基于生理期检测及痛经治疗的女性健康管理系统

摘要

本发明涉及医疗电子技术领域，公开了一种基于生理期检测及痛经治疗的女性健康管理系统，至少包括一用于检测女性生理周期的检测装置；所述检测装置用于检测女性的基础体温，并通过比较在设定的检测周期内的检测的多个基础体温数值预测女性的月经周期变化；所述检测装置至少包括一通过被置于人体体表的以检测人体温度的温度感应装置、一用于记录所述温度感应装置得到的温度感应数据的数据记录装置以及一用于通过比较在检测周期内得到的温度感应数据对女性的月经周期进行检测的比较器。本发明的优点在于，能够有效地实现检测女性健康管理的目的，结构简单，制造工艺简单，制造成本低，具有较好的应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗电子技术领域，特别涉及一种基于生理期检测及痛经治疗 的女性健康管理系统。

背景技术

痛经治疗仪是一种基于经皮神经电刺激疗法(Transcutaneous Electrical Nerve  Stimulation,TENS)而发展起来的疼痛治疗装置。经过20多年的发展，TENS在 欧美国家非常普及，其临床应用已超出了疼痛范围，但仍以治疗疼痛为主。成 为不用吃药不用打针解决疼痛的最基础方法。将电信号经电极传到人体疼痛处， 刺激人体皮肤下知觉神经向脑丘传导信号，以阻断痛觉神经的传导，同时帮助 人体产生更多的减轻疼痛的物质‐内啡肽，起到止痛的作用。但现有装置的问 题是，由于该装置的调整较为复杂，使用时，需要经过专业训练的人员进行操 作，否则难以达到最佳的治疗效果。进一步地，现有装置仅仅是一种痛经治疗 装置，只有发生痛经后才能进行有针对性的治疗，没有预测效果，因此难以进 行推广。

有鉴于此，有必要发展一种具有更好的自动调整功能，且能够在预测女性 月经周期的前提下进行有针对性的治疗的新型装置。

发明内容

本发明针对现有技术缺少女性生理周期预测功能的缺点，提供了一种基于 生理期检测及痛经治疗的女性健康管理系统，能够有效地实现对女性月经周期 检测的目的，且能够在预测的基础上，有针对性地进行痛经治疗。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

一种基于生理期检测及痛经治疗的女性健康管理系统，至少包括一用于检 测女性生理周期的检测装置；

所述检测装置用于检测女性的基础体温，并通过比较在设定的检测周期内 的检测的多个基础体温数值预测女性的月经周期变化；

所述检测装置至少包括一通过被置于人体体表的以检测人体温度的温度感 应装置、一用于记录所述温度感应装置得到的温度感应数据的数据记录装置以 及一用于通过比较在检测周期内得到的温度感应数据对女性的月经周期进行检 测的比较器；

所述温度感应装置具有足够大的且能够较容易地与人体体表相贴合的接触 面；所述温度感应装置能够在一个连续的时间段内通过感应体表温度的变化给 出相应的温度数据；

所述数据记录装置用于记录温度感应装置产生的温度数据；

所述比较器通过比较不同时间点的温度数据的差异预测女性的月经周期；

其中，比较器通过以下步骤获取人体基础体温：

读取温度数据；等待温度数据的波动小于基础体温T后，再读取n个温度 数据T1，对温度数据T1取平均值得到基础体温x；将得到的T1分为预先设定 的N个部分并分别对每个部分的基础体温x进行拟合，其中N至少为2，判断 与基础体温x相对更为接近的拟合函数xn；计算组成拟合函数xn的部分的温度 数据T1的平均值作为最终得到的人体基础体温Tn。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，还包括一传输模块；所述传 输模块通过有线或者无线的通讯方式以实时传输或者非实时传输的方式将得到 的人体基础体温Tn由贴近人体的检测装置发送至用户装置、远端的客户端或者 服务端。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述感应装置的接触面为一 较为柔软的可以沿着人体体表进行弯曲的向特定方向延伸的面，所述接触面可 以紧贴人体体表防止脱落并测定人体体表温度。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述温度感应装置至少包括 一能够随人体体表温度变化产生电阻变化的温度传感器与电桥组成能够输出差 分电压的感应部分、一将差分电压信号转换为数字信号的转换部分以及用于将 生成的数字信号由温度感应装置导出的端口部分。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，还包括一治疗装置；所述治 疗部分包括一升压部分、正负脉冲电流产生部分以及用于将正负脉冲电流产生 部分产生的脉冲电流引导至人体体表的电极；

所述升压部分包括哟拟于将输入电压升至指定电压的升压电路以及与所述 升压电路相连接并用于调节所述升压电路的输出电压的PWM输出电路。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述拟合函数为T＝Ax³+B， 其中A、B为预先设定值。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，将所述拟合函数T的范围作 为基础体温T以用于限定所述温度数据的波动范围。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，所述比较器还应用模糊算法 矫正预测的月经周期。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，还包括痛经治疗部分；

所述痛经治疗部分在预测的月经周期来临前至少2天即主动请求使用者确 认治疗，经同意后出发治疗并在设定的治疗期内持续每天治疗至少30分钟。

作为一种可选的方案，于本申请的实施例中，还包括女性健康状况预测部 分；

所述女性健康状况预测部分通过数据记录装置读取最近至少7个女性月经 周期的预测数据，将预测数据由小到大排列后，取至少3个中间值并取平均值， 并将平均值作为参考值T_mid；若至少连续2次女性月经周期的预测数据均小于 或者均大于所述参考值T_mid天，则显示使用者的健康存在问题需要进一步寻求 诊断。

本发明具有以下的显著技术效果：

结合了女性月经周期检测功能和痛经治疗功能，且能够有效地降低痛经治 疗部分的参数设置的数量和难度，通过不断地循环判断女性月经周期，提高预 测的准确度。

进一步地，本申请所记载的预测和痛经治疗装置经过了优化，其装置的复 杂度和执行步骤的数量均大为减少，不仅可以为未经过专业训练的普通人操作， 也可以较为容易地实现小型化和便携化，可以较为容易地与手机等装置进行连 接，使用起来更为方便快捷。

附图说明

图1为女性健康管理系统的模块结构示意图。

图2为女性健康管理系统的另一种可选的模块结构示意图。

图3为基础体温测量电路的电路结构示意图。

图4为治疗装置的电路结构示意图。

图5为温度感应装置的模块结构示意图。

图6为治疗装置的模块结构示意图。

图7为女性健康管理系统的执行步骤示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

一种基于生理期检测及痛经治疗的女性健康管理系统，如图1、2、5、6所 示，至少包括一用于检测女性生理周期的检测装置100。

所述检测装置100用于检测女性的基础体温，并通过比较在设定的检测周 期内的检测的多个基础体温数值预测女性的月经周期变化；

所述检测装置100至少包括一通过被置于人体体表的以检测人体温度的温 度感应装置101、一用于记录所述温度感应装置101得到的温度感应数据的数据 记录装置102以及一用于通过比较在检测周期内得到的温度感应数据对女性的 月经周期进行检测的比较器103；

所述温度感应装置101具有足够大的且能够较容易地与人体体表相贴合的 接触面；所述温度感应装置101能够在一个连续的时间段内通过感应体表温度 的变化给出相应的温度数据；这里记载的足够大是指接触面具有较大的面积， 本实施例中，足够大可以被理解为相对于大多数人的手掌而言，其接触面的长 度大致地相当于手掌的宽度，其宽度约为长度的1/2-1/3，具体的长度和宽度可 以在上述的条件下进行合理的调整。所述的与人体体表相贴合是指其接触面为 柔性材料制成或者其表面具有与人体的特定部位，例如额头等部位具有类似的 曲率的曲面形状。

所述数据记录装置102用于记录温度感应装置101产生的温度数据；

所述比较器103通过比较不同时间点的温度数据的差异预测女性的月经周 期；

其中，比较器通过以下步骤获取人体基础体温：

读取温度数据；等待温度数据的波动小于基础体温T后，再读取n个温度 数据T1，对温度数据T1取平均值得到基础体温x；将得到的T1分为预先设定 的N个部分并分别对每个部分的基础体温x进行拟合，其中N至少为2，判断 与基础体温x相对更为接近的拟合函数xn，这里的更为接近是指在数据图表上 显示的由基础体温x到拟合的曲线段更为接近的曲线；计算组成拟合函数xn的 部分的温度数据T1的平均值作为最终得到的人体基础体温Tn。在存在连接的 用户装置，例如手机的情况下，通过蓝牙模块将检测得到的人体基础体温Tn发 送至手机进行后期处理。

具体地，可以采用以下的硬件电路方案作为实际的应用方案，如图1所示。 包括一基础体温测量电路、一微控制器、一痛经治疗电路、一与微控制器相连 接的蓝牙模块以及与一与蓝牙模块相连接的云端数据库。其中，基础体温测量 电路得到的数据经由微控制器抵达痛经治疗电路并控制其进行治疗。其中，上 述的温度感应装置101对应基础体温测量电路，数据记录装置102和比较器103 相当于微控制器，蓝牙模块相当于下述的蓝牙模块，云端数据库相当于数据记 录装置102或者下述的服务端。

进一步地，在上述的基础体温测量电路中，可以采用热敏电阻采集人体体 表温度。尽管热敏电阻存在电阻/温度曲线是非线性的缺点，但其存在灵敏度高 的特点，特别是采用高精度NTC热敏电阻，即Negative Temperature Coefficient 负温度系数热敏电阻，作为温度传感器，在才哟拟高精度NTC热敏电阻的情况 下，可以同步使用高精度ADC进行转换，得到数字信号，可以有效地提高ADC 的转换效率，特别是可以提高分段拟合的进度，令温度测量值更为精确。

还包括一传输模块104；所述传输模块104通过有线或者无线的通讯方式以 实时传输或者非实时传输的方式将得到的人体基础体温Tn由贴近人体的检测装 置100发送至用户装置、远端的客户端或者服务端。

所述温度感应装置101的接触面为一较为柔软的可以沿着人体体表进行弯 曲的向特定方向延伸的面，所述接触面可以紧贴人体体表防止脱落并测定人体 体表温度，所述特定方向是指人体体表皮肤的切线方向。

所述温度感应装置101至少包括一能够随人体体表温度变化产生电阻变化 的温度传感器与电桥组成能够输出差分电压的感应部分101a、一将差分电压信 号转换为数字信号的转换部分101b以及用于将生成的数字信号由温度感应装置 101导出的端口部分101c。

进一步地，作为一种可选的方案，采用如图3所示电路采集到基础体温数 据。温度传感器RT1，其温度-电阻曲线已知、R16、R17、R21、R22组成了电 桥。RT1与皮肤接触，当人体体温变化时，RT1的阻值也发生变化，产生的差 分电压V_inA+，V_inA-也随之变化。差分电压经过R20，C5组成的低通滤波器滤去 电源带来的干扰信号后，送入集成芯片HX711，相当于一个放大器。集成芯片 HX711会对差分电压进行放大，差分电压在±40mV内，比较小，所以需要放大， 然后将差分电压转换为数字信号，供单片机通过DOUT、PD_SCK端口读取。 这样便完成了基础体温数据的采集。

还包括一治疗装置105；所述治疗部分包括一升压部分105a、正负脉冲电 流产生部分105b以及用于将正负脉冲电流产生部分105b产生的脉冲电流引导 至人体体表的电极105c；

所述升压部分105a包括哟拟于将输入电压升至指定电压的升压电路以及与 所述升压电路相连接并用于调节所述升压电路的输出电压的PWM输出电路。

进一步地，作为一种可选的方案，如图4所述，L1，D1，T3，R4.，C1组 成了升压电路，输入VCC为电源，为输出电压。PWM端口与单片机相 连，单片机输出PWM波，即Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制波，改变占 空比，即脉冲宽度/脉冲周期，即可改变的电压，可选的方案是不 应当小于24V。R1,R2,R5,R6,T1,T2,T5,T610组成了正负脉冲电流产生电路，J1 接2块电极贴片。

所述拟合函数为T＝Ax³+B，其中A、B为预先设定值。

将所述拟合函数T的范围作为基础体温T以用于限定所述温度数据的波动 范围。

所述比较器103还应用模糊算法矫正预测的月经周期。

包括一个模糊化接口，作为比较器所使用的模糊算法的模糊控制器的输入 接口，该模糊化接口用于将由温度感应装置101得到的真实确定量输入转换为 一个模糊矢量。对一个模糊输入变量e，其模糊子集做如下方式划分：

(1)＝{负大，负小，零，正小，正大}＝{NB，NS，ZO，PS，PB}；

(2)＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}＝{NB，NM，NS， ZO，PS，PM，PB}；

(3)＝{负大，负中，负小，零负，零正，正小，正中，正大}＝{NB， NM，NS，NZ，PZ，PS，PM，PB}；

模糊控制器的规则司基于专家知识或手动操作人员长期积累的经验，它是 按人的直觉推理的一种语言表示形式。模糊规则通常有一系列的关系词连接而 成，如if-then、else、also、end、or等，关系词必须经过“翻译”才能将模糊规 则数值化。最常用的关系词为if-then、also，对于多变量模糊控制系统，还有and 等。例如，某模糊控制系统输入变量为(误差)和(误差变化)，它们对应的语 言变量为E和EC，可给出一组模糊规则：)

R1：IF E is NB and EC is NB then U is PB→规则1

R2：IF E is NB and EC is NS then U is PM→规则2

通常把if…部分称为“前提部”，而then…部分称为“结论部”，其基本结构 可归纳为If A and B then C,其中A为论域U上的一个模糊子集，B是论域V上 的一个模糊子集。可离线组织其控制决策表R，R是笛卡儿乘积集上的一个模糊 子集，则某一时刻其控制量由下式给出：规则库是用来存放全部模糊控制规则 的，在推理时为“推理机”提供控制规则。规则条数和模糊变量的模糊子集划 分有关，划分越细，规则条数越多，但并不代表规则库的准确度越高，规则库 的“准确性”还与专家知识的准确度有关。

其中，应用模糊规则的主要流程是，利用单片读到的基础体温值预判生理 期日期，由用户判断是否准确，作为一种可选的方案，可以由用户输入正确的 生理期，根据偏差与偏差的变化率计算输入量，再由模糊PID算法来校正，使 下一次生理期的判断更准确。采用模糊PID算法的目的是能够根据实际情况调 整比例系数比例单元、积分单元和微分单元，以达到调节作用的实时最优。，其 中，图7具体地展示了一种可行的步骤流程，该步骤流程尽管较为步骤少，但 能够很好地对预判的生理期进行校正，执行步骤少，执行效率高

1)输入值的模糊化：结合本女性健康管理系统的特性，这里选择模糊变 量的模糊集隶属函数为正态分布。根据该规则可把实际误差e、误差变化率ec(de /dt)对应的语言变量E、EC表示成模糊量。E、EC的基本论域为[-5，+5]，将 其离散成11个等级即[-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5]。考虑到 控制的精度要求，本设计将[-5，+5]分为负大[NB]、负小[NS]、零[ZO]、正小[PS]、 正大[PB]等5个语言变量，然后由e、ec隶属函数根据最大值法得出相应的模糊 变量。

2)模糊控制规则表的建立：

Kp的控制规则建立：

Ki的控制规则建立：

Kd的控制规则建立：

3)逆模糊化处理及输出量的计算：对经过模糊控制规则表求得的Kp、Ki、 Kd采用重心法进行逆模糊化处理的公式如下：

$u\left(k\right)=k_{p}e\left(k\right)+k_{i}T{\Sigma }_{j=1}^{k}e\left(j\right)+\frac{k_{d}e\left(k\right)}{T}$

式中，u(k)为采样周期时的输出，e(k)为k采样周期时的偏差，T为采样周 期，通过输出u(k)乘以相应的比例因子k_p就可以得出精确地输入量u。

还包括痛经治疗部分106；

所述痛经治疗部分106在预测的月经周期来临前至少2天即主动请求使用 者确认治疗，经同意后出发治疗并在设定的治疗期内持续每天治疗至少30分钟， 治疗时间过短无法达到治疗效果，一个可选的方案是，治疗应当持续5天，但 根据实验，每天的治疗时间不应当多于60分钟，过多的治疗时间会减少后期的 治疗效果。

还包括女性健康状况预测部分107；

所述女性健康状况预测部分107通过数据记录装置102读取最近至少7个 女性月经周期的预测数据，将预测数据由小到大排列后，取至少3个中间值并 取平均值，并将平均值作为参考值T_mid；若至少连续2次女性月经周期的预测数 据均小于或者均大于所述参考值T_mid天，则显示使用者的健康存在问题需要进一 步寻求诊断。

最后，一个进一步可选的方案为，设定一个7天的观察期，当预测的月经 周期或者实际月经周期至少连续两次小于参考值T_mid达7天，则判断使用女性为 血热或气虚；当预测的月经周期或者实际月经周期至少连续两次大于参考值T_mid达7天，且预测得到的生理周期小于50天，则可以判断使用女性为血虚或者气 郁。

进一步地，每天早晨醒后，不起床，最好在同一时间段，尚未进行任何活 动之前将本设备置于同一个位置(体温恒定部位)，听到蜂鸣器长鸣一声后，基 础体温采集完毕。当生理期快来临时，预判生理期，通过手机APP通知用户。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作 的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。