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专利号: 2017111328403
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多参数的精神压力评估装置,其特征在于包括:心率变异性采集器(1):用于采集精神压力测试者的心率变异性信号a,并将采集到的心率变异性信号a发送至核心处理模块(2)中;

核心处理模块(2):对接收到的心率变异性信号a进行归一化、量化等处理,将精神压力评估结果Z呈现在显示模块(4)上,同时通过GPRS模块(3)将精神压力评估结果Z发送至服务器保存;

GPRS模块(3):将核心处理模块(2)中的精神压力评估结果Z发送至服务器;

显示模块(4):用于显示精神压力评估结果Z,包括压力值、压力等级等;

电源模块(5):对整个评估装置供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于多参数的精神压力评估装置,其特征在于:所述心率变异采集器(1)通过双电极接触人体的方式采集心率变异性信号a。

3.一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于按以下步骤进行:S1:所述核心处理模块(2)获取所述心率变异性采集器(1)采集到的心率变异性信号a;

S2:根据精神压力评估目标,从心率变异性信号a中选取具有变化规律的参数,确定精神压力评估体系中的评价指标C1~C8,从而构建精神压力评估体系的目标层A、准则层B及准则层C;

S3:对精神压力评估体系准则层C中的评价指标C1~C8进行归一化和无量纲化处理,根据处理结果构建精神压力评估体系目标层A的判断矩阵A’;

S4:采用熵权法对判断矩阵A’进行计算,求得精神压力评估体系的权重W;

S5:根据权重W,构建精神压力计算式,得出精神压力值,即精神压力评估结果Z。

4.根据权利要求3所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:所述步骤S2中精神压力评估体系的构建过程如下:S21:设定精神压力评估体系的目标层A;

S22:将目标层A从时域、频域和非线性三个方面考虑,设定由时域B1、频域B2、非线性B3三个指标组成的准则层B;

S23:分别确定准则层B中三个指标的评价指标,所有评价指标组成准则层C,其中时域B1的评价指标包括RR间期标准差C1、心率值C2和RR间期之差大于50ms的百分比C3,频域B2的评价指标包括Hfnorm值C4和LF/HF值C5,非线性B3的评价指标包括相平画图面积C6、李氏指数C7和分维数C8;

其中,评价指标C1~C8为所述具有变化规律的参数。

5.根据权利要求3所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:所述判断矩阵A’的构建过程如下:S31:对所有评价指标C1~C8进行归一化处理,得到评价指标参数C1’~C8’;

S32:建立精神压力的评语集合,即{高,较高,正常,偏低};

S33:根据评语集合,对归一化处理后的评价指标参数C1’~C8’进行无量纲化处理,得到一组向量Cij=[cij];

S34:将向量Cij=[cij]根据准则层B进行分解,组成准则层B中各指标的判断矩阵B1~B3;

S35:利用熵权法求准则层B中各指标判断矩阵B1~B3的权重W1~W3,对权重W1~W3进行计算,根据计算结果构建目标层A的判断矩阵A’。

6.根据权利要求5所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:步骤S31中,所述时域B1下的评价指标的归一化处理为:所述频域B2下的评价指标的归一化处理为:C4的数值即为归一化后的值,即C4’=C4,所述非线性B3下的评价指标的归一化处理为:

7.根据权利要求5所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:所述无量纲化处理的步骤如下:S331:确定所述评语集合{高,较高,正常,偏低}中每个评语的阈值,即0≤高≤b1,a1≤较高≤b2,a2≤正常≤b3,a3≤偏低;

S332:根据阈值构建每个评语的判断函数:

评语“高”的判断函数

评语“较高”的判断函数

评语“正常”的判断函数

评语“偏低”的判断函数

其中,a1<b1<a2<b2<a3<b3;

S333:将所述评价指标参数C1’~C8’带入四个判断函数中,得到一组向量Cij=[cij],其中i代表评价指标的索引,j代表判断函数的索引,即i=1,2,3,4,5,6,7,8,j=1,2,3,4;

S334:根据向量Cij=[cij],构建准则层B中三个指标的判断矩阵,即:时域判断矩阵频域判断矩阵非线性判断矩阵

8.根据权利要求5所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:所述步骤S35中目标层A的判断矩阵的构建步骤如下:S351:利用熵权法求得准则层B三个判断矩阵的权重W1~W3,分别为W1=[W11 W12 W13]、W2=[W21 W22]、W3=[W31 W32 W33];

S352:将步骤S351中得到的三个权重W1、W2、W3分别与所述判断矩阵B1、B2、B3相乘,得到三个一维矩阵A1、A2、A3;

S353:将步骤S352中得到的三个一维矩阵构成目标层A的判断矩阵A',即:

9.根据权利要求4所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:所述步骤S4中,利用熵权法对判断矩阵A'进行计算,得出目标层A的权重W,即:W=[W1 W2 W3];

所述步骤S5中,所述精神压力计算式为:

其中,e1,e2,e3,e4均为常数,并且0<e1<e2<e3<e4<1;

所得的精神压力值即为精神压力评估结果Z,其中0<Z≤0.55范围为正常的精神压力状态,0.55<Z≤0.75为精神压力偏高状态,0.75<Z≤1属于精神压力高的状态。

10.根据权利要求8或9所述的一种基于多参数的精神压力评估装置的评估方法,其特征在于:所述熵权法的计算步骤如下:SⅠ、根据熵的定义,对每个指标求熵值,计算第i个指标熵值的公式为:其中,m的值为4,j=1,…,m,当Cij=0时,Hi取CijlnCij=0;

SⅡ、计算第i个指标的差异度Di=1-Hi;

SⅢ、根据第i个指标的差异度计算该指标的熵权值,公式如下: