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1、(10)授权公告号 CN 102247128 B (45)授权公告日 2014.05.07 CN 102247128 B (21)申请号 201010183170.X (22)申请日 2010.05.19 A61B 5/02(2006.01) G06F 19/00(2011.01) H04L 29/08(2006.01) (73)专利权人 中国科学院计算技术研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村科学院南 路 6 号 (72)发明人 王睿 陆世龙 崔莉 宫继兵 (74)专利代理机构 北京泛华伟业知识产权代理 有限公司 11280 代理人 王勇 CN 1935084 A,2007.03.2。
2、8,说明书第2页第 1 行至第 12 页倒数第 1 行及图 1、 2. CN 1935084 A,2007.03.28,说明书第2页第 1 行至第 12 页倒数第 1 行及图 1、 2. CN 101099665 A,2008.01.09,说明书第6页 第 12 行至第 10 页倒数第 7 行及图 1、 3、 8. CN 101521845 A,2009.09.02,说明书第4页 第 9 行至倒数第 2 行及图 1. CN 1813628 A,2006.08.09, 全文 . CN 101103906 A,2008.01.16, 全文 . (54) 发明名称 人体脉搏信息采集装置及人体健康状况。
3、监护 装置 (57) 摘要 本发明提供一种人体脉搏信息采集装置， 包 括脉搏波自动采集模块， 脉搏波特征向量生成及 分析处理模块 ； 其中， 所述的脉搏波自动采集模 块采集人体的脉搏波信号， 并将所采集到的脉搏 波信号发送给脉搏波特征向量生成及分析处理模 块， 由该模块从脉搏波信号中提取包括特征点在 内的数据， 从而生成用于描述脉搏波的特征向量。 本发明还提供了一种人体健康状况监护装置， 包 括所述的人体脉搏信息采集装置， 还包括健康状 况评估及建议生成模块 ； 其中， 人体脉搏信息采 集装置所生成的用于描述脉搏波的特征向量被传 输到所述的健康状况评估及建议生成模块， 该模 块将接收到的特征向。
4、量与自身所存储的特征向量 进行比较， 根据比较结果判断人体的健康状况。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 谢楠 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 (10)授权公告号 CN 102247128 B CN 102247128 B 1/2 页 2 1. 一种人体脉搏信息采集装置， 其特征在于， 包括脉搏波自动采集模块 （101） ， 脉搏波 特征向量生成及分析处理模块 （102） ； 其中， 所述的脉搏波自动采集模块 （101）包括脉象采集装置 （201） ， 所述的脉象采集。
5、装置 （201） 包括用于采集脉搏波信号的脉象传感器 （206） 与用于施加切脉压力的切脉压力施加 装置 （207） ； 所述的脉搏波自动采集模块 （101） 通过所述脉象采集装置的脉象传感器 （206） 采集人 体的脉搏波信号和脉搏波的实时压力， 并将所采集到的脉搏波信号和脉搏波的实时压力发 送给脉搏波特征向量生成及分析处理模块 （102） ， 其中， 所述脉搏波的实时压力是该模块实 时检测的施加在某个脉位上的压力值， 它与脉博波中的数据点是一一对应的 ； 脉搏波特征向量生成及分析处理模块 （102） 从脉搏波信号中提取包括特征点在内的数 据， 根据标准化后的脉搏波数据对脉搏波的实时压力进行。
6、截取操作， 得到标准化后的实时 压力数据并将其作为切脉压力大小值， 从而生成用于描述脉搏波的特征向量， 所述特征向 量包括时域时间特征、 时域振幅特征、 时域能量特征、 频域特征和切脉压力大小值。 2. 根据权利要求 1 所述的人体脉搏信息采集装置， 其特征在于， 所述的脉搏波自动采 集模块 （101） 还包括模拟信号调理单元 （202） 、 模数转换器 （203） 、 微处理器 （204） 以及切脉 压力控制单元 （205） ； 其中， 所述的脉象采集装置 （201） 将人体脉搏跳动的物理信号转换为电信号， 所述的电信号 由所述的模拟信号调理单元 （202） 进行包括放大、 滤波、 电压转换。
7、在内的操作， 然后由所述 模数转换器 （203） 实现模数转换 ； 所述的微处理器 （204） 用于对信号采集过程加以控制， 所 述切脉压力控制单元 （205） 对所述脉象采集装置 （201） 端的切脉压力加以控制。 3. 根据权利要求 2 所述的人体脉搏信息采集装置， 其特征在于， 所述脉象采集装置 （201） 包括至少一路采脉通道， 所述采脉通道包括至少一个所述脉象传感器与至少一个切 脉压力施加装置， 所述采脉通道间相互独立。 4. 根据权利要求 3 所述的人体脉搏信息采集装置， 其特征在于， 所述的模拟信号调理 单元 （202） 包括至少一个模拟信号调理电路， 所述模拟信号调理电路间具有。
8、独立性， 一个模 拟信号调理电路与所述脉象采集装置中的一路采脉通道相适应。 5. 根据权利要求 1 所述的人体脉搏信息采集装置， 其特征在于， 所述的脉搏波特征向 量生成及分析处理模块 （102） 用于对所接收到的样本脉搏波数据的有效性加以判别， 根据 判别结果提取有效的样本脉搏波数据， 然后对所述的有效样本脉搏波数据做时间化处理和 滤波处理， 并提取特征点， 生成包括有效样本最后的脉搏波数据、 脉搏类别标志、 所有特征 点数据构成的特征变量结构数组、 标准化后的脉搏波数据和标准化的实时压力所组成的特 征点结果数据组， 由所述特征点结果数据组中的信息生成所述特征向量 ； 将所有样本脉搏 波数据。
9、的所述特征向量构成特征向量列表， 并对所述特征向量列表做 T 统计及分析。 6. 根据权利要求 1 所述的人体脉搏信息采集装置， 其特征在于， 所述的时域时间特征、 时域振幅特征、 时域能量特征由标准化后的脉搏波数据的周期数和平均值以及特征点信息 计算得到 ； 所述的频域特征由脉搏波数据的频域特征向量计算得到 ； 所述的切脉压力大小值由标准化的实时压力大小计算得到。 7. 一种人体健康状况监护装置， 其特征在于， 包括权利要求 1-6 中任一项所述的人体 权 利 要 求 书 CN 102247128 B 2 2/2 页 3 脉搏信息采集装置， 还包括健康状况评估及建议生成模块 （103） ； 。
10、其中， 所述的人体脉搏信息采集装置所生成的用于描述脉搏波的特征向量被传输到所述的 健康状况评估及建议生成模块 （103） ， 该模块将接收到的特征向量与自身所存储的特征向 量进行比较， 根据比较结果判断人体的健康状况。 8. 根据权利要求 7 所述的人体健康状况监护装置， 其特征在于， 所述的健康状况评估 及建议生成模块 （103） 将接收到的特征向量与自身所存储的特征向量进行比较时， 将所接 收到的特征向量与已知的多个特征向量集合做距离计算， 根据距离计算的结果将所接收到 的特征向量归类到某一已知的特征向量集合中， 由该已知的特征向量集合给出人体健康状 况评估。 9.一种健康监护网络系统， 。
11、其特征在于， 包括权利要求7或8所述的人体健康状况监护 装置、 社区服务器以及医院服务器 ； 其中， 多个所述人体健康状况监护装置形成一个社区网络， 在所述社区网络中包括至少一台 社区服务器， 所述社区服务器接收到人体健康状况监护装置中的实时监护数据后， 通过网 络将之发送到所述医院服务器。 权 利 要 求 书 CN 102247128 B 3 1/9 页 4 人体脉搏信息采集装置及人体健康状况监护装置 技术领域 0001 本发明涉及信号处理领域， 特别涉及一种人体健康状况监护装置。 背景技术 0002 中华医学在世界医学体系中占有着重要的地位， 中国脉诊学在医学领域独树一 帜、 自成体系， 。
12、有两千多年的历史， 诊脉是中医诊断的常用手段， 并且积累了丰富的经验， 成 为中医有代表性的极为珍贵的遗产。 0003 中医的整体观认为 ： 人体是一个有机的整体， 一方面体现在各部分组织器官的有 机结合、 相互影响， 另一方面体现在人体与外界自然条件和社会环境等方面的密切联系。 因 此脉搏波能传递机体各部分的生理病理信息， 可为诊断疾病提供重要的依据。 0004 随着传感器技术和信号处理技术的发展， 现有技术中已经存在用于测量脉搏波的 相关装置， 如专利号为92113134.8的中国发明专利 “脉象仪” 、 专利号为96209667.9的中国 发明专利 “一种用于电子脉象诊断仪的手腕式探测器。
13、” 、 申请号为 200510115279.9 的中国 发明专利 “一种脉象检测装置” 等。但在现有技术中尚不存在检测脉搏波， 并根据脉搏波对 人体的健康状况加以评估的相关装置。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有技术中尚不存在检测脉搏波， 并根据脉搏波对人体的健 康状况加以评估的相关装置的缺陷， 从而提供一种能够对人体健康状况加以评估的装置。 0006 为了实现上述目的， 本发明提供了一种人体脉搏信息采集装置， 包括脉搏波自动 采集模块， 脉搏波特征向量生成及分析处理模块 ； 其中， 0007 所述的脉搏波自动采集模块采集人体的脉搏波信号， 并将所采集到的脉搏波信号 发送给脉搏波特征。
14、向量生成及分析处理模块， 由该模块从脉搏波信号中提取包括特征点在 内的数据， 从而生成用于描述脉搏波的特征向量。 0008 上述技术方案中， 所述的脉搏波自动采集模块包括脉象采集装置、 模拟信号调理 单元、 模数转换器、 微处理器以及切脉压力控制单元 ； 其中， 0009 所述的脉象采集装置将人体脉搏跳动的物理信号转换为电信号， 所述的电信号由 所述的模拟信号调理单元进行包括放大、 滤波、 电压转换在内的操作， 然后由所述模数转换 器实现模数转换 ； 所述的微处理器用于对信号采集过程加以控制， 所述切脉压力控制单元 对所述脉象采集装置端的切脉压力加以控制。 0010 上述技术方案中， 所述的脉。
15、象采集装置包括用于采集脉搏波信号的脉象传感器与 用于施加切脉压力的切脉压力施加装置。 0011 上述技术方案中， 所述脉象采集装置包括至少一路采脉通道， 所述采脉通道包括 至少一个所述脉象传感器与至少一个切脉压力施加装置， 所述采脉通道间相互独立。 0012 上述技术方案中， 所述的模拟信号调理单元包括至少一个模拟信号调理电路， 所 述模拟信号调理电路间具有独立性， 一个模拟信号调理电路与所述脉象采集装置中的一路 说 明 书 CN 102247128 B 4 2/9 页 5 采脉通道相适应。 0013 上述技术方案中， 所述的脉搏波特征向量生成及分析处理模块用于对所接收到的 样本脉搏波数据的有。
16、效性加以判别， 根据判别结果提取有效的样本脉搏波数据， 然后对所 述的有效样本脉搏波数据做时间化处理和滤波处理， 并提取特征点， 生成包括有效样本最 后的脉搏波数据、 脉搏类别标志、 所有特征点数据构成的特征变量结构数组、 标准化后的脉 搏波数据和标准化的实时压力所组成的特征点结果数据组， 由所述特征点结果数据组中的 信息生成特征向量 ； 将所有样本脉搏波数据的特征向量构成特征向量列表， 并对所述特征 向量列表做 T 统计及分析。 0014 上述技术方案中， 所述特征向量包括时域时间特征、 时域振幅特征、 时域能量特 征、 频域特征和切脉压力大小值 ； 其中， 0015 所述的时域时间特征、 。
17、时域振幅特征、 时域能量特征由标准化后的脉搏波数据的 周期数和平均值以及特征点信息计算得到 ； 0016 所述的频域特征由脉搏波数据的频域特征向量计算得到 ； 0017 所述的切脉压力大小值由标准化的实时压力大小计算得到。 0018 本发明还提供了一种人体健康状况监护装置， 包括所述的人体脉搏信息采集装 置， 还包括健康状况评估及建议生成模块 ； 其中， 0019 所述的人体脉搏信息采集装置所生成的用于描述脉搏波的特征向量被传输到所 述的健康状况评估及建议生成模块， 该模块将接收到的特征向量与自身所存储的特征向量 进行比较， 根据比较结果判断人体的健康状况。 0020 上述技术方案中， 所述的。
18、健康状况评估及建议生成模块将接收到的特征向量与自 身所存储的特征向量进行比较时， 将所接收到的特征向量与已知的多个特征向量集合做距 离计算， 根据距离计算的结果将所接收到的特征向量归类到某一已知的特征向量集合中， 由该已知的特征向量集合给出人体健康状况评估。 0021 本发明又提供了一种健康监护网络系统， 包括所述的人体健康监护装置、 社区服 务器以及医院服务器 ； 其中， 0022 所述的多个人体健康监护装置形成一个社区网络， 在所述社区网络中包括至少一 台社区服务器， 所述社区服务器接收到人体健康监护装置中的实时监护数据后， 通过网络 将之发送到所述医院服务器。 0023 本发明的优点在于。
19、 ： 0024 1、 本发明的人体健康监护装置集人体脉搏波信息的自动采集、 特征信息的分析、 处理， 人体健康状况的评估以及给出健康建议等功能于一体， 通过脉搏波自动采集装置、 脉 搏波信息处理及特征提取以及健康评估模块的一体化设计， 使用户可快速及时的对自身健 康状况有一点程度上的了解且获得专业医护人员健康建议。 0025 2、 本发明的人体健康监护装置的脉象采集部分采用了微型腕带式设计， 使该装置 具有体积小巧、 使用简单、 携带方便等优点， 更适合于家庭医疗保健使用。 0026 3、 本发明中的切脉压力施加装置、 模拟信号调理电路等均采用了可拓展性设计， 可以根据具体实例要求以及后端信息。
20、处理方法的需要进行人体脉搏波采集通道上的自由 设计和拓展。 0027 4、 本发明的脉搏波自动采集模块中针对脉搏波原始模拟信号的调理采用了多路 说 明 书 CN 102247128 B 5 3/9 页 6 隔离调理的形式， 在其具有良好拓展性的同时， 还保证了模拟信号调理的质量， 较大降低了 个信号及电路间的相互干扰， 提高了调理后模拟信号的可用性及后续信号处理的准确性。 附图说明 0028 图 1 为本发明的人体健康状况监护装置的整体结构图 ； 0029 图 2 为本发明的人体健康状况监护装置中的脉搏波自动采集模块的结构图 ； 0030 图 3 为本发明的人体健康状况监护装置中的脉搏波特征向。
21、量生成及分析处理模 块的工作流程图 ； 0031 图 4 为脉搏波波形数据的示意图 ； 0032 图 5 为特征点结果数据组的示意图 ； 0033 图 6 为对脉搏波做频谱分解的示意图 ； 0034 图 7(a) 为人体脉搏波特征向量的示意图 ； 0035 图 7(b) 给出了图 7(a) 中所示人体脉搏波特征向量前 21 维特征的具体计算方法 ； 0036 图 8 给出了用户控制及显示界面的结构图 ； 0037 图 9 给出了采用本发明的人体健康状况监护装置的健康监护网络系统在一个实 施例中的结构示意图。 具体实施方式 0038 下面结合附图和具体实施方式对本发明加以说明。 0039 图 1。
22、 中给出了本发明的人体健康状况监护装置的一种实施方式， 在该实施方式 中， 所述的人体健康状况监护装置包括脉搏波自动采集模块 101， 脉搏波特征向量生成及分 析处理模块 102， 健康状况评估及建议生成模块 103 和用户控制及显示界面 104。其中， 脉 搏波自动采集模块 101 实现了对用户待测脉位脉搏波信号的测量， 该模块采集得到的脉搏 波实时信息传送到脉搏波特征向量生成及分析处理模块 102 进行高维特征向量的生成、 分 析、 分类及统计等工作。所得到的脉搏波分类及统计结果被传送到健康状况评估及建议生 成模块103进行评估处理并综合， 从而得到相应结果和健康建议。 用户控制及显示界面。
23、104 实现了一个用户控制及信息显示的接口， 可以根据用户的操作或是脉搏波特征向量生成及 分析处理模块 102 提供的状态调整信息来实现脉搏波自动采集模块 101 的测量控制， 同时 也提供了脉搏波自动采集模块 101 测量状态信息的显示。此外， 用户控制及显示界面 104 还实现了对健康状况评估及建议生成模块 103 得出的评估结果及建议信息的显示。下面对 上述各个模块的功能和具体实现方式分别加以说明。 0040 图 2 中给出了脉搏波自动采集模块 101 的一种实施方式， 该模块包括脉象采集装 置 201、 多路隔离式模拟信号调理单元 202、 模数转换器 203、 微处理器 204 以及。
24、切脉压力控 制单元 205。 0041 脉象采集装置 201 可采用现有技术中已知的各种脉象采集装置， 作为一种优选实 施方式， 脉象采集装置201可采用微型腕带式设计， 该装置中所包含的脉象传感器206位于 所述腕带的内侧， 在切脉时可将脉象传感器 206 安放在人体手腕处的待测脉位， 将脉搏跳 动的物理信号转换为电信号， 从而实现对脉搏波信号的采集。 在本实施例中， 作为一种优选 实现方式， 所述的脉象传感器 206 可采用精度较高的 PVDF 材料制成的压阻式传感器。在脉 说 明 书 CN 102247128 B 6 4/9 页 7 搏测量时， 需要在人体的待测脉位施加一个外部压力， 因。
25、此， 脉象采集装置 201 还包括有切 脉压力施加装置 207， 该装置提供了传感器测量时切脉压力的实现手段， 配合以所述的切脉 压力控制模块 205 可以实现整个自动采脉装置切脉压力的自动实现、 保持恒定、 动态改变 等功能。出于微型化的考虑， 切脉压力施加装置 207 可采用气压方式或微机械结构方式实 现。在采用气压方式的实例中， 可以通过固定在微型腕带式采脉装置 201 内的微型气泵和 电磁阀的协同工作来实现切脉压力 ； 在采用微机械结构的实例中， 可以采用微型电机以及 微型推进装置的结构， 通过微型电机的不同工作状态来实现切脉压力变化。本领域技术人 员结合现有技术都可实现上述的气压方式。
26、或微机械结构方式， 因此不对它们的具体细节做 详细说明。 0042 出于可拓展性的考虑， 脉象采集装置 201 在硬件实现时采用了采脉通道的理念。 所述的采脉通道包括脉象传感器 206 和与该传感器对应的切脉压力施加装置 207。所述的 采脉通道可以有多路， 但各路采脉通道采用相同的硬件， 即不同路的脉象传感器 206 和切 脉压力施加装置 207 的型号、 数量等都相同， 从而保证每路信号的采集处理都是等价的。此 外， 各路采脉通道相互之间又是独立的， 使得采脉通道的数量可以根据实际需要进行扩展 或缩减。如在针对单个脉位脉搏波信息进行分析处理的应用实例中， 微型腕带式采脉装置 201 可以缩。
27、减为一个采脉通道， 包含一个脉象传感器 206 和一个切脉压力施加装置 207 ； 而 在针对 “寸、 关、 尺” 三路脉位脉搏波信息进行分析处理的应用实例中， 微型腕带式采脉装置 201 可以拓展为三个采脉通道， 每个通道设计有各自的脉象传感器 206 和切脉压力施加装 置 207。 0043 多路隔离式模拟信号调理单元202用于对脉象采集装置201所采集到的信号进行 放大、 滤波、 电压转换等操作， 使由脉象传感器 206 感知到的脉搏波模拟信号适合于后端模 数转换器 203 的输入范围， 同时抑制信号自身的噪声以及在调理时引入的噪声。为了与脉 象采集装置 201 中的采脉通道相配合， 多。
28、路隔离式模拟信号调理单元 202 在硬件实现上采 用了通道间电路隔离设计的方法， 即每个采脉通道对应一个独立的模拟信号调理电路 208， 这样做较大程度降低了各路信号及电路间的相互干扰， 提高了调理后模拟信号的可用性及 后续信号处理的准确性， 此外， 还使得该模块具有很好的拓展性， 从而能够与具有可拓展性 的脉象采集装置 201 相配合。 0044 模数转换器203用于实现脉搏波信号的模数转换。 在具体实现时， 模数转换器203 可以采用行业内通用的多通道模数转换器或是多个单通道模数转换器， 其精度和速度需要 根据具体实例的需要来进行选择确定。 0045 微处理器 204 用于实现对脉搏波信号。
29、自动采集的控制、 切脉压力形成的控制、 对 各模块间数据信息传递的控制， 以及对用户输入控制的处理和装置各种结果输出的控制。 微处理器 204 在具体实现时可以根据具体实例需求采用行业内通用的微处理器芯片， 如 AVR 系列单片机、 MSP430 系列单片、 ARM 微处理器等。 0046 切脉压力控制单元 205 提供了对所述各路切脉压力施加装置 207 的驱动。根据微 处理器 204 提供的切脉压力控制信息， 切脉压力控制单元 205 对脉象采集装置 201 中的切 脉压力施加装置 207 加以控制， 控制切脉压力的起止、 切脉压力的大小以及切脉压力的持 续时间等。 切脉压力控制单元205。
30、的实现与所述切脉压力施加装置207的实现原理相关联， 当切脉压力施加装置 207 为前述的气压方式时， 采用了以可充气式护腕为主要施压装置的 说 明 书 CN 102247128 B 7 5/9 页 8 结构， 通过使用微型气泵和电磁阀来配合实现可充气式护腕中气体的充入与释放， 以此来 对护腕内侧待测脉位施加设定的切脉压力 ； 当切脉压力施加装置 207 为前述的微机械结构 方式时， 可以采用微型台架式采脉装置的结构， 通过固定在台架底部的固定腕带可以固定 在用户的护腕处， 台架上固定有多个独立的微机械结构， 微机械结构底部设有传感面， 传感 面上固定有脉搏传感器， 该传感面穿过微型台架贴合待。
31、测的脉位。微机械结构通过使用微 型电机和旋转推进装置实现了传感面的自由伸缩， 来带动脉搏传感器的自由移动， 完成了 对待测脉位切脉压力的控制。 0047 以上是对脉搏波自动采集模块 101 的功能以及具体结构的说明， 下面对脉搏波特 征向量生成及分析处理模块 102 的功能加以说明。在前文中已经提到， 脉搏波特征向量生 成及分析处理模块 102 用于生成包含有脉搏波信息的高维特征向量， 并对所生成的高维特 征向量做分析、 分类以及统计。下面参考图 3， 对该模块的具体工作流程加以说明。 0048 步骤10)、 判别样本脉搏波数据的有效性。 从脉搏波自动采集模块101接收样本脉 搏波数据后， 所。
32、述的样本脉搏波数据中可能混杂有噪声， 也可能有效果并不明显的脉搏波 数据， 因此在本步骤中需要对各个样本脉搏波数据的有效性加以判断。 0049 在判别样本脉搏波数据的有效性时， 寻找样本各脉搏波波形中最优数据段并计算 其长度， 滤掉一些不必要的样本数据， 只保留脉搏波波形中的最优数据段。其中， 从样本脉 搏波数据中寻找最优数据段是指在样本脉搏波数据中截取一段连续的由 m(m n) 个脉波 周期构成的高质量脉搏波数据段， 这里所提到的高质量是指脉波周期的幅值 H 满足下列条 件 ： (meanHCycles-stdHCycles)H(meanHCycles+stdHCycles) ； 其中， n。
33、是人体脉搏波 中所有周期的个数， meanHCycles 是人体脉搏波中所有周期幅值的均值， stdHCycles 是人 体脉搏波中所有周期幅值的方差。 这一对样本脉搏波数据进行有效性判断的过程也被称为 标准化处理过程。 0050 步骤20)、 获得有效或无效样本脉搏波数据的标识列表。 在前一步骤从样本脉搏波 数据中分离出有效样本数据和无效样本数据后， 对通过判别的有效样本进行编号， 并将该 编号及对应样本类别存入标识列表， 同时将那些未通过判别的样本相应的标识信息存入另 一列表， 最终得到有效样本数据的标识列表以及无效样本数据的标识列表。 0051 步骤30)、 对有效样本数据进行时间化处理。
34、和滤波处理。 所述的时间化处理包括将 人体脉搏波波形中代表采样点个数的横坐标点 Xpos 通过公式 Tpos Xpos/Freq 转换为时 间坐标Tpos， 其中Freq为采样频率。 通过上述时间化处理过程将采样频率不同的脉搏波统 一转换为时间坐标的人体脉搏波以避免分类器的误判。 所述的滤波处理可采用轻量级的多 次两点平滑或单次多点平滑， 或 Chebyshev 二型滤波器。 0052 步骤 40)、 从有效样本中提取脉搏波波形周期中的特征点， 生成特征点结果数据 组。 所述的特征点结果数据组包括有效样本最后的脉搏波数据、 脉搏类别标志、 所有特征点 数据构成的特征变量结构数组、 标准化后的脉。
35、搏波数据和标准化的实时压力。 0053 图 4 是脉搏波波形数据的示意图， 在提取脉搏波波形数据的特征点时， 所述的特 征点分别是一个周期的起始点 (start)、 主峰峰值点 (peak)、 结束点 (end)、 重搏前波峰值 点 (cbqb)、 降中峡谷底点 (jzx) 和重搏波峰值点 (cbb)。在图 4 中已经对这些特征点做了 示例性的标记。这些特征点的具体提取方法在申请号为 200810225717.0， 发明名称为 “一 种人体波形中的特征参数的提取方法和装置” 的在先中国专利申请中已经有详细说明， 本 说 明 书 CN 102247128 B 8 6/9 页 9 领域技术人员参考。
36、该申请即可实现对上述特征点的提取。 0054 在前文中已经提到， 所述的特征点结果数据组包括有效样本最后的脉搏波数据， 脉搏类别标志， 所有特征点数据构成的特征变量结构数组， 标准化后的脉搏波数据和标准 化的实时压力。在图 5 中部所示的表格中给出了特征点结果数据组的示意图， 其中的第一 列用于保存最后的脉搏波数据， 第二列用于保存脉搏类别标志， 第三列用于保存特征变量 结构数组， 第四列用于保存标准化后的脉搏波数据， 第五列用于保存标准化的实时压力。 其 中， 在步骤 10) 中所得到的最优数据段就是所述的标准化后的脉搏波数据， 可将该步骤所 得到的结果直接填写到第四列中。脉搏波的实时压力是。
37、指采脉装置传感器实时检测到的 施加在某个脉位上的压力值， 它与脉搏波中的数据点是一一对应的， 因此根据所述的标准 化后的脉搏波数据对该实时压力数据进行截取操作， 即可获得所述的标准化后实时压力数 据。特征变量结构数组用于保存特征点的数据， 在前文中已经对特征点数据的提取方法做 了说明， 在此只要将所提取特征点的数据保存在特征变量结构数组中即可。脉搏类别标志 用于记录医生对当前脉搏波的诊断结果， 如用编号 0 表示正常人， 用 -1 表示高血压， 用 1 表 示亚健康以及用 3 表示冠心病等， 这些标志的具体值可在健康状况评估后再确定。最后的 脉搏波数据为步骤 30) 中对有效的脉搏波数据做时间。
38、化和滤波处理的结果。 0055 图 5 底部对特征点结果数据组中的特征向量结构数组做了进一步的说明， 从中可 以看出， 对于同一特征点在不同脉搏波周期提取时会有多个不同的结果， 因此一个特征点 有多个候选坐标。如图中的 “Point” 是由一个 “特征点成功抽取标志 (flag)” 和一个保存 该特征点所有候选点坐标位置的 “候选点数组 (CoordinatesArr)” 构成。若特征点抽取不 成功 ( 即没有发现特征点 ) 则 flag 0，“CoordinatesArr“数组为空 ； 反之， 若特征点抽 取成功则 flag 1，“CoordinatesArr“数组不为空， 并且数组的第一个。
39、元素作为正式采用 的特征点坐标位置信息。 0056 在图 5 最上部中给出了前述特征点结果数据组的一个范例， 该范例以人体六部脉 搏波(左手的寸， 关和尺部和右手的寸， 关和尺部)中的左手寸部的脉搏波为例， 它表明 ： 该 脉搏波对应的人体具有高血压症状 ( 编号为 -1) ；“标准化后的脉搏波数据” 和 “标准化后 实时压力数据” 是一致的， 都包括 1489 个采样点 ； 在 “标准化后实时压力数据” 中找到 36 个 脉搏波周期， 每个周期中的特征点抽取结果对应一个 “CoordinatesArr“数组元素 ；“标准 化后实时压力数据” 在进行时间化和滤波处理后， 得到了 “最后的脉搏波。
40、数据” ， 该数据由于 增加了时间坐标而由一维变成了二维结构数组， 数据的长度略有减少是因为在 “标准化后 的实时压力数据” 中找到全部的起始点和主峰峰值点后去除了波形数据前部和后部不完整 波形的数据点所致。 0057 步骤 50)、 根据所得到的特征点结果数据组生成特征向量， 从而获得所有样本的所 有特征向量所构成的特征向量列表。 0058 由特征点结果数据组生成特征向量的过程包括以下步骤 ： 0059 步骤 51)、 从特征点结果数据组中提取 “标准化后的脉搏波数据” ， 然后计算各路 “标准化后的脉搏波数据” 的周期数及平均值 ； 0060 步骤 52)、 从特征点结果数据组的 “特征变。
41、量结构数组” 中提取前述的多个特征点， 计算这些特征点的均值。 0061 步骤 53)、“对标准化后的脉搏波数据” 数据做频谱分解， 得到脉搏波的频域特征变 说 明 书 CN 102247128 B 9 7/9 页 10 量。 在图6中， 以一段脉搏波为例， 对如何做频谱分解做了说明。 图6的横坐标代表频率值， 纵坐标代表能量的大小， 如图中所示， 人体脉搏波会在频率域中的多个频率点出现峰值， 即 在该频率点聚集了较多的能量， 同时随着频率变大， 这些能量也在逐步衰减。在本步骤中， 取前面的三个峰值点所对应的频率点 f1、 f2、 f3 作为特征点， 并将频率点 f1 所对应的能量 值 P1，。
42、 频率点 f2 所对应的能量值 P2 与 P1 的比值 P2/P1， 频率点 f3 所对应的能量值 P3 与 P1 的比值 P3/P1 作为其它三个特征点， 从而形成六维特征向量。 0062 步骤 54)、 从特征点结果数据组中提取 “标准化后的实时压力数据” 。 0063 步骤 55)、 由步骤 51)- 步骤 54) 的计算或提取的结果生成特征向量。特征向量中 的各个特征按照类别可分为时域时间特征、 时域振幅特征、 时域能量特征、 频域特征和切脉 压力大小值。其中的时域时间特征、 时域振幅特征、 时域能量特征由步骤 51) 和步骤 52) 的 计算结果得到， 频域特征由步骤 53) 中计算。
43、得到的频域特征变量得到， 而切脉压力大小值 则由步骤 54) 的计算结果得到。 0064 在前文对特征点结果数据的说明中已经知道， 人体脉搏波数据包括六脉的脉搏波 数据， 即左手的寸、 关、 尺三脉， 右手的寸、 关、 尺三脉， 因此， 在生成特征向量时将这六脉的 脉搏波数据组合在一起， 可以得到多维的特征向量。在图 7(a) 中示出了人体脉搏波特征向 量的示意图， 从图中可以看出， 该特征向量包括六脉的脉搏波数据， 每一脉脉搏波数据有 22 维， 另外有 1 维的分类编号， 因此整个特征向量共有 133 维。在图 7(a) 中以左手寸部为例， 给出了其中 22 维的详细组成， 它包括前面所提。
44、到的时域时间特征、 时域振幅特征、 时域能 量特征、 频域特征以及切脉压力的大小。在图 7(b) 中还进一步给出了前面 21 维特征的具 体计算方法， 这些特征都是通过对人体脉搏波时域和频域的分析和处理得到的。 其中， 编号 从 1 到 15 的特征变量是在特征点成功抽取的基础上， 根据图 4 中所示的各时域信息计算得 到的， 编号从 16 到 21 中的特征变量是对频域做小波分析和处理得到的。这些特征向量的 计算都是本领域技术人员的公知常识， 因此不在此处做重复说明。 0065 步骤60)、 对特征向量列表进行T统计及分析， 保存统计及分析的结果。 本步骤中， 首先准备好用于比较的成对的分组。
45、数据 ( 如正常人组和高血压组 ) 以进行相互识别， 然后 采用 T 假设检验进行统计和分析， 最后存储结果。本步骤中所涉及的 T 假设检验为现有技 术， 因此也不做重复说明。 0066 以上是对脉搏波特征向量生成及分析处理模块 102 如何生成包含有脉搏波信息 的高维特征向量， 并对所生成的高维特征向量做分析、 分类以及统计的说明， 在得到统计与 分析结果后， 将所得到的结果送入健康状况评估及建议生成模块 103， 由该模块对被检测人 体的健康状况加以评估。 0067 在健康状况评估及建议生成模块 103 中存储有作为样本的健康人或确定患有 某种疾病的病人的脉搏波信息， 这些样本信息按类归属。
46、到多个集合中。当健康状况评估 及建议生成模块 103 收到特征向量数据后， 将这一特征向量数据与不同集合中的样本 做距离比较， 根据比较结果将所述的特征向量划归到某一样本集中。例如， 用 A a1， a2， an 表示某一样本集合， 用 A_eig 表示由特征信息所形成的特征向量， 分别计算 d1 distance(a1， A_eig)， d2 distance(a2， A_eig)， ， dn distance(an， A_eig)， 由 上述各个计算结果得到序列Dd1， d2， dn， 计算该序列的均值dA和标准差rA。 在序 列 D 中， 找出满足在 dA-rA， dA+rA 范围内的元。
47、素， 组成新的集合 D ， 求出该集合的均值 d A， 说 明 书 CN 102247128 B 10 8/9 页 11 则 d A即作为该集合与特征向量 A_eig 数据间的距离。用类似的方法可以计算出脉搏波的 特征向量 A_eig 与其它样本集合间的距离， 找出其中的最小距离， 将所述的特征向量归到 与之距离最小的样本集合中。将特征向量划归到某一样本集合中后， 根据该样本集合所代 表样本的健康状况得到待检测人体的健康状况， 并可以根据健康状况给出有关的建议。 0068 用户控制及显示界面 104 用于实现用户的输入输出以及多台装置间的联网。如图 8 所示， 该界面包括用户输入模块 301、。
48、 显示输出模块 302、 结果打印模块 303 以及组网模块 304， 上述模块都与脉搏波自动采集模块 101 中的微处理器 204 连接。 0069 用户输入模块 301 是用户输入控制指令或设定参数的一种输入设备， 可以选用独 立按键、 矩阵式键盘或触摸屏等行业内常用方案来实现。 0070 显示输出模块 302 是系统信息输出的模块， 可以显示装置工作时的状态信息， 提 供用户操作界面以及对结果和建议的显示等， 可以采用点阵式液晶屏幕， 特制段码式液晶 屏幕或是配合特制数码管来实现显示功能。 0071 结果打印模块 303 可以实现对健康评估结果以及得到的健康建议及时打印的功 能， 可以采。
49、用行业内常用微型打印机等打印设备来实现。 0072 组网模块 304 实现了整个装置的组网功能， 进而完成不同装置间的数据传输。该 组网模块 304 可以采用有线组网方式或是无线组网方式， 其中有线方式可以通过室内的网 络接口接入现有的有线网络， 无线方式可以直接接入到无线网络中， 从而避免线缆连接的 束缚。 0073 上述的用户控制及显示界面 104 还可以根据用户输入的设定信息以及其他模块 反馈来的控制信息， 来输出切脉压力控制信息到切脉压力控制模块 205 处， 以此来实现对 自动采脉过程的监控。 0074 在本发明的人体健康状况监护装置的基础上， 结合现有的服务器可形成一个健康 监护网络系统。图 9 给出了该健康监护网络系统在一个实施例中的结构示意图。该系统 包括多个人体健康状况监护装置 401， 通过以一个社区为范围， 可以把众多人体健康状况监 护装置 401 划分为多个小型网络， 即社区网络。在每个社区网络中设置有一个社区服务器。