压力控制系统的结构框图。图5为本实用新型提供的一种舒缓压力控制系统的结构示意图。图6为本实用新型提供的另一种舒缓压力控制系统的结构框图。图7为本发明心电R波检测电极采集到的压力状态下受试者的心率频谱示意图。图8为本发明呼吸检测电极采集到的压力状态下受试者的呼吸率频谱示意图。图9为本发明提供的R-R间期检测模块的电路图。图10为本发明提供的活动状态检测模块的电路图。图11为本发明提供的发射模块的电路图。图12为本发明提供的微处理器的电路图。图13为本实用新型提供的舒缓压力控制系统的运动减压控制方法流程图。图14为理论推导放松状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图。图15为理论推导压力状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图。图16为R-R间期检测示意图。图17为本实用新型舒缓压力控制系统检测R-R间期频谱示意图。图18为实际测量压力状态下受试者的HRV频谱示意图。图19为实际测量放松状态下受试者的HRV频谱示意图。图20为实际测量受试者运动前的HRV频谱示意图。图21为实际测量受试者运动后的HRV频谱示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种压力评估系统及舒缓压力控制系统。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1和图2，本实用新型提供的压力评估系统包括:监测装置11、固定带12和显示装置，所述监测装置11装设于所述固定带12上，并与所述显示装置连接。监测装置11与显示装置可以采用有线连接的方式，也可以采用无线通信的方式，避免大量的导线。所述监测装置11用于检测受试者的R-R间期(R-R间期指心电图两次相邻心跳中R波峰的距离时间，反映的是两次心跳的间隔)，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果；固定带12用于固定安装所述监测装置11，以便于用户能够方便的佩戴；所述显示装置用于显示所述监测结果。具体实施时，所述监测装置11包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极101 ；用于将心电R波检测电极101获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果给显示装置显示的微处理器；所述心电R波检测电极101通过R-R间期检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。当然在其它实施例中，所述微处理器还可以设置在显示装置中，R-R间期检测模块检测的R-R间期发送给微处理器，由微处理器计算得出监测结果即可。本实施例中，所述显示装置包括但不限于手表、智能手机、个人电脑、家用电视，其可以直接显示监测装置的监测结果，如压力指数，也可对R-R间期进行处理计算得出压力指数、并显示。为了便于清洗和安装，所述固定带12上设置有用于容纳所述监测装置的腔室，即固定带上可以多设计几个口袋，分别用于放置心电R波检测电极、R-R间期检测模块、微处理器，在测试时，固定带佩戴在受试者的胸部，如图3所示，在固定带多次佩戴之后，将心电R波检测电极、R-R间期检测模块、微处理器拆下即可清洗。上述的压力评估系统只能用于测试受试者的R-R间期并根据R-R间期计算出压力值，并没有舒缓压力的方法，本实用新型实施例还提供一种舒缓压力控制系统，请参阅图4和图5，其包括:监测装置21、固定带22和显示装置，所述监测装置21装设于所述固定带22上，并与所述显示装置连接。所述固定带用于固定所述监测装置；所述显示装置用于显示所述监测结果。同样地，监测装置21与显示装置之间可以采用有线连接的方式，也可以采用无线通信的方式。其中，监测装置21用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标，该运动指标包括受试者需要做减压运动的时间、呼吸节奏和运动强度。所述固定带22用于固定所述监测装置21，显示装置用于显示监测结果。相似的，显示装置包括但不限于手表、智能手机、个人电脑、家用电视，其可以直接显示监测装置的监测结果，如压力指数、心率/呼吸率、活动量MET(Metabolic Equivalentof Energy,指能量代谢当量)、运动指标等。具体实施时，所述监测装置21包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极201 ；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极202 ;用于将心电R波检测电极201获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极202获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据所述R-R间期判断受试者的压力状况，在受试者有压力时计算受试者需要进行减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏，并输出相应监测结果给显示装置的微处理器。所述心电R波检测电极201通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极202通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。为了便于清洗，在固定带22上也设置多个用于容纳所述监测装置21的腔室。即固定带22上可以多设计几个口袋，分别放置心电R波检测电极201、呼吸检测电极202、R-R间期检测模块、呼吸相位检测模块、活动状态检测模块、微处理器，如图5所示。在测试时，固定带22佩戴在受试者的胸部，其佩戴方式如图3所示，在固定带22使用之后，将监测装置拆下即可清洗，使固定带22可多次利用，节约资源。本实用新型实施例提供的舒缓压力控制系统可以测量受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，，根据所述压力状况输出相应的运动指标，帮助受试者减压，并在运动过程中控制受试者的运动强度，呼吸节奏和运动时间，从而达到舒缓压力的效果。而且本实用新型的舒缓压力控制系统的结构简单，在硬件方面，做了小型化和省电最优化设计，让用户可以在自然的状态下佩戴使用，避免了现有实验室中使用的笨重的仪器和成堆的导线。该系统尤其适用于在舒缓压力运动过程中的运动过程的控制和运动量的控制。请参阅图6，本实用新型还提供另一种舒缓压力控制系统，其包括:用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标并发送给显示装置的监测装置；用于固定所述监测装置的固定带；用于显示监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。具体实施时，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时，输出受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏的微处理器；用于将受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏发送给显示装置的发射模块；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连接发射模块，所述发射模块连接显示装置。需要注意的是，在压力评估系统、一种舒缓压力控制系统和另一种舒缓压力控制系统中、心电R波检测电极的结构原理均相同，在具体实施时可采用导电的硅胶或导电的纺织物(如银丝纺织物)制作，其采集到的心率图如图7所示；呼吸检测电极的结构原理也均相同，可采用电阻式织物传感器，嵌入胸带中有弹性的部分，当人体呼吸时引起胸部的扩张和收缩，从而产生电阻式织物传感器电阻的变化，其检测到的呼吸率如图8所示。这三个系统中的R-R间期检测模块、活动状态检测模块、发射模块、和微处理器模块的结构原理相同，具体电路结构如下所示:请参阅图9，所述R-R间期检测模块包括前端放大单元100和放大滤波单元200 ；所述前端放大单元100连接放大滤波单元200，所述放大滤波单元200的第一输出端ECG_SINGAL、第二输出端ECG_CHKHEAD连接微处理器，P_R端和P_L端连接心电R波检测电极。该R-R间期检测模块采用差分输入可以有效减少噪声干扰和提高输入的灵敏度。特别的，前端放大单元100中的放大器101采用具有较高的共模抑制、较低的输入偏置电压和较低的噪声的仪用放大器，其型号为LT1789。在制作线路板时需将前端放大单元100内的电子器件集中摆放，才能很好地实现减小噪声的目的。在本实施例中，心电R波检测电极有左右两个触点，分别接触左胸和右胸来获取心电信号。P_R端输入的是右胸心电信号，P_L端输入的是左胸心电信号，经过前端放大单元100小倍数放大后抑制了左、右胸心电信号的噪声，组合成一个心电信号再经过后面的放大滤波单元200进行两级放大和带通滤波后，有效去除50/60hz的工频干扰，得到信号质量较好的R-R间期，即第一输出端ECG_SINGAL输出的ECG_SINGAL信号和第二输出端ECG_CHKHEAD输出的ECG_CHKHEAD信号。请参阅图10，所述活动状态检测模块包括传感器BI，所述传感器BI的型号为BMA020 ;传感器BI的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端连接微处理器。该传感器BI的尺寸较小，为3*3*0.9mm;功耗低且无需复杂的外加电路，可以编程设置不同的测量范围(±2g/±4g/±8g)。请参阅图11，所述发射模块包括无线发射芯片U1，用于将微处理器计算处理后的需要显示的数据无线发射至显示装置显示。所述无线发射芯片Ul的型号为NRF8001 ;无线发射芯片Ul的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端连接微处理器。该无线发射芯片Ul的成本低、尺寸小，其物理层比特速率为1Mbps，作用范围可达15米；其最大的优点是功耗超低，在电路设计是针对电池使用寿命的优化，消耗的功率是传统蓝牙技术的百分之一到百分之五十之间，例如使用标准的钮扣电池(例如使用3V锂电池CR2032)供电时，该发射模块有望运作数月甚至2年左右。请同时参阅图6、图9-图12，所述微处理器包括单片机U2及其外围电路，所述单片机U2的型号为MSP430F149。单片机U2的P6.0/A0端、P6.1端分别连接放大滤波单元200 的第一输出端 ECG_SINGAL、第二输出端 ECG_CHKHEAD ;单片机 U2 的 Pl.3/TA2 端、Pl.4/SMCLK端、Pl.5端、Pl.6端、Pl.7端分别连接传感器BI的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；单片机U2的P4.6端、P2.5端、P5.0端、P5.1端、P5.2端、P5.3端无线连接无线发射芯片Ul的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端。ECG_SINGAL信号和ECG_CHKHEAD信号输入该单片机U2经过处理后得到相应监测结果，即单片机U2的P4.6端、P2.5 端、P5.0 端、P5 .1 端、P5.2 端、P5.3 端依次输出的 NRF8001-RESET 信号、NRF8001-RDYN信号、NRF8001-REQN 信号、NRF8001-M0SI 信号、NRF8001-MIS0 信号、NRF8001-SCK 信号。同时，单片机U2还根据输入的ECG_SINGAL信号和ECG_CHKHEAD信号计算出受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况。该单片机U2功耗低，支持干电池供电。基于上述的舒缓压力控制系统，本实用新型对应提供一种运动减压控制方法，请参阅图13，其包括以下步骤:S110、检测受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，并判断所述压力值是否大于预设压力域值；如果是，则执行步骤S120 ;否则，提示受试者进行常规运动，并显示受试者的心率、呼吸率、需要运动的活动量。本实施例中，预设压力域值的大小为1，本实施例主要是获取这个压力值，具体包括以下步骤:a、获取R-R间期的HRV序列；b、对HRV序列进行傅里叶变换，得到功率谱；C、计算功率谱密度。心电信号经过R-R间期检测模块处理确认后，即可得到R-R间期。再在微处理器中获取HRV序列，其至少包括350个R-R间期，经过傅里叶(FFT)变换、计算特定频率范围内的功率谱密度(PSD)。经过上述步骤可得到理论推导出放松状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图(图14)、和压力状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图(图15)，其中，图14中的(I)部分表示放松状态下受试者的HRV频谱，其(2)部分表示放松状态下受试者的功率谱密度频谱；图15中的(I)部分表示压力状态下受试者的HRV频谱，其(2)部分表示压力状态下受试者的功率谱密度频谱。将HRV频谱和功率谱密度频谱对照在一起分析可知:功率谱密度通常分为4个频率区间:ULP (Ultra-Low-Powerspectrum,超低频)〈0.0O3Hz ; 0.003 Hz ≤ VLP (Very-Low Power spectrum,较低频)〈0.04 Hz; 0.04 Hz ≤ LP (Low Power Spectrum,低频)〈0.15Hz,反映交感神经的活动；0.15 Hz < HP (High Power spectrum,高频)〈0.40 Hz,反映副交感神经的活动。根据得到的功率谱密度图找出LP和HP的数值进行比较所得到的数值即为压力值。例如当LP除以HP大于I，则表示压力较高；当LP除以HP小于I则代表压力较小，处于放松状态。如图14中，LP=8.30，HP=I0.42，则LP/HP=0.80，小于预设压力域值1，受试者处于放松的状态。图15中LP=7.24，HP=2.94，LP/HP=2.4，大于I，受试者处于压力状态。在压力值小于I时，只需为受试者设置一些常规的运动，并通过显示装置显示受试者的心率/呼吸率、活动量MET等。S120、根据所述压力值设置减压运动时间和运动强度，并判断受试者运动的时间是否超过设置的减压运动时间；如果否，则执行步骤S130 ;是则，执行步骤S140。具体实施时，运动强度通过运动心率还判断，本实用新型可以根据受试者的压力指数将运动时间设置为15-60分钟，运动心率为60-90%MHR，通过设置合适的运动时间和运动节奏缓解受试者的压力。S130、继续检测受试者的R-R间期计算受试者的压力值，并判断所述压力值是否大于减压域值；如果是，则执行步骤S140 ;否则执行步骤S120。如果运动时间没有到达，但经过减压运动，受试者的压力值已经大于减压域值，也可直接进行整理运动，受试者根据要求控制呼吸频率，直到运动结束。S140、提示受试者进行整理运动，并进行呼吸频率指引，直到运动结束。在减压运动的运动时间到达后，监测装置便提示受试者进行整理运动，其运动的时间一般为五分钟，并显示呼吸频率指引，直到运动结束。请参阅图16、图17、图18、图19、图20、图21，其中，图16为R-R间期检测示意图，
图17为本实用新型舒缓压力控制系统检测R-R间期频谱示意图。该频率图中的低频分量反应交感神经的活动，高频分量反应副交感神经的活动。图18为实际测量压力状态下受试者的HRV频谱示意图，从图18可以看出人在压力状态下的HRV频谱以低频分量为主。图19为实际测量放松状态下受试者的HRV频谱示意图，从图19可以看出人在压力状态下的HRV频谱以低频分量为主。图20为实际测量受试者运动前的HRV频谱示意图。图21为实际测量受试者运动后的HRV频谱示意图，与图21对比，人跑步运动后，HRV的频谱，高频分量明显上升，达到了减压的目的。综上所述，本实用新型通过检测受试者的R-R间期得出压力指标，判断是否需要运动减压，再根据压力指标计算出相应的运动指标，在用户进行减压运动时，同时检测R-R间期，人体呼吸和人体活动信号，并实时显示这些参数，并提供简单易行的减压运动计划，通过在运动过程中控制人的运动强度、呼吸节奏和运动时间，达到了舒缓压力的效果。同时，本实用新型的压力评估系统和舒缓压力控制系统，可穿戴和拆洗、可日常使用，在硬件方面，做了小型化和省电最优化设计，让用户可以在自然的状态下佩戴使用，避免了现有实验室系统的笨重的仪器和成堆的导线，其体积小，便于携带，并且系统可拆装便于清洗。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种压力评估系统，其特征在于，包括: 用于检测受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果的监测装置； 用于固定所述监测装置的固定带； 用于显示所述监测结果的显示装置； 所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。
2.根据权利要求1所述的压力评估系统，其特征在于，所述监测装置包括: 用于获取心电信号的心电R波检测电极； 用于将心电R波检测电极获取 的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果给显示装置显示的微处理器； 所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。
3.根据权利要求1所述的压力评估系统，其特征在于，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。
4.一种舒缓压力控制系统，其特征在于，包括: 用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标的监测装置； 用于固定所述监测装置的固定带； 用于显示监测结果的显示装置； 所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。
5.根据权利要求4所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述监测装置包括: 用于获取心电信号的心电R波检测电极； 用于获取呼吸信号的呼吸检测电极； 用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块； 用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块； 用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块； 用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时计算受试者需要进行减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏，并输出相应监测结果给显示装置的微处理器； 所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。
6.根据权利要求4所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。
7.一种舒缓压力控制系统，其特征在于，包括: 用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标并发送给显示装置的监测装置； 用于固定所述监测装置的固定带； 用于显示监测结果的显示装置； 所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。
8.根据权利要求7所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述监测装置包括: 用于获取心电信号的心电R波检测电极； 用于获取呼吸信号的呼吸检测电极； 用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块； 用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块； 用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块； 用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时，输出受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏的微处理器；用于将所述R-R间期、呼吸相位信息和受试者活动状态信息发送给显示装置的发射模块； 所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接发射模块，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接发射模块，所述活动状态检测模块连接发射模块，所述发射模块连接显示装置。
9.根据权利要求8所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述R-R间期检测模块包括前端放大单元和放大滤波单元；所述前端放大单元连接放大滤波单元，所述放大滤波单元的第一输出端、第二输出端连接微处理器。
10.根据权利要求9所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述活动状态检测模块包括传感器，所述传感器的型号为BMA020 ;传感器的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端连接微处理器。
11.根据权利要求10所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述发射模块包括无线发射芯片，所述无线发射芯片的型号为NRF8001 ;无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端无线连接微处理器。
12.根据权利要求11所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述微处理器包括单片机，所述单片机的型号为MSP430F149 ;单片机的P6.0/A0端、P6.1端分别连接放大滤波单元的第一输出端、第二输出端；单片机的Pl- 3/TA2端、PL 4/SMCLK端、Pl.5端、Pl.6端、Pl.7端分别连接传感器的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；单片机的P4.6端、P2.5端、P5.0端、P5.1端、P5.2端、P5.3端无线连接无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI 端、MISO 端、SCK 端。
专利摘要本实用新型公开了压力评估系统及舒缓压力控制系统，其舒缓压力控制系统包括用于检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据压力状况输出相应运动指标的监测装置；固定监测装置的固定带和显示监测结果的显示装置；监测装置装设于固定带上，并与显示装置连接。本实用新型通过检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据R-R间期判断受试者的压力状况，根据压力状况输出相应运动指标，控制受试者的运动强度、运动时间和呼吸节奏，从而达到舒缓压力的效果。并且本实用新型采用了小型化设置，使用方便，能及时的反馈受试者的各项指标，帮助受试者缓解压力。
文档编号A61B5/08GK203042268SQ20122064349
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者高宁 申请人:深圳市健康鼠科技有限公司
技术领域：
本实用新型涉及医疗保健技术领域，特别涉及一种压力评估系统及舒缓压力控制系统。
背景技术：
压力是一个人无力应对知觉到的自己心理、生理情绪以及精神受到威胁时产生的一系列生理反应。心理学中说的压力，是指人的内心冲突和与其相伴随的强烈情绪体验。长期的压力状态不仅对人的心理方面产生负面影响，而且对人的生理(包括神经系统、内分泌系统和免疫系统)也会产生负面影响，从而严重影响人的身体健康。Borysenko(博里森科)将所有疾病的起因分为自主神经系统失调和免疫系统失调两种。自主神经系统失调引起的疾病包括偏头痛、消化道溃疡、高血压、冠心病、哮喘等，而免疫系统失调引起的疾病包括感冒、过敏、艾滋病、癌症、狼疮、关节炎等。在当今社会高节奏的环境中，每个人适时地评估压力状况，并采取适当的减压方式来舒缓压力，保持身心健康也越来越重要。要做到每人可以方便使用压力评估装置，装置的小型和便携性至关重要。而现有评估压力的系统均为大型的医疗设备，比较笨重，而且导线多，人们需要到固定的地点(如医院)接受检测，不能提供及时的反馈帮助，也无法给出一个清晰的减压指引。申请号为:01144875.X，名称为:评估自主神经系统功能的自动远端控制方法及系统，采用了大量的生理信号如心电图信号、血压信号、血流信号、含氧量信号、心音信号等，并将压力评估算法放到网络上，将采集的数据也传输到网络上，经过计算得出的压力结果，再传输给受试者端，这样一个系统由于有了网络的介入，在没有网络或网络不通畅的情况下，会产生使用上的局限性。而申请号为:200720082506.7，名称为:精神压力缓解器采用了皮肤电阻测量电路来评估压力，鼓励受试者调整身心状态来减缓压力的效果。然而对于如何调整身心，一般人很难掌握技巧，因此也很难达到一个令人满意的结果。运动是一种为大家熟知的有效的减压方法，其背后的原理是由于人身体内有一种腓肽的激素，运动时这种被称为“快乐因子”的激素就会产生，当运动达到一定量的时候，这种腓肽可以促进神经愉悦，从而带走压力和不愉快。然而，合理的运动强度和运动时间，以及运动呼吸技巧对于运动减压的效果至关重要。有鉴于此，本实用新型提供一种压力评估系统及舒缓压力控制系统。
实用新型内容鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种压力评估系统及舒缓压力控制系统，通过判断受试者的压力状况，计算相应的运动指标，以达到舒缓压力的目的。为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:一种压力评估系统，其包括:[0011]用于检测受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果的监测装置；用于固定所述监测装置的固定带；用于显示所述监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。所述的压力评估系统中，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果给显示装置显示的微处理器；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，所述微处理器连接
显示装置。所述的压力评估系统中，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。一种舒缓压力控制系统，其包括:用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标的监测装置；用于固定所述监测装置的固定带；用于显示监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。所述的舒缓压力控制系统中，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时计算受试者需要进行减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏，并输出相应监测结果给显示装置的微处理器；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连
接显示装置。所述的舒缓压力控制系统中，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。一种舒缓压力控制系统，其包括:用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标并发送给显示装置的监测装置；[0037]用于固定所述监测装置的固定带；显示监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。所述的舒缓压力控制系统中，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时，输出受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏的微处理器；用于将所述R-R间期、呼吸相位信息和受试者活动状态信息发送给显示装置的发射模块；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接发射模块，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接发射模块，所述活动状态检测模块连接发射模块，所述发射模块连
接显示装置。所述的舒缓压力控制系统，其中，所述R-R间期检测模块包括前端放大单元和放大滤波单元；所述前端放大单元连接放大滤波单元，所述放大滤波单元的第一输出端、第二输出端连接微处理器。所述的舒缓压力控制系统，其中，所述活动状态检测模块包括传感器，所述传感器的型号为BMA020 ;传感器的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端连接微处理器。所述的舒缓压力控制系统，其中，所述发射模块包括无线发射芯片，所述无线发射芯片的型号为NRF8001 ;无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端无线连接微处理器。所述的压力评估系统，其中，所述微处理器包括单片机，所述单片机的型号为MSP430F149 ;单片机的P6.0/A0端、P6.1端分别连接放大滤波单元的第一输出端、第二输出端；单片机的Pl- 3/TA2端、PL 4/SMCLK端、Pl.5端、Pl.6端、Pl.7端分别连接传感器的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；单片机的P4.6端、P2.5端、P5.0端、P5.1端、P5.2端、P5.3端无线连接无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端。相较于现有技术，本实用新型提供的一种压力评估系统及舒缓压力控制系统，其舒缓压力控制系统检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标，控制受试者的运动强度、运动时间和呼吸节奏，从而达到舒缓压力的效果。压力评估系统和舒缓压力控制系统采用了小型化设置，使用方便，能及时的反馈受试者的各项指标，帮助受试者缓解压力。
图1为本实用新型提供的压力评估系统的结构框图。[0055]图2为本实用新型提供的压力评估系统的结构示意图。图3为受试者佩戴本实用新型的压力评估系统的示意图。图4为本实用新型提供的一种舒缓压力控制系统的结构框图。图5为本实用新型提供的一种舒缓压力控制系统的结构示意图。图6为本实用新型提供的另一种舒缓压力控制系统的结构框图。图7为本发明心电R波检测电极采集到的压力状态下受试者的心率频谱示意图。图8为本发明呼吸检测电极采集到的压力状态下受试者的呼吸率频谱示意图。图9为本发明提供的R-R间期检测模块的电路图。图10为本发明提供的活动状态检测模块的电路图。图11为本发明提供的发射模块的电路图。图12为本发明提供的微处理器的电路图。图13为本实用新型提供的舒缓压力控制系统的运动减压控制方法流程图。图14为理论推导放松状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图。图15为理论推导压力状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图。图16为R-R间期检测示意图。图17为本实用新型舒缓压力控制系统检测R-R间期频谱示意图。图18为实际测量压力状态下受试者的HRV频谱示意图。图19为实际测量放松状态下受试者的HRV频谱示意图。图20为实际测量受试者运动前的HRV频谱示意图。图21为实际测量受试者运动后的HRV频谱示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种压力评估系统及舒缓压力控制系统。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1和图2，本实用新型提供的压力评估系统包括:监测装置11、固定带12和显示装置，所述监测装置11装设于所述固定带12上，并与所述显示装置连接。监测装置11与显示装置可以采用有线连接的方式，也可以采用无线通信的方式，避免大量的导线。所述监测装置11用于检测受试者的R-R间期(R-R间期指心电图两次相邻心跳中R波峰的距离时间，反映的是两次心跳的间隔)，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果；固定带12用于固定安装所述监测装置11，以便于用户能够方便的佩戴；所述显示装置用于显示所述监测结果。具体实施时，所述监测装置11包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极101 ；用于将心电R波检测电极101获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果给显示装置显示的微处理器；所述心电R波检测电极101通过R-R间期检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。当然在其它实施例中，所述微处理器还可以设置在显示装置中，R-R间期检测模块检测的R-R间期发送给微处理器，由微处理器计算得出监测结果即可。本实施例中，所述显示装置包括但不限于手表、智能手机、个人电脑、家用电视，其可以直接显示监测装置的监测结果，如压力指数，也可对R-R间期进行处理计算得出压力指数、并显示。为了便于清洗和安装，所述固定带12上设置有用于容纳所述监测装置的腔室，即固定带上可以多设计几个口袋，分别用于放置心电R波检测电极、R-R间期检测模块、微处理器，在测试时，固定带佩戴在受试者的胸部，如图3所示，在固定带多次佩戴之后，将心电R波检测电极、R-R间期检测模块、微处理器拆下即可清洗。上述的压力评估系统只能用于测试受试者的R-R间期并根据R-R间期计算出压力值，并没有舒缓压力的方法，本实用新型实施例还提供一种舒缓压力控制系统，请参阅图4和图5，其包括:监测装置21、固定带22和显示装置，所述监测装置21装设于所述固定带22上，并与所述显示装置连接。所述固定带用于固定所述监测装置；所述显示装置用于显示所述监测结果。同样地，监测装置21与显示装置之间可以采用有线连接的方式，也可以采用无线通信的方式。其中，监测装置21用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标，该运动指标包括受试者需要做减压运动的时间、呼吸节奏和运动强度。所述固定带22用于固定所述监测装置21，显示装置用于显示监测结果。相似的，显示装置包括但不限于手表、智能手机、个人电脑、家用电视，其可以直接显示监测装置的监测结果，如压力指数、心率/呼吸率、活动量MET(Metabolic Equivalentof Energy,指能量代谢当量)、运动指标等。具体实施时，所述监测装置21包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极201 ；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极202 ;用于将心电R波检测电极201获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极202获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据所述R-R间期判断受试者的压力状况，在受试者有压力时计算受试者需要进行减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏，并输出相应监测结果给显示装置的微处理器。所述心电R波检测电极201通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极202通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。为了便于清洗，在固定带22上也设置多个用于容纳所述监测装置21的腔室。即固定带22上可以多设计几个口袋，分别放置心电R波检测电极201、呼吸检测电极202、R-R间期检测模块、呼吸相位检测模块、活动状态检测模块、微处理器，如图5所示。在测试时，固定带22佩戴在受试者的胸部，其佩戴方式如图3所示，在固定带22使用之后，将监测装置拆下即可清洗，使固定带22可多次利用，节约资源。本实用新型实施例提供的舒缓压力控制系统可以测量受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，，根据所述压力状况输出相应的运动指标，帮助受试者减压，并在运动过程中控制受试者的运动强度，呼吸节奏和运动时间，从而达到舒缓压力的效果。而且本实用新型的舒缓压力控制系统的结构简单，在硬件方面，做了小型化和省电最优化设计，让用户可以在自然的状态下佩戴使用，避免了现有实验室中使用的笨重的仪器和成堆的导线。该系统尤其适用于在舒缓压力运动过程中的运动过程的控制和运动量的控制。请参阅图6，本实用新型还提供另一种舒缓压力控制系统，其包括:用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标并发送给显示装置的监测装置；用于固定所述监测装置的固定带；用于显示监测结果的显示装置；所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。具体实施时，所述监测装置包括:用于获取心电信号的心电R波检测电极；用于获取呼吸信号的呼吸检测电极；用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块；用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块；用于根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时，输出受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏的微处理器；用于将受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏发送给显示装置的发射模块；所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连接发射模块，所述发射模块连接显示装置。需要注意的是，在压力评估系统、一种舒缓压力控制系统和另一种舒缓压力控制系统中、心电R波检测电极的结构原理均相同，在具体实施时可采用导电的硅胶或导电的纺织物(如银丝纺织物)制作，其采集到的心率图如图7所示；呼吸检测电极的结构原理也均相同，可采用电阻式织物传感器，嵌入胸带中有弹性的部分，当人体呼吸时引起胸部的扩张和收缩，从而产生电阻式织物传感器电阻的变化，其检测到的呼吸率如图8所示。这三个系统中的R-R间期检测模块、活动状态检测模块、发射模块、和微处理器模块的结构原理相同，具体电路结构如下所示:请参阅图9，所述R-R间期检测模块包括前端放大单元100和放大滤波单元200 ；所述前端放大单元100连接放大滤波单元200，所述放大滤波单元200的第一输出端ECG_SINGAL、第二输出端ECG_CHKHEAD连接微处理器，P_R端和P_L端连接心电R波检测电极。该R-R间期检测模块采用差分输入可以有效减少噪声干扰和提高输入的灵敏度。特别的，前端放大单元100中的放大器101采用具有较高的共模抑制、较低的输入偏置电压和较低的噪声的仪用放大器，其型号为LT1789。在制作线路板时需将前端放大单元100内的电子器件集中摆放，才能很好地实现减小噪声的目的。在本实施例中，心电R波检测电极有左右两个触点，分别接触左胸和右胸来获取心电信号。P_R端输入的是右胸心电信号，P_L端输入的是左胸心电信号，经过前端放大单元100小倍数放大后抑制了左、右胸心电信号的噪声，组合成一个心电信号再经过后面的放大滤波单元200进行两级放大和带通滤波后，有效去除50/60hz的工频干扰，得到信号质量较好的R-R间期，即第一输出端ECG_SINGAL输出的ECG_SINGAL信号和第二输出端ECG_CHKHEAD输出的ECG_CHKHEAD信号。请参阅图10，所述活动状态检测模块包括传感器BI，所述传感器BI的型号为BMA020 ;传感器BI的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端连接微处理器。该传感器BI的尺寸较小，为3*3*0.9mm;功耗低且无需复杂的外加电路，可以编程设置不同的测量范围(±2g/±4g/±8g)。请参阅图11，所述发射模块包括无线发射芯片U1，用于将微处理器计算处理后的需要显示的数据无线发射至显示装置显示。所述无线发射芯片Ul的型号为NRF8001 ;无线发射芯片Ul的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端连接微处理器。该无线发射芯片Ul的成本低、尺寸小，其物理层比特速率为1Mbps，作用范围可达15米；其最大的优点是功耗超低，在电路设计是针对电池使用寿命的优化，消耗的功率是传统蓝牙技术的百分之一到百分之五十之间，例如使用标准的钮扣电池(例如使用3V锂电池CR2032)供电时，该发射模块有望运作数月甚至2年左右。请同时参阅图6、图9-图12，所述微处理器包括单片机U2及其外围电路，所述单片机U2的型号为MSP430F149。单片机U2的P6.0/A0端、P6.1端分别连接放大滤波单元200 的第一输出端 ECG_SINGAL、第二输出端 ECG_CHKHEAD ;单片机 U2 的 Pl.3/TA2 端、Pl.4/SMCLK端、Pl.5端、Pl.6端、Pl.7端分别连接传感器BI的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；单片机U2的P4.6端、P2.5端、P5.0端、P5.1端、P5.2端、P5.3端无线连接无线发射芯片Ul的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端。ECG_SINGAL信号和ECG_CHKHEAD信号输入该单片机U2经过处理后得到相应监测结果，即单片机U2的P4.6端、P2.5 端、P5.0 端、P5 .1 端、P5.2 端、P5.3 端依次输出的 NRF8001-RESET 信号、NRF8001-RDYN信号、NRF8001-REQN 信号、NRF8001-M0SI 信号、NRF8001-MIS0 信号、NRF8001-SCK 信号。同时，单片机U2还根据输入的ECG_SINGAL信号和ECG_CHKHEAD信号计算出受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况。该单片机U2功耗低，支持干电池供电。基于上述的舒缓压力控制系统，本实用新型对应提供一种运动减压控制方法，请参阅图13，其包括以下步骤:S110、检测受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，并判断所述压力值是否大于预设压力域值；如果是，则执行步骤S120 ;否则，提示受试者进行常规运动，并显示受试者的心率、呼吸率、需要运动的活动量。本实施例中，预设压力域值的大小为1，本实施例主要是获取这个压力值，具体包括以下步骤:a、获取R-R间期的HRV序列；b、对HRV序列进行傅里叶变换，得到功率谱；C、计算功率谱密度。心电信号经过R-R间期检测模块处理确认后，即可得到R-R间期。再在微处理器中获取HRV序列，其至少包括350个R-R间期，经过傅里叶(FFT)变换、计算特定频率范围内的功率谱密度(PSD)。经过上述步骤可得到理论推导出放松状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图(图14)、和压力状态下受试者的HRV频谱和功率谱密度频谱对照示意图(图15)，其中，图14中的(I)部分表示放松状态下受试者的HRV频谱，其(2)部分表示放松状态下受试者的功率谱密度频谱；图15中的(I)部分表示压力状态下受试者的HRV频谱，其(2)部分表示压力状态下受试者的功率谱密度频谱。将HRV频谱和功率谱密度频谱对照在一起分析可知:功率谱密度通常分为4个频率区间:ULP (Ultra-Low-Powerspectrum,超低频)〈0.0O3Hz ; 0.003 Hz ≤ VLP (Very-Low Power spectrum,较低频)〈0.04 Hz; 0.04 Hz ≤ LP (Low Power Spectrum,低频)〈0.15Hz,反映交感神经的活动；0.15 Hz < HP (High Power spectrum,高频)〈0.40 Hz,反映副交感神经的活动。根据得到的功率谱密度图找出LP和HP的数值进行比较所得到的数值即为压力值。例如当LP除以HP大于I，则表示压力较高；当LP除以HP小于I则代表压力较小，处于放松状态。如图14中，LP=8.30，HP=I0.42，则LP/HP=0.80，小于预设压力域值1，受试者处于放松的状态。图15中LP=7.24，HP=2.94，LP/HP=2.4，大于I，受试者处于压力状态。在压力值小于I时，只需为受试者设置一些常规的运动，并通过显示装置显示受试者的心率/呼吸率、活动量MET等。S120、根据所述压力值设置减压运动时间和运动强度，并判断受试者运动的时间是否超过设置的减压运动时间；如果否，则执行步骤S130 ;是则，执行步骤S140。具体实施时，运动强度通过运动心率还判断，本实用新型可以根据受试者的压力指数将运动时间设置为15-60分钟，运动心率为60-90%MHR，通过设置合适的运动时间和运动节奏缓解受试者的压力。S130、继续检测受试者的R-R间期计算受试者的压力值，并判断所述压力值是否大于减压域值；如果是，则执行步骤S140 ;否则执行步骤S120。如果运动时间没有到达，但经过减压运动，受试者的压力值已经大于减压域值，也可直接进行整理运动，受试者根据要求控制呼吸频率，直到运动结束。S140、提示受试者进行整理运动，并进行呼吸频率指引，直到运动结束。在减压运动的运动时间到达后，监测装置便提示受试者进行整理运动，其运动的时间一般为五分钟，并显示呼吸频率指引，直到运动结束。请参阅图16、图17、图18、图19、图20、图21，其中，图16为R-R间期检测示意图，
图17为本实用新型舒缓压力控制系统检测R-R间期频谱示意图。该频率图中的低频分量反应交感神经的活动，高频分量反应副交感神经的活动。图18为实际测量压力状态下受试者的HRV频谱示意图，从图18可以看出人在压力状态下的HRV频谱以低频分量为主。图19为实际测量放松状态下受试者的HRV频谱示意图，从图19可以看出人在压力状态下的HRV频谱以低频分量为主。图20为实际测量受试者运动前的HRV频谱示意图。图21为实际测量受试者运动后的HRV频谱示意图，与图21对比，人跑步运动后，HRV的频谱，高频分量明显上升，达到了减压的目的。综上所述，本实用新型通过检测受试者的R-R间期得出压力指标，判断是否需要运动减压，再根据压力指标计算出相应的运动指标，在用户进行减压运动时，同时检测R-R间期，人体呼吸和人体活动信号，并实时显示这些参数，并提供简单易行的减压运动计划，通过在运动过程中控制人的运动强度、呼吸节奏和运动时间，达到了舒缓压力的效果。同时，本实用新型的压力评估系统和舒缓压力控制系统，可穿戴和拆洗、可日常使用，在硬件方面，做了小型化和省电最优化设计，让用户可以在自然的状态下佩戴使用，避免了现有实验室系统的笨重的仪器和成堆的导线，其体积小，便于携带，并且系统可拆装便于清洗。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种压力评估系统，其特征在于，包括: 用于检测受试者的R-R间期，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果的监测装置； 用于固定所述监测装置的固定带； 用于显示所述监测结果的显示装置； 所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。
2.根据权利要求1所述的压力评估系统，其特征在于，所述监测装置包括: 用于获取心电信号的心电R波检测电极； 用于将心电R波检测电极获取 的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块；用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，并输出相应监测结果给显示装置显示的微处理器； 所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。
3.根据权利要求1所述的压力评估系统，其特征在于，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。
4.一种舒缓压力控制系统，其特征在于，包括: 用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标的监测装置； 用于固定所述监测装置的固定带； 用于显示监测结果的显示装置； 所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。
5.根据权利要求4所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述监测装置包括: 用于获取心电信号的心电R波检测电极； 用于获取呼吸信号的呼吸检测电极； 用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块； 用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块； 用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块； 用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时计算受试者需要进行减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏，并输出相应监测结果给显示装置的微处理器； 所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接微处理器，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接微处理器，所述活动状态检测模块连接微处理器，所述微处理器连接显示装置。
6.根据权利要求4所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述固定带上设置有用于容纳所述监测装置的腔室。
7.一种舒缓压力控制系统，其特征在于，包括: 用于检测受试者的R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据所述压力状况输出相应运动指标并发送给显示装置的监测装置； 用于固定所述监测装置的固定带； 用于显示监测结果的显示装置； 所述监测装置装设于所述固定带上，并与所述显示装置连接。
8.根据权利要求7所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述监测装置包括: 用于获取心电信号的心电R波检测电极； 用于获取呼吸信号的呼吸检测电极； 用于将心电R波检测电极获取的心电信号转换为R-R间期的R-R间期检测模块； 用于将呼吸检测电极获取的呼吸信号转换为呼吸相位信息的呼吸相位检测模块； 用于检测受试者活动状态信息的活动状态检测模块； 用于根据所述R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，在受试者有压力时，输出受试者需要做减压运动的时间、运动强度和呼吸节奏的微处理器；用于将所述R-R间期、呼吸相位信息和受试者活动状态信息发送给显示装置的发射模块； 所述心电R波检测电极通过R-R间期检测模块连接发射模块，呼吸检测电极通过呼吸相位检测模块连接发射模块，所述活动状态检测模块连接发射模块，所述发射模块连接显示装置。
9.根据权利要求8所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述R-R间期检测模块包括前端放大单元和放大滤波单元；所述前端放大单元连接放大滤波单元，所述放大滤波单元的第一输出端、第二输出端连接微处理器。
10.根据权利要求9所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述活动状态检测模块包括传感器，所述传感器的型号为BMA020 ;传感器的CSB端、SCK端、SDO端、SDI端和INT端连接微处理器。
11.根据权利要求10所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述发射模块包括无线发射芯片，所述无线发射芯片的型号为NRF8001 ;无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI端、MISO端、SCK端无线连接微处理器。
12.根据权利要求11所述的舒缓压力控制系统，其特征在于，所述微处理器包括单片机，所述单片机的型号为MSP430F149 ;单片机的P6.0/A0端、P6.1端分别连接放大滤波单元的第一输出端、第二输出端；单片机的Pl- 3/TA2端、PL 4/SMCLK端、Pl.5端、Pl.6端、Pl.7端分别连接传感器的SDI端、SDO端、SCK端、CSB端、INT端；单片机的P4.6端、P2.5端、P5.0端、P5.1端、P5.2端、P5.3端无线连接无线发射芯片的RESET端、RDYN端、REQN端、MOSI 端、MISO 端、SCK 端。
专利摘要本实用新型公开了压力评估系统及舒缓压力控制系统，其舒缓压力控制系统包括用于检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据R-R间期计算受试者的压力值，根据压力值判断受试者的压力状况，根据压力状况输出相应运动指标的监测装置；固定监测装置的固定带和显示监测结果的显示装置；监测装置装设于固定带上，并与显示装置连接。本实用新型通过检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，根据R-R间期判断受试者的压力状况，根据压力状况输出相应运动指标，控制受试者的运动强度、运动时间和呼吸节奏，从而达到舒缓压力的效果。并且本实用新型采用了小型化设置，使用方便，能及时的反馈受试者的各项指标，帮助受试者缓解压力。
文档编号A61B5/08GK203042268SQ20122064349
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者高宁 申请人:深圳市健康鼠科技有限公司
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