CN109875753A - 一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于中药热敷技术领域，公开了一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置及控制方法，利用基于单参数滤波法进行误差校正的温度传感器检测热敷时温度数据；利用基于最小二乘法进行温湿度补偿的肌电传感器检测腹部肌电信号数据；利用定时器设定热敷时间；利用加热器进行加热热敷操作；利用调控模块对热敷温度进行调控操作；利用储药槽进行储放中药操作；利用按摩器对热敷位置进行按摩操作；利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；利用显示器显示检测的温度、热敷时间。本发明通过温度调控模块使得无需用户手动调整热敷温度值，且热敷的温度既能够适宜环境温度，又能够适宜用户的体温，用户以该温度热敷时更加的舒适，体验更好。

Description

一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置

技术领域

本发明属于中药热敷技术领域，尤其涉及一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置。

背景技术

热敷疗法是用热的物体如热水袋或热毛巾置于痛处来消除或减轻疼痛，这就是一种古老的热敷疗法。它能使局部的毛细血管扩张，血液循环加速，起到消炎、消肿、祛寒湿、减轻疼痛、消除疲劳的作用。由于此法简便易行，收效迅速，不仅从古沿用至今，还成为人们的日常生活中自我防病治病的常用疗法之一。热敷疗法一般可分为药物热敷疗法、黄土热敷，水热敷疗法、盐热敷疗法、沙热敷疗法、砖热敷疗法、蒸饼热敷疗法等。然而，现有中药热敷装置需要用户手动调整冷热敷的温度值，非常不方便；同时，同时不能提供准确的腹部肌电信号，为腹部疾病进行诊断。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有中药热敷装置需要用户手动调整冷热敷的温度值，非常不方便；同时，同时不能提供准确的腹部肌电信号，为腹部疾病进行诊断。现有温度传感器数据误差大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置及控制方法。

本发明是这样实现的，一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，所述缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法包括：

第一步，利用基于单参数滤波法进行误差校正的温度传感器检测热敷时温度数据；利用基于最小二乘法进行温湿度补偿的肌电传感器检测腹部肌电信号数据；利用定时器设定热敷时间；

第二步，利用加热器进行加热热敷操作；利用调控模块对热敷温度进行调控操作；

第三步，利用储药槽进行储放中药操作；利用按摩器对热敷位置进行按摩操作；

第四步，利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；构建近相邻肌电图及相应的关联矩阵，假设有n个肌电点A₁,...,A_n,其中I_k是张量的k模式维数，采用k近邻方式构建近相邻肌电图来表示M的局部几何结构；根据构造的近相邻肌电图，得到其相应的关联矩阵S＝[s_i,j]_n×n，其中S是基于热核方法来定义的；所述的k近邻方式即当且仅当张量空间两点中，一点在另一点的最近的k个点中，两点之间有边相连；

再进行计算训练肌电集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，计算训练肌电的低维嵌入，假设为相应的转换矩阵，根据近相邻肌电图和相关矩阵S，基于张量的局部保留映射算法的最优化问题表示为：

基于张量和矩阵迹的特征，将上面的最优化问题重新改写为：

转换矩U_f通过求解广义特征值方程对应的l_f个最小的特征值所对应的特征向量来获得；其他维度上对应的转换矩阵按照此方法依次进行，直到计算出所有的转换矩阵；最后，训练肌电的嵌入表示为：

然后分类识别肌电信号，计算测试肌电集的低维嵌入，利用基于张量距离的近邻分类器进行判别分类，假设测试肌电数为m个，肌电集为(X₁,X₂,...,X_m)，通过所得到的转换矩阵计算测试肌电的嵌入：

在得到训练肌电和测试肌电的嵌入的基础上，利用基于张量距离的近邻分类器进行分类，得到每一个测试肌电所属的类别，即预测出肌电信号实时状态；

第五步，利用显示器显示检测的温度、热敷时间数据。

进一步，温度调控模块调控方法包括：

(1)获取当前环境温度值以及用户的体温；

(2)根据所述用户的体温确定是否为所述用户热敷；若确定为所述用户热敷，则根据所述当前环境温度值确定出第一温度值并根据所述用户的体温确定出第二温度值；

(3)根据所述第一温度值和所述第二温度值计算预估热敷温度值；以计算出的所述预估热敷温度值为所述用户热敷。

进一步，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值计算出预估热敷温度值，具体为：

计算所述第一温度值与环境温度的权重之积和所述第二温度值与人体温度的权重之积的和，将计算出的和值确定为预估热敷温度值。

进一步，所述环境温度的权重大于所述人体温度的权重。

进一步，所述根据所述当前环境温度值确定出第一温度值，具体为：

根据所述当前环境温度值以及预先设定的环境温度值与热敷温度值的对应关系，确定出所述第一温度值；其中，所述环境温度值越低，所述热敷温度值越高。

进一步，所述根据用户的体温确定出第二温度值，具体为：

根据所述用户的体温以及预先设定的用户的体温与热敷温度值的对应关系，确定出所述第二温度值；其中，所述用户的体温越高，所述热敷温度越低。

进一步，所述以计算出的所述预估热敷温度值为所述用户热敷之后，还包括：

若接收到用户设定的热敷温度值，则将用户设定的热敷温度值作为预估热敷温度值，为所述用户热敷。

进一步，所述肌电信号分析模块分析方法包括：

1)对初始腹部肌电信号做基线漂移去除处理，得到待处理肌电信号；

2)对所述待处理肌电信号取绝对值，得到整流信号；

3)对所述整流信号做平滑处理，得到包络线信号；

4)根据所述包络线信号分析所述肌电信号。

进一步，所述步骤1)中，通过包括公式对初始肌电信号做基线漂移去除处理：

x＝EMG-mean(EMG)；

其中，x表征所述待处理肌电信号，EMG为所述初始肌电信号。

进一步，所述步骤3)中，通过包括公式对所述整流信号做平滑处理：

y＝smooth(EM，floor(fs/10))；

其中，y表征所述包络线信号，EM为所述整流信号，fs为所述初始肌电信号的采样率；

所述步骤4)具体包括：

取所述包络线信号的最小值；

根据所述最小值分析所述肌电信号。

本发明的另一目的在于提供一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置，包括：

温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度传感器检测热敷时温度数据；

肌电信号检测模块，与主控模块连接，用于通过肌电传感器检测腹部肌电信号数据；

定时模块，与主控模块连接，用于通过定时器设定热敷时间；

主控模块，与温度检测模块、肌电信号检测模块、定时模块、加热模块、温度调控模块、储药模块、按摩模块、肌电信号分析模块、显示模块连接，用于通过主控芯片控制各个模块正常工作；

加热模块，与主控模块连接，用于通过加热器进行加热热敷操作；

温度调控模块，与主控模块连接，用于通过调控模块对热敷温度进行调控操作；

储药模块，与主控模块连接，用于通过储药槽进行储放中药操作；

按摩模块，与主控模块连接，用于通过按摩器对热敷位置进行按摩操作；

肌电信号分析模块，与主控模块连接，用于通过分析程序对检测的肌电信号进行分析；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示检测的温度、热敷时间数据。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过温度调控模块使得无需用户手动调整热敷温度值，且热敷的温度既能够适宜环境温度，又能够适宜用户的体温，用户以该温度热敷时更加的舒适，体验更好；同时，通过肌电信号分析模块有效地去除了静息态下获得的初始肌电信号中的心电信号，排除了心电信号对腹部的肌电信号的干扰，提高肌电信号的准确性，能真实反映腹部的肌肉功能，为腹部的疾病诊断提供参考。

本发明基于最小拟合法对肌电传感器进行温湿度补偿，能够有效降低肌电传感器测量的误差，提高测量的精准度。本发明基于单参数滤波法进行温度传感器的误差补偿，能够有效降低传感器的误差，同时提高其精确率。

本发明利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；构建近相邻肌电图及相应的关联矩阵，假设有n个肌电点A₁,...,A_n,其中I_k是张量的k模式维数，采用k近邻方式构建近相邻肌电图来表示M的局部几何结构；根据构造的近相邻肌电图，得到其相应的关联矩阵S＝[s_i,j]_n×n，其中S是基于热核方法来定义的；所述的k近邻方式即当且仅当张量空间两点中，一点在另一点的最近的k个点中，两点之间有边相连；再进行计算训练肌电集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，计算训练肌电的低维嵌入。本发明利克服了传统降维方法单纯的进行降维而破坏了原始图像的结构和相关性，不能完全保持原始图像中的冗余和结构的不足，数据降维后，可以有效的对肌电信号状态进行识别分类。而且还大大减少了空间和时间的复杂度，克服了维数灾难，计算量较小，内存消耗小，耗时较短。提高了识别分类的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置结构图。

图2是本发明实施例提供的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制法流程图。

图中：1、温度检测模块；2、肌电信号检测模块；3、定时模块；4、主控模块；5、加热模块；6、温度调控模块；7、储药模块；8、按摩模块；9、肌电信号分析模块；10、显示模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明包括。

现有中药热敷装置需要用户手动调整冷热敷的温度值，非常不方便；同时，同时不能提供准确的腹部肌电信号，为腹部疾病进行诊断。现有温度传感器数据误差大。

为解决上述问题，下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置包括：温度检测模块1、肌电信号检测模块2、定时模块3、主控模块4、加热模块5、温度调控模块6、储药模块7、按摩模块8、肌电信号分析模块9、显示模块10。

温度检测模块1，与主控模块4连接，用于通过温度传感器检测热敷时温度数据；

肌电信号检测模块2，与主控模块4连接，用于通过肌电传感器检测腹部肌电信号数据；

定时模块3，与主控模块4连接，用于通过定时器设定热敷时间；

主控模块4，与温度检测模块1、肌电信号检测模块2、定时模块3、加热模块5、温度调控模块6、储药模块7、按摩模块8、肌电信号分析模块9、显示模块10连接，用于通过主控芯片控制各个模块正常工作；

加热模块5，与主控模块4连接，用于通过加热器进行加热热敷操作；

温度调控模块6，与主控模块4连接，用于通过调控模块对热敷温度进行调控操作；

储药模块7，与主控模块4连接，用于通过储药槽进行储放中药操作；

按摩模块8，与主控模块4连接，用于通过按摩器对热敷位置进行按摩操作；

肌电信号分析模块9，与主控模块4连接，用于通过分析程序对检测的肌电信号进行分析；

显示模块10，与主控模块4连接，用于通过显示器显示检测的温度、热敷时间数据。

本发明实施例提供的温度调控模块6调控方法包括：

(1)获取当前环境温度值以及用户的体温；

(2)根据所述用户的体温确定是否为所述用户热敷；若确定为所述用户热敷，据所述当前环境温度值以及预先设定的环境温度值与热敷温度值的对应关系，确定出所述第一温度值；其中，所述环境温度值越低，所述热敷温度值越高；根据所述用户的体温以及预先设定的用户的体温与热敷温度值的对应关系，确定出所述第二温度值；其中，所述用户的体温越高，所述热敷温度越低；

(3)计算所述第一温度值与环境温度的权重之积和所述第二温度值与人体温度的权重之积的和，将计算出的和值确定为预估热敷温度值；所述环境温度的权重大于所述人体温度的权重；以计算出的所述预估热敷温度值为所述用户热敷。

步骤(3)中，本发明实施例提供的以计算出的所述预估热敷温度值为所述用户热敷之后，还包括：

若接收到用户设定的热敷温度值，则将用户设定的热敷温度值作为预估热敷温度值，为所述用户热敷。

本发明实施例提供的肌电信号分析模块9分析方法包括：

1)对初始腹部肌电信号做基线漂移去除处理，得到待处理肌电信号；

2)对所述待处理肌电信号取绝对值，得到整流信号；

3)对所述整流信号做平滑处理，得到包络线信号；

4)取所述包络线信号的最小值；根据所述最小值分析所述肌电信号分析所述肌电信号。

步骤1)中，本发明实施例提供的初始肌电信号基线漂移去除处理公式包括：

x＝EMG-mean(EMG)；

其中，x表征所述待处理肌电信号，EMG为所述初始肌电信号。

步骤3)中，本发明实施例提供的整流信号做平滑处理公式包括：

y＝smooth(EM，floor(fs/10))；

其中，y表征所述包络线信号，EM为所述整流信号，fs为所述初始肌电信号的采样率。

如图2所示，本发明实施例提供的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法具体包括：

S101，利用基于单参数滤波法进行误差校正的温度传感器检测热敷时温度数据；利用基于最小二乘法进行温湿度补偿的肌电传感器检测腹部肌电信号数据；利用定时器设定热敷时间；

S102，利用加热器进行加热热敷操作；利用调控模块对热敷温度进行调控操作；

S103，利用储药槽进行储放中药操作；利用按摩器对热敷位置进行按摩操作；

S104，利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；

S105，利用显示器显示检测的温度、热敷时间数据。

步骤S101中，本发明实施例提供的单参数滤波法具体包括：

取稳定泛函：

则：

其时域离散化的形式为：

其频域离散化的形式为：

令：

有：

反滤波器为：

其中，二阶差分算子c(n)是一个长度为N的序列：

c(n)＝{1，-2，1，0，…，0_N-1}

其离散傅里叶变换为：

整理得：

因此，反滤波器K(k)具有下列形式：

步骤S101中，本发明实施例提供的最小二乘法进行温湿度补偿具体包括：对给定的一组数据(x_i，y_i)，作一个m项多项式；

使得总误差最小：

令：

可得：

可展开为一个关于系数a_j的线性方程组，此方程组有唯一解，即为拟合多项式的系数。

步骤S104中，利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；构建近相邻肌电图及相应的关联矩阵，假设有n个肌电点A₁,...,A_n,其中I_k是张量的k模式维数，采用k近邻方式构建近相邻肌电图来表示M的局部几何结构；根据构造的近相邻肌电图，得到其相应的关联矩阵S＝[s_i,j]_n×n，其中S是基于热核方法来定义的；所述的k近邻方式即当且仅当张量空间两点中，一点在另一点的最近的k个点中，两点之间有边相连；

再进行计算训练肌电集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，计算训练肌电的低维嵌入，假设为相应的转换矩阵，根据近相邻肌电图和相关矩阵S，基于张量的局部保留映射算法的最优化问题表示为：

基于张量和矩阵迹的特征，将上面的最优化问题重新改写为：

转换矩U_f通过求解广义特征值方程对应的l_f个最小的特征值所对应的特征向量来获得；其他维度上对应的转换矩阵按照此方法依次进行，直到计算出所有的转换矩阵；最后，训练肌电的嵌入表示为：

然后分类识别肌电信号，计算测试肌电集的低维嵌入，利用基于张量距离的近邻分类器进行判别分类，假设测试肌电数为m个，肌电集为(X₁,X₂,...,X_m)，通过所得到的转换矩阵计算测试肌电的嵌入：

在得到训练肌电和测试肌电的嵌入的基础上，利用基于张量距离的近邻分类器进行分类，得到每一个测试肌电所属的类别，即预测出肌电信号实时状态。

本发明工作时，首先，通过温度检测模块1利用温度传感器检测热敷时温度数据；通过肌电信号检测模块2利用肌电传感器检测腹部肌电信号数据；通过定时模块3利用定时器设定热敷时间；其次，主控模块4通过加热模块5利用加热器进行加热热敷操作；通过温度调控模块6利用调控模块对热敷温度进行调控操作；通过储药模块7利用储药槽进行储放中药操作；通过按摩模块8利用按摩器对热敷位置进行按摩操作；然后，通过肌电信号分析模块9利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；最后，通过显示模块10利用显示器显示检测的温度、热敷时间数据。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法包括：

第一步，利用基于单参数滤波法进行误差校正的温度传感器检测热敷时温度数据；利用基于最小二乘法进行温湿度补偿的肌电传感器检测腹部肌电信号数据；利用定时器设定热敷时间；

第二步，利用加热器进行加热热敷操作；利用调控模块对热敷温度进行调控操作；

第三步，利用储药槽进行储放中药操作；利用按摩器对热敷位置进行按摩操作；

第四步，利用分析程序对检测的肌电信号进行分析；构建近相邻肌电图及相应的关联矩阵，假设有n个肌电点A₁,...,A_n,其中I_k是张量的k模式维数，采用k近邻方式构建近相邻肌电图来表示M的局部几何结构；根据构造的近相邻肌电图，得到其相应的关联矩阵S＝[s_i,j]_n×n，其中S是基于热核方法来定义的；所述的k近邻方式即当且仅当张量空间两点中，一点在另一点的最近的k个点中，两点之间有边相连；

再进行计算训练肌电集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，计算训练肌电的低维嵌入，假设为相应的转换矩阵，根据近相邻肌电图和相关矩阵S，基于张量的局部保留映射算法的最优化问题表示为：

基于张量和矩阵迹的特征，将上面的最优化问题重新改写为：

转换矩U_f通过求解广义特征值方程对应的l_f个最小的特征值所对应的特征向量来获得；其他维度上对应的转换矩阵按照此方法依次进行，直到计算出所有的转换矩阵；最后，训练肌电的嵌入表示为：

然后分类识别肌电信号，计算测试肌电集的低维嵌入，利用基于张量距离的近邻分类器进行判别分类，假设测试肌电数为m个，肌电集为(X₁,X₂,...,X_m)，通过所得到的转换矩阵计算测试肌电的嵌入：

在得到训练肌电和测试肌电的嵌入的基础上，利用基于张量距离的近邻分类器进行分类，得到每一个测试肌电所属的类别，即预测出肌电信号实时状态；

第五步，利用显示器显示检测的温度、热敷时间数据。

2.如权利要求1所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，温度调控模块调控方法包括：

(1)获取当前环境温度值以及用户的体温；

(2)根据所述用户的体温确定是否为所述用户热敷；若确定为所述用户热敷，则根据所述当前环境温度值确定出第一温度值并根据所述用户的体温确定出第二温度值；

(3)根据所述第一温度值和所述第二温度值计算预估热敷温度值；以计算出的所述预估热敷温度值为所述用户热敷。

3.如权利要求1所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一温度值和所述第二温度值计算出预估热敷温度值，具体为：

计算所述第一温度值与环境温度的权重之积和所述第二温度值与人体温度的权重之积的和，将计算出的和值确定为预估热敷温度值。

4.如权利要求3所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述环境温度的权重大于所述人体温度的权重。

5.如权利要求1所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前环境温度值确定出第一温度值，具体为：

根据所述当前环境温度值以及预先设定的环境温度值与热敷温度值的对应关系，确定出所述第一温度值；其中，所述环境温度值越低，所述热敷温度值越高。

6.如权利要求1所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述根据用户的体温确定出第二温度值，具体为：

根据所述用户的体温以及预先设定的用户的体温与热敷温度值的对应关系，确定出所述第二温度值；其中，所述用户的体温越高，所述热敷温度越低。

7.如权利要求1所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述以计算出的所述预估热敷温度值为所述用户热敷之后，还包括：

若接收到用户设定的热敷温度值，则将用户设定的热敷温度值作为预估热敷温度值，为所述用户热敷。

8.如权利要求1所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述肌电信号分析模块分析方法包括：

1)对初始腹部肌电信号做基线漂移去除处理，得到待处理肌电信号；

2)对所述待处理肌电信号取绝对值，得到整流信号；

3)对所述整流信号做平滑处理，得到包络线信号；

4)根据所述包络线信号分析所述肌电信号。

9.如权利要求8所述的缓解儿童腹部不适的中药热敷装置的控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过包括公式对初始肌电信号做基线漂移去除处理：

x＝EMG-mean(EMG)；

其中，x表征所述待处理肌电信号，EMG为所述初始肌电信号；

所述步骤3)中，通过包括公式对所述整流信号做平滑处理：

y＝smooth(EM，floor(fs/10))；

其中，y表征所述包络线信号，EM为所述整流信号，fs为所述初始肌电信号的采样率；

所述步骤4)具体包括：

取所述包络线信号的最小值；

根据所述最小值分析所述肌电信号。

10.一种缓解儿童腹部不适的中药热敷装置，其特征在于，所述缓解儿童腹部不适的中药热敷装置包括：

温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度传感器检测热敷时温度数据；

肌电信号检测模块，与主控模块连接，用于通过肌电传感器检测腹部肌电信号数据；

定时模块，与主控模块连接，用于通过定时器设定热敷时间；

主控模块，与温度检测模块、肌电信号检测模块、定时模块、加热模块、温度调控模块、储药模块、按摩模块、肌电信号分析模块、显示模块连接，用于通过主控芯片控制各个模块正常工作；

加热模块，与主控模块连接，用于通过加热器进行加热热敷操作；

温度调控模块，与主控模块连接，用于通过调控模块对热敷温度进行调控操作；

储药模块，与主控模块连接，用于通过储药槽进行储放中药操作；

按摩模块，与主控模块连接，用于通过按摩器对热敷位置进行按摩操作；

肌电信号分析模块，与主控模块连接，用于通过分析程序对检测的肌电信号进行分析；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示检测的温度、热敷时间数据。