CN113588736A - 一种校正电流信号的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种校正电流信号的方法及系统，方法包括：计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；通过n个斜率计算得到补偿因子；基于补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。本发明在电化学检测时，能够有效的对电流信号进行校正，减小或消除温度对测试结果的影响，进而提高测试结果的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及电化学检测技术领域，尤其涉及一种校正电流信号的方法及系统。
背景技术
目前，在电化学检测时，存在受温度影响导致检测结果不准确的问题。例如，通过电化学原理实现的血糖浓度测量，主要是采集反应区电流大小来反应血液中葡萄糖的浓度信息，电流越大葡萄糖浓度越高，反之则越小；由于血糖测试过程中，反映血糖浓度的电流信号受温度影响比较大，温度越高，化学反应和电子迁移的速度更快，则电流越大；反之，温度越小，化学反应和电子迁移的速度越慢，则电流越小；因此，为了让测试结果的准确度和精密度更好，测试过程都需要添加对电流信号的温度校正，以减小或消除温度对测试结果的影响。
目前，对电流信号进行温度校正方法主要分为以下两种：
其一，在仪器里增加一个热敏传感元器件，直接测量出仪器内部热敏元器件处的环境温度，将该温度系数用来做电流校正，减少温度对测试值的影响；但是在一些环境背景(环境温度变化大)下，仪器内部温度和试条上反应区的温度不一致，导致过度校正反而使结果不准确；因此用仪器内部温度代替反应区温度来做测试结果值校正有一定的局限性。
其二，在制作试条时使用特殊材料，让试条的电极具有温度特性，这样即可获取反应区的温度信息，用于结果值校正；然而这种试条对制作的工艺要求极其严格，一致性、准确性和精密度的要求很高；因此该方法目前在生产方面也存在局限。
因此，在电化学检测时，如何有效的对电流信号进行校正，以减小或消除温度对测试结果的影响，进而提高测试结果的准确度，是一项亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种校正电流信号的方法，在电化学检测时，能够有效的对电流信号进行校正，减小或消除温度对测试结果的影响，进而提高测试结果的准确度。
本发明提供了一种校正电流信号的方法，包括：
计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；
通过所述n个斜率计算得到补偿因子；
基于所述补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
优选地，所述计算电流信号曲线有效电流区间的n组斜率，其中，n≥2，包括：
在所述有效电流区间内，选择所述电流信号曲线上的多个数据点，分别以所述多个数据点中的两个数据点进行两两组对，确定出n对数据，并以每对数据中时间靠前的数据点所在的时间节点为依据，按时间顺序对所述n对数据进行排序，其中，所述n对数据中每两对数据中至少有一个数据点不同；
基于斜率公式，计算出所述n对数据的斜率，获得n个斜率Kn，其中，所述n个斜率Kn与所述n对数据具有相同的排序序列。
优选地，所述通过所述n个斜率计算得到补偿因子，包括：
基于所述n个斜率Kn的排序序列，分别将相邻的两个斜率代入斜率方程，计算得到n-1个时间值tn-1；
将得到的所述n-1个时间值tn-1取平均值，得到补偿因子t。
优选地，所述基于所述补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号，包括：
基于所述补偿因子t，根据公式Inew＝Iold+t*slope+intercept得到校正后的电流信号Inew，其中，Iold为预定时间点的电流值，slope和intercept为已知数值。
优选地，所述预定时间点的电流值为获取到的全部电流信号中最后一个电流信号的前一个电流信号对应的电流值。
一种校正电流信号的系统，包括：
第一计算模块，用于计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；
第二计算模块，用于通过所述n个斜率计算得到补偿因子；
校正模块，用于基于所述补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
优选地，所述第一计算模块具体用于：
在所述有效电流区间内，选择所述电流信号曲线上的多个数据点，分别以所述多个数据点中的两个数据点进行两两组对，确定出n对数据，并以每对数据中时间靠前的数据点所在的时间节点为依据，按时间顺序对所述n对数据进行排序，其中，所述n对数据中每两对数据中至少有一个数据点不同；
基于斜率公式，计算出所述n对数据的斜率，获得n个斜率Kn，其中，所述n个斜率Kn与所述n对数据具有相同的排序序列。
优选地，所述第二计算模块具体用于：
基于所述n个斜率Kn的排序序列，分别将相邻的两个斜率代入斜率方程，计算得到n-1个时间值tn-1；
将得到的所述n-1个时间值tn-1取平均值，得到补偿因子t。
优选地，所述校正模块具体用于：
基于所述补偿因子t，根据公式Inew＝Iold+t*slope+intercept得到校正后的电流信号Inew，其中，Iold为预定时间点的电流值，slope和intercept为已知数值。
优选地，所述预定时间点的电流值为获取到的全部电流信号中最后一个电流信号的前一个电流信号对应的电流值。
综上所述，本发明公开了一种校正电流信号的方法，当需要对电流信号进行校正时，首先计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2，然后通过n个斜率计算得到补偿因子，基于补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。本发明能够通过计算得到的补偿因子对电流信号进行校正，以减小或消除温度对电化学检测测试结果的影响，进而提高了测试结果的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种校正电流信号的方法实施例的方法流程图；
图2为本发明公开的一种计算初始电流信号曲线在有效电流区间内的两个斜率的示意图；
图3为本发明公开的一种通过两组斜率计算时间值的示意图；
图4为本发明公开的一种校正补偿后的血糖电流信号示意图；
图5为本发明公开的一种校正电流信号的系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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1所示，为本发明公开的一种校正电流信号的方法实施例的流程图，所述方法可以包括以下步骤：
S101、计算初始电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；
在电化学检测的过程中，当需要对电流信号进行校正时，首先计算出初始电流信号曲线在有效电流区间内的两个或两个以上的斜率。
其中，有效电流区间为，根据检测项目的不同(主要是温度对反应速度的影响不同)，研发人员根据经验确定的区间。一般确定检测仪器能获取到信号的最后1-2秒作为有效电流区间。例如，血糖测试，整个信号获取周期为5秒，研发人员一般将第3秒到第5秒作为有效电流区间。
由于非有效电流区间的电流信号存在较多的异常值，因此通过设定的有效电流区间的数据，能够有效的提升计算的准确性，进而提升电流信号校正的准确度。
S102、通过n个斜率计算得到补偿因子；
化学反应达到的平衡的时间长度在电流信号曲线中可以被认为是电流曲线从陡峭趋于平缓经历的时间长度，而且平衡时间的长度具有温度特征和浓度特征，因此，可以利用平衡时间长度作为补偿因子来校正温度对电流信号的影响。
因此，在计算出两个或两个以上的斜率后，进一步通过两个或两个以上的斜率计算得到补偿因子。
S103、基于补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
在计算得到补偿因子后，根据实际情况建立方程补偿电流信号，用于校正温度对电流信号的影响。即，根据得到的补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
综上所述，在上述实施例中，当需要对电流信号进行校正时，首先计算初始电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2，然后通过n个斜率计算得到补偿因子，基于补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。能够通过计算得到的补偿因子对电流信号进行校正，以减小或消除温度对电化学检测测试结果的影响，进而提高了测试结果的准确度。
具体的，在上述实施例中，计算初始电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率的其中一种实现方式可以是：
首先，在有效电流区间内，选择初始电流信号曲线上的多个数据点，分别以多个数据点中的两个数据点进行两两组对，确定出n对数据，并以每对数据中时间靠前的数据点所在的时间节点为依据，按时间顺序对n对数据进行排序，其中，n对数据中每两对数据中至少有一个数据点不同；例如，当需要计算n个斜率时，需要选择的数据点的数量可以为2n，或者共用一些数据点时，需要选择的数据点的数量可以为n+1。需要说明的是，每个斜率的计算中所用到的两个数据点之间的时间间距要相差不大，最好是具有相同的时间间距；此外，计算同一个斜率时所用到的两个数据点之间的时间间距要尽量大；结合以上二个对数据点的选择要求，便可以很容易地在有效电流区间内确定出n对数据。满足以上二个选择要求的数据点，计算出的斜率准确性更高。
然后，基于斜率公式，计算出n对数据的斜率，获得n个斜率Kn，其中，n个斜率Kn与所述n对数据具有相同的排序序列。
具体的，下面以计算初始电流信号曲线在有效电流区间内的两个斜率为例进行说明，如图2所示：
基于公式
计算第一斜率K1，其中，Ia1为所述初始电流信号曲线上点a1对应的第一电流值，Ta1为所述点a1对应的第一时间，Ia2为所述初始电流信号曲线上点a2对应的第二电流值，Ta2为所述点a2对应的第二时间；
基于公式
计算第二斜率K2，其中，Ib1为所述初始电流信号曲线上点b1对应的第三电流值，Tb1为所述点b1对应的第三时间，Ib2为所述初始电流信号曲线上点b2对应的第四电流值，Tb2为所述点b2对应的第四时间。
具体的，在上述实施例中，计算初始电流信号曲线在有效电流区间内的两个斜率的另一种实现方式可以是：
基于公式
计算第一斜率K1，其中，D为缩放系数，I为偏移量，Ia1为所述初始电流信号曲线上点a1对应的第一电流值，Ta1为所述点a1对应的第一时间，Ia2为所述初始电流信号曲线上点a2对应的第二电流值，Ta2为所述点a2对应的第二时间；其中，缩放系数D和偏移量I可以根据实际需求进行调整，通过对缩放系数D和偏移量I的调整，可以使得计算得到的第一斜率K1更优。
基于公式
计算第二斜率K2，其中，D为缩放系数，I为偏移量，Ib1为所述初始电流信号曲线上点b1对应的第三电流值，Tb1为所述点b1对应的第三时间，Ib2为所述初始电流信号曲线上点b2对应的第四电流值，Tb2为所述点b2对应的第四时间。其中，缩放系数D和偏移量I可以根据实际需求进行调整，通过对缩放系数D和偏移量I的调整，可以使得计算得到的第二斜率K2更优。
具体的，在上述实施例中，通过n个斜率计算得到补偿因子的其中一种实现方式可以是：
首先，基于n个斜率Kn的排序序列(K1、K2、K3...Kn)，分别将相邻的两个斜率代入斜率方程
计算得到n-1个时间值tn-1；例如，如图3所示，将斜率K1和K2代入公式
令K＝0，计算得到t1，其中Ta1、Ta2、Tb1、Tb2为已知值。
然后，将得到的n-1个时间值tn-1(t1、t2、t3...tn-1)取平均值，得到补偿因子t。
具体的，在上述实施例中，基于补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号的其中一种实现方式可以是：
基于补偿因子t，根据公式Inew＝Iold+t*slope+intercept得到校正后的电流信号Inew。其中，公式Inew＝Iold+t*slope+intercept为预存在仪器系统中的已知函数，该函数中的斜率slope和截距intercept为已知的确定值，t和Iold为变量；仪器配合试条进行电流信号的检测，获得电流信号曲线，计算出补偿因子t，并选定某个预定时间点的电流值Iold，将t和Iold代入公式Inew＝Iold+t*slope+intercept计算出校正后的电流信号Inew，仪器再根据校正后的电流信号Inew作为进行过温度校正后的电流信号，计算出准确的测试值。
其中，在仪器出厂阶段，可以通过线性函数回归的方式，确定出斜率slope和截距intercept的具体值。具体的，采用多个训练样本，在不同的温度下进行测试，即可获得异常温度下的电流曲线、正常温度下的电流曲线；采用相同的计算方式，将每个电流曲线对应的补偿因子t计算出来，同时将相同时间节点下，正常温度的电流值和异常温度的电流值对应起来，进行线性函数回归，即可确定斜率slope和截距intercept。当然，斜率slope和截距intercept也可通过研发人员的经验直接取定值。
具体的，在上述实施例中，关于选定某个预定时间点的电流值Iold，时间点的选择上，尽量选择仪器能检测到的全部电流信号中，最后1秒这段时间内采集到的电流信号，任选一个电流值作为Iold；优选最后一个电流信号的前一个电流信号值作为Iold。
如图4所示，为本发明实施例公开的一种校正补偿后的血糖电流信号示意图，从图4可以看出，校正后的血糖电流信号几乎不受温度影响，仅仅和血糖浓度相关，因此，通过本发明提供的技术方案较好的实现了对血糖电流信号的温度补偿和校正，减小或消除温度对血糖测试结果的影响，进而提高血糖测试结果的准确度。
如图5所示，为本发明公开的一种校正电流信号的系统实施例的结构示意图，所述系统可以包括：
第一计算模块501，用于计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；
第二计算模块502，用于通过n个斜率计算得到补偿因子；
校正模块503，用于基于补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
本实施例公开的校正电流信号的系统的工作原理与上述校正电流信号的方法实施例的工作原理相同，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
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 (10)
1.一种校正电流信号的方法，其特征在于，包括：
计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；
通过所述n个斜率计算得到补偿因子；
基于所述补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算电流信号曲线有效电流区间的n组斜率，其中，n≥2，包括：
在所述有效电流区间内，选择所述电流信号曲线上的多个数据点，分别以所述多个数据点中的两个数据点进行两两组对，确定出n对数据，并以每对数据中时间靠前的数据点所在的时间节点为依据，按时间顺序对所述n对数据进行排序，其中，所述n对数据中每两对数据中至少有一个数据点不同；
基于斜率公式，计算出所述n对数据的斜率，获得n个斜率Kn，其中，所述n个斜率Kn与所述n对数据具有相同的排序序列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述n个斜率计算得到补偿因子，包括：
基于所述n个斜率Kn的排序序列，分别将相邻的两个斜率代入斜率方程，计算得到n-1个时间值tn-1；
将得到的所述n-1个时间值tn-1取平均值，得到补偿因子t。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号，包括：
基于所述补偿因子t，根据公式Inew＝Iold+t*slope+intercept得到校正后的电流信号Inew，其中，Iold为预定时间点的电流值，slope和intercept为已知数值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定时间点的电流值为获取到的全部电流信号中最后一个电流信号的前一个电流信号对应的电流值。
6.一种校正电流信号的系统，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于计算电流信号曲线在有效电流区间内的n个斜率，其中，n≥2；
第二计算模块，用于通过所述n个斜率计算得到补偿因子；
校正模块，用于基于所述补偿因子对电流信号进行校正，得到校正后的电流信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：
在所述有效电流区间内，选择所述电流信号曲线上的多个数据点，分别以所述多个数据点中的两个数据点进行两两组对，确定出n对数据，并以每对数据中时间靠前的数据点所在的时间节点为依据，按时间顺序对所述n对数据进行排序，其中，所述n对数据中每两对数据中至少有一个数据点不同；
基于斜率公式，计算出所述n对数据的斜率，获得n个斜率Kn，其中，所述n个斜率Kn与所述n对数据具有相同的排序序列。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：
基于所述n个斜率Kn的排序序列，分别将相邻的两个斜率代入斜率方程，计算得到n-1个时间值tn-1；
将得到的所述n-1个时间值tn-1取平均值，得到补偿因子t。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述校正模块具体用于：
基于所述补偿因子t，根据公式Inew＝Iold+t*slope+intercept得到校正后的电流信号Inew，其中，Iold为预定时间点的电流值，slope和intercept为已知的数值。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预定时间点的电流值为获取的全部电流信号中最后一个电流信号的前一个电流信号对应的电流值。
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