一种抑郁状态监测装置、系统及预测方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供的一种抑郁状态监测装置、系统及预测方法，属于穿戴式体征信号检测领域。该抑郁状态监测装置包括心电检测笔、紧身背心、USB－OTG线；由于心电检测笔的体积小，从而便于携带，适合在穿戴式紧身背心上采集心电信号；所述心电检测笔上的USB接口既可以实现与采集电极相连接的USB－OTG线即插即用，采集信号时具有屏蔽干扰的效果，又能使用USB数据线通过该接口为系统充电；心电检测笔可通过无线传输模块与所述云端管理服务器和所述智能终端连接，从而构成抑郁状态监测系统，利用云端管理服务器上实现的随机森林组合分类器算法，准确评估与预测患者的抑郁等级，算法速率快，正确率高。

A monitoring device, system and prediction method for depressive state

The present invention provides a depressive state monitoring device, a system and a prediction method, which belong to the field of wearable sign detection. The depression state monitoring device including ECG detection pen, a waistcoat and USB - OTG line; because the ECG detection pen has the advantages of small size, and easy to carry, suitable for acquisition of ECG signal in the wearable weskit; USB interface of the ECG detection pen on both can be achieved with the acquisition of USB OTG line is very connected plug and play, has the effect of shielding interference signal, and can use the USB data line through the interface for charging system; ECG detection pen can be connected by wireless transmission module and the management server and the intelligent terminal, thereby constituting a depression state monitoring system, using the random forest classifier combination algorithm to achieve cloud management on the server, accurate evaluation and prediction of patients with depression level, algorithm speed, high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种抑郁状态监测装置、系统及预测方法
本专利技术涉及穿戴式体征信号检测领域，具体而言，涉及一种抑郁状态监测装置、系统及预测方法。
技术介绍
目前随着社会生活节奏的加快和经济的飞速发展，人们的精神压力与身体疾病等问题日益严重。据世界卫生部统计，在近十年里，全球受抑郁症影响的人数增加了18.4％，约有3亿多人患有抑郁症；在2015年全球约有1770万人死于心血管疾病，占所有死于非传染性疾病的45％。这些问题已经严重威胁人们的生命财产安全，而心电信号、呼吸信号作为人体体征信号的重要组成，对这些体征信号进行检测，可以及时反映生体健康状况，也可以用于分析精神压力、心率变异性、疲劳检测。例如，现有一种可穿戴式心电信号实时采集装置，如中国专利公开号CN103908247A采用穿戴式背心，在背心上设有若干绷带，并在任意绷带上设置嵌入式控制器、微型电机、蜂鸣器、压力传感器、心电采集电极，通过调控微型电机和压力传感器来使心电采集电极与皮肤表面紧贴，可以解决采集心电信号时导联电极易脱落问题。该装置在背心上设计如此多的微型电机、传感器等，系统实现复杂，不便于穿戴，缺乏与智能终端的连接方式，降低了采集装置的交互性。又如，现有一种基于增量式神经网络的抑郁症预测方法，如中国专利公开号CN106384005A采用增量式神经网络学习模型。首先，该方法建立抑郁症日常数据库，对该神经网络学习模型进行训练；其次，从用户日常数据代入训练好的抑郁病理神经网络模型中进行概率预测；最后，通过设定概率阈值0.5，如大于阈值，判断患有抑郁症，并根据医院反馈的结果对神经网络模型进行修正。因此，现有技术中存在无法实时、便捷、有效地检测体征信号可以为患病人群及时预警和反馈的技术问题，同时缺乏在大数据背景下的完整的一套抑郁状态监测方案。
技术实现思路
本专利技术提供的一种抑郁状态监测装置、系统及预测方法，旨在改善上述问题，提出完整的解决上述问题的方案。本专利技术提供的抑郁状态监测装置，包括：心电信号检测笔、紧身背心、USB－OTG线，所述心电信号检测笔通过所述USB－OTG线连接所述紧身背心上的心电采集电极，从而采集体征信号；所述USB－OTG线设置在所述紧身背心上；所述USB－OTG线的一端的信号线连接所述心电采集电极，所述USB－OTG线的另外一端为USB公口，用于连接所述心电信号检测笔；所述心电采集电极上设有固定横条，所述固定横条用于固定所述心电信号检测笔。可选地，所述心电信号检测笔包括USB母口、充电模块、系统电路、反向保护PMOSFET、电子开关PMOSFET、锂聚合物电池和上拉电阻；所述充电模块和所述系统电路的一端均与所述USB母口电连接，所述充电模块与所述反向保护PMOSFET的源极端电连接，所述反向保护PMOSFET的漏极与所述锂聚合物电池电连接，所述反向保护PMOSFET的栅极接地，所述系统电路的另一端与所述电子开关PMOSFET电连接，所述USB母口的ID或CC端口与所述电子开关PMOSFET的栅极连接，用于控制系统电源通断；所述电子开关PMOSFET的栅极与所述电子开关PMOSFET的源极通过所述上拉电阻电连接，所述反向保护PMOSFET的源极端与所述电子开关PMOSFET的源极端连接。可选地，所述系统电路包括体征数据采集模块、加速度检测模块、北斗定位模块、无线传输模块、电源管理模块和单片机，所述无线传输模块用于与智能终端或者云端管理服务器连接，所述体征数据采集模块、所述加速度检测模块、所述北斗定位模块、所述无线传输模块均与所述单片机耦合，所述单片机、所述体征数据采集模块、所述加速度检测模块、所述北斗定位模块、所述无线传输模块均与所述电源管理模块耦合。可选地，所述体征数据采集模块为ADS1292R芯片。可选地，所述USB母口包括mini－USB接口、Micro－USB接口和/或USBType－C接口。可选地，所述心电信号检测笔还包括系统电源控制口，所述USB母口的ID或CC端口与所述系统电源控制口连接，所述系统电源控制口与所述电子开关PMOSFET的栅极连接，用于控制系统电源通断。本专利技术提供的心电信号检测系统，包括服务器、用户终端和如上述的抑郁状态监测装置，所述服务器和所述用户终端均与所述抑郁状态监测装置的心电检测笔无线通信。本专利技术提供的抑郁状态预测方法，应用于上述的抑郁状态监测系统，所述方法包括：采集训练数据，并对所述训练数据进行归一化处理；将抑郁状态分为不同等级，并用离散数值对应相应的抑郁等级，从而建立特征自变量与抑郁等级的映射关系；基于随机森林组合分类器计算所述训练数据，以获取测试输出结果与实际结果的误差；判断所述误差小于或等于预设值；若是，输入实际患者的测试样本集；若不是，修正所述随机森林组合分类器设定的参数，重复步骤(3)到步骤(4)；基于训练后的所述随机森林组合分类器，获取所述患者的测试样本集所对应的预测抑郁状态信息。可选地，所述的随机森林组合分类器计算所述训练数据，获取测试输出结果与实际结果的误差，包括：利用自助法对所述训练数据重采样，随机产生M个训练集R1,R2,…,RM，将所述训练数据中的其它数据作为袋外数据，用于评估随机森林组合分类器的训练误差；然后输入所述训练集R1,R2,…,RM，利用M个所述决策树进行训练，其中，所述M的初始值为100；再利用所述袋外数据，输出对应的测试结果，与所述实际结果相比较，获取误差值；所述实际结果为医院和心理治疗场所抑郁患者的专家评估结果。可选地，所述的建立特征自变量与抑郁等级的映射关系，包括：所述映射关系满足f：第i个测试样本输出Yi，对应样本变量Xi，样本变量Xi的参数包括心率值、呼吸率，心率变异性短时程的时域相关参数：NNVGR、PNN50、SDNN、RMSSD，所述心率变异性的频域相关参数：LF/HF、LF、HF、TP；三轴加速度的变化幅值、运动强度以及位置信息、海拔信息、卫星授时信息。上述本专利技术提供的一种抑郁状态监测装置、系统及预测方法，有益效果在于：1)所述心电检测笔的体积小，便于携带，适合在穿戴式紧身背心上采集心电信号；2)所述心电检测笔上的USB接口既可以实现与采集电极相连接的USB－OTG线即插即用，采集体征信号时具有屏蔽干扰和信号稳定性高的效果，又能使用USB数据线通过所述USB接口为系统充电，简化了所述心电检测笔的接口设计；3)所述的紧身背心弹性好，背心上的心电采集电极紧贴皮肤，可在人体运动时采集电极不易脱落；4)所述心电检测笔可通过无线传输模块与云端管理服务器和智能终端连接，利用云端管理服务器上实现的随机森林组合分类器算法，准确评估与预测患者的抑郁等级，算法速率快，正确率高。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的抑郁状态监测装置的结构示意图；图2为图1所示的抑郁状态监测装置中的心电检测笔的功能结构框图；图3为图1所示的心电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑郁状态监测装置，其特征在于，包括：心电信号检测笔、紧身背心、USB－OTG线，所述心电信号检测笔通过所述USB－OTG线连接所述紧身背心上的心电采集电极，从而采集体征信号；所述USB－OTG线设置在所述紧身背心上；所述USB－OTG线的一端的信号线连接所述心电采集电极，所述USB－OTG线的另外一端为USB公口，用于连接所述心电信号检测笔；所述心电采集电极上设有固定横条，所述固定横条用于固定所述心电信号检测笔。

【技术特征摘要】
1.一种抑郁状态监测装置，其特征在于，包括：心电信号检测笔、紧身背心、USB－OTG线，所述心电信号检测笔通过所述USB－OTG线连接所述紧身背心上的心电采集电极，从而采集体征信号；所述USB－OTG线设置在所述紧身背心上；所述USB－OTG线的一端的信号线连接所述心电采集电极，所述USB－OTG线的另外一端为USB公口，用于连接所述心电信号检测笔；所述心电采集电极上设有固定横条，所述固定横条用于固定所述心电信号检测笔。2.根据权利要求1所述的抑郁状态监测装置，其特征在于，所述心电信号检测笔包括USB母口、充电模块、系统电路、反向保护PMOSFET、电子开关PMOSFET、锂聚合物电池和上拉电阻；所述充电模块和所述系统电路的一端均与所述USB母口电连接，所述充电模块与所述反向保护PMOSFET的源极端电连接，所述反向保护PMOSFET的漏极与所述锂聚合物电池电连接，所述反向保护PMOSFET的栅极接地，所述系统电路的另一端与所述电子开关PMOSFET电连接，所述USB母口的ID或CC端口与所述电子开关PMOSFET的栅极连接，用于控制系统电源通断；所述电子开关PMOSFET的栅极与所述电子开关PMOSFET的源极通过所述上拉电阻电连接，所述反向保护PMOSFET的源极端与所述电子开关PMOSFET的源极端连接。3.根据权利要求2所述的抑郁状态监测装置，其特征在于，所述系统电路包括体征数据采集模块、加速度检测模块、北斗定位模块、无线传输模块、电源管理模块和单片机，所述无线传输模块用于与智能终端或者云端管理服务器连接，所述体征数据采集模块、所述加速度检测模块、所述北斗定位模块、所述无线传输模块均与所述单片机耦合，所述单片机、所述体征数据采集模块、所述加速度检测模块、所述北斗定位模块、所述无线传输模块均与所述电源管理模块耦合。4.根据权利要求3所述的抑郁状态监测装置，其特征在于，所述体征数据采集模块为ADS1292R芯片。5.根据权利要求2所述的抑郁状态监测装置，其特征在于，所述USB母口包括mini－USB接口、Micro－USB接口和/或USBType－C接口。6.根据权利要求2所述的抑郁状态监测装置，其特征在于，所述心电信号检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李章勇，彭良广，庞宇，舒坤贤，林金朝，王伟，高诗鑫，岳启轩，杨宏志，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50