CN105769187B - 一种婴儿尿意预判装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种婴儿尿意预判装置，包括：肌电探测处理装置，包括：肌电探测封装盒；腹直肌肌电传感器；肌电信号处理器；尿尿预信号发射模块；临界值储存判定模块；提醒装置，包括：提醒封装盒；报警模块；尿尿预信号接收模块，接收尿尿预信号发射模块发出的信号并控制报警模块工作；本发明还公开了一种婴儿尿意预判方法；本发明的婴儿尿意预判装置和方法，可让监护人预先知晓婴儿的尿意信息，并迅速做出反应；非一次性，可一直使用，减轻父母的经济负担；可很大程度上代替尿不湿，解决尿不湿降解困难所带来的资源和环境问题；实用性高，能做到小巧轻便，不会给婴儿和监护人的生活带来太多干扰，就能解决婴儿尿床或尿裤子的问题。

Description

一种婴儿尿意预判装置和方法
技术领域
本发明涉及尿意预判技术领域，特别涉及一种婴儿尿意预判装置和方法。
背景技术
目前人体信号中肌电信号的应用越来越广泛，可操作性越来越强，完全可应用到婴儿护理中通过采集和分析肌电信号来进行尿意的提前判断。而如今有许多用于婴儿尿床提醒的方法，是在婴儿尿湿后用布置在婴儿身边的湿度传感器得到尿湿信息提醒监护人，此类方法虽然比传统方法稍强，但提醒监护人时婴儿已经尿湿，只能帮助监护人及时换尿不湿或尿布，避免宝宝与排泄物接触太久带来健康问题，但还是需要借助尿不湿或尿布，给环境和自己的资金或时间带来压力，并没有从根本上解决婴儿尿床或尿裤子的问题。如今还没有运用肌电信号感知婴儿尿意并进行预警的装置和方法。
发明内容
本发明提供了一种婴儿尿意预判装置，结构简单，使用方便，实现对婴儿尿尿预警，给监护人足够的反应时间处理，从而减少尿不湿的使用量。
一种婴儿尿意预判装置，包括：
肌电探测处理装置，包括：
肌电探测封装盒；
腹直肌肌电传感器，采集婴儿腹直肌肌电信号，通过电路传给肌电信号处理器；
肌电信号处理器，预存作为临界点的有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征，与腹直肌肌电传感器相连，处理腹直肌肌电传感器采集的婴儿腹直肌肌电信号，并能在采集的婴儿腹直肌肌电信号特征达到临界点时发送给尿尿预信号发射模块；
尿尿预信号发射模块，与肌电信号处理器相连接，可向提醒装置发送预报信息；
临界值储存判定模块，储存采集到婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间，根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数，将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点；
提醒装置，包括：
提醒封装盒；
报警模块；
尿尿预信号接收模块，接收尿尿预信号发射模块发出的信号并控制报警模块工作。
优选的，所述肌电探测处理装置还包括：
肌电信号降噪放大模块，采集并分析外界噪声的频率并产生与其相反的频率，对采集婴儿腹直肌肌电信号进行降噪并放大。
优选的，所述尿尿预信号发射模块和尿尿预信号接收模块采用蓝牙。
本发明提供了一种婴儿尿意预判方法，使用上述的婴儿尿意预判装置，包括以下步骤：
步骤S1：采集婴儿腹直肌肌电信息；
步骤S2：储存婴儿腹直肌肌电信息并根据婴儿腹直肌肌电信息处理临界值；
步骤S3：根据步骤1婴儿腹直肌肌电信息，判定是否达到临界点，如果是，进入步骤S4，如果否，进入步骤S1；
步骤S4：发出蓝牙信号至提醒装置；
步骤S5：报警模块提醒监护人婴儿有尿尿趋势。
优选的，所述步骤S2中，根据婴儿腹直肌肌电信息处理临界值具体包括：
步骤S21：储存采集到婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间和当前的临界点；
步骤S22：根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数，将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点。
优选的，所述步骤S22中：根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数的具体步骤如下：
设立肌电采集结果对应函数f(t)；
f(t)特征如下：离散化的T时间内肌电信号的数值为fi，T的取值为30～60s；
则肌电信号的数值积分为：
数值积分对应的离散计算公式为：
其中N表示参与计算的肌电总采样数，Δt为肌电采样间隔时间，t为采样的时间点，i是采样的计数下标；
E：总采样均值，
D:总采样方差；
傅里叶变换：
实际计算中采用快速傅里叶变换(FFT)实现，利用表示FFT后的频率，利用表示FFT后的振幅。频率和振幅均可以表示采样时间内的肌电信号变化强烈程度。
优选的，所述步骤S22：将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点的具体步骤如下：
当f(t)>m时，m’＝m+a；
循环m’＝m+a操作过程直到判定为f(t)<m’，完成计算出最新的当前临界点并更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点；
其中m：当前临界点肌电数值；m’：更新后的临界点，a为设定的调整幅度常数，范围约在10-2到10-4之间。
优选的，所述步骤S1中对采集的婴儿腹直肌肌电信息进行降噪和放大。
而与现有的腹部肌电在治疗领域的应用方法相比，本方法可以在婴儿的成长过程中根据自身机体的变化学习跟进尿意肌电临界点，使其能在婴儿整个成长过程中有效。根据此方法实施生产的产品体积更小巧。增加了降噪步骤后对于使用环境的要求也较低，可用于日常生活中。
本发明的有益效果：
本发明的婴儿尿意预判装置和方法，与现有尿湿检测方法相比，本方法可让监护人预先知晓婴儿的尿意信息，并迅速做出反应；根据本发明方法制造出的产品非一次性，可一直使用，减轻父母的经济负担；同时可很大程度上代替尿不湿，解决尿不湿降解困难所带来的资源和环境问题；且实用性高，能做到小巧轻便，不会给婴儿和监护人的生活带来太多干扰，就能解决婴儿尿床或尿裤子的问题。
附图说明
图1是本发明的电探测处理装置的立体结构示意图。
图2是本发明的提醒装置的立体结构示意图。
图3是本发明的的电探测处理装置和提醒装置的控制模块线框图。
图4是本发明方法的流程示意图。
附图标识说明
1.肌电探测封装盒，2.提醒装置封装盒，3.腹直肌肌电传感器，4.肌电探测处理供电电路，5.肌电信号处理器，6.尿尿预信号蓝牙模块，7.尿尿预信号蓝牙接收模块，8.LED灯，9.音乐三极管及扬声器，10.按钮，11.音乐三极管及扬声器和led灯供电电路，12.肌电信号降噪放大模块，13.临界值储存判定模块，100.肌电探测处理装置，200.提醒装置。
具体实施方式
本实施例提供一种婴儿尿意预报装置，可在婴儿产生尿意时预先检测和提醒。如图1～4所示，本实施例供一种婴儿尿意预报装置包括：
肌电探测处理装置100，包括：
肌电探测封装盒1；
腹直肌肌电传感器3，采集腹直肌肌肉电信号信息，通过电路传给肌电信号处理器5。
肌电信号降噪放大模块12，采集并分析外界噪声的频率并产生与其相反的频率，将其与外界噪声相互减弱或抵消并将肌电信号放大；
临界值储存判定模块13，储存采集到的数据，并根据储存的肌电信息与现有临界值建立函数，根据函数对尿意判断的临界点进行修订；
肌电信号处理器5，内部储存有有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征，与腹直肌肌电传感器3相连，处理腹直肌肌电传感器3搜集的肌电信息，并能在婴儿腹直肌肌电信号特征与有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征匹配时将尿尿预信号发送给尿尿预信号蓝牙模块6；
尿尿预信号蓝牙模块6，与肌电信号处理器5相连接，可向提醒装置发送预报信息。
提醒装置200，包括：
提醒装置封装盒2；
尿尿预信号蓝牙接收模块7，与婴儿腹部皮肤接触，与电源连接，接收尿尿预信号蓝牙模块6发出的信号；
音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11，当尿尿预信号蓝牙接收模块7，接收尿尿预信号蓝牙模块6发出的信号时，音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11闭合，在用户接受提醒后按下提醒装置的按钮后，音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11断开。
音乐三极管及扬声器9和led灯8，能在音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11闭合时，音乐三极管及扬声器9和led灯8开始工作，在音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11断开时停止工作。
在本实施例中，更具体地，肌电探测处理装置1使用时夹在婴儿普通裤或纸尿裤上与婴儿腹部接触，腹直肌肌电传感器3采集腹直肌肌肉电信号信息，在降噪和放大处理后通过电路传给肌电信号处理器5。当婴儿腹直肌处于憋尿状态时，采集到的肌电信号发生变化，与有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征相匹配，肌电信号处理器5将信号发送给尿尿预信号蓝牙模块6，尿尿预信号蓝牙模块6向提醒装置发送预报信息。
提醒装置的尿尿预信号蓝牙接收模块7收到尿尿预信号蓝牙模块6发送的尿尿预信号后，音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11闭合，音乐三极管及扬声器9和led灯8开始工作，发出响声和闪光，以预先提醒监护人婴儿有尿意倾向，让监护人提前得知，得以在婴儿尿床尿裤子前做出反应，引导婴儿以正常状态解决尿尿。在用户接收到提醒，按下提醒装置的按钮后，音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11断开，音乐三极管及扬声器9和led灯8停止工作。
肌电探测处理供电电路4负责供电，腹直肌肌电传感器3接收婴儿腹直肌电信号，传输给肌电信号处理器5处理，当电信号符合尿意判定时，尿尿预信号蓝牙模块6发出信息。
音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11负责供电，尿尿预信号蓝牙接收模块负责接收肌电探测处理装置100发出的信息，当接收到时，音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11开始给LED灯8和音乐三极管及扬声器9闭合供电，当按钮10被按下时，音乐三极管及扬声器和led灯供电电路11断开。
使用本实施例装置的婴儿尿意预判的方法，包括以下步骤：
步骤S1：采集婴儿腹直肌肌电信息；
步骤S2：储存婴儿腹直肌肌电信息并根据处理婴儿腹直肌肌电信息临界值；
步骤S3：根据步骤1婴儿腹直肌肌电信息，判定是否达到临界点，如果是，进入步骤S4，如果否，进入步骤S1；
步骤S4：发出蓝牙信号至提醒装置；
步骤S5：报警模块提醒监护人婴儿有尿尿趋势；
步骤S1具体包括：
步骤S11：从婴儿腹直肌采集肌电信号；
步骤S12：对采集的肌电信号进行通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，进行降噪；
步骤S13：对所降噪的肌电信号进行放大处理；
步骤S14：肌电信号通过导线连接传输到处理模块
步骤S12具体包括：
步骤S121：采集外界噪声；
步骤S122：分析外界噪声的频率并产生与其相反的频率，将其与外界噪声相互减弱或抵消；
步骤S2中，根据婴儿腹直肌肌电信息处理临界值具体包括：
步骤S21：储存采集到婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间和当前的临界点；
步骤S22：根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数，将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点。
步骤S22中：根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数的具体步骤如下：
设立肌电采集结果对应函数f(t)；
f(t)特征如下：离散化的T时间内肌电信号的数值为fi，T的取值为30～60s；
则肌电信号的数值积分为：
数值积分对应的离散计算公式为：
其中N表示参与计算的肌电总采样数，Δt为肌电采样间隔时间，t为采样的时间点，i是采样的计数下标；
E：总采样均值，
D:总采样方差；
傅里叶变换：
步骤S22：将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点的具体步骤如下：
当f(t)>m时，m’＝m+a；
循环m’＝m+a操作过程直到判定为f(t)<m’，完成计算出最新的当前临界点并更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点；
其中m：当前临界点肌电数值；m’：更新后的临界点，a为设定的调整幅度常数，范围约在10-2到10-4之间。
步骤S3具体包括：
步骤S31：从婴儿腹直肌肌电数据中提取婴儿腹直肌肌电信号特征；
步骤S32：读取婴儿腹直肌肌电信号特征存储单元中存储的有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征，对比婴儿腹直肌肌电信号特征与有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号临界点特征，当婴儿腹直肌肌电信号特征与有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号临界点特征匹配时，判断婴儿有尿尿趋势，进入步骤S3。当婴儿腹直肌肌电信号临界点特征与有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征不匹配时，返回步骤S21；
步骤S4具体包括：
步骤S41：尿尿预信号蓝牙接收模块接收步骤S3发出的蓝牙信号；
步骤S42：尿尿预警扬声器发出声响，提醒监护人婴儿有尿尿趋势。

Claims (8)

1.一种婴儿尿意预判装置，其特征在于，包括：
肌电探测处理装置，包括：
肌电探测封装盒；
腹直肌肌电传感器，采集婴儿腹直肌肌电信号，通过电路传给肌电信号处理器；
肌电信号处理器，预存作为临界点的有尿意状态下婴儿腹直肌肌电信号特征，与腹直肌肌电传感器相连，处理腹直肌肌电传感器采集的婴儿腹直肌肌电信号，并能在采集的婴儿腹直肌肌电信号特征达到临界点时发送给尿尿预信号发射模块；
尿尿预信号发射模块，与肌电信号处理器相连接，可向提醒装置发送预报信息；
临界值储存判定模块，储存采集到婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间，根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数，将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点；
提醒装置，包括：
提醒封装盒；
报警模块；
尿尿预信号接收模块，接收尿尿预信号发射模块发出的信号并控制报警模块工作。
2.如权利要求1所述的婴儿尿意预判装置，其特征在于，所述肌电探测处理装置还包括：
肌电信号降噪放大模块，采集并分析外界噪声的频率并产生与其相反的频率，对采集婴儿腹直肌肌电信号进行降噪并放大。
3.如权利要求1所述的婴儿尿意预判装置，其特征在于，所述尿尿预信号发射模块和尿尿预信号接收模块采用蓝牙。
4.一种婴儿尿意预判方法，其特征在于，使用如权利要求1～3任一所述的婴儿尿意预判装置，包括以下步骤：
步骤S1：采集婴儿腹直肌肌电信息；
步骤S2：储存婴儿腹直肌肌电信息并根据婴儿腹直肌肌电信息处理临界值；
步骤S3：根据步骤1婴儿腹直肌肌电信息，判定是否达到临界点，如果是，进入步骤S4，如果否，进入步骤S1；
步骤S4：发出蓝牙信号至提醒装置；
步骤S5：报警模块提醒监护人婴儿有尿尿趋势。
5.如权利要求4所述的婴儿尿意预判方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据婴儿腹直肌肌电信息处理临界值具体包括：
步骤S21：储存采集到婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间和当前的临界点；
步骤S22：根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数，将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点。
6.如权利要求5所述的婴儿尿意预判方法，其特征在于，所述步骤S22中：根据储存的婴儿腹直肌肌电信号以及对应的采集时间建立函数的具体步骤如下：
设立肌电采集结果对应函数f(t)；
f(t)特征如下：离散化的T时间内肌电信号的数值为fi，T的取值为30～60s；
则肌电信号的数值积分为：
数值积分对应的离散计算公式为：
其中N表示参与计算的肌电总采样数，Δt为肌电采样间隔时间，t为采样的时间点，i是采样的计数下标；
E：总采样均值，
D:总采样方差；
傅里叶变换：
7.如权利要求6所述的婴儿尿意预判方法，其特征在于，所述步骤S22：将最新一次的函数计算结果与当前的临界点进行对比，并根据对比结果更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点的具体步骤如下：
当f(t)>m时，m’＝m+a；
循环m’＝m+a操作过程直到判定为f(t)<m’，完成计算出最新的当前临界点并更新临界点，同时将更新肌电信号处理器内的临界点；
其中m：当前临界点肌电数值；m’：更新后的临界点，a为设定的调整幅度常数，范围约在10-2到10-4之间。
8.如权利要求4所述的婴儿尿意预判方法，其特征在于，所述步骤S1中对采集的婴儿腹直肌肌电信息进行降噪和放大。
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