專利名稱：基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療檢測裝置，尤其涉及一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置及監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
目前檢測患者膀胱狀況的方法多采用的是超聲波技術(shù)，其超聲波儀器笨重、昂貴，不方便隨身攜帶。對于像患腎炎、膀胱炎、尿失禁的患者，以及不能感知膀胱尿量的患者，需要實時監(jiān)控膀胱尿量多少，及時提醒患者排尿，才能預防積尿過多或者排尿不盡引發(fā)的并發(fā)癥；或及時將患者測試數(shù)據(jù)發(fā)給遠端的監(jiān)控平臺，供醫(yī)生診斷。目前的膀胱尿量檢測方法及裝置都無法滿足上述要求。生物電阻抗技術(shù)利用了生物組織及器官的電特性提取人體生理與病理信息的無創(chuàng)檢測技術(shù)。人體組織與器官具有獨特的電特性，組織與器官的狀態(tài)或功能變化將伴隨相應的電特性改變。比如利用膀胱的狀態(tài)變化與生物電阻抗的關(guān)系對器官狀態(tài)進行預測，現(xiàn)有測量方法和裝置都無法清晰準確根據(jù)測量數(shù)據(jù)，尋找到合適的報警點，及時提示患者排尿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置及監(jiān)測方法，通過實驗數(shù)據(jù)模型建立膀胱在積尿過程中容積和人體電阻抗變化關(guān)系，開發(fā)出利用人體電阻抗值提供膀胱排尿的報警監(jiān)測裝置。其操作更安全方便、抗干擾效果好、能清晰準確幫助患者在膀胱尿量過多時提醒患者及時排尿。本發(fā)明實施例提供了一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿監(jiān)測方法，包括步驟a、通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極，采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理；b、按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立多項式擬合模型y = B1X^a2Xn-1+. . . +b，ai、a2. . . b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)；C、選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。進一步，所述步驟a之后還包括步驟al 搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點，即將實時采樣的人體電阻抗幅值最大值記錄在寄存器中，每讀入一個當前時刻新數(shù)據(jù)都與之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值進行比較，如果所述新數(shù)據(jù)大于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時就將當前時刻所述新數(shù)據(jù)取代之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值，數(shù)據(jù)重新開始寫入，以前的數(shù)據(jù)都丟掉；如果所述新數(shù)據(jù)小于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就繼續(xù)讀入數(shù)據(jù)，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。進一步，所述步驟b:在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做二次多項式擬合運算時，其擬合模型可為二次多項式函數(shù)模型y = aix2+a2x+b，求出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)。需要說明的是，在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做線性擬合運算時，其擬合模型也可為一次多項式函數(shù)模型，此時擬合系數(shù)％ = 0，其它判斷方法類似二次多項式函數(shù)模型。進一步，所述步驟c中通過所述擬合模型進行擬合得到表示每段采樣數(shù)據(jù)擬合系數(shù)％、％、13，變化過程的擬合曲線；分析當前擬合系數(shù)％和b的變化量，分別設(shè)定擬合系數(shù)％的報警閾值和擬合系數(shù)b的報警閾值，當判斷擬合系數(shù)％和b變化量分別達到或超過各自所述報警閾值，且表示擬合系數(shù)％變化過程的的擬合曲線出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的％值小于零時，則確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿，所述報警閾值的設(shè)定存在個體差異性，需因不同人測量的情況對所述閾值進行實時調(diào)整。進一步，所述步驟a中采用四極法測量患者靠近膀胱部位人體電阻抗值，具體將一對激勵電極固定在小腹下端對應膀胱的投影位置，即兩激勵電極分別設(shè)在肚臍下端與兩側(cè)胯骨的附近，另一對信號測量電極置于兩激勵電極之間的適當位置。本發(fā)明實施例提供了一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置包括測試電極、發(fā)射器、接收器和上位PC機，其中所述發(fā)射器，用于通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極輸入電流激勵；所述接收器，用于采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，并用于報警提示排尿；所述上位PC機，用于按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型y =B1X^a2Xn-1+. . . +b，ai、a2. . . b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)；選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。進一步，所述上位PC機包括搜索模塊，用于搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點，即將實時采樣的人體電阻抗幅值最大值記錄在寄存器中，每讀入一個當前時刻新數(shù)據(jù)都與之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值進行比較，如果所述新數(shù)據(jù)大于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時就將當前時刻所述新數(shù)據(jù)取代之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值，數(shù)據(jù)重新開始寫入，以前的數(shù)據(jù)都丟掉；如果所述新數(shù)據(jù)小于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就繼續(xù)讀入數(shù)據(jù)，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。
進一步，所述上位PC機包括二次多項式擬合模型建立模塊，用于在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做二次多項式擬合運算時，其擬合模型可為二次多項式函數(shù)模型y = aix2+a2x+b,求出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)。進一步，所述上位PC機，還用于通過所述擬合模型進行擬合得到表示每段采樣數(shù)據(jù)擬合系數(shù)h、％、b變化過程的擬合曲線；分析當前擬合系數(shù)％和13的變化量，分別設(shè)定擬合系數(shù)％的報警閾值和擬合系數(shù)b的報警閾值，當判斷擬合系數(shù)％和b變化量分別達到或超過各自所述報警閾值，且表示擬合系數(shù)％變化過程的的擬合曲線出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的％值小于零時，則確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿。進一步，所述發(fā)射器和接收器組合安裝在同一主控板上，所述主控板包括電源模塊、幅值/相位測量模塊、測量信號調(diào)理模塊、中頻正弦信號發(fā)生模塊、壓控恒流源模塊、主控模塊，其中所述主控模塊通過RS232端口與上位PC機進行數(shù)據(jù)通訊。本發(fā)明實施例提供基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置及監(jiān)測方法，通過改進的硬件模塊和特殊算法，能將不同年齡、性別、體質(zhì)的人的測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，有效排除了生理活動的干擾、工頻干擾、呼吸阻抗等影響，抗干擾效果好，能清晰準確顯示測量數(shù)據(jù)，其操作更安全方便，快速判斷出合適的報警點，提示患者及時排尿，以及提示醫(yī)護人員協(xié)助患者及時排尿。通過這樣實時監(jiān)控報警，能很好預防積尿過多或者排尿不盡引發(fā)的并發(fā)癥。


圖1是本發(fā)明實施例一提供的基于生物電阻抗的非侵入式排尿監(jiān)測方法的流程圖。圖2是本發(fā)明實施例二提供的基于生物電阻抗的非侵入式排尿監(jiān)測方法的流程圖。圖3是本發(fā)明實施例中測試電極的佩戴示意圖。圖4是本發(fā)明實施例中采樣數(shù)據(jù)比較圖。圖5是本發(fā)明實施例中建立擬合曲線示意圖。圖6是本發(fā)明實施例中的基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置的主控板硬件原理框圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。本發(fā)明通過實驗過程可得，膀胱內(nèi)尿量容積的變化過程與阻抗幅值具有很強的相關(guān)性，膀胱測量生物電阻抗遇到的最大問題是呼吸阻抗的影響及膀胱是否進入排空狀態(tài)，由于實驗模型參數(shù)是基于膀胱排空的積尿過程，所以實驗中需要保證膀胱排空這一條件，為了保證此條件成立，同時根據(jù)膀胱尿量和阻抗的線性關(guān)系，在本發(fā)明算法中加入尋求阻抗最大的過程作為其相似條件，因為這個條件能保證不同情況下的測試者測試狀態(tài)的統(tǒng)一性；繼而，利用測量的阻抗幅值最大值點時刻作為計算膀胱積尿過程的起始點，算法中為了
6克服呼吸的阻抗干擾采用了截至頻率較低的低通濾波器來濾除此噪聲；結(jié)合膀胱尿量與阻抗的模型，我們采用了分段加窗進行多項式擬合，通過提出擬合曲線的擬合系數(shù)作為特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。需要說明的是，擬合系數(shù)的變化程度與人體電阻抗幅值相角的變化程度相關(guān)聯(lián)，人體電阻抗幅值相角的變化程度也可作為判斷報警點的條件之一，可參照擬合系數(shù)％和b的方式，為人體電阻抗幅值相角的變化程度設(shè)立閾值來判斷。如圖1所示，本發(fā)明實施例一提供了一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿監(jiān)測方法，包括步驟101、通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極，采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理；步驟103、按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型y = B1X^a2Xn-1+. . . +b，ai、a2. . . b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)；步驟104、選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。具體的，作為進一步改進的實施方式，如圖2所示，本發(fā)明實施例二提供了一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿監(jiān)測方法，包括步驟101、通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極，采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理。測試前先將電極帶與患者身上，可采用四極法測量人體電阻抗，電極分別是IR、IL、VR、VL,四個電極所貼的位置按照圖3所示。采用四極法測量患者膀胱電阻抗值，具體將一對激勵電極IR、IL固定在小腹下端對應膀胱的投影位置，即兩激勵電極分別設(shè)在肚臍下端兩側(cè)胯骨的附近，另一對信號測量電極置于兩激勵電極之間的適當位置。啟動發(fā)射器提供l_5mA穩(wěn)定的電流激勵輸入待測患者，由測量電極接收得到待測對象的電阻抗幅值數(shù)據(jù)，采集原始阻抗信號，對信號進行濾波、降噪，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理。步驟102 搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點，即將實時采樣的人體電阻抗幅值最大值記錄在寄存器中，每讀入一個當前時刻新數(shù)據(jù)都與之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值進行比較，如果所述新數(shù)據(jù)大于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時就將當前時刻所述新數(shù)據(jù)取代之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值，數(shù)據(jù)重新開始寫入，以前的數(shù)據(jù)都丟掉；如果所述新數(shù)據(jù)小于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就繼續(xù)讀入數(shù)據(jù)，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。由于在采集過程中電極和硬件電路需要一段穩(wěn)定時間，所以在本發(fā)明的監(jiān)測過程算法中增加一個搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點步驟，此步驟可更好保證整個算法的有效性，排除雜亂數(shù)據(jù)干擾。圖4的上半部分圖表為濾波前采集的原始阻抗測量數(shù)據(jù)；圖4的下半部分圖表為通過步驟102濾波處理后的阻抗測量數(shù)據(jù)。橫坐標表示時間，以秒作為單位，縱坐標表示為阻抗值，以歐姆為單位。監(jiān)測裝置由正弦波發(fā)生模塊通過壓控恒流源提供l_5mA穩(wěn)定的電流激勵輸入待測對象；由測量電極獲取待測對象的電抗信號經(jīng)信號后送入幅值/相位測量模塊，得到待測對象的阻抗幅值數(shù)據(jù)。由于電極貼在人體腹部下表面，不免會受生理活動的干擾，同時電源模塊在供電過程中可能出現(xiàn)工頻干擾，使得原始數(shù)據(jù)的采集過程中混有呼吸阻抗影響，同時可能伴有偶爾的電極接觸問題產(chǎn)生的阻抗過載現(xiàn)象，所以對圖4的上半部分圖表數(shù)據(jù)的處理過程中采用了低通濾波器和去極值處理方法，濾波器可采用切比雪夫低通濾波器，階數(shù)可為3階。同時將高于100歐姆的數(shù)據(jù)均取其前一時刻的數(shù)據(jù)來代替，目的是減少干擾，使采樣曲線更平滑。步驟103、按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型y = B1X^a2Xn-1+. . . +b，B1,a2. . . b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)。根據(jù)對圖4的下半部分圖表進行二次多項式分段擬合，在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做擬合運算時，其擬合模型可為二次多項式函數(shù)模型y = aix2+a2x+b，分析每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)％、a2、b，得到擬合系數(shù)％、a2、b隨時間的變化過程。需要說明的是，在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做線性擬合運算時，其擬合模型也可為一次多項式函數(shù)模型，此時擬合系數(shù)％ = 0，其它判斷方法類似二次多項式函數(shù)模型。步驟104、選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。通過所述擬合模型進行擬合得到表示每段采樣數(shù)據(jù)擬合系數(shù)％、％、13變化過程的擬合曲線。計算擬合曲線的特征，例如曲率、斜率、局部極小值點等。選擇分析當前擬合系數(shù)％和b的變化量，分別設(shè)定擬合系數(shù)％的報警閾值和擬合系數(shù)b的報警閾值，當判斷擬合系數(shù)ai和b變化量分別達到或超過各自所述報警閾值，且表示擬合系數(shù)％變化過程的的擬合曲線出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的％值小于零時，則確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿，所述報警閾值的設(shè)定存在個體差異性，需因不同人測量的情況對所述閾值進行實時調(diào)整。將每段采樣曲線計算出來的擬合系數(shù)％繪成擬合曲線，％值可表示為每段采樣曲線的斜率。圖5中橫坐標表示將圖4的下半部分圖表采樣曲線分成若干段的段數(shù)，縱坐標表示采樣曲線的擬合系數(shù)％。圖5中的每個小圓點對應每段采樣曲線計算出來的擬合系數(shù)％，分段的依據(jù)是根據(jù)膀胱在醫(yī)學理論上每分鐘6ml的容量計算，按照3分鐘大約18ml的容量阻抗變化過程為有效數(shù)據(jù)進行分段，并采用最小二乘擬合運算。分段時間也可以根據(jù)需要設(shè)定，在積尿的過程中，分段時間可以改變，例如在剛剛開始積尿過程中時間段可以選取長一些，采樣率低一些，隨著時間的變化，時間段可以選的短一些，采樣率高一些。本算法主要抓住膀胱在積尿過程中不同時間段的擬合系數(shù)％變化為主要參考點，在擬合曲線上的每一個極值點都揭示了膀胱積尿過程膀胱順應性的變化。參考極值點(即擬合曲線的特征)能掌握膀胱積尿過程的狀態(tài)變化，同時限制局部極小值點的值(即％值)須小于零，同時結(jié)合擬合系數(shù)％和擬合系數(shù)b的變化量，通過各自設(shè)定一個報警閾值來判斷所述變化量，報警閾值的設(shè)定主要根據(jù)實驗結(jié)果而定的，例如在多次膀胱排空充盈試驗中，報警的擬合系數(shù)％和b變化量在膀胱從排空到充盈平均變化分別為0. 1和0. 8，且每次排出時的尿量均為300ml左右，則認為0. 1是擬合系數(shù) 的報警閾值，0. 8是擬合系數(shù)b的報警閾值。
當前擬合系數(shù)％和b變化量達到或超過所設(shè)報警閾值時，且擬合系數(shù)％出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的％小于零時，同時滿足上述條件就確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿。圖5中的點F表示按照上述原理尋找到的擬合曲線上符合條件的報警點，提示患者開始排尿。報警閾值的設(shè)定存在個體差異性，需因不同人測量的情況對所述閾值進行調(diào)整。本發(fā)明實施例還提供一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置，包括測試電極、發(fā)射器、接收器和上位PC機，其中所述發(fā)射器，用于通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極輸入電流激勵；所述接收器，用于采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，并用于報警提示排尿；所述上位PC機，用于按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型y =B1X^a2Xn-1+. . . +b，ai、a2. . . b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)；選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。所述上位PC機包括搜索模塊，用于搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點，即將實時采樣的人體電阻抗幅值最大值記錄在寄存器中，每讀入一個當前時刻新數(shù)據(jù)都與之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值進行比較，如果所述新數(shù)據(jù)大于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時就將當前時刻所述新數(shù)據(jù)取代之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值，數(shù)據(jù)重新開始寫入，以前的數(shù)據(jù)都丟掉；如果所述新數(shù)據(jù)小于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就繼續(xù)讀入數(shù)據(jù)，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。所述上位PC機包括二次多項式擬合模型建立模塊，用于在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做二次多項式擬合運算時，其擬合模型可為二次多項式函數(shù)模型y = alX2+a2X+b，求出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)。所述上位PC機，還用于通過所述擬合模型進行擬合得到表示每段采樣數(shù)據(jù)擬合系數(shù)％、％、13變化過程的擬合曲線；分析當前擬合系數(shù)％和b的變化量，分別設(shè)定擬合系數(shù)B1的報警閾值和擬合系數(shù)b的報警閾值，當判斷擬合系數(shù)％和b變化量分別達到或超過各自所述報警閾值，且表示擬合系數(shù)％變化過程的的擬合曲線出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的％值小于零時，則確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿。如圖6所示，所述發(fā)射器和接收器組合安裝在同一主控板上，所述主控板包括電源模塊、幅值/相位測量模塊、測量信號調(diào)理模塊、中頻正弦信號發(fā)生模塊、壓控恒流源模塊、主控模塊，其中所述主控模塊通過RS232端口與上位PC機進行數(shù)據(jù)通訊。中頻正弦波發(fā)生模塊可以產(chǎn)生lkHz-500kHz正弦波電壓信號，通過壓控恒流源提供l_5mA穩(wěn)定的電流激勵輸入待測對象；由測量電極獲取待測對象的電抗信號經(jīng)信號調(diào)理單元后送入幅值/相位測量模塊，得到待測對象的幅值與相位數(shù)據(jù)，接著送入主控模塊完成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及初步濾波后，通過RS232與上位PC機通訊。上位PC機經(jīng)過上述算法獲得當前待測對象的具體數(shù)值，進行實時監(jiān)控報警。本發(fā)明實施例提供的基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置及監(jiān)測方法，通過改進的硬件模塊和特殊算法，能將不同年齡、性別、體質(zhì)的人的測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，有效排除了生理活動的干擾、工頻干擾、呼吸阻抗等影響，抗干擾效果好，能清晰準確顯示測量數(shù)據(jù)，其操作更安全方便，提示患者及時排尿，以及提示醫(yī)護人員協(xié)助患者及時排尿。這樣實時監(jiān)控報警，能很好預防積尿過多或者排尿不盡引發(fā)的并發(fā)癥。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本發(fā)明的保護范圍。需要說明的是，采用本發(fā)明的方法和測量裝置還可測量脂肪厚度，腹腔積水病情，肺水腫病情，胃部滯留的食物情況等等，這些都屬于本發(fā)明保護范圍。
權(quán)利要求
1.基于生物電阻抗的非侵入式排尿監(jiān)測方法，其特征在于，包括步驟a、通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極，采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理；b、按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型y = B1X^a2Xn-1+. ..+b, B1, a2...b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)；C、選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a之后還包括步驟al搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點，即將實時采樣的人體電阻抗幅值最大值記錄在寄存器中，每讀入一個當前時刻新數(shù)據(jù)都與之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值進行比較，如果所述新數(shù)據(jù)大于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就將當前時刻所述新數(shù)據(jù)取代之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值，數(shù)據(jù)重新開始寫入，以前的數(shù)據(jù)都丟掉；如果所述新數(shù)據(jù)小于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就繼續(xù)讀入數(shù)據(jù)，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做二次多項式擬合運算時，其擬合模型可為二次多項式函數(shù)模型y = alX2+a2X+b，分析每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟c中通過所述擬合模型進行擬合得到表示每段采樣數(shù)據(jù)曲線擬合系數(shù)h、％、b變化過程的擬合曲線；分析當前擬合系數(shù)％和b的變化量，分別設(shè)定擬合系數(shù)％的報警閾值和擬合系數(shù)b的報警閾值，當判斷擬合系數(shù)％和b變化量分別達到或超過各自所述報警閾值，且表示擬合系數(shù)％變化過程的的擬合曲線出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的％值小于零時，則確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿，所述報警閾值的設(shè)定存在個體差異性，需因不同人測量的情況對所述閾值進行實時調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a中采用四極法測量患者靠近膀胱部位人體電阻抗值，具體將一對激勵電極固定在小腹下端對應膀胱的投影位置，即兩激勵電極分別設(shè)在肚臍下端與兩側(cè)胯骨的附近，另一對信號測量電極置于兩激勵電極之間的適當位置。
6.基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置，其特征在于，包括測試電極、發(fā)射器、接收器和上位PC機，其中所述發(fā)射器，用于通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極輸入電流激勵；所述接收器，用于采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理，并用于報警提示排尿；所述上位PC機，用于按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做多項式擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型y =B1X^a2Xn-1+. . . +b，ai、a2. . . b為擬合系數(shù)，擬合后計算出每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)；選擇將每段采樣數(shù)據(jù)曲線計算出來的擬合系數(shù)一起繪成擬合曲線，并計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿，或通知醫(yī)務人員。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置，其特征在于，所述上位PC機包括搜索模塊，用于搜索采樣過程中實時人體電阻抗幅值最大點，即將實時采樣的人體電阻抗幅值最大值記錄在寄存器中，每讀入一個當前時刻新數(shù)據(jù)都與之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值進行比較，如果所述新數(shù)據(jù)大于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時就將當前時刻所述新數(shù)據(jù)取代之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值，數(shù)據(jù)重新開始寫入，以前的數(shù)據(jù)都丟掉；如果所述新數(shù)據(jù)小于之前記錄的所述人體電阻抗幅值最大值時，就繼續(xù)讀入數(shù)據(jù)，不做任何數(shù)據(jù)取代工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置，其特征在于，所述上位PC機包括二次多項式擬合模型建立模塊，用于在將每段采樣數(shù)據(jù)曲線做二次多項式擬合運算時，其擬合模型可為二次多項式函數(shù)模型y = aix2+a2x+b，分析每段采樣數(shù)據(jù)曲線的擬合系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置，其特征在于，所述上位PC機，還用于通過所述擬合模型進行擬合得到表示每段采樣數(shù)據(jù)擬合系數(shù)ai、％、b變化過程的擬合曲線；分析當前擬合系數(shù)％和b的變化量，分別設(shè)定擬合系數(shù)％的報警閾值和擬合系數(shù)b的報警閾值，當判斷擬合系數(shù)％和b變化量分別達到或超過各自所述報警閾值，且表示擬合系數(shù)％變化過程的的擬合曲線出現(xiàn)局部極小值點，同時局部極小值點處的%值小于零時，則確定患者在積尿過程中到了應該排尿的時間點，應報警提示排尿。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置，其特征在于，所述發(fā)射器和接收器組合安裝在同一主控板上，所述主控板包括電源模塊、幅值/相位測量模塊、測量信號調(diào)理模塊、中頻正弦信號發(fā)生模塊、壓控恒流源模塊、主控模塊，其中所述主控模塊通過RS232端口與上位PC機進行數(shù)據(jù)通訊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于生物電阻抗的非侵入式排尿報警裝置及監(jiān)測方法，方法包括a、通過佩戴在患者小腹下端對應膀胱位置的測試電極，采集人體電阻抗數(shù)據(jù)，進行濾波、降噪、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理；b、實時搜索采集過程中數(shù)據(jù)阻抗幅值最大點；c、按照采樣率和生理特點對采樣數(shù)據(jù)曲線進行分段，將每段設(shè)定時間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)做擬合運算，并統(tǒng)一建立一個數(shù)據(jù)多項式擬合模型，擬合后計算出每段采樣曲線的擬合系數(shù)；d、建立擬合曲線，計算擬合曲線的特征，最后根據(jù)擬合曲線的特征、擬合系數(shù)的變化程度判斷患者膀胱積尿量是否達到報警點，如果是則自動報警，提示患者及時排尿。本發(fā)明裝置操作更安全方便、抗干擾效果好、能清晰準確顯示測量數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/053GK102551712SQ20111036201
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者蔣慶 申請人:廣州安德生物科技有限公司