专利名称：个人数字健康助理的制作方法
所属领域本发明涉及一种家庭健康装置，尤其涉及一种通过在现有移动型手持电脑装置或个人电脑装置增加外周功能模块或者外周设备，而构建的用于协助个人保健的家庭健康装置，更具体的说，个人数字健康助理由个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，与电脑装置的接口模块以及移动型手持电脑装置或个人电脑装置构成，针对用户的个人健康特点进行健康测试、健康教育、健康训练、健康管理，通过远程数据交换和无线通讯接受健康顾问的指导，并将个人健康信息及时反馈至健康管理中心。这种装置可以广泛应用于广大民众的家庭健康保健中。
背景技术：
个人健康保健是现代社会中大多数人关注的重点，而家庭健康保健更是广大市民关心和重视的重要方面，有关家庭健康保健的产品充斥市场，但极少出现真正有效帮助家庭健康的产品和服务，一方面是价格因素的制约，另一方面是在系统地开发家庭健康产品的同时，又能让民众以接受的价格购买是难度很大的工作。
现代信息技术，计算机技术和网络通讯技术迅猛发展，越来越多家庭中拥有移动型手持电脑装置，例如，个人数字助理(PDA)、智能化手提电话、电子游戏机、电子词典等。
嵌入式系统的出现为上述问题的解决带来了机遇。嵌入式系统是指由微处理器芯片实现的小型专门化的计算机系统，主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”，典型的如微控制器、微处理器和数字信号处理器(DSP)等。现有的手机、PDA等均属于手持的嵌入式产品，VCD机、机顶盒等也属于嵌入式产品，而像车载GPS系统、数控机床、网络冰箱等同样都采用嵌入式系统。
如果利用嵌入式系统强大的数据处理、记录、显示、通讯功能，将家庭健康产品设计成上述嵌入式系统的功能模块，不但能充分发挥上述移动型手持电脑装置的功用，还会由于大幅度降低制作成本，而明显降低家庭健康产品的价格，强化其功能。
目前，家庭中个人电脑成长速度保持高速，将家庭健康产品设计成个人电脑的周边设备，通过接口模块与个人电脑进行数据交换，利用个人电脑强大的数据处理、数据保存、多媒体显示及其通用功能，不但会大幅度减少家庭健康产品的价格，还会明显提高其功能。
本发明的目的是通过在移动型手持电脑装置增设外置的功能性模块，或在个人电脑装置增设外周设备，通过数据通讯接口连接电脑装置而构建个人数字健康助理装置(Personaldigital healthy assistant，PDHA)，帮助用户以更合理的资源，获得更强大功能的家庭健康设备。
发明内容
为了实现本发明的目的，本发明解决技术问题而采用的技术解决方案，其技术特征是，通过在现有移动型手持电脑装置或个人电脑装置增加外周功能模块或者外周设备，而构建的用于协助个人保健的家庭健康装置，更具体的说，个人数字健康助理由个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，与电脑装置的接口模块以及移动型手持电脑装置或个人电脑装置构成，针对用户的个人健康特点进行健康测试、健康教育、健康训练、健康管理，通过远程数据交换和无线通讯接受健康顾问的指导，并将个人健康信息及时反馈至健康管理中心。这种装置可以广泛应用于广大民众的家庭健康保健中。
本发明的技术特征是，本发明装置中的健康测试模块，是指用于日常家庭健康测试的装置，这类装置包括但不限于，心电图测试和记录装置、血压测试及记录装置、呼吸功能测试及记录装置、体温测试及记录装置、脑电波测试及记录装置、皮肤电传导率测试及记录装置、肌电信号测试及记录装置、脉搏测试及记录装置、血氧饱和度测试及记录装置等等，这些测试和记录装置通常由下列模块构成，包括生理信号传感器、生理信号放大、调理、A/D转换装置、接口电路及接口和电脑装置(用于进行数字信号处理、分析、贮存、显示、打印等功能)，采用移动型手持电脑装置作为电脑主机应用，或采用个人电脑作为电脑主机应用时，可以将生理信号传感器，生理信号放大、调理、A/D转换电路和接口电路组合为集成化智能型生理信号传感器，将生理信号采集、放大、调理、A/D转换、传输通讯功能组合为直接输出数字化的生理信号通过USB接口、RS-232接口、SPI接口、IC接口或IEEE接口与电脑装置进行数据通讯，而健康测试装置的应用软件可以下载到电脑装置中直接应用。集成化智能型生理信号传感器内自带的单片机或微处理器，可以管理和调用贮存在存贮器内的应用软件，也可以通过电脑装置调用。当应用软件数据量较大而又采用移动型手持电脑装置作为电脑主机时，可以将软件下载到扩增的数据存储卡中，以便MCU随时调用。在为用户选择健康测试模块时，应结合用户的个人健康特点及健康需求，提供用户切实需要的测试装置，例如，对于有心血管病史的用户，或者有A型性格的用户，应该提供测试心电的健康测试模块，并指导用户定期测试个人的心电波形，予以记录并定期传送至健康管理中心或医院，以便医生随访和记录用户的病情状态。又例如，对于高压力环境下，长期从事高紧张度工作的用户，则应推荐应用测试个人压力状态的健康测试模块，例如，通过测试脉搏波分析RR-50数量，观察个人压力状态的压力监测装置，用户根据需要选用一个或数个健康测试模块，以监测个人健康状态。
本发明的技术特征是，本发明装置中的个性化健康教育模块，是指用于对用户进行个性化健康教育的软件或音像制品，由医生或健康顾问根据用户个人的健康特征，在个性化健康教育专家系统辅助下，专门为用户编辑的健康教育内容，或者是根据用户的健康特征和健康类型为用户选择的适合患者个人应用的类型的健康教育软件。当用户以移动型手持电脑装置作为电脑主机时，健康教育模块可以下载在外接扩充的FLASH存储器中，通过手持电脑装置阅读或播放，而当用户应用个人电脑作为电脑主机时，健康教育模块可以是U盘、CD光盘、DVD光盘等电子信息存储媒介。
本发明的技术特征是，本发明装置中的个性化健康训练模块，是指对用户进行个人健康训练的装置。这类装置包括但不限于，用于诱导放松训练的装置，用于生物反馈训练的装置，用于心理调节的装置等。个性化健康训练装置最完整的结构是由带CPU的电脑主机、放松诱导模块、生物反馈模块、心理调节模块、多媒体播放模块、系统管理模块及人机界面组成。在应用个性化立体健康测试系统探测用户的个性化立体健康特征后，采用个性化立体健康治疗计划系统针对用户的个性健康特征选择最佳健康训练计划，据此为用户配置适用的特殊配置，并通过提供的个性化立体健康训练装置帮助用户进行个性化立体健康训练，以合理的资源获得更好的健康效果。
本发明的技术特征是，采用个性化立体健康训练装置为用户进行训练时，放松诱导模块通过在有助于用户镇静和放松的背景音乐伴奏下，通过多媒体播放模块播放放松指导录音及影像，指导用户逐渐进入身心放松状态，生物反馈模块即时采集用户的生理信号，经处理、分析后判断用户训练后放松改善的程度，通过声、光、影像、图形提示的方式对用户进行放松程度提示，在用户进入预先规定的放松状态时，心理调节模块通过多媒体播放模块向用户实施心理诱导及暗示调节，并在结束时，为用户设立心锚，以帮助用户下次能快速进入放松状态。训练过程中用户的生理信号变化全过程被全面记录，可以帮助观察用户健康状态改变的状态和程度，并可通过USB接口或通过互联网发送给医生或健康顾问作为指导训练的依据。
完整的个性化健康训练装置采用模块化结构，装置由不同模块构筑而成，不同健康特征，不同疾病类型的用户可能选用不同的模块，以组合适合其个性特征的应用装置，其中，放松诱导模块中的放松指导模块是根据用户的年龄、文化程度、及个人习惯，经过专家系统的辅助进行选择；而心理调节模块则根据用户的健康特征、疾病类型及训练目标，在专家系统辅助下进行选择；上述模块主要是以多媒体软件形式应用，可以是贮存在不同的记录媒介内，当用户选择台式电脑或笔记本电脑作为电脑主机时，可以CD光盘、DVD光盘形式应用，而当用户采用个人数字助理(PDA)、电子字典、或专用嵌入式微电脑系统时，则可采用闪烁贮存卡或条状贮存卡的形式应用，而当用户采用手提电话作为电脑主机时，则可应用能与手机配合使用的贮存卡形式应用。当用户以VCD播放机、DVD播放机形式应用时，则可以VCD光盘、DVD光盘形式应用。不同的用户，可以选择适合自己应用的软件，并以适合自己电脑主机的方式应用。
当个性化立体健康训练模块应用于个人电脑装置，并以个人电脑装置作为电脑主机使用时，可以采用带有USB接口的集成化智能型生理信号传感器及可以应用于个人电脑的生物反馈软件作为其配置；也可以采用由单片机或DSP芯片为基础构建的微电脑嵌入式生物反馈装置作为生物反馈模块，并通过USB接口与RSR-232接口与个人电脑连接；还有一种可以应用的方式是采用生理信号传感器与信号采集板(DAQ)连接，对采集的生理信号放大、调理和模/数转换后通过USB接口或RS232接口传输入个人电脑，应用生物反馈软件进行生物反馈，放松状态判断和指导，以此种模式构成生物反馈模块；而放松诱导软件和心理调节软件则以CD-ROM模式直接安装在个人电脑应用。
当个性化健康训练模块应用移动型微型电脑装置，作为电脑主机，多媒体模仿模块，及人机界面，例如，个人数字助理(PDA)、电子字典、手提电话、MP3等。当采用这种配置模式时，应采用带有生物反馈模块和可以按插外置贮存芯片的微电脑嵌入式装置与上述的移动型电脑装置的I/O口相连接，通过置换外置贮存芯片来更换不同类型的放松诱导软件和心理调节软件。
当个性化健康训练装置采用家用型影视设备来替代电脑主机，多媒体播放器和人机界面时，例如采用VCD播放机、录象机、DVD播放机、CD播放机与电视机或音响设备相连接。在这种配置模式中，放松诱导模块和心理调节模块中内容预先录制在不同的VCD、DVD、录象带或CD中。应用上述装置的遥控设备，组装生物反馈模块(带有微电脑芯片)，通过遥控设备编码信息传送给上述家用影视设备，从而完成个性化立体健康训练过程。
应用于个性化健康训练的放松诱导模块由放松训练的诱导指示录音和/或放松指导影像加上背景音乐组成，针对不同年龄、性别、文化程度、健康特征、疾病类型的用户，应该采用适合个体特征的放松训练方法和背景音乐。本发明装置中采用的放松训练方法包括但不限于，全身肌肉放松法，全身肌肉从上而下，每个部分肌肉先收缩，体会到收缩感觉后再逐渐放松，并体会放松感觉，从额部开始→面部→颈部→两肩→上肢→胸→腹→会阴→下肢。这种放松方法适用于年轻，生性活泼，对肌肉收缩、放松感觉较敏锐，有一定学习能力的人群。呼吸调节放松术，专注于调节个人呼吸，将个人意念全神贯注于呼吸动作，深深吸气后，屏气，深深呼气，反复循环，呼吸越来越深，节奏越来越慢，直至进入放松状态，这种放松方法较适合于中老年人群，生性平静，对呼吸调节放松较为敏感的人群。冥想放松方法，是采用调节意念，通过调节意识状态，从而进入放松状态。调节意念的方式多种多样，可以是意守丹田、意守百会，也可以想象某种让自己放松的场景，例如，海滩、草原、蓝天等。这种放松方法适合于内部感官以视觉为主导优势者。暗示诱导放松方法，是通过在屏幕上播放有助于个人安静放松的画面或影像，同时，播放带有暗示诱导的指导录音，诱导用户进入放松状态。这种放松方式适合于暗示性强的人群。在放松诱导模块中同时播放的背景音乐，也是重要的帮助用户进入放松状态的工具，结合不同的放松训练方法及不同特征人群，应该选择适合用户个性特征的背景音乐，其中，应用效果最良好的每分钟60节拍，4/4节奏的巴罗克音乐，包括巴赫、享德尔等作曲家的多个作品。宗教音乐也是可以选择的一种良好类型，任何节奏平缓，每分钟接近60节拍，与人体节奏谐调的音乐均可选用，但在应用时，应根据用户的文化背景、习惯爱好及个性特征进行选择。在放松诱导模块中，也可以采用声、光、磁刺激装置，发出每秒8-12Hz的规律性声、光、磁信号，刺激诱导用户进入以大脑α波为主导的放松状态。
应用于个性化健康训练中的生物反馈模块是一种新型的具有自动提示和呼吸模拟功能，生物反馈形式丰富，有趣的生物反馈训练装置。这种新型的生物反馈训练装置可以通过监测人体的生理信号变化而监测人体放松状态改变，具有自动提示功能，定时提示训练者当前的放松状态，以及与训练前状态相比较的改变结果，在训练者未能达到预计的放松状态时，自动播放呼吸模拟信号，指导训练者通过调整个人的呼吸深度和呼吸频率来改善放松状态，在该模块中采用判断装置，应用来源于两个或多个不同时间点从人体提取的生理状态指标来判断生理放松的程度。采用提示装置，对由判断装置确定的放松状态提供指导，判断装置确定提取的指标是否有提高以表明一种更放松状态。当提示装置在判断装置的结果肯定时，提供一个提示，说明人体进入更放松的状态，如果在预定的时间持续期过去后，判断装置的结果仍是负的，提示装置提供一个提示，说明人体不可能进入放松状态。采用计算装置，用于计算提取装置提取的指标中改变的程度，判断装置根据计算装置计算的改变程度确定人体的放松状态，并根据计算装置计算的改变程度大小，判断装置确定多个阶段中人体放松状态，由能提供多种指示的提示装置，根据判断装置确定的放松程度提供一个指示，采用目标值记录装置预先记录目标值。采用比较装置，比较计算装置的改变程度和记录在目标值装置中的目标值，根据训练者训练中放松程度改善大小，计算倍增因子，根据倍增因子级别，确定提示内容，还可以转换成规定的脉冲数量输出，控制其他装置。
本发明的技术特征是，具有自动提示和呼吸模拟功能的生物反馈装置可以采用多种生理信号反馈来监测人体压力变化，这些生理信号包括但不限于脉搏波信号、心电信号、肌电信号、脑电信号、皮电信号、体表温度、血氧饱和度、血压等多种生理信号，应用的脉搏波信号或心电信号测试人体放松程度时，既可以采用RR-50作为指标，也可以采用LF分量、HF分量或LF/HF比值等反映人体植物神经功能的指标来作为判断人体放松程度的指标。
本发明的技术特征是，具有自动提示和呼吸模拟功能的生物反馈装置。基本结构由生理信号传感器、生理信号前置放大器、生理信号调整装置、A/D转换器、单片电脑、RAM、ROM、D/A转换电路，显示器、扬声器或耳机、控制面板等基本结构组成。不同生理信号反馈采用不同的分析指标和方法，由专门编写的软件程序自动控制。
本发明的技术特征是，具有自动提示和呼吸模拟功能的生物反馈装置中用于比较放松程度的生理信号基线值，可以是由指导者直接输入的目标值，也可以是在生物反馈训练开始数分钟测定的生理信号初始化值，或者是在训练过程中指导者指定的某种单位时间内生理信号的平均数值。生理信号基线值是用于比较训练者放松程度改变的基础和重要数值。
本发明的技术特征是，具有自动提示和呼吸模拟功能的生物反馈装置中，训练者放松状态改变的程度，采用倍增因子来表示。倍增因子由实时采集的生理信号数值除以生理信号基线值得到。为了更明确、准确表达倍增因子，采用倍增因子级别和倍增因子标记来代表倍增因子的数值。
本发明的技术特征是，自动提示的内容由倍增因子级别来确定，软件预置的表格中规定了不同倍增因子级别时，应自动提示的内容。自动提示可以采用语言提示方式，或采用在显示器上显示倍增因子级别或倍增因子标记的方式，还可以是上述两种方式的综合。
本发明的技术特征是，具有自动提示和呼吸模拟功能的生物反馈装置中，当在预定的训练时间内，未出现预计的训练效果，即倍增因子未达到预定的级别时，自动出现呼吸模拟信号。呼吸模拟的频率和深度由倍增因子的数值确定，预置在软件中的表格规定不同级别倍增因子对应相应的呼吸频率和呼吸深度。呼吸模拟信号可以采用语言播放形式，或在显示器上动态描图方式，或是两种方式的结合。
应用于个性化健康训练中的心理调节模块，是进行心理调节治疗的重要手段和工具。当生物反馈模块指示用户进入预先规定的放松状态时，这时用户实际上是进入了大脑α波呈主导的超能量状态，在这种状态下实施的心理调节治疗能取得最佳效果。本发明方法和装置中的心理调节模块包括心理诱导暗示和设立心锚两个重要部分，针对不同健康特征和不同疾病类型的用户，需由受过训练的专业人员为其设定训练目标，并根据其个人特征和训练目标，选择适合用户个人应用的心理调节模块，并应用于心理调节治疗中，对于不同特征的用户，心理诱导暗示的内容和心锚设置方法完全不同，如果不能正确的选择适合个人的应用模块，就很难达到预期的效果。这种选择应该在专家系统辅助下由受过专业训练的健康顾问或医生挑选。在心理调节治疗接近尾声时，可以采用个人喜欢的某段音乐、某种图象、某种香味、某个身体部位的触摸、或者某种单词或语句暗示处于深度放松状态的用户，当其再接触到上述提示后，就会迅速进入放松状态。这种心锚的设置，会帮助用户较容易进入放松状态，而在心理调节治疗时，其目的是通过采用语言诱导及暗示的方式强化用户良性健康观念，移除或改善不良健康观念，通过反复强调来强化用户想要建立的行为特征，让用户潜意识接受有别于健康和康复的健康观念和行为特征。
在进行个性化健康训练中，既可以综合应用放松诱导训练、生物反馈训练和心理调节训练，也可以仅采用其中一项或两项训练。采用何种训练方式，由医生或健康顾问根据用户的个人健康状态进行选择，所以，作为个人健康训练模块。上述三个部分的装置呈模块化结构整合其中，各个积木形式的模块可以根据需要添加或剪除。
本发明的技术特征是，本发明装置中的个性化健康管理模块，是指用于全面管理个人健康的计算机软件系统，包括，饮食管理、营养管理、保健品及药膳管理、运动管理、生活方式管理等多项与个人健康相关内容，指导用户根据自己的健康特点，合理的安排个人的饮食、营养、保健品或药膳、运动及生活方式，定期检查和监督执行情况，这种交互式管理软件通过与用户互动，定时提醒用户关注个人健康管理，并定期记录个人健康保健中的反应及效果，并通过互联网、无线通讯或电话、传真、邮件等方式将信息及时反馈个专门健康管理中心的医生或健康顾问，在他们指导下调整健康保健的方式，以获得更良好的效果。个性化健康管理模块是一种管理软件，可以直接下载在个人电脑或移动型手持电脑装置中，如果移动型手持电脑装置的贮存数据容量有限，也可以采用带有标准接口的FLASH存储卡保存软件，并通过接口与主机相连应用。
本发明的技术特征是，本发明装置中个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，可以通过组合构建一个完整的外周设备，通过USB接口或RS232接口与个人电脑装置按使用，或者通过组合构建一个完整的，具有标准插口的扩增性功能模块与移动型手持电脑装置连接应用。在上述的组合装置中，包含多个集成化智能型生理信号传感器(分别用于健康检测和健康训练)、FLASH存储器、USB接口或其他形式接口、生理信号检测分析软件、个性化健康软件、诱导放松训练软件、生物反馈训练软件、心理调节训练软件、个性化健康管理软件，通过USB接口与个人电脑装置和/或通过其他形式标准接口或移动型手持电脑装置建立数据双向通讯，应用个人电脑装置或者移动型手持电脑装置完成健康测试、健康教育、健康训练、健康管理的功能。
本发明的技术特征是，本发明装置中个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块也可以分别作为单独的外周设备或扩增的功能模块，应用于个人电脑装置或移动型手持电脑装置，独立的健康测试模块由集成化智能型生理信号传感器和专用生理信号控测分析软件组成，集成化智能型生理信号传感器可以通过USB接口连接个人电脑或移动型手持电脑装置。而生理信号分析测试软件可以直接下载到个人电脑或移动型手持电脑装置程序存储器中，当移动型手持电脑装置程序存储器容量不足时，可以将软件贮存在FLASH存储器中，后者通过标准接口与移动型手持电脑装置连接。个性化健康教育模块是软件形式可以直接下载到电脑装置中，或存储在FLASH存储器中通过标准接口连接手持电脑装置，而健康训练模块则由集成化智能型生理信号传感器等硬件与多种训练软件组成，硬件可以通过USB接口直接与电脑装置相连，软件或者直接下载到电脑装置的程序存储器中，或者存入FLASH存储器中通过标准接口与手持电脑装置连接。健康管理模块是管理软件可以通过直接下载到电脑装置中应用，或者存入FLASH存储器通过标准接口与手持电脑装置连接应用。
本发明的技术特征是，本发明装置中健康测试、健康训练、健康管理的各种数据，在应用时全面被记录。保存的数据应该建立一个专门的文档予以保存，在健康管理模块中建有专门的数据库，用来保存各项上述数据，保存在数据库中的数据应定期传送至健康中心或医院，传送的方法包括直接应用数字调制解调器上传至健康中心数据接受中心的用户专门帐户中，或者以电子邮件形式传送至健康中心，采用手持电脑装置时，也可以采用无线通讯方式将数据直接传送到健康中心。
本发明的有益效果是通过在移动型手持电脑装置增设外置的功能性模块，或在个人电脑装置增设外周设备，通过数据通讯接口连接电脑装置而构建个人数字健康助理装置(Personaldigital healthy assistant，PDHA)，帮助用户以更合理的资源，获得更强大功能的家庭健康设备。
图1是个人电脑型数字健康助理装置图2是嵌入式移动电脑型个人数字健康助理装置图3是实施例3中放松程度表示方法图4是实施例3中呼吸诱导模式具体实施方式
实施例1.个人电脑型数字健康助理装置本实施例装置中，个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，可以组合构建一个完整的外周设备，通过USB接口与个人电脑装置按使用。在上述的组合装置中，包含多个集成化智能型生理信号传感器(分别用于健康检测和健康训练)、FLASH存储器、USB接口、生理信号检测分析软件、个性化健康软件、诱导放松训练软件、生物反馈训练软件、心理调节训练软件、个性化健康管理软件，通过USB接口与个人电脑装置建立数据双向通讯，应用个人电脑装置完成健康测试、健康教育、健康训练、健康管理的功能。
实施例2.嵌入式移动电脑型个人数字健康助理装置实施例2中，嵌入式移动电脑装置是一个平台类产品。
如图2所示，它包括CPU、液晶屏、内部存储器、程序存储器、键盘、多媒体卡、LCD控制器、USB控制器、串口控制器、蓝牙控制器，红外控制器，电源控制器，网卡控制器，音频控制器和无线通信模块。此外，它还具有四个通用接口。CPU接入系统总线，液晶屏经过LCD控制器也接入系统总线中。
上述的内部存储器、程序存储器、键盘、多媒体卡、电源控制器和四个通用接口也接入系统总线。在本嵌入式移动电脑装置中，在系统总线上已经预留有上述的USB控制器、串口控制器、蓝牙控制器、红外控制器、网卡控制器、音频控制器和无线通信模块的接口，同时，为了功能扩展的需要，还留有四个通用接口。这四个通用接口可以接新增的功能扩展模块，从而实现产品功能的扩展。这四个通用接口分别连接健康测试模块、健康教育模块、健康训练模块以及健康管理模块。
上述的CPU为基于SOC结构的嵌入式微处理器，其内部集成有SDRAM，内嵌蓝牙协议。可以采用Intel公司提供的PXA250处理器或者后续的PXA261或PXA262微处理器，其最高主频可达400MHz。基于xScale核的嵌入式处理器PXA250以及后续的PXA261和PXA262已被多数设计公司所采纳用来进行嵌入式移动电脑装置设计。
实施例3.脉搏型健康训练装置(图3、图4)1)在应用本装置作为放松指导装置使用时，程序如下具有上述功能和结构的装置工作的程序当装置的电源接通后，压力型脉搏传感器和(或)光电型脉搏传感器开始检测脉搏波，获得的脉搏信号被A/D转换器转换成数字信号，并输出至总线。
当使用者按下按键发出中断信号时，装置开始测量，测量RR-50次数以确定使用者的放松状态，同时，使用者通过采用适用自己的放松训练方法以尽快达到放松状态，放松方式多式多样，请参考装置的用户手册。
为了判断使用者的放松状态，设备可以设定手动识别测量和自动识别测量等不同识别测量模式，手动识别测量模式是当使用者认为已经开始达到放松状态时，通过键盘发出指令，以外部中断的模式向CPU发出一个外部中断信号，CPU接收这个信号后开始启动识别测量模式，自动识别测量模式是在开始检测脉搏信号后规定时间内(时问参数可以通过键盘设置)。定时器自动发出一个中断信号给CPU，CPU接到信号开始启动识别测量模式。
CPU识别测量模式启动后，该置定时器在一固定的时间间隔(例如一分钟)产生一个中断信号并在一稳定的时间过去以后产生另一个中断信号，前一个时段是用于测量表示生理状态指标的时间间隔，即在每个时间间隔中各个生理状态指标的变化，这个时间间隔为4～6分钟。
相反，后一个时间段是直到测量结束的时间间隔，在这一时间间隔使用者注意到即使经过相当的努力后，也再也不能达到更放松的状态。
然后，当在一固定的时间间隔期内定时器报告一个中断时，CPU在RAM中对给定的时间段存储脉搏波信号，然后基于存储的脉搏波信号计算每个生理状态的指标，即为了从脉搏波形提取极大值点，CPU首先对脉搏波进行时间求导，通过确定时间导数为零的时钟时间确定波形中的拐点处的全部时钟时间，其次，CPU从拐点周围的波形的斜率(时间导数值)确定每个拐点的极大值还是极小值。例如，对于给定的拐点，CPU计算拐点前一特定时段内小型斜率的滑动平均值，如果此滑动平均值为正，则拐点是极大值，而如果它是负的，则拐点是极小值。
接下来，CPU确定紧接在每个提取的极大值前面的极小值。极大值和极小值处的脉搏波幅值从RAM中读出，并确定之间的差值，如果该差值超过预定值，则该极大值的时钟时间定义为脉搏波的峰值。在对提取的全部脉搏波波形都进行这一峰值检测过程后，基于这些峰值发生的时钟时间计算两个相邻脉搏波峰之间的时间间隔(相当于两次心搏间的RR间隔)。
CPU从获得的脉搏波间隔顺序地确定相邻脉搏间隔的时间差。接下来，检查这些时间差的每一个以确认时间差是否超过50ms，计数超过50ms的时间差的固定数目，并设置为RR50。
CPU将计算的RR50值与当前测量的从定时器中读出的时钟时间一起存储在RAM中，如果存储的RR50不是在使用者按下按键后获得的第一个RR50，CPU比较当前RR50是否比前一个测量所获得的RR50有所增加(即，CPU判定使用者提示该效果。如果这时使用者的眼睛为了有利于放松是闭上的，在这种情况下，有必要提供不依赖于视力的某种装置来提示使用者。因此，CPU1可以通过扬声器播放一段不会干扰使用者的放松训练的乐曲。
此外，CPU判断使用者是否处于足够放松状态。进行该判断的理由是相信对于放松状态有一固定的极限。即，一旦使用者足够地放松，在放松上不会超过这一点有进一步的提高，RR50值的改变也将饱和。反过来说，如果达到了这一饱和状态，则可以认为使用者已达到足够放松的状态。
为检测这一饱和状态，CPU将每次测量的当前RR50值与前一测量中的RR50值相，并判断当前RR50值是否增加，如果当前RR50值增加，则CPU将送给RAM的计数增加+1，并检查新的计数值是否超过某个特定的值。进行这一过程是为了避免不正确的判断，即只凭RR50值不再改变就认为使用者处于放松状态中，甚至使用者的放松状态从测量开始起根本就没有改善。这时，如果计数值低于特定的值，则CPU不进行RR50饱和状态的检查，并等待从定时器在一特定时间间隔时的中断报告。
相反，如果计数值超过一特定值，则CPU从RAM读出在过去一特定时间过程中计算的RR50值，并检查RR50值的改变是否在某一特定的范围内。
应注意，这里的特定值是指用于判断放松状态的阈值，且是根据使用的指标设置的。例如，如果使用RR50作为指标，则阈值是15次/分钟。另外，这里所说的特定的范围是用于判断指标是否处于饱和状态的标准。同样，特定的范围也根据指标而设置。考虑到测量误差，当目前的计算值与过去的计算值之间的改变在-10％到+10％之间时，认为RR50处于饱和状态。
在这种类型变化的判断中，在特定范围以外的值说明使用者并未足够地放松。因此，同计数值没有超出特定值的情况一样，CPU仍等待来自定时器的中断。依此方式，当放松状态不充分时，重复执行上述操作。
相反，如果RR50值在特定范围以内，则提示使用者他已处于足够放松的状态。如果这时使用者的眼睛是闭上的，可以通过一段乐曲向使用者提示这一事实，该乐曲与向使用者提示他处于放松状态的过渡期时使用的乐曲不同。同时，CPU释放定时器的设置，并总结测量结果。
之后，当使用者按下按键时，CPU基于刚刚执行的测量量化放松程度上的提高，并提示使用者放松的程度。
可以考虑用下述方法计算放松的程度。即，可以使用基于指标的当前值中的变化和指标的日常值之间的比值的方法。在这种情况下，RR50值在过去一段特定时间间隔上的各个测量起始时刻处获得，并存贮在RAM3中与用于存贮在测量过程中存贮计算的RR50值的地方不同的地方。计算这些在过去特定时间间隔上存贮的RR50值的平均值，并定义为RR50的日常值。在这种情况下，在测量过程中最后获得的RR50值与该平均值相比较。增大或减小的倍数(倍增因子)被视为使用者的放松程度。
使用者日常值的测试也可以采用下列方式获得，即要求使用者在静坐5分钟后，个人处于平静状态时，不做任何放松训练，使用者按下键盘，从键盘发出指令给CPU，启动“初始化值测量模式”，CPU发出指令分别采样三个一分钟，计算每分钟内RR50的数量，将三个一分钟内的RR50数量平均，即将三分钟内RR50次数除以3，获得平均RR50值，该数值自动保存在RAM内，作为日常值与使用者每天RR50测量值比较，凡在放松训练后RR50次数较日常值增多者，均可视为放松状态改善的证据。
使用者放松状态可以用条形图、柱形图、块形图或扇形图表示，可采用10分制或100分制，增大或减小的程度用百分制表示，倍增因子的计算方式为计算方式(1)-“随机测量模式”放松状态改善程度(倍增因子RG)＝训练后RR-50次数/训练前RR-50次数计算方式(2)-“目标值测量模式”放松状态改善程度(倍增因子JG)＝训练后RR-50次数/目标值为了进一步清楚地表示放松程度及其状态，对表示放松程度及其状态的放松倍增因子赋予一个级别后再提示使用者，这种级别用十分制表示，由字母和数字构成，倍增级别表示方式(如图3所示)。
对表示放松程度的倍增因子赋予一个级别后再提示使用者。即，如果倍增因子小于1.0，则其级别为“G0”，如果倍增因子等于或大于1.0但小于1.2，其级别为“G1”。如果倍增因子等于或大于1.2但小于1.4，其级别为“G2”。如果因子等于或大于1.4但小于1.6，其级别为“G3”。如果因子G大于1.6小于1.8，其级别为“G4”。依此类推。级别越高，放松程度越。另外，如果在显示器中使用对应于这些级别标记与级别共同显示，则使用者能够直接得知他的放松程度。
向使用者提示关于倍增因子或级别值的细节也是可以的。例如，如果级别值是“G0”，可以向使用者提供一条消息，如“放松程度没有改进”，而如果级别值是“G1”，可以向使用者提供一条消息，如“放松程度有很小的改进”。类似地，在级别值为“G2”时，使用者可以收到诸如“放松程度较小改进”的消息，在级别值为“G3”时收到如“放松状态有改改善”的消息。在级别值为“G4”时，使用者将收到诸如“放松程度有改进”的消息。
由于作为这一提示的结果，使用者能够马上确认当前训练的效果，所以该训练对使用者很有吸引力，使他们希望继续练下去。
评估放松程度的另一种方法，可以手工从键盘中输入目标值，或采用上位PC机通过外部I/O接口(例如USB接口)输入目标值，CPU将该信息存贮在RAM中。一旦完成了测量，CPU将获得的变化率与预设的目标相比较，并响应这一比较的结果提示使用者，相对于变化率的目标值的倍增因子被赋予一个级别，响应该级别值提示使用者，小于1.0的倍增因子说明当前变化速率没有达到目标值。因此，向使用者提供诸如“未达到目标值”的消息时，以激励他继续加强训练。
另一方面，一旦已经过了预置的停止时间，定时器产生一个中断，因为在该点不能期待达到合适的放松状态，即使使用者继续进行放松训练。CPU提示使用者测量已经被停止，并释放定时器中的设置，因此测量被自动中止，收到该提示后，使用者在等待一个短的时间后又可以开始测量。作为依此方式实行放松训练的结果，不但能提示使用者他是否已进入放松状态，而且能在他达到此状态时或者他不太可能达到这一状态时快速地提示使用者。
正如这里所用的，变化率表示按当前计算的指标与指标的日常值或预置的目标值的变化程度，然而，也可以用变化率来表示当前计算的指标值与当前测量开始前计算的指标值的变化。如果是后一种情形，则有可能在测量中实时地确认放松程度的变化。
在这种情况中，也可以采用一种只向使用者提示放松程度的方案。然而，更优选的是还包括一种专门指导使用者的提示装置，使得他能改善放松程度。例如，一种可考虑的方案是指导使用者减慢深呼吸，并在放松程度未得到改善时提供为此目的的专用定时器。在这种情况下，如果深呼吸的次数对应于倍增因子或级别值。测量过程中的放松程度可被容易地提高到所期望的程度。这时有必要在这种情况下指导使用者的呼吸频率，即当使用者未能达到期望的放松程度改善时，可以根据倍增因子或倍增因子级别数，选择适当的呼吸频率，通过扬声器发出呼吸诱导信号，要求使用者跟随扬声器中指导的呼吸频率进行深度呼吸，以达到更大程度的放松。放松状态与诱导的呼吸频率关系见下表。倍增级别越低，需要的诱导的呼吸频率越低，呼吸深度越深，而且要采用腹式呼吸方法，反之，当倍增级别达到G4级时，不需要采用呼吸诱导方法，只有放松状态未达到期望值时，可以通过诱导和指导使用者以比确定的呼吸速率更低的速率进行深呼吸来促进使用者进入更深层次的放松状态(见图4)。
可以通过液晶显示器或扬声器完成上述提示，也可以将需要的数据经由I/O接口送到外部装置，由外部装置做出放松程度的判定。当外部装置判断放松程度时，使用者使用输入装置上的按键并设置该装置处于数据传输状态。然后CPU读出与测量时间一起存贮在RAM中的RR50值，并顺序地将它们送到I/O接口。通过USB接口或RX233C接口传输至上位PC机。因此，通过操作上位计算机，医生或其它指导者能明确使用者放松状态的过程，并获得关于放松程度的指导。当通过外部装置确定放松程度时，对应于该放松程度的指导可由上位计算机或操作外部装置的指导者(例如医生)提供。
权利要求
1.本发明涉及一种家庭健康装置，尤其涉及一种通过在现有移动型手持电脑装置或个人电脑装置增加外周功能模块或者外周设备，而构建的用于协助个人保健的家庭健康装置，更具体的说，个人数字健康助理由个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，与电脑装置的接口模块以及移动型手持电脑装置或个人电脑装置构成，针对用户的个人健康特点进行健康测试、健康教育、健康训练、健康管理，通过远程数据交换和无线通讯接受健康顾问的指导，并将个人健康信息及时反馈至健康管理中心。这种装置可以广泛应用于广大民众的家庭健康保健中。
2.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的健康测试模块，是指用于日常家庭健康测试的装置，这类装置包括但不限于，心电图测试和记录装置、血压测试及记录装置、呼吸功能测试及记录装置、体温测试及记录装置、脑电波测试及记录装置、皮肤电传导率测试及记录装置、肌电信号测试及记录装置、脉搏测试及记录装置、血氧饱和度测试及记录装置等等，这些测试和记录装置通常由下列模块构成，包括生理信号传感器、生理信号放大、调理、A/D转换装置、接口电路及接口和电脑装置(用于进行数字信号处理、分析、贮存、显示、打印等功能)，采用移动型手持电脑装置作为电脑主机应用，或采用个人电脑作为电脑主机应用时，可以将生理信号传感器，生理信号放大、调理、A/D转换电路和接口电路组合为集成化智能型生理信号传感器，将生理信号采集、放大、调理、A/D转换、传输通讯功能组合为直接输出数字化的生理信号通过USB接口、RS-232接口、SPI接口、IC接口或IEEE接口与电脑装置进行数据通讯，而健康测试装置的应用软件可以下载到电脑装置中直接应用。集成化智能型生理信号传感器内自带的单片机或微处理器，可以管理和调用贮存在存贮器内的应用软件，也可以通过电脑装置调用。当应用软件数据量较大而又采用移动型手持电脑装置作为电脑主机时，可以将软件下载到扩增的数据存储卡中，以便MCU随时调用。在为用户选择健康测试模块时，应结合用户的个人健康特点及健康需求，提供用户切实需要的测试装置，例如，对于有心血管病史的用户，或者有A型性格的用户，应该提供测试心电的健康测试模块，并指导用户定期测试个人的心电波形，予以记录并定期传送至健康管理中心或医院，以便医生随访和记录用户的病情状态。又例如，对于高压力环境下，长期从事高紧张度工作的用户，则应推荐应用测试个人压力状态的健康测试模块，例如，通过测试脉搏波分析RR-50数量，观察个人压力状态的压力监测装置，用户根据需要选用一个或数个健康测试模块，以监测个人健康状态。
3.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的个性化健康教育模块，是指用于对用户进行个性化健康教育的软件或音像制品，由医生或健康顾问根据用户个人的健康特征，在个性化健康教育专家系统辅助下，专门为用户编辑的健康教育内容，或者是根据用户的健康特征和健康类型为用户选择的适合患者个人应用的类型的健康教育软件。当用户以移动型手持电脑装置作为电脑主机时，健康教育模块可以下载在外接扩充的FLASH存储器中，通过手持电脑装置阅读或播放，而当用户应用个人电脑作为电脑主机时，健康教育模块可以是U盘、CD光盘、DVD光盘等电子信息存储媒介。
4.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中的个性化健康训练模块，是指对用户进行个人健康训练的装置。这类装置包括但不限于，用于诱导放松训练的装置，用于生物反馈训练的装置，用于心理调节的装置等。个性化健康训练装置最完整的结构是由带CPU的电脑主机、放松诱导模块、生物反馈模块、心理调节模块、多媒体播放模块、系统管理模块及人机界面组成。在应用个性化立体健康测试系统探测用户的个性化立体健康特征后，采用个性化立体健康治疗计划系统针对用户的个性健康特征选择最佳健康训练计划，据此为用户配置适用的特殊配置，并通过提供的个性化立体健康训练装置帮助用户进行个性化立体健康训练，以合理的资源获得更好的健康效果。
5.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，可以通过组合构建一个完整的外周设备，通过USB接口或RS232接口与个人电脑装置按使用，或者通过组合构建一个完整的，具有标准插口的扩增性功能模块与移动型手持电脑装置连接应用。在上述的组合装置中，包含多个集成化智能型生理信号传感器(分别用于健康检测和健康训练)、FLASH存储器、USB接口或其他形式接口、生理信号检测分析软件、个性化健康软件、诱导放松训练软件、生物反馈训练软件、心理调节训练软件、个性化健康管理软件，通过USB接口与个人电脑装置和/或通过其他形式标准接口或移动型手持电脑装置建立数据双向通讯，应用个人电脑装置或者移动型手持电脑装置完成健康测试、健康教育、健康训练、健康管理的功能。
6.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块也可以分别作为单独的外周设备或扩增的功能模块，应用于个人电脑装置或移动型手持电脑装置，独立的健康测试模块由集成化智能型生理信号传感器和专用生理信号控测分析软件组成，集成化智能型生理信号传感器可以通过USB接口连接个人电脑或移动型手持电脑装置。而生理信号分析测试软件可以直接下载到个人电脑或移动型手持电脑装置程序存储器中，当移动型手持电脑装置程序存储器容量不足时，可以将软件贮存在FLASH存储器中，后者通过标准接口与移动型手持电脑装置连接。个性化健康教育模块是软件形式可以直接下载到电脑装置中，或存储在FLASH存储器中通过标准接口连接手持电脑装置，而健康训练模块则由集成化智能型生理信号传感器等硬件与多种训练软件组成，硬件可以通过USB接口直接与电脑装置相连，软件或者直接下载到电脑装置的程序存储器中，或者存入FLASH存储器中通过标准接口与手持电脑装置连接。健康管理模块是管理软件可以通过直接下载到电脑装置中应用，或者存入FLASH存储器通过标准接口与手持电脑装置连接应用。
7.按照权利要求1所述的装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中健康测试、健康训练、健康管理的各种数据，在应用时全面被记录。保存的数据应该建立一个专门的文档予以保存，在健康管理模块中建有专门的数据库，用来保存各项上述数据，保存在数据库中的数据应定期传送至健康中心或医院，传送的方法包括直接应用数字调制解调器上传至健康中心数据接受中心的用户专门帐户中，或者以电子邮件形式传送至健康中心，采用手持电脑装置时，也可以采用无线通讯方式将数据直接传送到健康中心。
全文摘要
本发明涉及一种家庭健康装置，尤其涉及一种通过在现有移动型手持电脑装置或个人电脑装置增加外周功能模块或者外周设备，而构建的用于协助个人保健的家庭健康装置，更具体的说，个人数字健康助理由个性化健康测试模块、个性化健康教育模块、个性化健康训练模块、个性化健康管理模块，与电脑装置的接口模块以及移动型手持电脑装置或个人电脑装置构成，针对用户的个人健康特点进行健康测试、健康教育、健康训练、健康管理，通过远程数据交换和无线通讯接受健康顾问的指导，并将个人健康信息及时反馈至健康管理中心。这种装置可以广泛应用于广大民众的家庭健康保健中。
文档编号A61B19/00GK1723840SQ20051002802
公开日2006年1月25日 申请日期2005年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者高春平 申请人:高春平