CN102389301B - 通用生理信号转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明发明提供了一种通用生理信号转换器，可以把经不同的人体信号传感器(如心电传感器、温度传感器、脑电传感器、心音传感器、血压传感器、血氧传感器、超声传感器等)采集到的信号进行放大、滤波、整形以及模数(A/D)转换后经数据通讯传输接口输入计算机，计算机利用生理信号特征集、生理信号特征参数计算及生理信号判断规则库，对采集的不同信号进行相应的分析推理，将该生理信号值输出，并可选择存入计算机硬盘或被检测程序调用，还可以通过互联网与远程服务器连接。本发明将信息技术与医学相结合，能够大幅度降低多功能生理参数检测仪器的成本，从而可以向医疗机构和广大家庭推广普及更多操作简单、携带方便的生理参数检测仪器。
Description
技术领域
本发明涉及一种通用生理信号转换器，具体来讲，其为一种多功能生理采集、转换、存储、分析集成仪，即，一种将多种生理信号采集、转换、存储、分析的仪器集成为一体化的控制管理装置。
背景技术
目前，对体检者的身体健康状况进行检查时，通常是分别利用各种检测仪器进行检测，然后再进行记录汇总后，综合评估。例如进行心电、听诊等方面的检测时，通常要进行分别检测，然后分别根据各项检测数据进行评定。这是因为现有的产品和设备所采用的技术原理都是针对某项单独生理信号进行单独采集、转换和分析检测。尽管一些集成式多功能医疗检测及监控方法和装置可以完成多种生理信号的采集、转换和分析检测，但这种集成装置的技术原理仍然采用的是先针对某项单独生理信号进行全套的单独采集、转换和分析检测然后再由计算机软件把多种检测结果集成。例如公开号为CN101032393的中国专利申请公开的基于计算机的多功能医疗检测及监控方法和装置，可以通过不同的人体信号传感器如心电传感器、温度传感器、心音传感器、血压传感器、超声传感器、脑电传感器等对不同人体信号进行采集，采集信号经放大、滤波、整形，及模数(A/D)转换后经数据通讯传输接口输入计算机，计算机利用人体检测监控应用程序，对采集的不同信号进行相应的分析计算，将该人体信号及分析结果实时显示于计算机显示器。
这种针对某项单独生理信号进行单独采集、转换和分析检测的方法带来的好处是生产流程简单，但对于多种生理信号每项都要进行单独采集、转换和分析检测的做法，却是社会资源和成本的巨大浪费，因为通过不同传感器采集而来的多种生理信号的转换和分析都在使用非常通用的方法和非常通用的元器件。尽管生产各种生理信号检测仪器的厂家都采用类似的技术原理，但都受限于自身的产品定位以及经济条件和销售通路的约束，不能够进行大批量地生产，从而造成产品的单价成本居高不下，对整个社会的资源也是极大的浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种通用生理信号转换器。
本发明提供的通用生理信号转换器，包括能够接入多种生理信号采集器的生理信号输入接口和对所述生理信号进行处理的信号处理装置，其中，所述信号处理装置包括：用于完成模拟信号到数字信号转换的A/D转换装置，用于存储生理信号特征集和生理信号判断规则库的存储装置，根据所述生理信号特征集进行计算的特征参数计算装置，以及根据所述生理信号判断规则库对所述特征参数计算装置的计算结果进行计算的推理机，其中，所述生理信号特征集用于存储生理信号中所用参数抽象出的符号并对各种生理信号的参数定义符号值，使所述生理信号判断规则库的表达能够采用较少的统一符号表达，所述推理机用于从生理信号规则库中依次读取判断规则，然后根据生理信号的特征参数和符号化结果进行推理判断，确定特征参数的实际值。
较佳地，所述信号处理装置还包括用于完成数字信号的放大、缩小和滤波操作的放大/缩小/滤波装置。
所述存储装置可以预先存储有所述生理信号特征集和生理信号判断规则库，也可以根据需要生成或调整所述所述生理信号特征集和生理信号判断规则库。
所述多种生理信号可以包括选自心率、血压值、血氧值、胎心率、血糖值以及心电和脑电的波形幅度、间期、电位信号中的生理信号。
利用本发明的通用生理信号转换器实现生理信号转换的过程包括以下步骤：
1、接收生理信号，计算生理信号的特征参数；
2、根据生理信号特征集中对生理信号参数定义的符号值，确定特征参数的符号值，所述生理信号特征集用于存储根据生理信号处理中所用描述抽象出的符号；
3、从符号化的生理信号判断规则库中依次读取判断规则，然后根据生理信号的特征参数和符号化结果进行推理判断，确定出判断结果；
其中，步骤3中所述的每条判断规则被赋予一个与其对应的特征识别ID，按照该判断规则确定的判断结果被赋予相应的特征值。
本发明的特点是：1)本发明将生理信号值获取过程分离为初始判断和信号处理两个阶段，在初始判断过程中，将生理信号的特征参数进行符号化，并根据生理信号判断规则库中的判断规则进行推理，得出一系列初始判断结果；在信号处理阶段，对于前面得到的结果，通过优先级的比较和细节的鉴别，得出可靠的结果。2)本发明将相对复杂的判断限制在局部，保证整体推理过程简单明了，可实现大量生理信号的判别。当系统需要修正时，多数情况下可通过追加信号处理的鉴别判断条件，从而实现系统优化，不必修改系统原有部分，便于整个系统维护、升级和改进。
附图说明
图1为本发明的一种通用生理信号转换器的功能结构图；
图2为本发明一种实施例中的生理信号特征参数计算流程图；
图3为本发明一种实施例中的生理信号特征参数判断处理流程图；
图4为本发明一种实施例中的生理信号特征参数判断的规则推理流程图；
具体实施方式
如图1所示，该通用生理信号转换器包括：
A/D转换装置1，用于完成模拟信号到数字信号的转换；
放大/缩小/滤波装置2，用于完成数字信号的放大、缩小、滤波等操作；
生理信号特征集3，用于存储根据生理信号中所用参数抽象出的符号；
特征参数计算装置4，用于接收生理信号，计算生理信号的特征参数，并获得特征参数的符号值；
生理信号判断规则库5，用于存储各种生理信号的判断规则，并根据生理信号特征集中对生理信号特征参数定义的符号值将每条判断规则转化为用公式表达的规则；
推理机6，用于从生理信号规则库中依次读取判断规则，然后根据生理信号的特征参数和符号化结果进行推理判断，确定出生理信号实际值；
生理信号特征集3用于存储生理信号中所用参数抽象出的符号；生理信号特征集3是在将原始的生理信号参数经过归纳，将有关参数抽象为较少的符号，使整个生理信号判断规则库5的表达可以采用较少的统一符号表达。生理信号特征集3就是这些抽象出的符号的集合。这些符号即包括常规生理信号中的常用参数，如心率、血压值、血氧值、胎心率、血糖值等单个或成组的数字；也包括一些复杂参数结构，如心电和脑电的各波形幅度、间期、电位等等。
特征参数计算装置4接收生理信号，对信号进行预处理，抑制干扰信号，对逐个信号进行分类，提取其中的代表性参数进行分析，计算生理信号的特征参数，并根据生理信号特征集3中对各种生理信号的参数定义的符号值，确定特征参数的实际值。其具体流程如图2所示，包括以下步骤：
在步骤1，对各种生理信号进行带通滤波，抑制可能的噪声干扰；
在步骤2，通过对处理后信号的特征参数判断，确定生理信号种类；
在步骤3，根据该生理信号的特征参数结构定义，识别特征参数符号值；
在步骤4，在前面的分析结果基础上进行预定义的符号值的匹配，确定该生理信号的特征参数实际值。
生理信号判断规则库5中存储有各种生理信号的判断规则，这些判断规则是根据生理信号特征集3中对生理信号特征参数定义的符号值将每条判断规则转化为用符号表达的规则。每条判断规则被赋予一个与其对应的特征识别ID，按照该判断规则确定的初始判断结果被赋予相同的特征识别ID。
推理机6根据特征参数的符号值对生理信号判断规则库5中的诊断规则进行推理判断，确定出初始判断结果。推理机6负责从符号化的生理信号判断规则库5中依次读取判断规则，然后根据前面信号分析得到的特征计算参数和符号化结果进行对应规则的符合性判断。其工作过程如图3、4所示，包括以下步骤：
在步骤1，读取符号化的生理信号判断规则库5中下一条规则，读取时是依照顺序读取，直到读取完所有的判断规则，然后执行步骤2：
在步骤2，判断是否读取成功，如果是，说明符号化的生理信号判断规则库5中还有判断规则未读取，则执行步骤3；如果读取不到，说明符号化的生理信号判断规则库5中的所有判断规则都被读取过，则执行步骤4，输出初步判断结果；
在步骤3，调用判断规则推理过程，规则推理过程的流程包括如下步骤：
在步骤S1，判断该规则是否已经进行过判断，如果是则结束，如果还未进行过判断则执行步骤S2；
在步骤S2，判断是否继续读取规则中下一个符号，如果是则进行步骤S3，如果不是则执行步骤S6，综合各符号判断结果，生成本判断规则推理结果并保存；
在步骤S3，判断该符号值是否存在，如果存在则执行步骤S5，如果不存在，则为条件缺失，执行步骤S4，赋予该符号为默认值，；
在步骤S5，递归调用本规则推理过程，如果不是则执行步骤S6，然后都转到步骤S7；
在步骤S7，记录符号判定结果，然后转向步骤S2。
综上所述，本发明结构简单，所需系统的计算和存储资源都较少，适用于制造生产小型板卡的形式，可以通过USB、蓝牙、WiFi等通讯方式与PC连接，通过这个通用转换器把传感器采集的生理信号传输到PC上运行的医学信息分析处理软件中。
Claims (4)
1.通用生理信号转换器，包括能够接入多种生理信号采集器的生理信号输入接口和对所述生理信号进行处理的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置包括：用于完成模拟信号到数字信号转换的A/D转换装置，用于存储生理信号特征集和生理信号判断规则库的存储装置，根据所述生理信号特征集进行计算的特征参数计算装置，以及根据所述生理信号判断规则库对所述特征参数计算装置的计算结果进行计算的推理机，其中，所述生理信号特征集用于存储生理信号中所用参数抽象出的符号并对各种生理信号的参数定义符号值，使所述生理信号判断规则库的表达能够采用较少的统一符号表达，所述推理机用于从生理信号规则库中依次读取判断规则，然后根据生理信号的特征参数和符号化结果进行推理判断，确定特征参数的实际值。
2.根据权利要求1所述的通用生理信号转换器，其特征在于，所述信号处理装置还包括用于完成数字信号的放大、缩小和滤波操作的放大/缩小/滤波装置。
3.根据权利要求1所述的通用生理信号转换器，其特征在于，所述存储装置存储有所述生理信号特征集和生理信号判断规则库。
4.根据权利要求1所述的通用生理信号转换器，其特征在于，所述多种生理信号包括选自心率、血压值、血氧值、胎心率、血糖值以及心电和脑电的波形幅度、间期、电位信号中的生理信号。
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