一种可穿戴的人体亚健康多元生理参数精神压力分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种可穿戴的人体亚健康多元生理参数精神压力分析仪，尤其涉 及可实现在移动设备上对人体血氧、血压、呼吸、脉搏、心音（电）、肺音（电）、胃音（电）、 肝音（电）等生理参数的采集，并采用HRV分析法对人体亚健康精神压力进行综合分析。
【背景技术】
[0002] 随着经济社会的快速发展，高强度的工作和激烈的竞争给人们的生活带来了极大 的压力，导致很多人长期处于亚健康状态。亚健康是介于健康和疾病之间的一种生理、心理 和代谢功能低下的综合状态，它是身体患病的临界状态，是许多疾病的前期征兆，如心血管 疾病、十二指肠溃疡、肝炎、癌症等。由于其潜伏期一般长达8到10年，所以大多数人对其 危害性认识不足，进而引发不可逆转的恶性疾病。据统计，亚健康的易感人群主要集中在社 会的精英层，年龄范围在40-59岁的人群中占到了 70%左右，其中在企事业管理人员、基层 公务员、白领阶层、知识分子和某些特殊行业的人群中发病率更高。研究表明，亚健康的致 病成因与当前环境的污染、紧张的生活节奏、心理承受的压力过大、饮食不规律、过度的使 用电脑、睡眠时间减少、身体运动不足、体力透支等不良的生活习惯密切相关。这些直接导 致了时下的现代疾病（如：心脑血管疾病、肿瘤等疾病）不断增加。临床实验表明：这些疾 病在发病前人体在相当长的时间内不会出现器质性病变，但在功能上已经发生了障碍，如 胸癖气短、头晕目眩、失眠健忘、精神压力增大等症状。防治亚健康的关键在于早诊断、早发 现，然后在专家的指导下，通过改善饮食结构、平衡心理、动静结合、改善生活环境、以及处 理好生活和工作关系，经过循序渐进的积极治疗，则身体逐步向健康方向转化。鉴于此，本 专利旨在通过设计检测人体各种生理信息的变化装置，自动测量人体的交感神经和副交感 神经的平衡度，采用HRV分析模型，并依据心率变异性的相关因素，计算分析人体当前所承 受的精神压力，从而为人体是否处于亚健康状态提供诊断依据。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种可穿戴的人体亚健康多元生理参数精神压力分析 仪器，该装置通过固定在人体内衣支架上的可穿戴人体多种生理信号的采集传感器组（包 括：人体生物电传感器组、心电传感器组、MEMS人体组织生理波形传感器组、血氧饱和度传 感器和温度传感器）和三类不同信号通道的调理电路，再经过基于压缩感知的随机A/D转 换器输入微处理器，微处理器把采集的信号作为原始数据，经过去噪、降噪和压缩感知处理 后，分别实现人体生理健康常规参数实时监测和发送至云端。发送至云端的数据将根据终 端用户的服务请求，通过云端Web服务模块可以为终端用户提供如下服务：①人体亚健康 HRV精神压力分析；②建立人体健康档案；③人体亚健康智能专家诊断分析；④个性化亚健 康生活指导；⑤多元亚健康关联数据分析。见附图1人体亚健康生理参数精神压力分析仪 系统结构图。
[0004] 本实用新型采用下述技术方案：
[0005] -种可穿戴的人体亚健康多元生理参数精神压力分析仪，包括固定在人体可穿 戴贴身内衣支架上的传感器组，即：人体生物电传感器阵列、MEMS人体组织生理波形传感 器阵列、血氧饱和度检测传感器阵列，通过固定在人体贴身部位的多组传感器把包含人 体生理特征的信息转换为电信号，再经过增益可控的宽带生物电信号调离电路和多通道 压缩感知随机A/D转换模块，在微处理器的控制下，将采集的数据存储在本地，同时通过 WIFI/3G/4G传输至云端。本地数据可以实时监测和显示人体的包括心、肺、肝、胃部位的生 物电信息和人体组织器官的机械振动生理特征信息。传输至云端的数据，经过去噪、降噪和 压缩感知处理后，通过云端Web服务模块为终端用户提供如下服务：①人体亚健康HRV精神 压力分析；②建立人体健康档案；③人体亚健康智能专家诊断分析；④个性化亚健康生活 指导；⑤多元亚健康关联数据分析。并在终端显示器显示。见附图2人体亚健康生理参数 精神压力分析仪原理结构图。
[0006] 所述的固定在人体可穿戴贴身内衣支架上的传感器组，主要用于固定多个传感 器，包括心、肺、肝、胃部位的生物电信息和基于MEMS的人体组织生理波形传感器阵列。其 特征在于：心脏部位传感器设置了心电传感器和MEMS微机电生理波检测传感器，两个传感 器分别固定在贴身传感器内衣支架上，男士固定在胸前右侧，女士固定在背部右侧。肺部位 传感器设置了生物电传感器和MEMS微机电生理波检测传感器，两个传感器分别固定在贴 身传感器内衣支架上，男士固定在左胸前，女士固定在左后背部。肝部部位传感器设置了生 物电传感器和MEMS微机电生理波检测传感器，两个传感器分别固定在贴身传感器内衣支 架左下侧，公用地线采用镀银导电网格线固定于人体背部。
[0007] 所述的人体生物电传感器阵列主要把人体生物电信号通过固定的接口进行放大： 采用多通道阵列超高输入阻抗、低噪声的精密运算放大器TLV2254作为电压跟随器，电压 跟随器放置在紧靠被测传感器的位置，以降低传输噪声，每个通道的输出信号用于驱动保 护环，保护环形成等电位的低阻抗屏蔽，以保护各个输入通路免受漏电流的影响。
[0008] 采用MEMS人体组织生理波形传感器阵列，把人体组织的次声波、声波和超声波转 变为电信号，并传输到信号调理模块。信号调理模块包括：由初级运算放大器TLV2254构成 的电压跟随器，由次级AD603两极放大电路和同步增益控制电路组成的信号放大器。所述 电路其特征在于把人体的器官组织由于病变后组织体密度或强度发生变化而产生的摩擦 声波、血液流动和血管壁的摩擦声波转变为宽频带电信号，且把电信号进行放大，为后极A/ D转换提供信号源。
[0009] 所述的血氧饱和度检测传感器阵列，其特征在于通过外接导联装置设置SCM660 和SCM810两个不同波段的发光二极管作为光电容积脉搏传感器的光源，上下设置两个光 电接收管作为透射和反射两种监测模式。所述的透射模式是指通过测试手指的光线透射度 进行监测脉搏血氧饱和度。所述的反射模式是指通过对固定在人体的某一皮肤位置的发光 二极管和接收光电管加电，并检测皮下血管对不同波段光线的反射率的大小，以计算脉搏 血氧饱和度。
[0010] 所述的血氧饱和度监测传感器阵列包括SCM660和SCM810两个不同波段的发光二 极管作为光电容积脉搏传感器的光源，包括上下两个光电接收管，使得该阵列即可工作在 透射模式，也可工作在反射模式。
[0011] 所述的血氧饱和度检测传感器阵列后续电路包括前置放大电路、信号分离电路以 及信号调理电路，其任务是将混叠在一起的双波长透射光信号进行分离，并通过信号调理 电路进行放大滤波，提高信噪比，为后续的模数转换器提供可靠的脉搏波模拟电信号。前置 放大器选用INA321仪表放大器，主要性能参数为：共模抑制比94dB，工作带宽500KHz，输入 失调电压0. 2mV。前置放大器电压放大倍数设计为5-10倍。前置放大器INA321输出的信 号内同时含有660nm和810nm的信号。以CD4066数控开关作为信号分离器，以发光管驱动 时序信号1660和1810作为开关控制信号，将前置放大器输出由单路混合信号变为只含有 660nm光强信号