面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，包括多模態腦功能檢測裝置、移動終端、網絡服務器以及監控客戶端，多模態腦功能檢測裝置通過藍牙信號與移動終端相連，移動終端通過移動互聯網與網絡服務器相連，監控客戶端通過網絡與網絡服務器相連。本發明基于移動互聯網技術，采用多模態腦功能檢測裝置獲取大學生的腦血氧信號和腦電信號，移動終端接收腦血氧信號和腦電信號，以及輸入大學生的家族精神疾病史和前期診斷信息，然后將這些數據上傳給網絡服務器進行數據處理與分析，生成相應的診斷結果，并反饋給移動終端和監控客戶端，實現對大學生精神疾病的早發現、早治療，有利于對大學生精神疾病的早期預警與干預。
【專利說明】
面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種精神壓力評估及高危人群干預系統，尤其是一種面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，屬于認知神經科學領域和生命體征參數檢測裝置研究領域。
【背景技術】
[0002]大學生作為一個特殊的社會群體，在當今日趨激烈的競爭環境下，大學生的學業、大學的社交人際、就業形勢的殘酷現實都給大學生帶來很多精神上和心理上的壓力，通過近幾年對大學生精神心理健康調查發現，大學生存在心理障礙和精神疾病的人數呈現逐年上升的趨勢，到2015年止，大學生的精神疾病患病率高達26%。因此，精神疾病成為了大學生面臨的嚴重疾病，對病人、家庭、社會產生了極大的危害。
[0003]盡管我國高校學生心理教育工作已經步入全面發展時期，已有三分之一的高校成立了大學生心理健康教育機構，有些高校的心理咨詢中心已具備相當的規模和水平。但由于我國心理咨詢業發展時間短，長期以來人們對心理咨詢業存在誤解和偏見，導致許多大學生有了心理問題和精神疾病卻還不知道;或知道自己有心理問題和疾病，卻不愿去看心理醫生和接受心理咨詢。多數人以為只有強烈的精神疾病表現才算是有真的精神疾病，對一些心理問題和現象不予承認與正視。大多數受訪者認為，一旦去找心理醫生，如被發現，則很可能被認為有精神疾病。要么是人們離他而去，要么是受到身邊人的歧視。因此，大多數有心理問題和疾病的人，寧愿忍受心理疾病的煎熬，也不愿去找心理醫生。有的雖希望尋求心理幫助，也多借助于電話或網絡，而不愿面對面地去咨詢。其次是大學生對自身的心理問題和疾病存在不科學的認識。有的大學生根本沒有意識到自己有精神問題。而大多數有心理問題和精神疾病的大學生，則往往將自己的心理問題和精神疾病歸類于心情不好，或一時的不快和沖動等等，根本未將這些與精神上不健康聯系起來。
[0004]目前，常規的精神疾病診斷一般包括以下三個步驟:第一，受過專業培訓的職業醫師對獲取患者相關的疾病信息，這包括:I)通過詢問患者本人以及對患者病情了解的知情人，醫務人員得到患者完整的病史;2)通過全面、有效的精神狀況檢查，醫務工作者分析和總結出患者的精神癥狀;3)通過體查、實驗室檢查和腦影像等檢查對患者的軀體情況進行系統的評估;第二，對獲得的患者疾病信息進行全面的分析和判斷，根據通用的診斷體系得出精神疾病的診斷；第三，觀察隨訪病人，對診斷與處理進行必要的修正。這種診斷方法不但耗時長、診斷麻煩、不方便等，而且存在很多的誤區，該診斷方法可能會受到診斷師的某些主觀因素的干擾。另外，患者提供的信息不一定準確，而診斷師不可避免的根據錯誤的信息診斷出錯誤的疾病。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，該系統利用移動互聯網技術，可以完成對大學生精神疾病狀態的長期監測與分析，基于大數據的智能預測模型，為大學生的精神疾病早期預警與診斷提供有效方案，能對治療后的精神疾病患者提供后續健康康復措施，為大學生的精神健康保駕護航。
[0006]本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0007]面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，包括多模態腦功能檢測裝置、移動終端、網絡服務器以及監控客戶端，所述多模態腦功能檢測裝置通過藍牙信號與移動終端相連，所述移動終端通過移動互聯網與網絡服務器相連，所述監控客戶端通過網絡與網絡服務器相連;其中:
[0008]所述多模態腦功能檢測裝置，用于實時獲取大學生的腦血氧信號和腦電信號，并將腦血氧信號和腦電信號發送到移動終端；
[0009]所述移動終端，用于接收大學生的腦血氧信號和腦電信號，以及輸入大學生的家族精神疾病史和前期診斷信息，并將腦血氧信號、腦電信號、家族精神疾病史以及前期診斷信息上傳給網絡服務器；
[0010]所述網絡服務器，用于接收移動終端上傳的數據和對數據進行保存，并進行數據處理與分析，生成相應的診斷結果，將診斷結果反饋給移動終端和監控客戶端；
[0011]所述監控客戶端，用于記錄、查詢大學生的相關精神疾病狀況，根據網絡服務器反饋的診斷結果，進行深度挖掘與預測，生成最優的方案反饋給醫師進行輔助診斷以及對高危人群的干預。
[0012]優選的，所述多模態腦功能檢測裝置包括NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元、藍牙通訊單元、按鍵輸入單元以及電源供電單元；
[0013]所述NIRS-EEG檢測單元用于采集大學生的腦血氧信號和腦電信號；
[0014]所述超低功耗控制單元分別與NIRS-EEG檢測單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元相連，超低功耗控制單元通過SPI接口與NIRS-EEG檢測單元進行數據指令通信，并控制NIRS-EEG檢測單元的工作方式，超低功耗控制單元通過UART串口通訊協議與藍牙通訊單元進行數據傳輸通信，藍牙通訊單元將接收到的數據發送到移動終端進行后續處理；
[0015]所述按鍵輸入單元與電源供電單元相連，所述電源供電單元用于為NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元供電，并進行供電保護與電源管理。
[0016]優選的，所述NIRS-EEG檢測單元采用單通道NIRS檢測腦血氧信號，以及采用單導聯EEG檢測腦電信號，該NIRS-EEG檢測單元包括NIRS探頭、腦電貼片電極、腦血氧集成模擬前端以及腦電集成模擬前端，所述NIRS探頭包括發光二極管和接收二極管，所述發光二極管、接收二極管和腦電貼片電極置于大學生的前額，所述接收二極管接收發光二極管所發出近紅外光在經過腦部組織作用后的反射光，所述NIRS探頭與腦血氧集成模擬前端相連，所述腦電貼片電極與腦電集成模擬前端相連，所述腦血氧集成模擬前端和腦電集成模擬前端集成在一起。
[0017]進一步的，所述腦血氧集成模擬前端包括發光二極管驅動電路、時間控制器、濾波器、放大器、三角積分模數轉換器以及SPI接口，所述發光二極管驅動電路用于驅動發光二極管，所述時間控制器用于控制發光二極管按照一定時序交替發光，所述接收二極管接收的反射光信號經過濾波器、放大器、三角積分模數轉換器后，由SPI接口傳輸給超低功耗控制單元。
[0018]進一步的，所述腦電集成模擬前端包括右腿驅動電路、濾波器、可編程儀表放大器、三角積分模數轉換器以及SPI接口，所述腦電貼片電極采集的腦電信號經過右腿驅動電路、濾波器、可編程儀表放大器、三角積分模數轉換器后，由SPI接口傳輸給超低功耗控制單
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[0019]優選的，所述超低功耗控制單元包括中央處理器、通用外圍設備接口模塊、時鐘定時中斷模塊、鐵電隨機存取存儲器模塊、JTAG接口和通信接口模塊;所述中央處理器通過通用外圍設備接口模塊或通信接口模塊接收來自NIRS-EEG檢測單元和藍牙通訊單元的數據信息，對數據進行整合處理，然后進行判斷決策并將數據存儲在鐵電隨機存取存儲器模塊中，所述中央處理器通過通信接口模塊進行指令的收發，進而控制NIRS-EEG檢測單元的工作方式，實現不同的檢測功能。
[0020]進一步的，所述鐵電隨機存取存儲器模塊采用集閃存和SRAM最佳特性于一體的存儲器技術，支持快速和低功耗寫入，可抵抗輻射和電磁場，且不易受到攻擊者攻擊和保證數據安全性的功能。
[0021]進一步的，所述通信接口模塊包括12C總線、CAN總線、UART串口和SPI接口，用于不同功能單元之間的通信接口要求。
[0022]優選的，所述藍牙通訊單元包括天線模塊、鏈路控制模塊、鏈路管理模塊以及藍牙協議模塊，所述鏈路管理模塊分別與天線模塊和鏈路控制模塊相連，所述藍牙協議模塊分別與天線模塊和鏈路管理模塊相連。
[0023]優選的，所述電源供電單元包括依次相連的電源充電模塊、電源管理模塊和LDO電源輸出模塊，采用多路LDO輸出供電，減小了模擬電路的電源噪聲，消除了各單元電源之間的相互影響，同時具有電源保護和管理的功能，提高了穿戴式產品的安全性。。
[0024]優選的，所述狀態提示單元為狀態指示燈，根據狀態指示燈的閃爍狀態，用于腦功能的狀態提醒;所述按鍵輸入單元為按鍵開關，按下按鍵開關后，輸入按鍵開關信號，控制電源供電單元為NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元提供工作電壓。
[0025]進一步的，所述腦血氧集成模擬前端選用TI公司的集成模擬前端AFE4400，用于腦血氧數據的采樣和模數轉換處理，通過SPI接口與超低功耗控制單元之間進行數據傳輸;所述腦電集成模擬前端選用TI公司的集成模擬前端ADS1291，用于腦電數據的采樣和模數轉換處理，通過SPI接口與超低功耗控制單元之間進行數據傳輸;所述超低功耗控制單元選用TI公司的超低功耗微處理器MSP430FR5969，靈活的配置微處理器的待機中斷喚醒模式，極大地減小了設備運行時的功耗，延長了設備的待機時間；所述藍牙通訊單元采用TI公司的CC2541芯片，該芯片采用藍牙4.1標準，支持多款設備連接到一個藍牙設備上，具備自行激活與睡眠控制功能，支持IPV6專用同代聯機上網功能，提升了設備連接的靈活性，降低了LTE網絡間的干擾，兼容藍牙4.1版本以下的藍牙設備，既能保證高速傳輸，又能解決功耗過大的問題;各個主要單元均采用TI公司的芯片進行電路設計，各芯片之間的參數統一，減小了分立器件引入的不必要干擾，提高了整體檢測裝置的準確性。
[0026]進一步的，所述監控客戶端根據網絡服務器反饋的診斷結果，生成最優的方案，具體包括:
[0027]I)利用支持向量機算法對數據進行合理分類；
[0028]2)利用Spark-DAG模型對數據進行處理；
[0029]3)利用BP神經網絡模型對數據進行預測:采用Sigmoid型可微函數，在線性與非線性之間尋找出較好的平衡以實現中長期的預測。
[0030]進一步的，所述移動終端通過量表篩查獲取前期診斷信息，篩查的量表包括兩個方面:
[0031 ] I)應激及相關問題評估:包括生活事件量表、社會支持評定量表、應對方式問卷自陳式個體對行為評定量表；
[0032]2)通過心理學評定量表判斷是否患病及其嚴重程度:包括SCL-90癥狀量表、抑郁自評量表、焦慮自評量表、漢密爾頓抑郁量表、漢密爾頓焦慮量表、倍克-拉范森躁狂量表。
[0033]本發明相對于現有技術具有如下的有益效果:
[0034]1、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統基于移動互聯網技術，采用多模態腦功能檢測裝置獲取大學生的腦血氧信號和腦電信號，移動終端接收腦血氧信號和腦電信號，以及輸入大學生的家族精神疾病史和前期診斷信息，然后將這些數據上傳給網絡服務器，網絡服務器進行數據處理與分析，生成相應的診斷結果，并反饋給移動終端和監控客戶端，實現對大學生精神疾病的早發現、早治療，有利于對大學生精神疾病的早期預警與干預。
[0035]2、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置采用穿戴式檢測技術，結合近紅外光譜技術(NIRS)和腦電(EEG)檢測技術來采集用戶大腦的腦血氧信號和腦電信號，能夠很大程度地豐富和提高腦功能認知活動信息檢測時的精度和準確性，便攜舒適、輕便小巧，方便了用戶隨時隨地進行腦功能信息檢測，為用戶帶來更好的醫療體驗。
[0036]3、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，通過移動終端可以輸入大學生的家族精神疾病史和前期診斷信息，能夠對大學生的病歷背景有了更充分的了解，便于對患者疾病信息進行全面的分析和判斷，在進行精神疾病診斷上更準確可信。
[0037]4、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，移動終端內置大量的篩查量表，大學生可以自行進行量表篩查獲取前期診斷信息，在保護大學生個人隱私的同時，免去了看醫生的麻煩，并可以在任何時刻任何地點進行量表篩查，極大的提高了次系統的便利性；另外，移動終端接收來自網絡服務器反饋的結果，能實時的把結果反饋給用戶，對有精神疾病傾向的大學生提高早期預警，并對處于精神疾病中的大學生進行干預。
[0038]5、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，通過監控客戶端，與網絡服務器進行連接，對大學生的精神疾病狀態進行監控，對其進行過的前期診斷信息進行備份；同時，存儲網絡服務器反饋的診斷結果，結合網絡服務器反饋的診斷結果和預先存儲的數據，再次進行數據分析，生成最優的方案供醫師進行輔助診斷以及對高危人群的干預；另外，醫師可以根據自己的臨床經驗對診斷結果進行修改與校正，以便于下次更好的預測。
[0039]6、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中的多模態腦功能檢測裝置，其超低功耗控制單元采用超低功耗技術設計，選用TI公司的超低功耗微處理器MSP430FR5969，靈活的配置微處理器的待機中斷喚醒模式，極大地減小了設備運行時的功耗，延長了設備的待機時間。
[0040]7、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置的超低功耗控制單元采用新的非易失性存儲器技術，嵌入鐵電隨機存取存儲器模塊，具有快速數據讀寫、低功耗、高壽命、可抵抗電磁場和輻射的功能。
[0041]8、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置的NIRS-EEG檢測單元采用TI公司的集成模擬前端進行數據采集，工作方式靈活多變，采樣精度高，誤差小，功耗低，采用集成技術大大的縮減了設備板級空間，提高了穿戴式產品的輕便性與舒適性。
[0042]9、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置的電源供電單元采用多路LDO輸出供電，減小了模擬電路的電源噪聲，消除了各單元電源之間的相互影響，具有電源保護和管理的功能，提高了穿戴式產品的安全性。
[0043]10、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置的藍牙通訊單元采用藍牙4.1標準，支持多款設備連接到一個藍牙設備上，具備自行激活與睡眠控制功能，支持IPV6專用同代聯機上網功能，提升了設備連接的靈活性，降低了LTE網絡間的干擾，兼容藍牙4.1版本以下的藍牙設備，既能保證高速傳輸，又能解決功耗過大的問題。
[0044]11、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置的藍牙通訊單元可以將腦功能檢測裝置采集的數據發送到移動終端應用進行后續處理，豐富了后續功能應用的開發，便于用戶隨時隨地了解自身的腦功能認知情況。
[0045]12、本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統中，多模態腦功能檢測裝置，其各個主要單元均采用TI公司的芯片進行電路設計，各芯片之間的參數統一，減小了分立器件引入的不必要干擾，提高了整體檢測裝置的準確性。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發明實施例的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統的總體結構框圖。
[0047]圖2為本發明實施例的多模態腦功能檢測裝置的結構框圖。
[0048]圖3為本發明實施例的多模態腦功能檢測裝置的安裝位置圖。
[0049]圖4為本發明實施例的NIRS-EEG檢測單元中腦血氧集成模擬前端的工作流程圖。
[0050]圖5為本發明實施例的NIRS-EEG檢測單元中腦電集成模擬前端的工作流程圖。
[0051 ]圖6為本發明實施例的藍牙通訊單元的結構框圖。
[0052]圖7為本發明實施例的超低功耗控制單元的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0053]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0054]實施例1:
[0055]如圖1所示，本實施例的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，包括多模態腦功能檢測裝置、移動終端、網絡服務器以及監控客戶端，所述多模態腦功能檢測裝置通過藍牙信號與移動終端相連，所述移動終端通過移動互聯網與網絡服務器相連，所述監控客戶端通過網絡與網絡服務器相連;其中:
[0056]所述多模態腦功能檢測裝置穿戴于大學生的前額，用于實時獲取大學生的腦血氧信號和腦電信號，并將腦血氧信號和腦電信號發送到移動終端；
[0057]所述移動終端，用于接收大學生的腦血氧信號和腦電信號，以及輸入大學生的家族精神疾病史和前期診斷信息，并將腦血氧信號、腦電信號、家族精神疾病史以及前期診斷信息上傳給網絡服務器;通過輸入家族精神疾病史和前期診斷信息，以便于后期進行早期預警與干預結果的優化，大學生根據自己的實際情況，在移動終端的界面上正確填寫家族精神疾病史，移動終端內置了大量篩查的量表，大學生可以直接輸入前期診斷信息(如前期在醫院所診斷的信息)，也可以通過量表篩查獲得前期診斷信息，篩查的量表主要包括兩個方面:
[0058]I)應激及相關問題評估:包括生活事件量表、社會支持評定量表、應對方式問卷自陳式個體對行為評定量表；
[0059]2)通過心理學評定量表判斷是否患病及其嚴重程度:包括SCL-90癥狀量表、抑郁自評量表、焦慮自評量表、漢密爾頓抑郁量表、漢密爾頓焦慮量表、倍克-拉范森躁狂量表。
[0060]所述網絡服務器，用于接收移動終端上傳的數據和對數據進行保存，并進行數據處理與分析，生成相應的診斷結果，將診斷結果反饋給移動終端和監控客戶端，將診斷結果備份在監控客戶端，以便后期利用。
[0061]所述監控客戶端，可以建立數據庫，用于記錄、查詢大學生的相關精神疾病狀況，根據網絡服務器反饋的診斷結果，進行深度挖掘與預測，生成最優的方案反饋給醫師進行輔助診斷以及對高危人群的干預，醫師可以根據自己的臨床經驗在監控客戶端對診斷結果進行修改與校正，給大學生提供更人性化的治療方案，從而能達到對這類患者進行長期的干預與預警作用。
[0062]監控客戶端根據網絡服務器反饋的診斷結果，進行深度挖掘與預測，生成最優方案，具體包括:
[0063]I)利用支持向量機算法(SVM)對數據進行合理分類；
[0064]2)利用Spark-DAG模型對數據進行處理；
[0065]3)利用BP神經網絡模型對數據進行預測:采用SigmoicKS狀彎曲)型可微函數，在線性與非線性之間尋找出較好的平衡以實現中長期的預測。
[0066]如圖2所示，本實施例的多模態腦功能檢測裝置包括NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元、藍牙通訊單元、按鍵輸入單元以及電源供電單元;所述超低功耗控制單元分別與NIRS-EEG檢測單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元相連。
[0067]如圖3所示，本實施例的多模態腦功能檢測裝置采用穿戴式檢測技術，通過集成模擬前端的運用，大大縮減了設備的板級空間，有助于穿戴式檢測技術的實現，結合近紅外光譜技術(NIRS)和腦電圖(EEG)檢測技術，穿戴于大學生的前額，同時進行腦血氧和腦電信號的檢測，所述NIRS-EEG檢測單元用于采集大學生的腦血氧信號和腦電信號，其采用單通道NIRS檢測腦血氧信號，以及采用單導聯EEG檢測腦電信號；該NIRS-EEG檢測單元包括NIRS探頭、腦電貼片電極、腦血氧集成模擬前端以及腦電集成模擬前端，所述NIRS探頭包括發光二極管和接收二極管，所述發光二極管、接收二極管和腦電貼片電極置于大學生的前額，所述接收二極管接收發光二極管所發出近紅外光在經過腦部組織作用后的反射光，所述NIRS探頭與腦血氧集成模擬前端相連，所述腦電貼片電極與腦電集成模擬前端相連，所述腦血氧集成模擬前端和腦電集成模擬前端集成在一起。
[0068]所述腦血氧集成模擬前端選用TI (Texas Instruments，德州儀器)公司的AFE4400芯片，用于腦血氧數據的采樣和模數轉換處理，通過SPI接口與超低功耗控制單元之間進行數據傳輸，其包括發光二極管驅動電路、時間控制器、濾波器、放大器、三角積分(A-Σ)模數轉換器(ADC)以及SPI接口(Serial Peripheral Interface，串行外設接口)，所述發光二極管驅動電路用于驅動發光二極管，所述時間控制器用于控制發光二極管按照一定時序交替發光，所述接收二極管接收的反射光信號經過濾波器、放大器、三角積分模數轉換器后，由SPI接口傳輸給超低功耗控制單元。
[0069]如圖4所示，本實施例的腦血氧集成模擬前端的工作流程如下:
[0070]腦血氧集成模擬前端通過時間控制器設定的時鐘頻率控制發光二極管驅動電路，點亮額頭前方的發光二極管，使發光二極管分時發出特定波長的近紅外光照射腦部前額組織，接收二極管接收經過腦部組織作用后的光強信號，經過放大、濾波和三角積分(A-Σ)模數轉換后，生成腦血氧的檢測數據，通過腦血氧集成模擬前端的SPI接口將采集到的腦血氧信號數據傳輸給超低功耗控制單元。
[0071]所述腦電集成模擬前端選用TI公司的集成模擬前端ADS1291，用于腦電數據的采樣和模數轉換處理，通過SPI接口與超低功耗控制單元之間進行數據傳輸，其包括右腿驅動電路(RDL)、濾波器、可編程儀表放大器(PGA)、三角積分(Δ - Σ )模數轉換器(ADC)以及SPI接口，所述腦電貼片電極采集的腦電信號經過右腿驅動電路、濾波器、可編程儀表放大器、三角積分模數轉換器后，由SPI接口傳輸給超低功耗控制單元。
[0072]如圖5所示，本實施例的腦電集成模擬前端的工作流程如下:
[0073]腦電貼片電極采集的腦電數據經過腦電集成模擬前端的右腿驅動電路，然后進行濾波、放大處理過后，通過三角積分(A-Σ)模數轉換，生成腦電信號數據，通過腦電集成模擬前端的SPI接口將采集到的腦電信號數據傳輸給超低功耗控制單元。
[0074]所述超低功耗控制單元選用TI公司的超低功耗微處理器MSP430FR5969，靈活的配置微處理器的待機中斷喚醒模式，極大地減小了設備運行時的功耗，延長了設備的待機時間，該超低功耗控制單元包括中央處理器、通用外圍設備接口模塊、時鐘定時中斷模塊、鐵電隨機存取存儲器模塊(Ferromagnetic Random Access Memory，FRAM)、JTAG接口和通信接口模塊;所述中央處理器通過通用外圍設備接口模塊或通信接口模塊接收來自NIRS-EEG檢測單元和藍牙通訊單元的數據信息，對數據進行整合處理，然后進行判斷決策并將數據存儲在鐵電隨機存取存儲器模塊中，所述中央處理器通過通信接口模塊進行指令的收發，進而控制NIRS-EEG檢測單元的工作方式，實現不同的檢測功能;其中，超低功耗控制單元通過SPI接口與NIRS-EEG檢測單元進行數據指令通信，通過UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，通用非同步收發傳輸器)串口通訊協議與藍牙通訊單元進行數據傳輸通信。
[0075]所述超低功耗控制單元中的鐵電隨機存取存儲器模塊采用集閃存和SRAM最佳特性于一體的存儲器技術，支持快速和低功耗寫入，可抵抗輻射和電磁場，且不易受到攻擊者攻擊和保證數據安全性的功能。
[0076]所述超低功耗控制單元中的所述通信接口模塊包括I2C( Inter-1ntegratedCircuit，內部集成電路)總線、CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)總線、UART串口和SPI接口，用于不同功能單元之間的通信接口要求。
[0077]所述藍牙通訊單元采用TI公司的CC2541芯片，該芯片采用藍牙4.1標準，支持多款設備連接到一個藍牙設備上，具備自行激活與睡眠控制功能，支持IPV6專用同代聯機上網功能，提升了設備連接的靈活性，降低了LTE網絡間的干擾，兼容藍牙4.1版本以下的藍牙設備，既能保證高速傳輸，又能解決功耗過大的問題。
[0078]如圖6所示，所述藍牙通訊單元用于將接收到的數據發送到移動終端進行后續處理，其包括天線模塊、鏈路控制模塊、鏈路管理模塊以及藍牙協議模塊，所述鏈路管理模塊分別與天線模塊和鏈路控制模塊相連，所述藍牙協議模塊分別與天線模塊和鏈路管理模塊相連，鏈路管理模塊通過藍牙協議模塊可以進行數據加密，加密過后的數據通過天線模塊進行發送與接收。
[0079]如圖7所示，本實施例超低功耗控制單元的工作流程如下:
[0080]超低功耗控制單元通過初始化函數首先發送藍牙連接請求，連接成功過后，對NIRS-EEG檢測單元的集成模擬前端(腦血氧集成模擬前端和腦電集成模擬前端)進行寄存器配置，使集成模擬前端工作在低功耗腦血氧與腦電信號檢測方式，配置完成過后，通過中斷進行腦功能檢測裝置的佩戴檢測，佩戴上腦功能檢測裝置后開啟NIRS-EEG檢測功能，進入外圍設備終端等待函數，腦血氧與腦電信號數據生成后觸發外圍中斷信號跳變，進入數據發送程序，超低功耗控制單元將接收到的數據發送給藍牙通訊單元發送到移動終端應用的藍牙接收端，至此，完成一個周期的數據收發。
[0081]所述狀態提示單元為狀態指示燈，根據狀態指示燈的閃爍狀態，用于腦功能的狀態提醒;所述按鍵輸入單元為按鍵開關，其與電源供電單元相連，按下按鍵開關后，輸入按鍵開關信號，控制電源供電單元為NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元提供工作電壓;所述電源供電單元包括依次相連的電源充電模塊、電源管理模塊和LD0( low dropout regulator，低壓差線性穩壓器)電源輸出模塊，采用多路LDO輸出供電，減小了模擬電路的電源噪聲，消除了各單元電源之間的相互影響，同時具有電源保護和管理的功能，提高了穿戴式產品的安全性。
[0082]上述實施例中的移動終端可以是智能手機、平板電腦、PDA手持終端等。
[0083]綜上所述，本發明的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統利用移動互聯網技術，可以完成對大學生精神疾病狀態的長期監測與分析，基于大數據的智能預測模型，為大學生的精神疾病早期預警與診斷提供有效方案，能對治療后的精神疾病患者提供后續健康康復措施，為大學生的精神健康保駕護航。
[0084]以上所述，僅為本發明專利較佳的實施例，但本發明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利所公開的范圍內，根據本發明專利的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都屬于本發明專利的保護范圍。
【主權項】
1.面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:包括多模態腦功能檢測裝置、移動終端、網絡服務器以及監控客戶端，所述多模態腦功能檢測裝置通過藍牙信號與移動終端相連，所述移動終端通過移動互聯網與網絡服務器相連，所述監控客戶端通過網絡與網絡服務器相連;其中: 所述多模態腦功能檢測裝置，用于實時獲取大學生的腦血氧信號和腦電信號，并將腦血氧信號和腦電信號發送到移動終端； 所述移動終端，用于接收大學生的腦血氧信號和腦電信號，以及輸入大學生的家族精神疾病史和前期診斷信息，并將腦血氧信號、腦電信號、家族精神疾病史以及前期診斷信息上傳給網絡服務器； 所述網絡服務器，用于接收移動終端上傳的數據和對數據進行保存，并進行數據處理與分析，生成相應的診斷結果，將診斷結果反饋給移動終端和監控客戶端； 所述監控客戶端，用于記錄、查詢大學生的相關精神疾病狀況，根據網絡服務器反饋的診斷結果，進行深度挖掘與預測，生成最優的方案反饋給醫師進行輔助診斷以及對高危人群的干預。2.根據權利要求1所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述多模態腦功能檢測裝置包括NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元、藍牙通訊單元、按鍵輸入單元以及電源供電單元； 所述NIRS-EEG檢測單元用于采集大學生的腦血氧信號和腦電信號； 所述超低功耗控制單元分別與NIRS-EEG檢測單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元相連，超低功耗控制單元通過SPI接口與NIRS-EEG檢測單元進行數據指令通信，并控制NIRS-EEG檢測單元的工作方式，超低功耗控制單元通過UART串口通訊協議與藍牙通訊單元進行數據傳輸通信，藍牙通訊單元將接收到的數據發送到移動終端進行后續處理； 所述按鍵輸入單元與電源供電單元相連，所述電源供電單元用于為NIRS-EEG檢測單元、超低功耗控制單元、狀態提示單元和藍牙通訊單元供電，并進行供電保護與電源管理。3.根據權利要求2所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述NIRS-EEG檢測單元采用單通道NIRS檢測腦血氧信號，以及采用單導聯EEG檢測腦電信號，該NIRS-EEG檢測單元包括NIRS探頭、腦電貼片電極、腦血氧集成模擬前端以及腦電集成模擬前端，所述NIRS探頭包括發光二極管和接收二極管，所述發光二極管、接收二極管和腦電貼片電極置于大學生的前額，所述接收二極管接收發光二極管所發出近紅外光在經過腦部組織作用后的反射光，所述NIRS探頭與腦血氧集成模擬前端相連，所述腦電貼片電極與腦電集成模擬前端相連，所述腦血氧集成模擬前端和腦電集成模擬前端集成在一起。4.根據權利要求3所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述腦血氧集成模擬前端包括發光二極管驅動電路、時間控制器、濾波器、放大器、三角積分模數轉換器以及SPI接口，所述發光二極管驅動電路用于驅動發光二極管，所述時間控制器用于控制發光二極管按照一定時序交替發光，所述接收二極管接收的反射光信號經過濾波器、放大器、三角積分模數轉換器后，由SPI接口傳輸給超低功耗控制單元。5.根據權利要求3所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述腦電集成模擬前端包括右腿驅動電路、濾波器、可編程儀表放大器、三角積分模數轉換器以及SPI接口，所述腦電貼片電極采集的腦電信號經過右腿驅動電路、濾波器、可編程儀表放大器、三角積分模數轉換器后，由SPI接口傳輸給超低功耗控制單元。6.根據權利要求2所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述超低功耗控制單元包括中央處理器、通用外圍設備接口模塊、時鐘定時中斷模塊、鐵電隨機存取存儲器模塊、JTAG接口、通信接口模塊;所述中央處理器通過通用外圍設備接口模塊或通信接口模塊接收來自NIRS-EEG檢測單元和藍牙通訊單元的數據信息，對數據進行整合處理，然后進行判斷決策并將數據存儲在鐵電隨機存取存儲器模塊中，所述中央處理器通過通信接口模塊進行指令的收發，進而控制NIRS-EEG檢測單元的工作方式。7.根據權利要求2所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述藍牙通訊單元包括天線模塊、鏈路控制模塊、鏈路管理模塊以及藍牙協議模塊，所述鏈路管理模塊分別與天線模塊和鏈路控制模塊相連，所述藍牙協議模塊分別與天線模塊和鏈路管理模塊相連； 所述電源供電單元包括依次相連的電源充電模塊、電源管理模塊和LDO電源輸出模塊。8.根據權利要求3所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述腦血氧集成模擬前端選用TI公司的集成模擬前端AFE4400;所述腦電集成模擬前端選用TI公司的集成模擬前端ADS1291;所述超低功耗控制單元選用TI公司的超低功耗微處理器1^?43(^1?5969;所述藍牙通訊單元采用1'1公司的0:2541芯片，該芯片采用藍牙4.1標準。9.根據權利要求1-8任一項所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述監控客戶端根據網絡服務器反饋的診斷結果，生成最優的方案，具體包括: 1)利用支持向量機算法對數據進行合理分類； 2)利用Spark-DAG模型對數據進行處理； 3)利用BP神經網絡模型對數據進行預測:采用Sigmoid型可微函數，在線性與非線性之間尋找出較好的平衡以實現中長期的預測。10.根據權利要求1-8任一項所述的面向大學生的精神壓力評估及高危人群干預系統，其特征在于:所述移動終端通過量表篩查獲取前期診斷信息，篩查的量表包括兩個方面: 1)應激及相關問題評估:包括生活事件量表、社會支持評定量表、應對方式問卷自陳式個體對行為評定量表； 2)通過心理學評定量表判斷是否患病及其嚴重程度:包括SCL-90癥狀量表、抑郁自評量表、焦慮自評量表、漢密爾頓抑郁量表、漢密爾頓焦慮量表、倍克-拉范森躁狂量表。
【文檔編號】A61B5/1455GK105852886SQ201610308820
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】吳凱, 吳磊, 李承煒, 楊勇哲, 韓俊南
【申請人】華南理工大學, 廣州雙悠生物科技有限責任公司