专利名称：生命力指数测试方法及其装置的制作方法
所属领域本发明属于一种测试个人生理数据的方法及装置，尤其涉及与个人生命潜能相关生理数据方法和装置，更具体的说，这是一种通过监测受测者在不同性质的物理环境下，多种生理数据改变程度来探测个人对不同外界环境的耐受力、持久力和生命潜能的方法社和装置，可以广泛应用于运动、健康及医学领域。
背景技术：
每个人生活在瞬息万变的自然环境和社会环境中，个人对外界环境的适应性和耐受性是决定个人健康状态和生命潜力的重要方面，对于个人健康保健、抗病防病、自然痊愈力等方面均有重要影响。
尽管现代测试技术和诊断技术层出不穷，但是目前尚未出现个人与外界环境互动的测试方法及装置，更未出现应用现代信息技术，自动控制技术定量探测个人生命力的方法和装置。
为了弥补现有技术的不足，本发明的目的是提出一种无创伤、无伤害、安全有效、简单易行的测试个人生命力的方法和装置，准确监测个人在不同性质外界环境下，个人多项生理数据改变的程度。
发明内容
本发明为了解决技术问题而采用的技术解决方案，其特征是，本发明由人造模拟物理环境模块，生理信号测试模块，和生理数据记录、分析、显示模块构成。在被试者处于安静状态下采集多种生理信号的数值作为基线值保存，让受试者进入人造模拟环境装置内，根据不同的测试项目需要，启动某种人造模拟物理环境模式，实时采集多种生理信号放大、调理、A/D转换成数字信号贮存在计算机装置内。应用多种信号分析工具，分析多种生理数值的变化程度，以正性倍增因子表示正相关的变化程度，以负性倍增因子表示负相关的变化程度，以定量分析方式计算受试者在不同外界环境变化状态下引发的生理数值改变程度，以此分析受试者个人的生命潜能。
本发明的技术特征是，本发明提出的生命力指数是一系列不同类型指数的总称，含有多个不同类型的指数，包括高温耐受指数，表示处于一个密封恒定温度的高温环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；低温耐受指数，表示处于一个密封恒定的低温环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；潮湿耐受指数，表示处于一个密封恒定的潮湿环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；缺氧耐受指数，表示在一个密封恒定的缺氧环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；运动耐受指数，表示处于一个恒定速度的跑步机上，运动状态下，受试者单位时间内生理数值的改变程度；平衡指数，表示在一个以恒定速度旋转的装置上，单位时间内受试者生理数值改变的程度；振动耐受指数，表示坐在一个以规定方式振动的装置上，单位时间内受试者生理数值的改变程度；视觉耐受指数，表示在一封闭环境中以恒定方式发出不同强度不同颜色光线，单位时间受试者生理数值改变程度；听觉耐受指数，表示在规定强度分贝和规定模式播放各种噪音的密封环境下，单位时间内受试者生理指数改变的程度；应急指数，在安静环境下，突然出现声、光、振动刺激时，受试者生理数值改变程度；强风指数，恒定风速下，生理数值改变程度。
本发明的技术特征是，本发明的上述指数测试方法中，高温耐受指数代表受试者对高温的耐受力；低温耐受指数代表受试者对低温的耐受力；潮湿耐受指数，代表受试者对潮湿环境的耐受程度；缺氧耐受指数代表受试者对缺氧状态的耐受能力；运动耐受指数代表受试者对运动的耐受力；平衡指数代表受试者的平衡功能；振动耐受指数，代表受试者对振动刺激的耐受能力；视觉耐受指数，代表受试者对外界光线的适应能力；听觉耐受指数代表受试者对外界噪音的适应能力；应急指数代表受试者面对应急状态的适应能力；强风指数，代表受试者对外界环境中强风环境的耐受能力。
本发明的技术特征是，上述的各种人造模拟环境由密封舱，人造环境发生装置，自动化控制装置，及其多种传感器，信号放大调理电路，信号显示器，警报装置构成。密封舱是一个人造的密封环境，密封舱采用绝缘、隔温、隔热、坚固的非金属材料制备。例如，工程塑料、聚乙烯材料、玻璃钢材料，采用模具注塑、塑料板焊接或者采用连接件固定的方式制备。密封舱面积可大可小，至少必须容纳一个人手脚伸缩自如的空间，形状可以是半圆形、方形、长方形或椭圆形。舱是密封的，通过装有半透膜的通风装置与外界进行可调节气流速率的空气交换。人造环境发生装置装置在密封舱的上、下、左、右各个部位，人造环境发生装置包括电热元件产生高温环境、电热丝、远红外加热器、微波加热器等。由自动控制装置通过调节电压电流控制加热的温度，温度可以自己设置。温度传感器测量舱内温度，到达预定温度时自动停止加热。温度超过预定指标时自动声光报警。人造环境发生装置采用半导体制冷装置产生低温环境，温度自动测试、自动调节、自动报警、自动定时。人造环境发生装置中潮湿环境产生由超声波加湿器完成，自动调节加温的程度，内置的湿度传感器探测环境中湿度，自动控制湿度改变。人造环境中缺氧环境的产生通过应用抽真空装置，同时应用氧气探测和二氧化碳探测装置探测环境中氧和二氧化碳的含量。根据预置的指标，自动调节抽真空装置的工作。人造环境发生装置中运动环境产生，由自动调节速度的跑步机完成，预置恒定的速度和时间，跑步机按照预置指令自动执行。人造环境发生装置的旋转装置由直流调速的电动机驱动，按照预置的速度旋转。振动发生装置由自动控制的直流电机带动的凸轮装置产生，速度和频率可以自由调节。多种噪音发生装置由计算机控制其多媒体装置产生，声音分贝自动设定和调节。
本发明的技术特征是，本发明装置中各种人造模拟环境发生装置采用计算机管理模式，由一台计算机主控机控制和管理人造模拟装置发生器的参数设置、启动、运行、调节，警报阀值设置、警报，人造模拟环境中各种物理化学参数监测模块所采集、处理的监测数据同步上传到该主控机记录、显示及反馈性控制人造模拟环境发生器的运行。计算机控制系统由计算机装置，专门设计的控制软件，控制驱动电路和接口电路所构成。计算机CPU发出的控制指令可以数字信号形式直接控制或通过控制驱动电路控制数字开关、继电器、电磁块和步进电路的运动。控制指令也可以由D/A转换电路，转换成模拟信号，通过模拟信号驱动控制电路来控制各种模拟电子装置的工作。人造模拟环境监测系统由多种物理、化学参数传感器，包括压力、温度、位移、速度、氧及二氧化碳含量、噪声、光强度传感器，经信号调理电路调理信号，由A/D转换装置转换成数字信号，经计算机接口电路上传至主控计算机记录、显示、警报以及启动计算机控制系统反馈性控制人造模拟环境发生装置，调节其工作状态，符合预置的参数，实现自动控制，自动调节的功能。人造模拟环境中各种物理及化学参数可以通过主控计算机设置，以实现人造模拟环境自动调节和自动控制功能。为了防止人造模拟环境中环境状态伤害受试者，可以通过主控计算机设置警报阀值，当触发该阀值时发出警报，并自动停机。
本发明的技术特征是，本发明装置中生理信号测试模块用于测试多路生理信号，包括心电信号、脉搏信号、脑电信号、肌电信号、呼吸信号、皮肤电传导率信号、皮肤体温信号、血压信号、血氧饱和度信号等。可以采用上述一种信号，或采用上述多种信号的组合。生理信号测试模块由生理信号传感器，生理信号放大、调理、A/D转换电路，计算机接口电路，生理信号记录装置构成，可以采用通用型生理信号监测设备，也可以根据自己需要设计专用的装置，可以是单片机或DSP芯片为基础的嵌入式信号采集模块，也可以采用通用型，以个人计算机为基础的信号调理板和数据采集板(DAQ)而构成的计算机生理信号测试系统。
本发明的技术特征是，本发明装置测试采用的生理数值变化程度定量标准为倍增因子。计算倍增因子的方法是采用实时采集的生理数值除以该种生理数值的基线值。当结果＞1时，为正性倍增因子，倍增因子与测试的生理数值改变程度呈正性相关曲线，倍增因子越大，生理数值改变程度越大；当结果＜1时，为负性倍增因子，倍增因子与测试生理数值改变程度呈负性相关曲线，倍增因子越小，生理数值改变程度越大。倍增因子数值代表生理数值改变的程度，倍增因子改变程度可以图形表示。
本发明的技术特征是，本发明装置中，给予每一个受试者一个独一无二的ID号码，由计算机自动产生，不能重复，所有与该测试者相关的数据、文件全部保存在这个ID号码下，测试文件保存时应记录受试者个人基本信息，不同生理信号的基线值，不同诱发文件所对应的生理数值记录，包括诱发文件编号、名称、开始播放时间、持续时间、终止时间、与诱发文件相对应记录的生理信号类型、记录通道、采样频率、开始记录时间、持续时间、终止时间、记录过程中时间描述、测试过程描述等，并由主持测试者标明意见。
本发明的技术特征是，本发明装置中生理记录、分析、显示模块将采集和处理的数字信号按不同的通道进行记录，并保存在计算机硬盘内，设计完善的数据库和强大的管理工具，具有实施、分类、保存、调用各种不同受试者不同时段采集不同生理数据的功能。同时，通过应用多种信号分析工具，手动或自动对生理数据进行分析、计算，其结果可以用不同形式统计图表在显示屏显示或打印。一种可行的方法是直接应用通用型生理信号记录分析软件构筑上述模块并完成上述功能。另一种可行的方法是根据自己的需要重新设计上述系统。
本发明的技术特征是，在本发明装置中，人造模拟环境模块与生理信号测试模块同步运行，由控制主机的CPU同步发出指令，同步工作。一旦诱发模块工作，测试模块同步启动，动态采集记录受试者生理信号改变程度。生理信号采集、记录的开始时间、持续时间和终止时间作为生理信号记录文件的重要内容同时保存，在此，文件中应同时记录诱发文件编号，诱发内容播放时间，持续时间以及终止时间，作为信号分析时的重要参考内容。
本发明的技术特征是，测试前，一项重要的内容是建立受试者多种生理信号的基线值。基线值的测试方法是，要求受试者静坐五分钟，闭目休息，然后为其佩戴多种生理信号传感器，并进行测试，每种生理信号记录时间为1-5分钟，最佳时间为2-3分钟，计算每种生理信号的平均数值，以此作为生理信号的基线值，将此基线值作为受试者重要的基础资料和常数保存在受试者名下的文件夹内，在分析生理数据改变程度时，以基线值作为参考对照的数值。
本发明的技术特征是，本发明装置对不同生理信号，根据分析目的采用不同的分析模式，一种常用的方式是对规定频率范围的生理数据，采用快速傅里叶变换的方式(FFT)，计算其功率值。例如脑电信号，将脑电波按不同频率分为α波、β波、θ波、δ波，采用FFT方式分别计算不同波形的功率值进行分析。另一种常用的方法是采用单位时间内计数的方式直接计算其每分钟跳动的频率(BPM)。例如分析脉搏波形。还有一种常用的方法，可以是提取生理波形中特征因子，对特征因子进行计数，例如，在心电波形中寻找RR间期大于50毫秒的波形，计算其每分钟出现的次数，即RR-50次数，可以分析测试者的紧张程度。任何应用于信号分析的工具和方法都可以用在本装置中生理数值的分析。
本发明的技术特征是，本发明的方法和装置可以广泛应用在健康保健、临床医疗和基础研究等多个领域，既可以控测个人的综合健康状态，又可以全面探测个人的生命潜能和生命潜力，还可以为个人在各种特殊环境下的耐受能力和适应能力作出较准确的预测，为选择运动员或特殊岗位的人员提出依据。
发明的有益效果是，提出一种综合测试个人立体健康状态和生命潜能的方法和装置，简单易行，无创伤，无痛苦实施对人体多项生命潜能和生命潜力的测试。
图1是本发明装置连接示意2是人造模拟环境示意图具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明实施例生命力测试系统系统由人造模拟环境模块，生理信号监测模块，生理数据记录、分析、显示模块构成(见图1)。图2显示的人造模拟环境装置，由密封舱101构成受测者的与外界隔绝的密封测试环境。密封舱由工程塑料板采用塑料焊接工艺和连接技术制备，两层塑料板构成密封舱内壁102和外壁103，内外壁之间由泡沫塑料填实，绝缘、隔热。内外壁之间的空腔104内装置多种人造模拟环境发生装置，半导体制冷装置105，超声加温装置106，真空机107，噪声发生器108，强光发生装置109等通过固定装置装配在空腔104内。底板110与凸轮装置111由马达112转动产生振动，顶部空腔113内装置强风发生装置114，底板110空腔115内装置加热元件116内，多种传感器117。受试者佩戴心电、肌电、脑电、皮电、呼吸、血压、血氧饱和度传感器进入密封舱，按照预置测试程序设置各种不同人工模拟环境，同步采集、记录受试者多种生理信号。完成测试后，对不同人造模拟环境下采集的生理信号进行分析，将分析结果显示、保存、或打印。
权利要求
1.本发明属于一种测试个人生理数据的方法及装置，尤其涉及与个人生命潜能相关生理数据方法和装置，更具体的说，这是一种通过监测受测者在不同性质的物理环境下，多种生理数据改变程度来探测个人对不同外界环境的耐受力、持久力和生命潜能的方法社和装置，可以广泛应用于运动、健康及医学领域。
2.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明由人造模拟物理环境模块，生理信号测试模块，和生理数据记录、分析、显示模块构成，在被试者处于安静状态下采集多种生理信号的数值作为基线值保存，让受试者进入人造模拟环境装置内，根据不同的测试项目需要，启动某种人造模拟物理环境模式，实时采集多种生理信号放大、调理、A/D转换成数字信号贮存在计算机装置内，应用多种信号分析工具，分析多种生理数值的变化程度，以正性倍增因子表示正相关的变化程度，以负性倍增因子表示负相关的变化程度，以定量分析方式计算受试者在不同外界环境变化状态下引发的生理数值改变程度，以此分析受试者个人的生命潜能。
3.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明提出的生命力指数是一系列不同类型指数的总称，含有多个不同类型的指数，包括高温耐受指数，表示处于一个密封恒定温度的高温环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；低温耐受指数，表示处于一个密封恒定的低温环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；潮湿耐受指数，表示处于一个密封恒定的潮湿环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；缺氧耐受指数，表示在一个密封恒定的缺氧环境下，单位时间内受试者多种生理数值的改变程度；运动耐受指数，表示处于一个恒定速度的跑步机上，运动状态下，受试者单位时间内生理数值的改变程度；平衡指数，表示在一个以恒定速度旋转的装置上，单位时间内受试者生理数值改变的程度；振动耐受指数，表示坐在一个以规定方式振动的装置上，单位时间内受试者生理数值的改变程度；视觉耐受指数，表示在一封闭环境中以恒定方式发出不同强度不同颜色光线，单位时间受试者生理数值改变程度；听觉耐受指数，表示在规定强度分贝和规定模式播放各种噪音的密封环境下，单位时间内受试者生理指数改变的程度；应急指数，在安静环境下，突然出现声、光、振动刺激时，受试者生理数值改变程度；强风指数，恒定风速下，生理数值改变程度。
4.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明的上述指数测试方法中，高温耐受指数代表受试者对高温的耐受力；低温耐受指数代表受试者对低温的耐受力；潮湿耐受指数，代表受试者对潮湿环境的耐受程度；缺氧耐受指数代表受试者对缺氧状态的耐受能力；运动耐受指数代表受试者对运动的耐受力；平衡指数代表受试者的平衡功能；振动耐受指数，代表受试者对振动刺激的耐受能力；视觉耐受指数，代表受试者对外界光线的适应能力；听觉耐受指数代表受试者对外界噪音的适应能力；应急指数代表受试者面对应急状态的适应能力；强风指数，代表受试者对外界环境中强风环境的耐受能力。
5.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，上述的各种人造模拟环境由密封舱，人造环境发生装置，自动化控制装置，及其多种传感器，信号放大调理电路，信号显示器，警报装置构成，密封舱是一个人造的密封环境，密封舱采用绝缘、隔温、隔热、坚固的非金属材料制备，例如，工程塑料、聚乙烯材料、玻璃钢材料，采用模具注塑、塑料板焊接或者采用连接件固定的方式制备，密封舱面积可大可小，至少必须容纳一个人手脚伸缩自如的空间，形状可以是半圆形、方形、长方形或椭圆形，舱是密封的，通过装有半透膜的通风装置与外界进行可调节气流速率的空气交换，人造环境发生装置装置在密封舱的上、下、左、右各个部位，人造环境发生装置包括电热元件产生高温环境、电热丝、远红外加热器、微波加热器等，由自动控制装置通过调节电压电流控制加热的温度，温度可以自己设置，温度传感器测量舱内温度，到达预定温度时自动停止加热，温度超过预定指标时自动声光报警，人造环境发生装置采用半导体制冷装置产生低温环境，温度自动测试、自动调节、自动报警、自动定时，人造环境发生装置中潮湿环境产生由超声波加湿器完成，自动调节加温的程度，内置的湿度传感器探测环境中湿度，自动控制湿度改变，人造环境中缺氧环境的产生通过应用抽真空装置，同时应用氧气探测和二氧化碳探测装置探测环境中氧和二氧化碳的含量，根据预置的指标，自动调节抽真空装置的工作，人造环境发生装置中运动环境产生，由自动调节速度的跑步机完成，预置恒定的速度和时间，跑步机按照预置指令自动执行，人造环境发生装置的旋转装置由直流调速的电动机驱动，按照预置的速度旋转，振动发生装置由自动控制的直流电机带动的凸轮装置产生，速度和频率可以自由调节，多种噪音发生装置由计算机控制其多媒体装置产生，声音分贝自动设定和调节。
6.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中各种人造模拟环境发生装置采用计算机管理模式，由一台计算机主控机控制和管理人造模拟装置发生器的参数设置、启动、运行、调节，警报阀值设置、警报，人造模拟环境中各种物理化学参数监测模块所采集、处理的监测数据同步上传到该主控机记录、显示及反馈性控制人造模拟环境发生器的运行，计算机控制系统由计算机装置，专门设计的控制软件，控制驱动电路和接口电路所构成，计算机CPU发出的控制指令可以数字信号形式直接控制或通过控制驱动电路控制数字开关、继电器、电磁块和步进电路的运动，控制指令也可以由D/A转换电路，转换成模拟信号，通过模拟信号驱动控制电路来控制各种模拟电子装置的工作，人造模拟环境监测系统由多种物理、化学参数传感器，包括压力、温度、位移、速度、氧及二氧化碳含量、噪声、光强度传感器，经信号调理电路调理信号，由A/D转换装置转换成数字信号，经计算机接口电路上传至主控计算机记录、显示、警报以及启动计算机控制系统反馈性控制人造模拟环境发生装置，调节其工作状态，符合预置的参数，实现自动控制，自动调节的功能，人造模拟环境中各种物理及化学参数可以通过主控计算机设置，以实现人造模拟环境自动调节和自动控制功能，为了防止人造模拟环境中环境状态伤害受试者，可以通过主控计算机设置警报阀值，当触发该阀值时发出警报，并自动停机。
7.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中生理信号测试模块用于测试多路生理信号，包括心电信号、脉搏信号、脑电信号、肌电信号、呼吸信号、皮肤电传导率信号、皮肤体温信号、血压信号、血氧饱和度信号等，可以采用上述一种信号，或采用上述多种信号的组合，生理信号测试模块由生理信号传感器，生理信号放大、调理、A/D转换电路，计算机接口电路，生理信号记录装置构成，可以采用通用型生理信号监测设备，也可以根据自己需要设计专用的装置，可以是单片机或DSP芯片为基础的嵌入式信号采集模块，也可以采用通用型，以个人计算机为基础的信号调理板和数据采集板(DAQ)而构成的计算机生理信号测试系统。
8.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明装置测试采用的生理数值变化程度定量标准为倍增因子，计算倍增因子的方法是采用实时采集的生理数值除以该种生理数值的基线值，当结果＞1时，为正性倍增因子，倍增因子与测试的生理数值改变程度呈正性相关曲线，倍增因子越大，生理数值改变程度越大；当结果＜1时，为负性倍增因子，倍增因子与测试生理数值改变程度呈负性相关曲线，倍增因子越小，生理数值改变程度越大，倍增因子数值代表生理数值改变的程度，倍增因子改变程度可以图形表示。
9.按照权利要求1所述的方法和装置中，本发明的技术特征是，本发明装置中，给予每一个受试者一个独一无二的ID号码，由计算机自动产生，不能重复，所有与该测试者相关的数据、文件全部保存在这个ID号码下，测试文件保存时应记录受试者个人基本信息，不同生理信号的基线值，不同诱发文件所对应的生理数值记录，包括诱发文件编号、名称、开始播放时间、持续时间、终止时间、与诱发文件相对应记录的生理信号类型、记录通道、采样频率、开始记录时间、持续时间、终止时间、记录过程中时间描述、测试过程描述等，并由主持测试者标明意见。
全文摘要
本发明属于一种测试个人生理数据的方法及装置，尤其涉及与个人生命潜能相关生理数据方法和装置，更具体的说，这是一种通过监测受测者在不同性质的物理环境下，多种生理数据改变程度来探测个人对不同外界环境的耐受力、持久力和生命潜能的方法社和装置，可以广泛应用于运动、健康及医学领域。
文档编号A61B5/00GK1718156SQ20051002803
公开日2006年1月11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