一种人体精神压力状态分析装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于人体精神压力状态分析的装置，属于人体精神压力状态分析
技术领域。
【背景技术】
[0002] 现代社会的常见病是心理疾病，心理压力即精神压力，高度发达的工业体系给人 们带来了丰富的物质，创造了巨大的财富。但是我们每个人从中获益的同时，不快乐的情绪 也如泛滥的洪水伴随着财富的创造，向我们席卷而来。压力几乎笼罩在所有人身上，精神压 力在现代生活中每个人都有所体验。根据2013年卫生部门调查表明，我国现有1亿多各类 精神障碍者，其中重度精神病人大约有1600万人。中科院心理研究所根据对31875名不同 职业人士的调查数据统计分析，二三十岁的年轻人是当前中国各年龄段中感受压力最大的 人群。
[0003] 心理压力是造成亚健康的主要原因。压力过大、过多会损害身体健康。心理压力 不能及时释放，就会造成精神疾患。压力过大会导致身体亚健康，严重情况下会导致直接的 发病，其中最常见的疾病很多，如压力会导致不孕，导致很多人长期失眠，导致很多年轻人 患胃病等，压力是我们身边最大的健康杀手。
[0004] 然而在调查中，超过40%的人不采取任何措施，自己默默忍受。社会学家指出，现 在人们压力都很大，很多人都不知道怎么排解。中国人的传统性格比较隐忍，习惯把事情压 抑在内心，人们对心理专家还是有顾虑，即使知道和人沟通是最有效的方法，他也不愿意去 解决。
[0005] 对于现在这种情况，急需一种能够直观检测和分析人体精神状态和疲劳程度的仪 器，可以对受试者的精神压力进行检测，使医生能够对患者的精神状态有一个深入和明确 的了解，并根据患者精神状态给与相应建议。
【发明内容】
[0006] 本发明针对当前形势，提供一种测量过程无创无损、能够方便地对人体精神状态 进行评估的人体精神压力状态分析装置。
[0007] 本发明的人体精神压力状态分析装置，采用以下技术方案：
[0008] 该装置包括传感器模块、生理信号采集模块、嵌入式系统平台和无线通讯模块；
[0009] 传感器模块，包括右心电采集电极、左心电采集电极和脉搏波传感器，均与生理信 号采集模块连接，用于采集人体的心电信号和手指端的光电容积脉搏波信号，并将信号传 输至生理信号采集模块；
[0010] 生理信号采集模块，与嵌入式系统平台连接，包括心电检测电路和脉搏波检测电 路，心电检测电路与传感器模块中的心电采集电极连接，脉搏波检测电路与传感器模块中 的脉搏波传感器连接；对检测电路产生的模拟生理信号进行模拟-数字转换，并传输至嵌 入式系统平台进行处理；
[0011] 无线通讯模块与嵌入式系统平台连接，并以无线方式在嵌入式系统平台与个人手 持终端（手机、平板电脑、PDA等）之间传输数据；
[0012] 嵌入式系统平台，与无线通讯模块连接，用于分析生理信号采集模块输入的数据， 还原心电和脉搏波信号，进行精神压力分析，完成以下操作：
[0013] (1)解析由生理信号采集模块传输的数据，还原心电信号和脉搏波信号，对信号进 行滤波和放大，得到人体心电图波形序列X(K)和脉搏波波形序列Y(k);
[0014] (2)分析脉搏波波形序列Y(K)，利用该波形上的各特征点（如升支起点、峰值点或 切迹）计算出脉率PR;
[0015] (3)分析心电波形序列X (K)，识别心电波形中的R波，得到心率和心电信号的RR 间期，对RR间期进行分析，得到心率变异性相关时域指标、频域指标和非线性分析指标；其 中：
[0016] ①时域指标包括：R-R间期标准差（SDNN)、相邻R-R间期差值均方根值（RMSSD)和 相邻正常R-R间期超过50ms的百分比（pNNj ;
[0017] R-R间期标准差（SDNN)的计算公式为：
[0019] 其中N为全程记录中正常心搏的总数，RR1是第i个R-R间期，meanRR是N个心 搏的R-R间期的平均值。
[0020] 相邻R-R间期差值均方根值（RMSSD)的计算公式为：
[0022] 其中N为全程记录中正常心搏的总数，RR1+1，RR1为相邻两个窦性心动周期的长度。
[0023] 相邻正常R-R间期超过50ms的百分比（pNNj的计算公式为：
[0025] 其中NN5。全程记录中相邻R-R间期差值大于50ms的个数，NN为R-R间期总数。
[0026] ②频域指标包括：总能量TP、低频成分LF、高频成分HF和低频/高频比例（LF/HF ration)；
[0027] 频域指标的计算过程为：
[0028] 对RR间期序列谱分析，定量描述HRV信号（心率变异性信号）的能量分布情况， 得到AR模型（一种线性预测）的功率谱密度曲线；
[0029] 低频成分LF是功率谱密度曲线在0. 04-0. 15Hz频带内的积分值；
[0030] 高频成分HF是功率谱密度曲线在0. 15-0. 4Hz频带内的积分值；
[0031] 总能量TP :功率谱密度曲线在0. 04-0. 4Hz频带内的积分值，等于低频成分LF和 高频成分HF的总和；
[0032] 低频/高频比例（LF/HF ration):低频成分LF与高频成分HF的比值。
[0033] 对RR间期序列谱分析的方法是自回归AR模型的现代谱估计或者是用古典谱估计 方法（如周期图法和快速傅立叶变换法（FFT)。
[0034] AR模型的功率谱密度曲线功率谱密度曲线可以通过Burg算法、Marple算法或 Levinson Dubin算法计算得到。
[0035] ③非线性指标包括：向量长度指数VLI和向量角度指数VAI;
[0036] 非线性指标的计算过程如下：
[0037] 以相邻两个窦性心动周期的前一个R-R间期长度RR1S横坐标，以后一个R-R间 期RR1+1为纵坐标绘制一点，如此继续，在一定的时间段内，绘制成由各散点组成的分布图， 根据该分布图得到：
[0038]
其中N为散点的个数，a(i)为散点图中散点的 向量角度值；
[0039]
，其中N为散点的个数，b⑴和b (j)为散 点图中散点的向量长度值。
[0040](4)分析心率变异性指标R-R间期标准差（SDNN)、相邻R-R间期差值均方根值 (RMSSD)以及高频成分HF评估人体自主神经系统活性ANSA，根据低频/高频比例（LF/HF ration)评估自主神经系统平衡性ANSE ;
[0041] ANSA和ANSE的计算公式为：
[0042] ANSA = kdSDNN+kdRMSSD+k^HF+kp 其中 Ic1为权层系数；
[0044] 各指数中的每个权层系数由临床试验确定，取值0-1，各指数中的所有权层系数之 和为1。
[0045] (5)分析受试者的精神压力状态，包括以下四个指标：情绪状态指数、抗压能力指 数、身体疲劳指数和压力状态指数；
[0046] 四个指数的计算公式如下：
[0047] 情绪状态指数：
'其中h为权层系数；
[0048] 抗压能力指数：RPAI = l^TP+l^RMSSD+l^pNN^h，其中Ic1为权层系数；
[0049] 身体疲劳指数：BFI = ki*VLI+k2*LF+k3，其中Ic1为权层系数；
[0050] 压力状态指数：PSI = MVAI+l^HF+h，其中Ic1为权层系数；
[0051] 各指数中的每个权层系数由临床试验确定，取值0-1，各指数中的所有权层系数之 和为1。
[0052] 其中指标意义如下：
[0053] 情绪状态指数，是指的当前受试者的精神情绪是否焦虑、消极或者正常；
[0054] 抗压能力指数，是指的受试者的抗压能力（比如现在这个受试者压力比较大