CN112057072A - 一种人体经络信号检测与健康评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体经络信号检测与健康评估系统，包括：经络信号检测装置、主机与云服务器。所述经络信号检测装置通过蓝牙与主机连接，主机通过移动互联网与云服务器连接。所述经络信号检测装置，用于采集人体经络的电阻抗信号，并将电阻抗信号传送到主机；所述主机，用于接受经络电阻抗信号，并将被检测者的个人基本信息及健康信息，上传到云服务器，接受云服务器反馈信息，进行显示；所述云服务器，用于接受经络阻抗信号、个人基本信息与健康信息，并对它们进行处理分析，根据分析结果，给予健康指导建议，将分析结果与健康指导建议反馈给主机。本发明应用中医经络理论，采用四电极法，检测前额中心至左右脚不同经络通道的电阻抗信号，通过互联网云端服务器软件评估人体的健康状况。
Description
技术领域
本发明涉及人体生物电检测、处理与分析，具体涉及经络信号检测与健康评估仪。
背景技术
俗话云：“千里之行，始于足下”，脚是人体非常重要的器官，双足承载着身体的全部重量，奔波千里，劳苦功高；又云“人之有足，如树之有根；树枯根先竭，人老足先衰”，可见足部与人体健康有着十分密切的关系。《黄帝内经》，《灵枢·逆顺肥瘦》记载："手之三阴，从脏走手；手之三阳，从手走头；足之三阳，从头走足；足之三阴，从足走腹。"《黄帝内经灵枢·经脉》，对足阳明胃经、足少阳胆经、足太阳膀胱经、足厥阴肝经、足太阴脾经、足少阴肾经的记载：“胃足阳明之脉，起于鼻之交頞中，……，循发际，至额颅；其支者，从大迎前下人迎，……，下循胫外廉，下足跗，入中指内间；其支者，下廉三寸而别，下入中指外间；其支者，别跗上，入大趾间，出其端。” “胆足少阳之脉，起于目锐眦，……，下出外踝之前，循足跗上，入小指次指之间；其支者，别跗上，入大指之间，循大指歧骨内出其端，还贯爪甲，出三毛。”“膀胱足太阳之脉，起于目内眦，……；其支者，从髆内左右，……，下合腘中；以下贯踹内，出外踝之后，循京骨，至小趾外侧。” “足厥阴脉，循大指间，以上出腘内廉，上八寸，交泰阴脉，口股内，上入脞间。” “脾足太阴之脉，起于大指之端，循指内侧白肉际，过核骨后，上内踝前廉，上踹内，循胫骨后，交出厥阴之前，上膝股内前廉，入腹属脾，络胃，上膈，挟咽，连舌本，散舌下。其支者，复从胃，别上膈，注心中。” “肾足少阴之脉，起于小指之下，邪走足心，……；其支者，从肺出络心，注胸中。”《黄帝内经》：经络，营阴阳、行气血、决死生、处百病。经络是人体气血的通路，是经脉与络脉的总称，起到沟通内外、贯穿上下、联系左右、网络周身的作用，故“经脉者，所以决死生，处百病，调虚实，不可不通。”生命是否存在，取决于经络。疾病之所以发生，是由于经络出了问题；疾病之所以能够治疗，也是由于经络起作用。
已有研究表明，经络的生物电信号与人体健康状况密切相关，如穴位的阻抗比周围非穴位点低，经络具有良导络性质，经络的运行状况异常时，生物电也会产生相应变化，因此，可以通过检测人体经络的生物电信号，获知人体组织器官及系统的健康状况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何通过足部的六经检测并评估人体健康状况。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案，设计一种经络检测仪，包括经络信号检测装置、主机与云服务器。
所述经络信号检测装置通过蓝牙与主机连接，主机通过移动互联网与云服务器连接。
所述经络信号检测装置，用于采集人体经络的电阻抗信号，并将电阻抗信号传送到主机；所述主机，用于接受经络电阻抗信号，并将被检测者的个人基本信息及健康信息，上传到云服务器，接受云服务器的分析结果及信息，并进行显示；所述云服务器，用于接受经络阻抗信号、个人基本信息与健康信息，并对它们进行处理分析，对健康状态进行评估，根据分析评估结果，给予健康指导建议，将分析结果与健康指导建议反馈给主机；所述经络信号检测装置，包括信号采集单元、检测组件。
所述经络信号采集单元，包括前额中心、左右脚趾左右侧检测单元，通过前额中心激励与检测电极与左右脚趾左(右)侧检测单元的激励与检测电极，构成4电极阻抗检测通路；所述检测组件，包括集成模拟前端、微控制器、蓝牙模块、电源及LED显示模块等模块。
所述信号采集单元电极与集成模拟前端相连接，所集成模拟前端、微控制器、蓝牙模块相连接，LED显示模块与微控制器连接。
所述电源模块，为集成模拟前端、微控制器、蓝牙模块及LED显示模块供电。
所述信号采集单元，其中信号采集一端，根据每只脚5个脚趾的结构设置有5个凹槽，5个凹槽左右侧各设有两个独立检测电极与独立激励电极，电极表面为凹弧形曲面，以贴合脚趾两侧，各凹槽之间的凸起部分，将各凹槽隔离。每只脚共10个检测电极和10个激励电极，双脚共20个检测电极与20个激励电极。
所述的信号采集单元，信号采集另一端，设计为头戴式结构，在前额中心设置两个独立的电极，其中一个为检测电极，另一个为激励电极。头戴式结构具有弹性，以适配不同大小的头部。
所述的4电极阻抗检测通路，通过前额中心两个独立的激励电极与检测电极对，和每一脚趾左或右侧的激励电极与检测电极对，构成4电极。采用4电极电阻抗检测法，每只脚采集共10个单元对应人体经络的足三阳经与足三阴经共10个通道的电阻抗信号，双脚共采集20个通道的电阻抗信号。
所述被检测者的个人基本信息包括姓名、年龄、性别、体重、居住地等，健康信息包括血压、病史、体质类型与健康状况；所述体质分平和质、气虚质、阳虚质、阴虚质、痰湿质、湿热质、血瘀质、气郁质和特禀质等共9种类型；所述的健康状况，包括健康、亚健康与不健康三种类型，其中，亚健康是指身体存在潜在病变，但没有明显临床症状并被确诊的情形，不健康是指经临床确诊患有某种类型病症的情形；所述云服务器接受主机传送的信息，进行如下处理：
1、构建样本数据库，采集不同人群的多通道电阻抗信号，记录健康状况与体质类型，构建样本数据库；
2、样本数据划分，将样本按一定比例随机划分为训练集、验证集和测试集；
3、建立健康状况评估模型与训练，将体质或健康状况作为类别标签，其它信息作为特征，将训练集、验证集输入机器学习模型进行训练，优化模型参数，直至收敛；
4、将测试集输入训练好的机器学习模型，进行测试，得到模型的分类结果，采用分类性能量化指标对模型进行评估；
5、采集新的样本多通道阻抗信号，记录其个人信息，将它们输入训练好的机器学习模型，进行健康状况评估；
6、根据模型的输出结果，对有健康风险者给出健康预警，并根据体质类型与健康状况，给予健康指导建议，将预警信息与指导建议反馈给主机。
本发明相对于现有技术，具有以下效果：
1、以传统中医的足三阴经、足三阳经为切入点，通过检测前额中心至脚趾不同区的阻抗值，将其发送到云端服务器，基于大数据，采用具有卓越学习与判断能力的机器学习模型，可实现健康状况的精确评估，避免因个人经验、水平差异而出现的不一致性；
2、基于传统中医经络理论，人体各经络的结构与功能，既各司其职，又协同运行，构成人体系统运行的网络。因此，本发明，既可用于判断体质类型，也可识别疾病类型；
3、中医的优势在于发现及治疗“未病”，本发明，采用机器学习算法，可构建“未病”或亚健康人群的评估模型，早期发现疾病隐患或风险，并给出预警。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明足底信号检测单元结构；
图3为发明脚趾检测单元电极结构；
图4为本发明头戴式前额检测单元电极结构；
图5为本发明检测组件结构；
图6为本发明系统流程图。
具体实施方式
实施例一
以下结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明包括经络信号检测装置、主机与云服务器。
如图2所示，左右脚趾左右侧检测单元，左右脚结构对称，以左脚为例，分为底座F与脚趾左右侧电极，其中A11,A12分别为大脚趾左侧激励和检测电极，A21,A22为大脚趾右侧激励和检测电极，对应的足太阴脾经、足阳明胃经，同样地，B11,B12,B21,B23分别为食指左右侧激励与检测电极，对应足阳明胃经，脚中指的C11,C12,C21,C23电极，对应足阳明胃经，无名指的D11,D12,D22,D23电极，对应足少阴胆经，小脚趾的E11,E12,E21,D22电极，对应的是足太阳膀胱经和足少阴肾经。图3 为其中一个脚趾区电极结构详图。
图4的头戴式装置，在前额中心，上下有两个电极F11,F12，其中一个为激励电极，另一个为检测电极，作为身体远端检测单元；它们与某一脚趾同侧的两个激励电极和检测电极，构成4电极对。
如图5所示，所述检测组件的集成模拟前端，采用AFE4300芯片，用于采集阻抗信号、滤波、放大及模数转换。
所述检测组件的微控制器，采用STM32F103RCT6，用于控制集成模拟前端的信号采集、接受、传输与显示。
所述检测组件的蓝牙模块，采用低功耗蓝牙芯片MS50SFB，通过串口接受来自集成模拟前端的电阻抗信号，并将信号传送给主机；所述检测组件的电源，采用USB电源芯片RAA230161，输入电压为24V，输出电压为5.3V、9.15V、12.1V、15.1V、20V，输出电流为0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A，具有过压、过流、保护、过温、短路(锁存式) 及欠压锁定电路。
所述检测组件的LED显示模块，采用HT1621B芯片。
主机通过微控制器启动检测组件，开始依次检测20个通道的电阻抗信号，将其通过蓝牙通讯方式，将信号传输到主机，并存储。
优选地，主机接受到所有通道电阻抗信号后，按以下步骤对信号进行分析与健康状况评估：
1、构建样本数据库，采集健康、亚健康与经确诊的某一类型疾病患者(不健康)三种人群的多通道电阻抗信号，记录其个人信息，如姓名、性别、年龄、身高、体重等；根据国家《中医体质分类与判定》标准，将每一样本划分为平和质、气虚质、阳虚质、阴虚质、痰湿质、湿热质、血瘀质、气郁质和特禀质等9个类型中的一种；
2、将个人信息、阻抗值、体质类型与健康状况信息通过互联网发送到云端服务器，建立健康信息数据库；
3、云端服务器对样本数据划分，按8：2比例随机划分为训练集和测试集；
4、云端服务器建立健康状况评估模型与训练，将样本健康、亚健康及不健康作为类别标签，其它信息作为特征，采用基于梯度提升框架的XGBoost机器学习模型，将训练集特征输入网络进行训练，优化模型参数，直至收敛；
5、云端服务器将测试集特征输入训练好的XGBoost模型，进行测试，得到模型的分类结果，采用分类性能量化指标对模型进行评估；
6、采集新的样本多通道阻抗信号，将信号发送至主机，主机记录其个人信息、判定其体质类型，将个人信息、阻抗值、体质类型等信息通过互联网发送到云端服务器；
7、云端服务器接受信息后，将它们输入训练好的XGBoost模型，进行健康状况评估，判断属于健康、亚健康还是不健康类型，并给出指导建议；
8、云端服务器将健康评估结果及指导建议，发送到主机，主机显示结果和指导建议。
Claims (9)
1.一种人体经络信号检测与健康评估系统，其特征在于，包括：经络信号检测装置、主机与云服务器；所述经络信号检测装置通过蓝牙与主机连接，主机通过移动互联网与云服务器连接；所述经络信号检测装置，用于采集人体经络的电阻抗信号，并将电阻抗信号传送到主机；所述主机，用于接受经络电阻抗信号，并将被检测者的个人基本信息及健康信息，上传到云服务器，接受云服务器反馈信息，进行显示；所述云服务器，用于接受经络阻抗信号、个人基本信息与健康信息，并对它们进行处理分析，根据分析结果，给予健康指导建议，将分析结果与健康指导建议反馈给主机。
2.根据权利要求1所述人体经络信号检测与健康评估系统，其特征在于：所述被检测者的个人基本信息包括姓名、年龄、性别、体重、居住地等，健康信息包括血压、病史、体质类型与健康状况。
3.根据权利要求2所述人体经络信号检测与健康评估系统，其特征在于：所述体质分平和质、气虚质、阳虚质、阴虚质、痰湿质、湿热质、血瘀质、气郁质和特禀质等共9种类型。
4.根据权利要求2所述人体经络信号检测与健康评估系统，其特征在于：所述的健康状况，包括健康、亚健康与不健康三种类型，其中，亚健康是指身体存在潜在病变，但没有明显临床症状并被确诊的情形，不健康是指经临床确诊患有某种类型病症的情形。
5.根据权利要求1所述人体经络信号检测与健康评估系统，其特征在于：所述云服务器接受主机传送的信息，进行如下处理:
（1）构建样本数据库，采集不同人群的多通道电阻抗信号，记录健康状况与体质类型，构建样本数据库；
（2）样本数据划分，将样本按一定比例随机划分为训练集、验证集和测试集；
（3）建立健康状况评估模型与训练，将体质或健康状况作为类别标签，其它信息作为特征，将训练集、验证集输入机器学习模型进行训练，优化模型参数，直至收敛；
（4）将测试集输入训练好的机器学习模型，进行测试，得到模型的分类结果，采用分类性能量化指标对模型进行评估；
（5）采集新的样本多通道阻抗信号，记录其个人信息，将它们输入训练好的机器学习模型，进行健康状况评估；
（6）根据模型的输出结果，对有健康风险者给出健康预警，并根据体质类型与健康状况，给予健康指导建议，将预警信息与指导建议反馈给主机。
6.根据权利要求1所述人体经络信号检测系统，其特征在于：所述经络信号检测装置，包括信号采集单元、检测组件；所述经络信号采集单元，包括前额中心、左右脚趾左右侧检测单元，通过前额中心激励与检测电极与左右脚趾左(右)侧检测单元的激励与检测电极，构成4电极阻抗检测通路； 所述检测组件，包括集成模拟前端、微控制器、蓝牙模块、电源及LED显示模块等模块；所述信号采集单元电极与集成模拟前端相连接，所集成模拟前端、微控制器、蓝牙模块相连接，LED显示模块与微控制器连接；所述电源模块，为集成模拟前端、微控制器、蓝牙模块及LED显示模块供电。
7.根据权利要求6所述的人体经络信号检测系统，其特征在于，所述信号采集单元，其中信号采集一端，根据每只脚5个脚趾的结构设置有5个凹槽，5个凹槽左右侧各设有两个独立检测电极与独立激励电极，电极表面为凹弧形曲面，以贴合脚趾两侧，各凹槽之间的凸起部分，将各凹槽隔离；每只脚共10个检测电极和10个激励电极，双脚共20个检测电极与20个激励电极。
8.根据权利要求6所述的人体经络信号检测系统，其特征在于，所述的信号采集单元，信号采集另一端，设计为头戴式结构，在前额中心设置两个独立的电极，其中一个为检测电极，另一个为激励电极；头戴式结构具有弹性，以适配不同大小的头部。
9.根据权利要求6所述的人体经络信号检测系统，其特征在于，所述的4电极阻抗检测通路，通过前额中心两个独立的激励电极与检测电极对，和每一脚趾左或右侧的激励电极与检测电极对，构成4电极；采用4电极电阻抗检测法，每只脚采集共10个单元对应人体经络的足三阳经与足三阴经共10个通道的电阻抗信号，双脚共采集20个通道的电阻抗信号。
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