CN104107035B - 自定位自校准的无创生物信息测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自定位自校准的无创生物信息测量系统,包括：测量部分以及数据分析示波装置；测量部分通过数据分析示波装置能够实现对测量位置是否准确进行判断以及对采样点位置的自主优化选择；测量部分包括，螺纹微调旋钮、细牙螺纹固定轴、固定外壳、弹性腕带以及数据传感部分；数据传感部分用于人体参数信息的自主采集，包括主导传感装置；细牙螺纹固定轴穿插于固定外壳内；固定外壳与弹性腕带连接固定，螺纹微调旋钮通过细牙螺纹固定轴能够对数据传感部分位置进行调节，实现对测量信号的自主优化选择；数据传感部分上端对应有施加预压结构。

Description

自定位自校准的无创生物信息测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及医学领域中的人体参数测量系统，特别涉及一种自定位自校准的无创生物信息测量系统。

背景技术

随着人们对疾病的研究及对身体健康的重视，越来越多的突发病症（如：心脏病、脑梗阻、冠心病等）以及慢性病（“三高”、心血管疾病等）被现代医疗所关注，随着人们健康意识和保健要求的日益增强,更多的疾病都需要以预防为主，早发现、早诊断、及时治疗。所以，对身体健康的监测即是需要及时地对人体的相关生理参数的分析。

生理参数的监测是现代医学诊断的重要手段之一。而生理参数的监测分为直接监测和间接监测。直接监测通常是对身体的一种有创侵入式测量方法，一般实施在病人身上，这是一种对身体有创伤性、伤害性的方法。而健康人一般通过间接监测，即穿戴式、佩戴式进行生理参数的采集。现有传感器存在的不足：

1）、目前无创接触式传感器可采集（如：体温、血压、脉搏、心率等）方面的数据，但无法对测量的位置是否准确进行判断；

2）、传感器所测量的数据无法排除外界因素指标变化对传感器所采集数据的影响，需要定期进行校对；

3）、传感器未对信号源进行放大采集，仅通过将采集到的数据传输到后期设备进行放大，某种程度上造成数据误差；

4）、未对采集信号（包括数字和波形）进行大样本的相关性分析。

发明内容

本发明的目的在于在此提供一种自定位自校准的无创生物信息测量系统，该测量系统是一种无创接触式，可对传感器的测量位置进行提示和报警，可进行误差校准超标报警，可对采集到的数据进行分析，通过生物参数的函数变化进行换算，得到较为准确的生物信息参数值。

本发明是这样实现的，一种自定位自校准的无创生物信息测量系统，包括：

测量部分，用于人体参数信息的数值测量；

以及数据分析示波装置，用于生物信息的数值分析和波形显示；

所述测量部分通过数据分析示波装置能够实现对测量位置是否准确进行判断以及对采样点位置的自主优化选择；

所述测量部分包括，螺纹微调旋钮、细牙螺纹固定轴、固定外壳、弹性腕带以及数据传感部分；所述数据传感部分用于人体参数信息的自主采集，包括主导传感装置；所述细牙螺纹固定轴穿插于固定外壳内；所述固定外壳与弹性腕带连接固定，其中，螺纹微调旋钮通过细牙螺纹固定轴能够对数据传感部分位置进行调节，实现对测量信号的自主优化选择；数据传感部分上端对应有施加预压结构。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：所述数据传感部分还包括自校准辅助传感装置A以及自校准辅助传感装置B；自校准辅助传感装置A以及自校准辅助传感装置B同样用于采集人体的测量信息，用于系统对测量数据的自主同步校准。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：自校准辅助传感装置A位于主导传感装置的外侧，为直径1mm—5mm的辅助传感装置；通过二次仪表显示的数值与波形起到辅助传递功能，并根据已采集数据对主导传感器的测量结果进行相应的线性修正和误差校正；自校准辅助传感装置B位于主导传感装置的另一侧，自校准辅助传感装置B为直径范围1mm—20mm的压力传感器，其量程范围为0mmHg—300mmHg，主要对所采点在二次仪表显示其线性和标准压力下的其他数据。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：数据传感部分厚度为0.1mm—20mm，直径可为1mm—30mm，该部分置于被测对象接触处。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：其中数据传感部分厚度以0.1mm—10mm为佳，直径以1mm—20mm为佳。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：螺纹微调旋钮、细牙螺纹固定轴、固定外壳以及弹性腕带构成探测加压装置；采用焊接、粘贴连接对应的测压传感器；采用中心轴正向螺旋的微调加压方式，用以调整主导传感模块的感应区，并采用二次仪表的数值法和波形法显示，以保证获得采样点生物信号的最大值。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：所述数据分析示波装置具备自动采集数据处理模块；本采集处理模块具备记录二次仪表显示的数值和波形，获得波幅的最大值、最小值以及脉冲的上升沿和下降沿时间，并对所采集数据进行分析处理，确保更为准确的获得被测量的特征量；采集到的数据非单独样本，而是通过连续采集，最大限度地反应群体的数值曲线波形特征，并和其他传统的测量方法进行对同一测量对象的相关性比较和分析，计算相关性系数和校准系数。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：所述测量部分带有数据传输模块；本测量系统所测得的数据可采用数据传输模块传输到数据分析示波装置或者远端服务器。

根据本发明所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：主导传感装置可采用电阻式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、薄膜式传感器或者谐振式传感器进行压力动态变化采集。

一种自定位自校准的无创生物信息测量方法，其特征在于，按照以下方式进行：

（1）确定信号采样点的位置，

（2）对采样点的被测对象接触面进行距离调节，以实现测量信号的自主优化选择；

（3）同时对测量者因其他生物数据导致采样数据的误差进行相应的修正，并对测量接触处传感器的测量区进行误差修正。

本发明的优点在于：本发明所述述的自定位自校准的无创生物信息测量系统，通过改进之后包括：采样点位置的自主优化选择和测量信号的自主优化选择系统；采样探头的自主同步校准系统；生物信息的自主采集系统；生物信息的数值分析和波形分析系统。可以无创地连续监测包括体温、血压、脉搏、心率四个生理参数指标。可对采样点位置进行自主优化选择，同时采用了正向加压和二次仪表的数值、波形识别，在位置选择过程中会发出警示音和语音提示。确定信号采样点的同时，对测量者的其他生物数据（如：温度、湿度、弹性模量、皮肤表面导电率等）导致的采样数据误差进行相应的修正，并对测量接触处传感器的测量区进行误差修正。自主采样系统的主体采用电阻式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、薄膜式传感器或者谐振式传感器进行压力动态变化采集。自主采样系统采用大样本方法替代传统的个体样本方法，通过连续采样使生物信息特征量更具代表性，更加客观准确反映群体的生物学特征。自主采样系统采用生物信息的传统临床测量方法与本发明所述装置的测量方法进行聚类分析和相关性分析，从而对测量结果进行再次修正，并对采集的生物信号进行数值和波形分析。

本发明是针对现有生物信息测量系统中存在的上述问题而做出的。

本发明所述的测量系统包括三大功能特点：

1）无创式测量系统的自动取样定位系统，包括了采样点及相应位置区域、信息的数值和波形的选优，包括了将采集范围精确到15mm??内，对采集信号的优化，减少测量误差；

2）无创式测量系统的自动校准系统，包括了对测量所在温度范围（0℃—70℃）的温飘校准和误差修正，对湿度及其他影响测量因素的误差修正，以及标准压力校准（0mmHg--300mmHg）等；

3）无创式测量系统的自动采集系统，利用高灵敏的传感器进行数字与波形的同时采集，可以获得波幅的最大值、最小值以及脉冲的上升沿和下降沿时间，并对所采集数据进行分析处理，确保更为准确的获得被测量的特征量。本采集系统的数据非单独样本，而是通过连续采集，最大限度地反应群体的数值曲线波形特征，并和其他传统的测量方法进行对同一测量对象的相关性比较和分析，计算相关性系数和校准系数。

附图说明

图1是本发明测量系统的外部侧面结构示意图

图2是本发明测量系统的传感区域结构示意图

图3是本发明测量系统的整体结构示意图

图4是本发明测量系统的内部结构示意图

图5是本发明测量系统的波形分析图

图6是本发明测量系统的传感器信号调理电路图

图7是本发明测量系统的放大电路原理图

图8是本发明测量系统的逻辑流程图。

具体实施方式

下面将结合附图1-8对本发明进行详细说明，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图所示，本发明在此提供一种自定位自校准的无创生物信息测量系统，该测量系统是一种无创接触式，可对传感器的测量位置进行提示和报警，可进行误差校准超标报警，可对采集到的数据进行分析，通过生物参数的函数变化进行换算，得到较为准确的生物信息参数值。

本测量系统包括：测量部分100，用于人体参数信息的数值测量；

以及数据分析示波装置200，用于生物信息的数值分析和波形显示；

所述测量部分100通过数据分析示波装置200能够实现对测量位置是否准确进行判断以及对采样点位置的自主优化选择；

所述测量部分100包括，螺纹微调旋钮10、细牙螺纹固定轴11、固定外壳12、弹性腕带13以及数据传感部分14；所述数据传感部分14用于人体参数信息的自主采集，包括主导传感装置15；所述细牙螺纹固定轴11穿插于固定外壳12内；所述固定外壳12与弹性腕带13连接固定，其中，螺纹微调旋钮10通过细牙螺纹固定轴11能够对数据传感部分14位置进行调节，实现对测量信号的自主优化选择；数据传感部分14上端对应有施加预压结构16。

所述数据传感部分14还包括自校准辅助传感装置A17以及自校准辅助传感装置B18；自校准辅助传感装置A17以及自校准辅助传感装置B18同样用于采集人体的测量信息，用于系统对测量数据的自主同步校准。

自校准辅助传感装置A17位于主导传感装置15的外侧，为直径1mm—5mm的辅助传感装置；通过二次仪表显示的数值与波形起到辅助传递功能，并根据已采集数据对主导传感器的测量结果进行相应的线性修正和误差校正。自校准辅助传感装置B18位于主导传感装置15的另一侧，自校准辅助传感装置B18为直径范围1mm—20mm的压力传感器，其量程范围为0mmHg—300mmHg，主要对所采点在二次仪表显示其线性和标准压力下的其他数据。

数据传感部分14厚度为0.1mm—20mm，直径可为1mm—30mm，该部分置于被测对象接触处。其中数据传感部分14厚度以0.1mm—10mm为佳，直径以1mm—20mm为佳。

螺纹微调旋钮10、细牙螺纹固定轴11、固定外壳12以及弹性腕带13构成探测加压装置；采用焊接、粘贴连接对应的测压传感器；采用中心轴正向螺旋的微调加压方式，用以调整主导传感模块的感应区，并采用二次仪表的数值法和波形法显示，以保证获得采样点生物信号的最大值。

所述数据分析示波装置200具备自动采集数据处理模块；本采集处理模块具备记录二次仪表显示的数值和波形，获得波幅的最大值、最小值以及脉冲的上升沿和下降沿时间，并对所采集数据进行分析处理，确保更为准确的获得被测量的特征量；采集到的数据非单独样本，而是通过连续采集，最大限度地反应群体的数值曲线波形特征，并和其他传统的测量方法进行对同一测量对象的相关性比较和分析，计算相关性系数和校准系数。

所述测量部分100带有数据传输模块；本测量系统所测得的数据可采用数据传输模块传输到数据分析示波装置200或者远端服务器。

测量部分100带有放大电路，图7是本发明测量系统的放大电路原理图，用于将主导传感装置15获得的信息进行发大之后，再进行传输（包括有线或无线传输）至数据分析示波装置200处理。

主导传感装置15可采用电阻式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、薄膜式传感器或者谐振式传感器进行压力动态变化采集。

一种自定位自校准的无创生物信息测量方法，按照以下操作：

（1）确定信号采样点的位置，

（2）对采样点的被测对象接触面进行距离调节，以实现测量信号的自主优化选择；

（3）同时对测量者因其他生物数据导致采样数据的误差进行相应的修正，并对测量接触处传感器的测量区进行误差修正。

本发明是针对现有生物信息测量系统中存在的上述问题而做出的。

本发明所述的测量系统包括三大功能特点：

1）无创式测量系统的自动取样定位系统，包括了采样点及相应位置区域、信息的数值和波形的选优，包括了将采集范围精确到15mm??内，对采集信号的优化，减少测量误差；

2）无创式测量系统的自动校准系统，包括了对测量所在温度范围（0℃—70℃）的温飘校准和误差修正，对湿度及其他影响测量因素的误差修正，以及标准压力校准（0mmHg--300mmHg）等；

3）无创式测量系统的自动采集系统，利用高灵敏的传感器进行数字与波形的同时采集，可以获得波幅的最大值、最小值以及脉冲的上升沿和下降沿时间，并对所采集数据进行分析处理，确保更为准确的获得被测量的特征量。本采集系统的数据非单独样本，而是通过连续采集，最大限度地反应群体的数值曲线波形特征，并和其他传统的测量方法进行对同一测量对象的相关性比较和分析，计算相关性系数和校准系数。

本发明所述的测量系统，数据传感部分14厚度可为0.1mm—20mm，其中以0.1mm—10mm为佳，直径可为1mm—30mm，以1mm—20mm为佳，该部分置于探测器与被测对象接触处。

本发明所述的测量系统，具备由螺纹微调旋钮10、细牙螺纹固定轴11、固定外壳12以及弹性腕带13构成的探测加压装置；采用可焊接、可粘贴、连接弹性带的测压传感器，采用中心轴正向螺旋的微调加压方式，用以调整主导传感模块的感应区，并采用二次仪表的数值法和波形法显示，以保证获得采样点生物信号的最大值。

本发明所述的测量系统具备自校准模块；主导传感模块的外侧设置直径为1mm—5mm的自校准辅助传感装置A17，通过二次仪表显示的数值与波形起到辅助传递功能，并根据已采集数据对主导传感器的测量结果进行相应的线性修正和误差校正，此结构为本发明所述的测量系统的自校准辅助传感模块之一。主导传感器的另一侧另设一个直径范围1mm—20mm的自校准辅助传感装置B（18），其量程范围为0mmHg—300mmHg，主要对所采点在二次仪表显示其线性和标准压力下的其他数据，如瞬时电流、标准电压值、相对电阻值等，此结构为本发明所述测量系统的自校准辅助传感模块之一。

本发明所述的测量系统中数据分析示波装置200具备自动采集数据处理模块。本采集处理模块具备记录二次仪表显示的数值和波形，获得波幅的最大值、最小值以及脉冲的上升沿和下降沿时间，并对所采集数据进行分析处理，确保更为准确的获得被测量的特征量。采集到的数据非单独样本，而是通过连续采集，最大限度地反应群体的数值曲线波形特征，并和其他传统的测量方法进行对同一测量对象的相关性比较和分析，计算相关性系数和校准系数。

本发明所述的测量系统中所述测量部分100带有数据传输模块；本测量系统所测得的数据可采用已有的有线方式或内置无线通讯模块予以通信；可以通过数据传输模块以无线方式将信息发送到数据分析示波装置200或者远端服务器或者电脑中。

操作本测量系统时：将测量部分100佩戴于人体测量处（比如手臂上），先要进行信号采样点位置的确定，当测量部分100接触人体被测量表面时，此时通过主导传感装置15会检测到相关信息，并可以通过数据分析示波装置200予以显示，通过波形发现该处不是最佳检测位置时，可以立马更换测量位置；除此之外，当选定测量处后，可采用中心轴正向螺旋的微调加压方式，用以调整主导传感模块的感应区，并采用二次仪表的数值法和波形法显示，以保证获得采样点生物信号的最大值。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种自定位自校准的无创生物信息测量系统,包括：

测量部分（100），用于人体参数信息的数值测量；

以及数据分析示波装置（200），用于生物信息的数值分析和波形显示；

所述测量部分（100）通过数据分析示波装置（200）能够实现对测量位置是否准确进行判断以及对采样点位置的自主优化选择；

所述测量部分（100）包括，螺纹微调旋钮（10）、细牙螺纹固定轴（11）、固定外壳（12）、弹性腕带（13）以及数据传感部分（14）；

所述数据传感部分（14）用于人体参数信息的自主采集，包括主导传感装置（15）；所述细牙螺纹固定轴（11）穿插于固定外壳（12）内；

所述固定外壳（12）与弹性腕带（13）连接固定，其中，螺纹微调旋钮（10）通过细牙螺纹固定轴（11）能够对数据传感部分（14）位置进行调节，实现对测量信号的自主优化选择；数据传感部分（14）上端对应有施加预压结构（16）；

所述数据传感部分（14）还包括自校准辅助传感装置A（17）以及自校准辅助传感装置B（18）；自校准辅助传感装置A（17）以及自校准辅助传感装置B（18）同样用于采集人体的测量信息，用于系统对测量数据的自主同步校准。

2.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：自校准辅助传感装置A（17）位于主导传感装置（15）的外侧，为直径1mm—5mm的辅助传感装置；通过二次仪表显示的数值与波形起到辅助传递功能，并根据已采集数据对主导传感器的测量结果进行相应的线性修正和误差校正；

自校准辅助传感装置B（18）位于主导传感装置（15）的另一侧，自校准辅助传感装置B（18）为直径范围1mm—20mm的压力传感器，其量程范围为0mmHg—300mmHg，主要对所采点在二次仪表显示其线性和标准压力下的其他数据。

3.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：数据传感部分（14）厚度为0.1mm—20mm，直径可为1mm—30mm，该部分置于被测对象接触处。

4.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：其中数据传感部分（14）厚度以0.1mm—10mm为佳，直径以1mm—20mm为佳。

5.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：螺纹微调旋钮（10）、细牙螺纹固定轴（11）、固定外壳（12）以及弹性腕带（13）构成探测加压装置；采用焊接、粘贴连接对应的测压传感器；采用中心轴正向螺旋的微调加压方式，用以调整主导传感模块的感应区，并采用二次仪表的数值法和波形法显示，以保证获得采样点生物信号的最大值。

6.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：所述数据分析示波装置（200）具备自动采集数据处理模块；该自动采集数据处理模块实现记录二次仪表显示的数值和波形，获得波幅的最大值、最小值以及脉冲的上升沿和下降沿时间，并对所采集数据进行分析处理，确保更为准确的获得被测量的特征量；采集到的数据非单独样本，而是通过连续采集，最大限度地反应群体的数值曲线波形特征，并和其他传统的测量方法进行对同一测量对象的相关性比较和分析，计算相关性系数和校准系数。

7.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：所述测量部分（100）带有数据传输模块；本测量系统所测得的数据可采用数据传输模块传输到数据分析示波装置（200）或者远端服务器。

8.根据权利要求1所述自定位自校准的无创生物信息测量系统，其特征在于：主导传感装置（15）可采用电阻式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、薄膜式传感器或者谐振式传感器进行压力动态变化采集。