[发明专利]基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统

权利要求书

1.基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于，包括：模块1、模块2、模块3和模块4，所述模块1和模块2之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块3之间通过蓝牙连接，所述模块2和模块4之间通过WIFI连接；

其中所述模块1为负责收集和发送手机使用状态信息、存储用户使用记录，并且向用户提供预警服务的手机APP，同时所述模块1安装运行于用户智能手机中；

其中所述模块2为负责采集人体姿态信号、与其它模块间进行收发数据，并且对各项数据进行处理的电子电路处理模块，同时所述模块2安装佩戴于人体上臂；

其中所述模块3为用于实时采集和发送人体心电信号的电子电路心电模块，同时所述模块3通过2个电极贴附于人体手臂或左胸前；

其中所述模块4为用于辅助处理模块，完成人体姿态信号采集任务的电子电路辅助模块，同时所述模块4安装佩戴于人体下肢大腿靠近膝盖位置处；

所述模块2由嵌入式控制器、无线通信模块蓝牙1、显示模块、无线通信模块WiFi_1和无线通信模块蓝牙2、语音播报单元、角度传感器、输入按键、数字信号处理器、数据存储单元、电源构成；

所述模块2工作执行包含以下任务：

任务一，通过角度传感器采集人体姿态信号，且通过WiFi接收来自模块4的人体姿态信号，并利用这两组数据进行人体姿态识别；

任务二，通过蓝牙通信模块接收来自模块3的心电数据，并用数字信号处理器快速处理这些数据；

任务三，通过按键开关接收用户的指令，通过显示模块和语音播报单元将模块2的工作状态和数据处理结果显示呈现给用户，以进行人机互动；

任务四，将数字信号处理器的处理结果存储在存储单元之中，以便调用；

任务五，嵌入式控制器根据本模块识别出的人体姿态信息、本模块中数字信号处理器的心率变异性分析结果、模块1传来的手机使用情况三项数据进行综合分析，将数据传送给数字信号处理器，并根据风险计算公式计算出风险系数，同时还将风险系数与特定的数据阈值进行比较，以便下达预警指令；

任务六，通过蓝牙模块将用户使用手机的实时风险系数和预警指令发送给模块1；

所述任务一中，嵌入式控制器识别人体典型姿态的方法，主要是将获得的两个角度传感器的角度数据与经验数据进行对照，从而完成姿态识别；

所述任务一、任务二和任务六中，模块2通过蓝牙或WiFi与其它模块进行双向通信；

所述任务二中，数字信号处理器进行心率变异性分析，主要采用含时域分析方法和频域分析方法的线性分析方法；将得到的心率变异性分析结果和医学通用指标进行比对，从而判别身体不良的状况和潜在风险，时域指标代表正常心率R-R间期的离散趋势变化情况，频域指标用于分析心电信号功率谱，从而观察交感神经与副交感神经活动的变化；

所述任务五中，风险系数是判别用户是否存在手机使用行为风险的依据，当风险系数达到或超过特定的数据阈值时，系统认为用户正处在不良的手机使用行为状态下，模块2便向模块1下达预警指令，基于心率变异性指标的风险系数的计算原理和公式如下：

生理风险系数：

上式中，i,u,v,e∈[1,6]；且i、u、v、e均为整数；

R_i表示依据第i项心率变异性指标计算而得的生理风险数据；

P_u为不同年龄条件下的人群使用手机时在心率变异性上产生不良反应的概率；

Q_v为人们在六种不同身体姿态条件下使用手机时从心率变异性指标上反应出受不良影响的概率；

a_we为人们在不同的手机使用时间和时长的情形下从心率变异性指标上反应出受到不良影响的概率；

S_i为第i项心率变异性指标经归一化处理后纳入生理风险计算的权值，便于系统后续将测量和计算所得的6个风险指标进行对比分析；

R₀为用户在未使用手机且身心充分放松的条件下，测量所得的各项心电指标。

2.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块1采集和记录用户手机的使用情况信息，包括使用手机的时间、时长和手机内容。

3.根据权利要求1所述的基于心率变异性指标的手机不良使用行为风险预警系统，其特征在于：所述模块3采集用户的动态心电信号，并将其发送至模块2。