一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，涉及人因工程学领域，首先通过采集PPG波形信号，经过处理后获得HRV信号进行线性分析和非线性分析，获得HRV参数，进行对比分析，以完成对人体的生物节律的评价，并且公开了上述人体节律评价方法可行性的验证方法，通过人工干预，再经过监测获得至少两组不同的数据用于人体节律评价，对比人工干预的预期结果与人体节律评价结果，证明了该评价方法可行。该评价方法无需侵入人体，操作简便，相对于传统的褪黑素含量的人体节律评价方法更为方便和安全。为方便和安全。为方便和安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法


[0001]本专利技术涉及人因工程学领域，具体为一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法。

技术介绍

[0002]生物节律是生物体内部的生理调节系统，展现出对时间的周期性变化的内在节奏和活动。它由内部生物钟系统控制，包括位于各个组织和器官中的生物钟，如松果体和脑下垂体。生物节律受外界环境和内部因素的影响，如光照、温度、社交时间和代谢活动。它调节睡眠
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觉醒周期、饮食行为、激素分泌和体温等生理过程，也影响心理状态、认知功能和行为表现。人体的日常节奏在不同时间点会有高峰和低谷，影响注意力、警觉性和运动能力。生物节律对生物体的生理和行为功能至关重要。褪黑素作为生物节律信号中的一种色氨酸衍生分子，可迅速到达机体靶细胞，调控机体内多种生理功能
[0003]在传统的人体生物节律评价中，往往通过人体褪黑素含量的检测来进行评价，该方法需要侵入人体内部，通过实验手段分离血清进行检测，待检测样品需要保存在
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80℃的严苛条件下，操作复杂。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，与传统的通过人体褪黑素含量的评价方法不同，本专利技术所提出的方法更为方便和侵入性更小。
[0005]本专利技术目的之一，提供一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，具体技术方案如下：
[0006]一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，包括如下步骤：
[0007]S1、数据采集，采集至少两组原始数据，获取至少两组原始PPG波形；
[0008]S2、数据处理，根据所述原始PPG波形，获取相对应的HRV信号；
[0009]S3、数据分析，对所述HRV信号进行线性分析和非线性分析，获取HRV参数；
[0010]S4、节律评价，对所述HRV参数进行数值大小对比分析，从而完成对人体的生物节律的评价。
[0011]优选的，所述数据采集是采用具有光电容积描记传感器的采集设备对测试者进行所述原始数据采集，采用光电容积图方法完成所述原始PPG波形信号的采集。
[0012]优选的，所述数据处理是对所述原始PPG波形进行分析，提取所述原始PPG波形中RR间期，得到每次心跳间隔参数，由多个所述RR间期组成的时间序列即为所述HRV信号。
[0013]优选的，所述线性分析为采用时域分析法对所述HRV信号进行处理，得到所述HRV参数中的HRV时域参数，所述HRV时域参数包括：平均RR间期、相邻RR间期之差大于50ms的心搏次数所占的百分比、平均心率、RR间期的标准差、相邻RR间期差异的均方根以及离散指标。
[0014]优选的，所述非线性分析为采用样本熵方法对HRV信号进行处理，获得所述HRV参数中的HRV的样本熵参数，所述HRV样本熵参数包括：RR间期样本熵和心率HR样本熵。
[0015]优选的，在S3步骤和S4步骤之间，增加一步骤：对所述HRV参数进行有效性判断，若判断结果为具有有效性则继续进行S4步骤，若判断结果为不具有有效性，则所述原始数据无效。
[0016]进一步优选的，所述有效性判断为对所述HRV参数采用斯皮尔曼相关系数分析相关性和采用曼
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特惠尼U检验分析显著性差异。
[0017]本专利技术目的之二，提供一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法可行性验证方法，具体技术方案如下：
[0018]基于心率变异性的人体生物节律评价方法可行性验证方法，包括如下步骤：
[0019]第一步，选取健康状况良好的测试者作为测试对象；
[0020]第二步，对所述测试对象进行一种以上的人为干扰使得所述测试对象的生物节律受到影响，使得所述测试对象先后呈现两种以上不同的生物节律，并通过检测获得所述测试对象的至少两组HRV信号；
[0021]第三步，对所述HRV信号按照所述基于心率变异性的人体生物节律评价方法进行人体生物节律评价，获得评价结果；
[0022]第四步，对比所述评价结果与人为干扰预期结果，对比结果一致，则所述基于心率变异性的人体生物节律评价方法具有可行性。
[0023]优选的，所述人为干扰包括正作用干扰和/或负作用干扰。
[0024]进一步优选的，所述正作用干扰为采用红光照射，所述负作用干扰为采用白光照射。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术提供了一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，采用线性方法和非线性方法相结合来分析测试对象的HRV信号，并得出相应的HRV参数作为评价指标，再通过对评价指标进行分析，从而对人体的生物节律进行评价，该评价方法操作简便、对测试对象无侵入性。
[0027]本专利技术提供了一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法可行性验证方法，通过正作用干扰和/或负作用干扰使得测试对象先后呈现两种以上的人体生物节律，并根据常规经验判断出预期结果，采用检测工具获得测试对象的HRV信号，采用基于心率变异性的人体生物节律评价方法进行评价，将评价结果与预期结果进行对比，以此判断该评价方法的可行性，该验证方法操作简便，验证了基于心率变异性的人体生物节律评价方法具有可行性。
附图说明
[0028]图1为本专利技术中一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法的流程框图；
[0029]图2为本专利技术中光电容积图(PPG)方法获得原始数据的原理图；
[0030]图3为本专利技术中PPG波形中RR间期示意图；
[0031]图4为本专利技术中基于心率变异性的人体生物节律评价方法可行性验证方法的流程框图；
[0032]图5为本专利技术中基于心率变异性的人体生物节律评价方法可行性验证方法中不同阶段流程示意图；
[0033]图6为本专利技术中实施例中受试者HRV参数的变化趋势和增长率。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]为方便理解，首先对下文中所提及的英文名词或缩写词进行解释：
[0036]HRV：Heart Rate Variability的缩写，心率变异性；
[0037]HRV参数：包括HRV时域参数和/或HRV样本熵参数。
[0038]本具体实施方式中首先提供一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，如图1所示，一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，包括：
[0039]S1、数据采集，采集两组原始数据，获取两组原始PPG波形；
[0040]S2、数据处理，根据获得的PPG波形，获取两组HRV信号；
[0041]S3、数据分析，对获得的两组HRV信号进行线性分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于心率变异性的人体生物节律评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、数据采集，采集至少两组原始数据，获取至少两组原始PPG波形；S2、数据处理，根据所述原始PPG波形，获取相对应的HRV信号；S3、数据分析，对所述HRV信号进行线性分析和非线性分析，获取HRV参数；S4、节律评价，对所述HRV参数进行数值大小对比分析，从而完成对人体的生物节律的评价。2.根据权利要求1所述的基于心率变异性的人体生物节律评价方法，其特征在于，所述数据采集是采用具有光电容积描记传感器的采集设备对测试者进行所述原始数据采集，采用光电容积图方法完成所述原始PPG波形信号的采集。3.根据权利要求1所述的基于心率变异性的人体生物节律评价方法，其特征在于，所述数据处理是对所述原始PPG波形进行分析，提取所述原始PPG波形中RR间期，得到每次心跳间隔参数，由多个所述RR间期组成的时间序列即为所述HRV信号。4.根据权利要求1所述的基于心率变异性的人体生物节律评价方法，其特征在于，所述线性分析为采用时域分析法对所述HRV信号进行处理，得到所述HRV参数中的HRV时域参数，所述HRV时域参数包括：平均RR间期、相邻RR间期之差大于50ms的心搏次数所占的百分比、平均心率、RR间期的标准差、相邻RR间期差异的均方根以及离散指标。5.根据权利要求1所述的基于心率变异性的人体生物节律评价方法，其特征在于，所述非线性分析为采用样本熵方法对HRV信号进行处理，获得所述HRV参数中的HRV样本熵参数，所述HRV样...

【专利技术属性】
技术研发人员：任彬，任鹏宇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：