CN112353396A - 一种基于人体体表电信号的健康监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种基于人体体表电信号的健康监测方法，首先获取移动终端的通讯接口访问权限，并通过该通讯接口与体表电信号采集装置建立通讯连接，以用于接收体表电信号采集装置发出的体表电信号数据，体表电信号数据是体表电信号采集装置采集被电刺激的人体体表电信号获取的。然后通过移动终端的无线通讯模块将体表电信号数据发送给一云服务器，以用于云服务器依据体表电信号数据获取健康状态指数信息。再接收云服务器发回的健康状态指数信息，并显示。由于通过移动终端将体表电信号采集装置获取的体表电信号数据发送给云服务器，再接收云服务器发回的健康状态指数信息，使得基于人体体表电信号的健康监测更便捷，更易于家用推广和普及。

Description

一种基于人体体表电信号的健康监测系统和方法

技术领域

本发明涉及健康体检设备技术领域，具体涉及一种基于人体体表电信号的健康监测系统和方法。

背景技术

随着社会的进步，定期的健康检测已成为人们生活中的重要环节，基于人体体表电信号的体检装置因无创伤、无痛苦且检测全面，已经被广泛应用，例如心电、脑电、肌电等。但是基于人体体表电信号的体检装置数据获取的周期长，数据量大，其检测结果也需要专业的医护人员才能解读，并不能够民用化普及和推广，如何将基于人体体表电信号的健康检测设备进入社区，进入家庭，甚至成为人们日常生活进行自主体检的常规体检设备，是目前健康体检设备研究领域的主要研究方向。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何实现基于人体体表电信号的体检装置民用化普及和推广。

根据第一方面，一种实施例中提供一种基于人体体表电信号的健康监测系统，包括激励信号产生装置、体表电信号采集装置和无线通讯设备；

所述激励信号产生装置包括激励信号产生控制器、激励信号源电路、滤波电路、压控恒流源电路和激励信号输出电极组；所述激励信号产生控制器用于向所述激励信号源电路发送一源信号输出指令；所述激励信号源电路用于响应所述源信号输出指令输出一激励电信号；所述滤波电路用于对所述激励信号源电路输出的激励电信号进行滤波；所述压控恒流源电路用于将滤波后的所述激励电信号以恒电流的方式通过所述激励信号输出电极组输出，以用于对与所述激励信号输出电极组接触的人体体表进行电刺激；

体表电信号采集装置用于获取被电刺激的人体体表电信号，并对所述人体体表电信号进行采集以获取体表电信号数据；所述人体体表电信号包括所述人体体表响应所述激励电信号刺激的激励信号；

所述无线通讯设备用于将所述体表电信号数据发送给一云服务器，以用于所述云服务器依据所述体表电信号数据获取健康状态指数信息；所述健康状态指数信息用于健康状态的评估。

一实施例中，所述激励电信号包括扫频信号，所述扫频信号的频率范围包括1KHz至1MKHz；和/或，所述激励电信号包括正弦波电信号和/或方波电信号。一实施例中，所述压控恒流源电路通过所述激励信号输出电极组输出的激励电信号电压值不大于0.6V，电流值不大于0.6mA。一实施例中，所述激励信号输出电极组至少包括两个激励电极；所述激励电极包括片状电极，以面接触的方式覆盖于所述人体体表。一实施例中，所述滤波电路包括6阶巴特沃斯滤波器。一实施例中，所述体表电信号采集装置包括采集电极组、检测电路、采集电路和数据获取装置；所述采集电极组用于获取被电刺激的所述人体体表电信号；所述检测电路用于对所述人体体表电信号进行滤波放大；所述采集电路用于采集所述滤波放大后的人体体表电信号，并转化为体表电信号数据发送给所述数据获取装置；所述数据获取装置用于存储所述体表电信号数据。一实施例中，所述体表电信号数据包括阻抗信息、电传导性和/或电压值。一实施例中，还包括云服务器，用于依据所述体表电信号数据获取健康状态指数信息；

所述健康状态指数信息的获取包括：

对所述体表电信号数据进行时域特征提取、频域特征提取、非线性特征提取和/或基于神经网络的数据特征提取，以获取所述体表特征数据；所述时域特征提取包括提取所述体表电信号数据的平均值、最大值、最小值、范围、方差、偏度和/或峰态的数据特征，所述频域特征提取包括提取所述体表电信号数据变换到频域的带功率、香农熵和/或小波能量比的数据特征，所述非线性特征提取包括提取所述体表电信号数据的样本熵、关联维和/或去趋势波动分析后的数据特征，所述基于神经网络的特征提取包括通过循环神经网络和/或记忆网络提取所述体表电信号数据的数据特征；

将所述体表特征数据输入一健康状态指数信息与所述体表特征数据相关的健康状态指数数学模型；

获取所述健康状态指数数学模型输出的健康状态指数信息。

根据第二方面，一种实施例中提供一种基于人体体表电信号的健康监测方法，包括：

获取移动终端的通讯接口的访问权限；

通过所述通讯接口与体表电信号采集装置建立通讯连接；所述体表电信号采集装置用于获取被电刺激的人体体表电信号，并对所述人体体表电信号进行采集以获取所述体表电信号数据；

接收所述体表电信号采集装置发出的所述体表电信号数据；

通过所述移动终端的无线通讯模块将所述体表电信号数据发送给一云服务器；所述云服务器依据所述体表电信号数据获取健康状态指数信息，并将所述健康状态指数信息发送给所述移动终端；

接收所述云服务器发回的健康状态指数信息；所述健康状态指数信息用于健康状态的评估；

移动终端显示所述健康状态指数信息。

一实施例中，所述移动终端包括手机；和/或，所述通讯接口包括USB接口或蓝牙接口。

依据上述实施例的一种基于人体体表电信号的健康监测方法，首先获取移动终端的通讯接口访问权限，并通过该通讯接口与体表电信号采集装置建立通讯连接，以用于接收体表电信号采集装置发出的体表电信号数据，体表电信号数据是体表电信号采集装置采集被电刺激的人体体表电信号获取的。然后通过移动终端的无线通讯模块将体表电信号数据发送给一云服务器，以用于云服务器依据体表电信号数据获取健康状态指数信息。再接收云服务器发回的健康状态指数信息，并显示。由于通过移动终端将体表电信号采集装置获取的体表电信号数据发送给云服务器，再接收云服务器发回的健康状态指数信息，使得基于人体体表电信号的健康监测更便捷，更易于家用推广和普及。

附图说明

图1为一种实施例中健康监测系统的结构示意图；

图2为一种实施例中的体表电信号采集装置的结构示意图；

图3为一种实施例中四通道放大器的电路连接示意图；

图4为一种实施例中八通道放大器的电路连接示意图；

图5为一种实施例中多通道探测电路的放大电路的电路连接示意图；

图6为一种实施例中多通道探测电路的比例放大电路的电路连接示意图；

图7为一种实施例中体表电信号采集装置的工作流程示意图；

图8为另一种实施例中基于人体体表电信号的健康监测方法。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

随着我国人口老龄化，慢病发展年轻化，中国体检人口每年以较高的速度增长，体检金额巨大，而“医检分离”是体检服务主流方向。无创伤、无痛苦、全面检测人体器官组织的健康状况的产品成为目前重要的研究方向。本申请旨在提供一种易于家用推广和普及的人体健康检测评估方法，预测潜在的危险因素及疾病发展方向，对疾病做出早期预警，以提醒用户及时诊断和治疗。基于人体体表电信号的健康监测装置易于非专业人员操作使用，但对监测获取的监测结果却无法进行诊断。在本发明实施例中，通过移动终端将体表电信号采集装置获取得到体表电信号数据发送给云服务器，在接收云服务器发回的健康状态指数信息，使得基于人体体表电信号的健康监测更便捷，更易于家用推广和普及。

实施例一：

请参考图1，为一种实施例中健康监测系统的结构示意图，健康监测系统包括激励信号产生装置1、体表电信号采集装置2和无线通讯设备3。激励信号产生装置1包括激励信号产生控制器11、激励信号源电路12、滤波电路13、压控恒流源电路14和激励信号输出电极组15。激励信号产生控制器11用于向激励信号源电路12发送一源信号输出指令，激励信号源电路12用于响应源信号输出指令输出一激励电信号。滤波电路13用于对激励信号源电路12输出的激励电信号进行滤波。压控恒流源电路14用于将滤波后的激励电信号以恒电流的方式通过激励信号输出电极组15输出，以用于对与激励信号输出电极组15接触的人体体表进行电刺激。体表电信号采集装置2用于获取被电刺激的人体体表电信号，并对人体体表电信号进行采集以获取体表电信号数据。人体体表电信号包括人体体表响应激励电信号刺激的激励信号。无线通讯设备3用于将体表电信号数据发送给一云服务器4，以用于云服务器4依据体表电信号数据获取健康状态指数信息，健康状态指数信息用于健康状态的评估。

一实施例中，激励信号产生控制器包括STM32微控制器。一实施例中，激励信号源电路包括DDS频率合成器，激励信号源电路输出的激励电信号电压值不大于0.6V。一实施例中，激励电信号包括正弦波电信号和/或方波电信号。

一实施例中，激励电信号包括扫频信号，激励信号产生控制器发送的源信号输出指令包括起始频率F0和频率增量Δf，激励信号源电路响应源信号输出指令输出扫频信号。一实施例中，扫频信号的频率范围包括1KHz至1MKHz。例如，F0＝10KHz,Δf＝20KHz,则扫频信号的输出频率为10KHz、30KHz、50KHz、70KHz，…，1MHz。DDS频率合成器输出激励信号源是基于奈奎斯特采样原理，因此滤波电路包括低通滤波器以消除激励信号的频谱镜像，以输出平坦波形。一实施例中，滤波电路包括6阶巴特沃斯滤波器。一实施例中，压控恒流源电路通过设置恒流源的阻值，使其传递函数为：I_out＝V_in/1000，因激励信号源电路输出的激励电信号电压值不大于0.6V，所以经过压控恒流源电路输出的激励信号源得到电流最大值为0.6mA，满足人体安全电流。

一实施例中，激励信号输出电极组至少包括两个激励电极，每个激励电极为片状电极，以面接触的方式覆盖于人体体表。激励电极采用Ag/AgCl电极，具有成本高、安全性好等优点。每个电极的直径为2.5厘米。与电极阵列相比，比体表电信号采集装置使用的电极组更灵活，但占据更多的皮肤面积。一实施例中，STM32微控制器通过DDS频率合成器来产生可调频率的正弦波，再进入包括6阶巴特沃斯滤波器的滤波电路进行滤波、平滑，并输出到压控恒流源电路，得到1kHz至1MHz频率范围内连续可调且精度高、纹波小的恒流交流激励信号输出到待测身体部位的人体体表。

请参考图2，为一种实施例中的体表电信号采集装置的结构示意图，体表电信号采集装置包括采集电极组210、检测电路220、采集电路230和数据获取装置240。采集电极组210用于获取被电刺激的人体体表电信号。检测电路220用于对人体体表电信号进行滤波放大。采集电路230用于采集滤波放大后的人体体表电信号，并转化为体表电信号数据发送给数据获取装置240。数据获取装置240用于存储体表电信号数据。一实施例中，体表电信号数据包括人体体表电信号的阻抗信息、电传导性和电压值。一实施例中，采集电极组210包括检测电极212、参考电极213和DRL电极214。检测电极212用于通过直接或间接获取人体体表信号，直接获取包括电极直接探测的人体体表电信号，间接获取是人体响应电刺激反馈的人体体表电信号。参考电极213用于获取人体体表电信号时提供参考电信号。DRL电极214用于贴合设置在人体的右侧大腿根部的电极。检测电路220包括多通道探测电路221、功率调节电路222和右腿电信号驱动电路223。多通道探测电路221与检测电极212和参考电极213连接，一实施例中，采集电极组210包括多个检测电极212，多通道探测电路221分别与每个检测电极212连接，用于接收检测电极212获取的人体体表电信号，并过滤放大采集电极组210获取的人体体表电信号。右腿电信号驱动电路223与DRL电极214连接，用于作为多通道探测电路与人体之间的反馈回路，用于减少共模信号，如电源线干扰信号。功率调节电路222用于调节多通道探测电路221和右腿电信号驱动电路223的输出功率。采集电路230用于按预设采集频率采集人体体表电信号，并转化为数字信号。采集电路230包括模拟开关电路231、PGA232和ADC233。模拟开关电路231与多通道探测电路221连接，用于采用多路扫描的方式获取多通道探测电路输出的滤波放大后的人体体表电信号。PGA232为可编程增益放大器，数据获取装置240包括采样控制器241和数据存储器242，采样控制器241与模拟开关电路231、PGA232和ADC233连接，用于采集电路230的启动和停止、配置参数及控制数字信号转化后的体表电信号数据的输出。数据存储器242用于储存数字信号转化后的体表电信号数据。

一实施例中，为了适应更复杂的人体体表电信号检测环境，我们需要一种增益可调、信道数可伸缩的体表电信号采集装置。首先，对电极的输入方式进行了优化，与现有技术中的相同通道数量的采集设备相比，电极数量减少了30％。然后，由于不同区域的人体体表电信号之间的差异很大，所以多通道检测电路的增益可调，同时也满足采样电压范围，充分保证了16位的采样精度。一实施例中，电极组的检测电极包括输入和输出两种类型，通过导电凝胶与皮肤紧密接触，实现电压和电流的传导。一实施例中，每个检测电路有4路采集人体电信号的电路，分别可以调节电压增益。右腿电信号驱动电路作为人体与检测电路之间的反馈回路，用于减少共模信号，如电源线的干扰。一实施例中，检测电路的电源管理单元支持电池和USB两种模式供电。一实施例中，采集电路将检测电路输出的连续模拟电压转换为离散的数字值，支持最多64路ADC，总采样率250K/s。数据获取装置基于图形化编程语言LabView，一方面可以对采集电路的采样参数进行设置，如通道数、电压范围等。一实施例中，采集电路采用8通道16位分辨率的模数转换器(ADC)，将采集电路输出的响应信息的模拟电压，量化为可供数据存储器存储的数据。其通道数和采样率等参数受采样控制器配置。一实施例中，数据获取装置的采样控制器包括STM32，控制器设置的参数包括激励信号产生装置产生激励电信号、控制ADC进行多通道数据采集、利用定时器配置ADC采集的速率、LCD显示各通道采集数据的波形、矩阵键盘对系统的开始/结束和信息录入进行交互等。数据存储器建立标准的数据管理系统，将采集到的数据按照规定的格式存储到数据库中。一实施例中，数据存储器包括SD卡，可通过拔插SD卡的方式获取体表电信号数据。

一实施例中，检测电极采用Ag/AgCl电极，具有成本高、安全性好等优点。每个电极的直径为2.5厘米。一实施例中，每个通道的探测电路对应11个电极，包括9个检测电极，1个参考电极和1个DRL电极。参考电极将人体连接到板上的共地以抵抗共模干扰，降低噪声，而DRL电极通过反馈回路快速放电以达到同样的目的。除DRL电极外，其余10个作为输入的检测电极。一实施例中，检测电极信号的输入方式有单端和差分两种。与电极阵列相比，本申请的体表电信号采集装置使用的采集电极组更灵活，但占据更多的皮肤面积。如果采用8通道探测电路，以差分输入方式对同一区域相邻人体体表进行检测，则需要11个检测电极。

请参考图3，为一种实施例中四通道放大器的电路连接示意图，包括八个仪表放大器INA，每个仪表放大器INA的反相输入端连接在一起并作为公共检测端，同相输入端分别连接电极DE_1A、电极DE_1B、电极DE_2A、电极DE_2B、电极DE_3A、电极DE_3B、电极DE_4A、电极DE_4B、电极DE_5A、电极DE_5B、电极DE_6A、电极DE_6B、电极DE_7A、电极DE_7B、电极DE_8A和电极DE_7B。由于合适采集的人体皮肤面积是有限的，电极之间的间距会随着数目的增加而变小。电极的使用不仅麻烦，而且相邻电极发出的信号也容易在肌肉间干扰。

请参考图4，为一种实施例中八通道放大器的电路连接示意图，包括八个仪表放大器INA，每个仪表放大器INA的一个连接端CDE电连接在一起，另一个连接端分别连接电极DE₁、电极DE₂、电极DE₃、电极DE₄、电极DE₅、电极DE₆、电极DE₇和电极DE₈。如图4所示的采集电极组将八路仪表放大器的反相输入端连接到检测电路上后，每个通道只需要一个公共的检测电极。多通道探测电路的主要作用是放大和滤波，人体体表电信号作为一种生物电信号，具有振幅小、频率低的特点，典型幅值在1mV左右。一实施例中，多通道探测电路的供电电压为±2.5V。为了充分利用ADC的分辨率，增益是可调的，使每个通道输出的电压范围与电源电压一致。另一方面，如果采用高增益单级放大电路，外部电磁干扰和电极与皮肤之间的极化电压都有可能使放大器饱和而丢失有用信息。

请参考图5，为一种实施例中多通道探测电路的放大电路的电路连接示意图，一实施例中，采用两级放大，两级放大之间有合适的信号滤波电路。两级放大包括放大器A₁、放大器A₂、放大器A₃、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、和电阻Rg。放大器A₁的正输入端作为放大电路的第一输入端。电阻R1一端与放大器A₁的负输入端连接，另一端与放大器A₁的输出端连接。放大器A₂的正输入端作为放大电路的第二输入端。电阻R2一端与放大器A₂的负输入端连接，另一端与放大器A₂的输出端连接。电阻R3一端与放大器A₁的输出端连接，另一端与放大器A₃的负输入端连接。电阻R4一端与放大器A₂的输出端连接，另一端与放大器A₃的负输入端连接。电阻R5一端与放大器A₃的负输入端连接，另一端接地。放大器A₃的输出端作为放大电路的输出端。电阻Rg连接在放大器A₁的负输入端和放大器A₂的负输入端之间。一实施例中，由于多级放大器的噪声主要来自于第一级，因此选用仪器放大器AD8223，它具有低噪声、高共模抑制比和高输入阻抗的优点。

请参考图6，为一种实施例中多通道探测电路的比例放大电路的电路连接示意图，比例放大电路包括放大器A₄、电阻R7、电阻R8和可调电阻Ra。电阻R7的一端作为比例放大电路的输入端，另一端与放大器A₄的负输入端连接。电阻R8的一端与放大器A₄的正输入端连接，另一端接地。可调电阻Ra一端与放大器A₄的负输入端连接，另一端与放大器A₄的输出端连接。一实施例中，比例放大器电路采用可调电阻Ra实现可调增益。

请参考图7，为一种实施例中体表电信号采集装置的工作流程示意图。一实施例中，激励信号产生装置的激励信号输出电极和体表电信号采集装置的采集电极，针对同一检测点，呈直线排布，其中内侧两电极为激励信号输出电极，外侧两电极为采集电极，激励信号输出电极向对应人体体表施加可变频的电信号刺激，与此同时采集检测电极两点之间的电势差。

体表电信号采集装置的工作流程包括：

将采集电极组贴合设置在人体体表，体表电信号采集装置开始供电，激励信号产生装置开始产生激励电信号。

步骤S10，体表电信号采集装置初始化。

步骤S11，多通道探测电路获取人体体表电信号，未获取到人体体表电信号重新初始化，反之执行步骤S12。

步骤S12，设置检测电路的探测电路的通道。

步骤S13，设置检测电路的电压范围。

步骤S14，设置采集电路的采样率。

步骤S15，判断输出波形是否正确，正确执行步骤S16，反之重新初始化。

步骤S16，储存转化为数字信号的人体体表电信号。

步骤S17，判断是否完成所有采样，未完成则重新初始化继续重新采集。

完成所有采样后，结束采集。

一实施例中，为了满足体表电信号采集装置具体使用场景的要求，获得最优的采集性能，采样控制器通过控制信号配置采集卡。一实施例中，采集电路的型号采用PCI-1747U，具有16位高分辨率、250kS/s采样率、64通道单端或32通道差分模拟输入、单极或双极输入范围。采集电路上的模块主要包括16位a/D转换器、1k样本FIFO缓冲区和通用PCI总线。数据获取装置采用LabView作为一种图形化编程语言，可以简化编程过程，直观地展示系统的功能。

一实施例中，如图1所示，健康监测系统还包括云服务器4，用于依据体表电信号数据获取健康状态指数信息。其中，健康状态指数信息的获取包括对体表电信号数据进行时域特征提取、频域特征提取、非线性特征提取和基于神经网络的数据特征提取，以获取所述体表特征数据。其中，时域特征提取包括提取所述体表电信号数据的平均值、最大值、最小值、范围、方差、偏度和峰态的数据特征，频域特征提取包括提取体表电信号数据变换到频域的带功率、香农熵和小波能量比的数据特征，非线性特征提取包括提取体表电信号数据的样本熵、关联维和去趋势波动分析后的数据特征，基于神经网络的特征提取包括通过循环神经网络和记忆网络提取体表电信号数据的数据特征。将体表特征数据输入一健康状态指数信息与体表特征数据相关的健康状态指数数学模型。获取健康状态指数数学模型输出的健康状态指数信息。

在本申请一实施例中，基于人体体表电信号的健康监测系统包括激励信号产生装置、体表电信号采集装置、无线通讯设备和云服务器。首先获取体表电信号采集装置发出的体表电信号数据，体表电信号数据是体表电信号采集装置采集被电刺激的人体体表电信号获取的。然后通过无线通讯设备发送给云服务器，以用于云服务器依据体表电信号数据获取健康状态指数信息。由于通过无线通讯设备将体表电信号采集装置获取的体表电信号数据发送给云服务器，再由云服务器获取健康状态指数信息，使得基于人体体表电信号的健康监测更便捷，更易于家用推广和普及。

请参考图8，为另一种实施例中基于人体体表电信号的健康监测方法，健康监测方法包括：

步骤100，获取接口访问权限并建立通讯连接。获取移动终端的通讯接口的访问权限，通过通讯接口与体表电信号采集装置建立通讯连接。其中，体表电信号采集装置用于获取被电刺激的人体体表电信号，并对人体体表电信号进行采集以获取体表电信号数据。一实施例中，移动终端包括手机。一实施例中，通讯接口包括USB接口或蓝牙接口。

步骤200，获取体表电信号数据。移动终端通过通讯接口接收体表电信号采集装置发出的体表电信号数据。

步骤300，获取健康状态指数信息。无线通讯模块将体表电信号数据发送给云服务器，以用于服务器依据体表电信号数据获取健康状态指数信息。其中，服务器依据体表电信号数据获取健康状态指数信息的方法包括：云服务器对体表电信号数据进行特征提取，以获取体表特征数据，再将表特征数据输入健康状态指数信息与体表特征数据相关的健康状态指数数学模型，以获取健康状态指数信息。

对体表电信号数据进行特征提取包括时域特征提取、频域特征提取、非线性特征提取和基于神经网络的特征提取。时域特征提取包括提取经络体表电信号的平均值、最大值、最小值、范围、方差、偏度和/或峰态的信号特征。均值从整体反映经络体表电信号的平均水平，方差反映了经络体表电信号偏离平均值的程度，偏度反映经络体表电信号中数据分布的偏斜方向和程度，峰态反映经络体表电信号数据分布的尖锐程度。频域特征提取包括提取经络体表电信号变换到频域的带功率、香农熵和小波能量比的信号特征。频域分析方法能够将经络体表电信号从时域变换到频域，然后按照不同频段反映经络体表电信号的能量分布情况。非线性特征提取包括提取所述经络体表电信号的样本熵、关联维和/或去趋势波动分析后的信号特征。非线性分析是基于非线性的其他领域分析方法来反映经络体表电信号的特性，可以从多尺度深层次展现信号特点。能够关注到经络体表电信号序列所蕴含的复杂的非线性成分。基于神经网络的特征提取包括通过循环神经网络和记忆网络提取经络体表电信号的信号特征。因经络体表电信号为时序信号，适合采用循环神经网络和记忆网络提取信号特征，能够长时间关注到序列中的时间连续性。神经网络的输入是固定时长的经络体表电信号序列，随后经由卷积层，归一层，激活层，池化层，全连接层组成，采用Adam优化器进行训练。当训练过程中损失收敛时，存储训练期间效果最优的参数模型，用这个模型去掉最后的全连接层得到神经网络的特征提取提取器。

健康状态指数数学模型的获取方法包括：获取至少一种已知病情的与疾病相关的体表电信号数据，提取已知病情的与疾病相关的体表电信号数据的体表特征数据，并与健康状态指数信息建立对应关系，以获取数学模型。已知病情包括健康的和与患有不同病情的病人。将上述一种或多种特征提取方式结合起来，获取的综合特征称为经络特征信号。经络特征信号的抽取，可以采用SVM或SVR、LR、RF、GBDT、XGBoost、LGB等等机器模型进行训练，得到最终的健康状态评估。

步骤400，显示健康状态指示信息。云服务器将健康状态指数信息发送给移动终端，以用于移动终端显示健康状态指数信息。健康状态指数信息用于健康状态的评估。

在本申请一实施例中，公开了一种健康监测方法，首先获取移动终端的通讯接口访问权限，并通过该通讯接口与体表电信号采集装置建立通讯连接，以用于接收体表电信号采集装置发出的体表电信号数据，体表电信号数据是体表电信号采集装置采集被电刺激的人体体表电信号获取的。然后通过移动终端的无线通讯模块将体表电信号数据发送给一云服务器，以用于云服务器依据体表电信号数据获取健康状态指数信息。再接收云服务器发回的健康状态指数信息，并显示。由于通过移动终端将体表电信号采集装置获取的体表电信号数据发送给云服务器，再接收云服务器发回的健康状态指数信息，使得基于人体体表电信号的健康监测更便捷，更易于家用推广和普及。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种基于人体体表电信号的健康监测系统，其特征在于，包括激励信号产生装置、体表电信号采集装置和无线通讯设备；

所述激励信号产生装置包括激励信号产生控制器、激励信号源电路、滤波电路、压控恒流源电路和激励信号输出电极组；所述激励信号产生控制器用于向所述激励信号源电路发送一源信号输出指令；所述激励信号源电路用于响应所述源信号输出指令输出一激励电信号；所述滤波电路用于对所述激励信号源电路输出的激励电信号进行滤波；所述压控恒流源电路用于将滤波后的所述激励电信号以恒电流的方式通过所述激励信号输出电极组输出，以用于对与所述激励信号输出电极组接触的人体体表进行电刺激；

体表电信号采集装置用于获取被电刺激的人体体表电信号，并对所述人体体表电信号进行采集以获取体表电信号数据；所述人体体表电信号包括所述人体体表响应所述激励电信号刺激的激励信号；

所述无线通讯设备用于将所述体表电信号数据发送给一云服务器，以用于所述云服务器依据所述体表电信号数据获取健康状态指数信息；所述健康状态指数信息用于健康状态的评估。

2.如权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，所述激励电信号包括扫频信号，所述扫频信号的频率范围包括1KHz至1MKHz；

和/或，所述激励电信号包括正弦波电信号和/或方波电信号。

3.如权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，所述压控恒流源电路通过所述激励信号输出电极组输出的激励电信号电流值不大于0.6mA；所述激励信号源电路输出的激励电信号电压值不大于0.6V。

4.如权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，所述激励信号输出电极组至少包括两个激励电极；所述激励电极为片状电极，以面接触的方式覆盖于所述人体体表。

5.如权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，所述滤波电路包括6阶巴特沃斯滤波器。

6.如权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，所述体表电信号采集装置包括采集电极组、检测电路、采集电路和数据获取装置；

所述采集电极组用于获取被电刺激的所述人体体表电信号；

所述检测电路用于对所述人体体表电信号进行滤波放大；

所述采集电路用于采集所述滤波放大后的人体体表电信号，并转化为体表电信号数据发送给所述数据获取装置；

所述数据获取装置用于存储所述体表电信号数据。

7.如权利要求6所述的健康监测系统，其特征在于，所述体表电信号数据包括阻抗信息、电传导性和/或电压值。

8.如权利要求1所述的健康监测系统，其特征在于，还包括云服务器，用于依据所述体表电信号数据获取健康状态指数信息；

所述健康状态指数信息的获取包括：

对所述体表电信号数据进行时域特征提取、频域特征提取、非线性特征提取和/或基于神经网络的数据特征提取，以获取所述体表特征数据；所述时域特征提取包括提取所述体表电信号数据的平均值、最大值、最小值、范围、方差、偏度和/或峰态的数据特征，所述频域特征提取包括提取所述体表电信号数据变换到频域的带功率、香农熵和/或小波能量比的数据特征，所述非线性特征提取包括提取所述体表电信号数据的样本熵、关联维和/或去趋势波动分析后的数据特征，所述基于神经网络的特征提取包括通过循环神经网络和/或记忆网络提取所述体表电信号数据的数据特征；

将所述体表特征数据输入一健康状态指数信息与所述体表特征数据相关的健康状态指数数学模型；

获取所述健康状态指数数学模型输出的健康状态指数信息。

9.一种基于人体体表电信号的健康监测方法，其特征在于，包括：

获取移动终端的通讯接口的访问权限；

通过所述通讯接口与体表电信号采集装置建立通讯连接；所述体表电信号采集装置用于获取被电刺激的人体体表电信号，并对所述人体体表电信号进行采集以获取所述体表电信号数据；

接收所述体表电信号采集装置发出的所述体表电信号数据；

通过所述移动终端的无线通讯模块将所述体表电信号数据发送给一云服务器；所述云服务器依据所述体表电信号数据获取健康状态指数信息，并将所述健康状态指数信息发送给所述移动终端；

接收所述云服务器发回的健康状态指数信息；所述健康状态指数信息用于健康状态的评估；

移动终端显示所述健康状态指数信息。

10.如权利要求9所述的健康监测方法，其特征在于，所述移动终端包括手机；

和/或，所述通讯接口包括USB接口或蓝牙接口。

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