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1、(10)授权公告号 CN 102551712 B (45)授权公告日 2013.11.06 CN 102551712 B *CN102551712B* (21)申请号 201110362014.4 (22)申请日 2011.11.15 201110156918.1 2011.06.13 CN A61B 5/053(2006.01) (73)专利权人 广州安德生物科技有限公司 地址 510520 广东省广州市天河区高普路 1039 号 209 房 (72)发明人 蒋庆 (74)专利代理机构 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人 王基才 EP 1712179 A2,2006.10.18, 。
2、全文 . CN 101940469 A,2011.01.12, 全文 . JP 特开 2000-97937 A,2000.04.07, 全文 . CN 1578642 A,2005.02.09, 全文 . US 2004/0167423 A1,2004.08.26, 全文 . (54) 发明名称 基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置及 监测方法 (57) 摘要 本发明公开了一种基于生物电阻抗的非侵入 式排尿报警装置及监测方法， 方法包括 ： a、 通过 佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极， 采集人体电阻抗数据， 进行滤波、 降噪、 模拟数字 转换处理 ； b、 实时搜索采集过程中数据阻抗。
3、幅值 最大点 ； c、 按照采样率和生理特点对采样数据曲 线进行分段， 将每段设定时间内的采样数据做拟 合运算， 并统一建立一个数据多项式拟合模型， 拟 合后计算出每段采样曲线的拟合系数 ； d、 建立拟 合曲线， 计算拟合曲线的特征， 最后根据拟合曲线 的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿 量是否达到报警点， 如果是则自动报警， 提示患者 及时排尿。 本发明装置操作更安全方便、 抗干扰效 果好、 能清晰准确显示测量数据。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 王京阳 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产。
4、权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 (10)授权公告号 CN 102551712 B CN 102551712 B *CN102551712B* 1/2 页 2 1. 基于生物电阻抗的非侵入式排尿监测方法， 其特征在于， 包括步骤 ： a、 通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极， 采集人体电阻抗数据， 进行滤 波、 降噪、 模拟数字转换处理 ； b、 按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将每段设定时间内的采样数据做 拟合运算， 并统一建立一个数据多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2.b 为拟合 系数， 拟合后计算出每。
5、段采样数据曲线的拟合系数 ； c、 选择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计算拟合曲线 的特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量是否达到报 警点， 如果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 a 之后还包括步骤 a1 ： 搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值最大点， 即将实时采样的人体电阻抗幅值最大值 记录在寄存器中， 每读入一个当前时刻新数据都与之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值 进行比较， 如果所述新数据大于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值时， 就将当前时刻 所。
6、述新数据取代之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值， 数据重新开始写入， 以前的数据 都丢掉 ； 如果所述新数据小于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值时， 就继续读入数据， 不做任何数据取代工作。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 b ： 在将每段采样数据曲线做二次多项式拟合运算时， 其拟合模型为二次多项式函数模 型 ： y a1x2+a2x+b， 分析每段采样数据曲线的拟合系数。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 c 中 ： 通过所述拟合模型进行拟合得到表示每段采样数据曲线拟合系数 a1、 a2、 b 变化过程的 拟合曲线 ； 分析当前拟合。
7、系数 a1和 b 的变化量， 分别设定拟合系数 a1的报警阈值和拟合系 数 b 的报警阈值， 当判断拟合系数 a1和 b 变化量分别达到或超过各自所述报警阈值， 且表 示拟合系数a2变化过程的的拟合曲线出现局部极小值点， 同时局部极小值点处的a2值小于 零时， 则确定患者在积尿过程中到了应该排尿的时间点， 应报警提示排尿， 所述报警阈值的 设定存在个体差异性， 需因不同人测量的情况对所述阈值进行实时调整。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 a 中 ： 采用四极法测量患者靠近膀胱部位人体电阻抗值， 具体将一对激励电极固定在小腹下 端对应膀胱的投影位置， 即两激励电极分。
8、别设在肚脐下端与两侧胯骨的附近， 另一对信号 测量电极置于两激励电极之间的适当位置。 6. 基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置， 其特征在于， 包括测试电极、 发射器、 接 收器和上位 PC 机， 其中 所述发射器， 用于通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极输入电流激励 ； 所述接收器， 用于采集人体电阻抗数据， 进行滤波、 降噪、 模拟数字转换处理， 并用于报 警提示排尿 ； 所述上位 PC 机， 用于按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将每段设 定时间内的采样数据做多项式拟合运算， 并统一建立一个数据多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2。
9、.b 为拟合系数， 拟合后计算出每段采样数据曲线的拟合系数 ； 选 择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计算拟合曲线的特征， 权 利 要 求 书 CN 102551712 B 2 2/2 页 3 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量是否达到报警点， 如 果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 7. 根据权利要求 6 所述基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置， 其特征在于， 所述 上位 PC 机包括搜索模块， 用于搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值最大点， 即将实时采样 的人体电阻抗幅值最大值记录在寄存器中， 每读入一个当前时刻新数。
10、据都与之前记录的所 述人体电阻抗幅值最大值进行比较， 如果所述新数据大于之前记录的所述人体电阻抗幅值 最大值时就将当前时刻所述新数据取代之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值， 数据重新 开始写入， 以前的数据都丢掉 ； 如果所述新数据小于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大 值时， 就继续读入数据， 不做任何数据取代工作。 8. 根据权利要求 6 所述基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置， 其特征在于， 所述 上位 PC 机包括二次多项式拟合模型建立模块， 用于在将每段采样数据曲线做二次多项式 拟合运算时， 其拟合模型为二次多项式函数模型 ： y a1x2+a2x+b， 分析每段采样数据曲线 的拟合。
11、系数。 9. 根据权利要求 6 所述基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置， 其特征在于， 所述 上位 PC 机， 还用于通过所述拟合模型进行拟合得到表示每段采样数据拟合系数 a1、 a2、 b 变 化过程的拟合曲线 ； 分析当前拟合系数 a1和 b 的变化量， 分别设定拟合系数 a1的报警阈值 和拟合系数 b 的报警阈值， 当判断拟合系数 a1和 b 变化量分别达到或超过各自所述报警阈 值， 且表示拟合系数 a2变化过程的拟合曲线出现局部极小值点， 同时局部极小值点处的 a2 值小于零时， 则确定患者在积尿过程中到了应该排尿的时间点， 应报警提示排尿。 10. 根据权利要求 6 所述基于生物电。
12、阻抗的非侵入式排尿报警装置， 其特征在于， 所述 发射器和接收器组合安装在同一主控板上， 所述主控板包括电源模块、 幅值 / 相位测量模 块、 测量信号调理模块、 中频正弦信号发生模块、 压控恒流源模块、 主控模块， 其中所述主控 模块通过 RS232 端口与上位 PC 机进行数据通讯。 权 利 要 求 书 CN 102551712 B 3 1/7 页 4 基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置及监测方法 0001 本发明要求之前向中国专利局申请的发明名称为 基于生物电阻抗的非侵入式排 尿报警装置及监测方法 ， 申请日为2011年6月13日， 申请号为201110156918.1的优先权， 申请。
13、人为广州安德生物科技有限公司。 技术领域 0002 本发明涉及一种医疗检测装置， 尤其涉及一种基于生物电阻抗的非侵入式排尿报 警装置及监测方法。 背景技术 0003 目前检测患者膀胱状况的方法多采用的是超声波技术， 其超声波仪器笨重、 昂贵， 不方便随身携带。 对于像患肾炎、 膀胱炎、 尿失禁的患者， 以及不能感知膀胱尿量的患者， 需 要实时监控膀胱尿量多少， 及时提醒患者排尿， 才能预防积尿过多或者排尿不尽引发的并 发症 ； 或及时将患者测试数据发给远端的监控平台， 供医生诊断。 目前的膀胱尿量检测方法 及装置都无法满足上述要求。 0004 生物电阻抗技术利用了生物组织及器官的电特性提取人体。
14、生理与病理信息的无 创检测技术。人体组织与器官具有独特的电特性， 组织与器官的状态或功能变化将伴随相 应的电特性改变。比如利用膀胱的状态变化与生物电阻抗的关系对器官状态进行预测， 现 有测量方法和装置都无法清晰准确根据测量数据， 寻找到合适的报警点， 及时提示患者排 尿。 发明内容 0005 本发明是提供一种基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置及监测方法， 通过实 验数据模型建立膀胱在积尿过程中容积和人体电阻抗变化关系， 开发出利用人体电阻抗值 提供膀胱排尿的报警监测装置。 其操作更安全方便、 抗干扰效果好、 能清晰准确帮助患者在 膀胱尿量过多时提醒患者及时排尿。 0006 本发明实施例提供了。
15、一种基于生物电阻抗的非侵入式排尿监测方法， 包括步骤 ： 0007 a、 通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极， 采集人体电阻抗数据， 进 行滤波、 降噪、 模拟数字转换处理 ； 0008 b、 按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将每段设定时间内的采样数 据做拟合运算， 并统一建立多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2.b 为拟合系数， 拟合后计算出每段采样数据曲线的拟合系数 ； 0009 c、 选择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计算拟合 曲线的特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量。
16、是否达 到报警点， 如果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 0010 进一步， 所述步骤 a 之后还包括步骤 a1 ： 0011 搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值最大点， 即将实时采样的人体电阻抗幅值最 说 明 书 CN 102551712 B 4 2/7 页 5 大值记录在寄存器中， 每读入一个当前时刻新数据都与之前记录的所述人体电阻抗幅值最 大值进行比较， 如果所述新数据大于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值时就将当前时 刻所述新数据取代之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值， 数据重新开始写入， 以前的数 据都丢掉 ； 如果所述新数据小于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值时。
17、， 就继续读入数 据， 不做任何数据取代工作。 0012 进一步， 所述步骤 b ： 0013 在将每段采样数据曲线做二次多项式拟合运算时， 其拟合模型可为二次多项式函 数模型 ： y a1x2+a2x+b， 求出每段采样数据曲线的拟合系数。 0014 需要说明的是， 在将每段采样数据曲线做线性拟合运算时， 其拟合模型也可为一 次多项式函数模型， 此时拟合系数 a1 0， 其它判断方法类似二次多项式函数模型。 0015 进一步， 所述步骤 c 中 ： 0016 通过所述拟合模型进行拟合得到表示每段采样数据拟合系数a1、 a2、 b， 变化过程的 拟合曲线 ； 分析当前拟合系数 a1和 b 的变。
18、化量， 分别设定拟合系数 a1的报警阈值和拟合系 数 b 的报警阈值， 当判断拟合系数 a1和 b 变化量分别达到或超过各自所述报警阈值， 且表 示拟合系数a2变化过程的的拟合曲线出现局部极小值点， 同时局部极小值点处的a2值小于 零时， 则确定患者在积尿过程中到了应该排尿的时间点， 应报警提示排尿， 所述报警阈值的 设定存在个体差异性， 需因不同人测量的情况对所述阈值进行实时调整。 0017 进一步， 所述步骤 a 中 ： 0018 采用四极法测量患者靠近膀胱部位人体电阻抗值， 具体将一对激励电极固定在小 腹下端对应膀胱的投影位置， 即两激励电极分别设在肚脐下端与两侧胯骨的附近， 另一对 信。
19、号测量电极置于两激励电极之间的适当位置。 0019 本发明实施例提供了一种基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置包括测试电 极、 发射器、 接收器和上位 PC 机， 其中 0020 所述发射器， 用于通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极输入电流激 励 ； 0021 所述接收器， 用于采集人体电阻抗数据， 进行滤波、 降噪、 模拟数字转换处理， 并用 于报警提示排尿 ； 0022 所述上位 PC 机， 用于按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将 每段设定时间内的采样数据做拟合运算， 并统一建立一个数据多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2.b 为拟。
20、合系数， 拟合后计算出每段采样数据曲线的拟合系数 ； 选 择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计算拟合曲线的特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量是否达到报警点， 如 果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 0023 进一步， 所述上位 PC 机包括搜索模块， 用于搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值 最大点， 即将实时采样的人体电阻抗幅值最大值记录在寄存器中， 每读入一个当前时刻新 数据都与之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值进行比较， 如果所述新数据大于之前记录 的所述人体电阻抗幅值最大值时就将当前时刻所述新数据取代之前记录。
21、的所述人体电阻 抗幅值最大值， 数据重新开始写入， 以前的数据都丢掉 ； 如果所述新数据小于之前记录的所 述人体电阻抗幅值最大值时， 就继续读入数据， 不做任何数据取代工作。 说 明 书 CN 102551712 B 5 3/7 页 6 0024 进一步， 所述上位 PC 机包括二次多项式拟合模型建立模块， 用于在将每段采样数 据曲线做二次多项式拟合运算时， 其拟合模型可为二次多项式函数模型 ： y a1x2+a2x+b， 求出每段采样数据曲线的拟合系数。 0025 进一步， 所述上位 PC 机， 还用于通过所述拟合模型进行拟合得到表示每段采样数 据拟合系数 a1、 a2、 b 变化过程的拟合。
22、曲线 ； 分析当前拟合系数 a1和 b 的变化量， 分别设定拟 合系数 a1的报警阈值和拟合系数 b 的报警阈值， 当判断拟合系数 a1和 b 变化量分别达到或 超过各自所述报警阈值， 且表示拟合系数 a2变化过程的的拟合曲线出现局部极小值点， 同 时局部极小值点处的 a2值小于零时， 则确定患者在积尿过程中到了应该排尿的时间点， 应 报警提示排尿。 0026 进一步， 所述发射器和接收器组合安装在同一主控板上， 所述主控板包括电源模 块、 幅值 / 相位测量模块、 测量信号调理模块、 中频正弦信号发生模块、 压控恒流源模块、 主 控模块， 其中所述主控模块通过 RS232 端口与上位 PC 。
23、机进行数据通讯。 0027 本发明实施例提供基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置及监测方法， 通过改 进的硬件模块和特殊算法， 能将不同年龄、 性别、 体质的人的测量数据进行统一处理， 有效 排除了生理活动的干扰、 工频干扰、 呼吸阻抗等影响， 抗干扰效果好， 能清晰准确显示测量 数据， 其操作更安全方便， 快速判断出合适的报警点， 提示患者及时排尿， 以及提示医护人 员协助患者及时排尿。通过这样实时监控报警， 能很好预防积尿过多或者排尿不尽引发的 并发症。 附图说明 0028 图 1 是本发明实施例一提供的基于生物电阻抗的非侵入式排尿监测方法的流程 图。 0029 图 2 是本发明实施例二提。
24、供的基于生物电阻抗的非侵入式排尿监测方法的流程 图。 0030 图 3 是本发明实施例中测试电极的佩戴示意图。 0031 图 4 是本发明实施例中采样数据比较图。 0032 图 5 是本发明实施例中建立拟合曲线示意图。 0033 图 6 是本发明实施例中的基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置的主控板硬 件原理框图。 具体实施方式 0034 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。 0035 本发明通过实验过程可得， 膀胱内尿量容积的变化过程与阻抗幅值具有很强的相 关性， 膀胱测量生物电阻抗遇到的最大问题是呼吸阻抗的影响及膀胱是否进入排空状态， 。
25、由于实验模型参数是基于膀胱排空的积尿过程， 所以实验中需要保证膀胱排空这一条件， 为了保证此条件成立， 同时根据膀胱尿量和阻抗的线性关系， 在本发明算法中加入寻求阻 抗最大的过程作为其相似条件， 因为这个条件能保证不同情况下的测试者测试状态的统一 性 ； 继而， 利用测量的阻抗幅值最大值点时刻作为计算膀胱积尿过程的起始点， 算法中为了 说 明 书 CN 102551712 B 6 4/7 页 7 克服呼吸的阻抗干扰采用了截至频率较低的低通滤波器来滤除此噪声 ； 结合膀胱尿量与阻 抗的模型， 我们采用了分段加窗进行多项式拟合， 通过提出拟合曲线的拟合系数作为特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合。
26、系数的变化程度判断患者膀胱积尿量是否达到报警点， 如 果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。需要说明的是， 拟合系数的变化程 度与人体电阻抗幅值相角的变化程度相关联， 人体电阻抗幅值相角的变化程度也可作为判 断报警点的条件之一， 可参照拟合系数 a1和 b 的方式， 为人体电阻抗幅值相角的变化程度 设立阈值来判断。 0036 如图 1 所示， 本发明实施例一提供了一种基于生物电阻抗的非侵入式排尿监测方 法， 包括 ： 0037 步骤 101、 通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极， 采集人体电阻抗数 据， 进行滤波、 降噪、 模拟数字转换处理 ； 0038 步骤 103。
27、、 按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将每段设定时间内 的采样数据做拟合运算， 并统一建立一个数据多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2.b 为拟合系数， 拟合后计算出每段采样数据曲线的拟合系数 ； 0039 步骤 104、 选择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计 算拟合曲线的特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量 是否达到报警点， 如果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 0040 具体的， 作为进一步改进的实施方式， 如图 2 所示， 本发明实施例二提供了一种基 于生物电阻。
28、抗的非侵入式排尿监测方法， 包括 ： 0041 步骤 101、 通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极， 采集人体电阻抗数 据， 进行滤波、 降噪、 模拟数字转换处理。 0042 测试前先将电极带与患者身上， 可采用四极法测量人体电阻抗， 电极分别是 IR、 IL、 VR、 VL， 四个电极所贴的位置按照图 3 所示。采用四极法测量患者膀胱电阻抗值， 具体 将一对激励电极 IR、 IL 固定在小腹下端对应膀胱的投影位置， 即两激励电极分别设在肚脐 下端两侧胯骨的附近， 另一对信号测量电极置于两激励电极之间的适当位置。启动发射器 提供 1-5mA 稳定的电流激励输入待测患者， 由测量电极接。
29、收得到待测对象的电阻抗幅值数 据， 采集原始阻抗信号， 对信号进行滤波、 降噪， 模拟数字转换处理。 0043 步骤 102 ： 搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值最大点， 即将实时采样的人体电 阻抗幅值最大值记录在寄存器中， 每读入一个当前时刻新数据都与之前记录的所述人体电 阻抗幅值最大值进行比较， 如果所述新数据大于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值时 就将当前时刻所述新数据取代之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值， 数据重新开始写 入， 以前的数据都丢掉 ； 如果所述新数据小于之前记录的所述人体电阻抗幅值最大值时， 就 继续读入数据， 不做任何数据取代工作。 0044 由于在采集过程中电极和。
30、硬件电路需要一段稳定时间， 所以在本发明的监测过程 算法中增加一个搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值最大点步骤， 此步骤可更好保证整个 算法的有效性， 排除杂乱数据干扰。 0045 图 4 的上半部分图表为滤波前采集的原始阻抗测量数据 ； 图 4 的下半部分图表为 通过步骤 102 滤波处理后的阻抗测量数据。横坐标表示时间， 以秒作为单位， 纵坐标表示为 阻抗值， 以欧姆为单位。监测装置由正弦波发生模块通过压控恒流源提供 1-5mA 稳定的电 说 明 书 CN 102551712 B 7 5/7 页 8 流激励输入待测对象 ； 由测量电极获取待测对象的电抗信号经信号后送入幅值 / 相位测量 模块。
31、， 得到待测对象的阻抗幅值数据。 由于电极贴在人体腹部下表面， 不免会受生理活动的 干扰， 同时电源模块在供电过程中可能出现工频干扰， 使得原始数据的采集过程中混有呼 吸阻抗影响， 同时可能伴有偶尔的电极接触问题产生的阻抗过载现象， 所以对图 4 的上半 部分图表数据的处理过程中采用了低通滤波器和去极值处理方法， 滤波器可采用切比雪夫 低通滤波器， 阶数可为 3 阶。同时将高于 100 欧姆的数据均取其前一时刻的数据来代替， 目 的是减少干扰， 使采样曲线更平滑。 0046 步骤 103、 按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将每段设定时间内 的采样数据做拟合运算， 并统一建立一个数。
32、据多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2.b 为拟合系数， 拟合后计算出每段采样数据曲线的拟合系数。 0047 根据对图 4 的下半部分图表进行二次多项式分段拟合， 在将每段采样数据曲线做 拟合运算时， 其拟合模型可为二次多项式函数模型 ： y a1x2+a2x+b， 分析每段采样数据曲 线的拟合系数 a1、 a2、 b， 得到拟合系数 a1、 a2、 b 随时间的变化过程。 0048 需要说明的是， 在将每段采样数据曲线做线性拟合运算时， 其拟合模型也可为一 次多项式函数模型， 此时拟合系数 a1 0， 其它判断方法类似二次多项式函数模型。 0049 步骤 1。
33、04、 选择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计 算拟合曲线的特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量 是否达到报警点， 如果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 0050 通过所述拟合模型进行拟合得到表示每段采样数据拟合系数 a1、 a2、 b 变化过程的 拟合曲线。计算拟合曲线的特征， 例如曲率、 斜率、 局部极小值点等。 0051 选择分析当前拟合系数a1和b的变化量， 分别设定拟合系数a1的报警阈值和拟合 系数 b 的报警阈值， 当判断拟合系数 a1和 b 变化量分别达到或超过各自所述报警阈值， 且 表示拟合系数a2。
34、变化过程的的拟合曲线出现局部极小值点， 同时局部极小值点处的a2值小 于零时， 则确定患者在积尿过程中到了应该排尿的时间点， 应报警提示排尿， 所述报警阈值 的设定存在个体差异性， 需因不同人测量的情况对所述阈值进行实时调整。 0052 将每段采样曲线计算出来的拟合系数 a2绘成拟合曲线， a2值可表示为每段采样曲 线的斜率。图 5 中横坐标表示将图 4 的下半部分图表采样曲线分成若干段的段数， 纵坐标 表示采样曲线的拟合系数 a2。图 5 中的每个小圆点对应每段采样曲线计算出来的拟合系 数 a2， 分段的依据是根据膀胱在医学理论上每分钟 6ml 的容量计算， 按照 3 分钟大约 18ml 的。
35、容量阻抗变化过程为有效数据进行分段， 并采用最小二乘拟合运算。分段时间也可以根 据需要设定， 在积尿的过程中， 分段时间可以改变， 例如在刚刚开始积尿过程中时间段可以 选取长一些， 采样率低一些， 随着时间的变化， 时间段可以选的短一些， 采样率高一些。 本算 法主要抓住膀胱在积尿过程中不同时间段的拟合系数 a2变化为主要参考点， 在拟合曲线上 的每一个极值点都揭示了膀胱积尿过程膀胱顺应性的变化。参考极值点 ( 即拟合曲线的特 征 ) 能掌握膀胱积尿过程的状态变化， 同时限制局部极小值点的值 ( 即 a2值 ) 须小于零， 同时结合拟合系数 a1和拟合系数 b 的变化量， 通过各自设定一个报警。
36、阈值来判断所述变化 量， 报警阈值的设定主要根据实验结果而定的， 例如在多次膀胱排空充盈试验中， 报警的拟 合系数 a1和 b 变化量在膀胱从排空到充盈平均变化分别为 0.1 和 0.8， 且每次排出时的尿 量均为 300ml 左右， 则认为 0.1 是拟合系数 a1的报警阈值， 0.8 是拟合系数 b 的报警阈值。 说 明 书 CN 102551712 B 8 6/7 页 9 0053 当前拟合系数a1和b变化量达到或超过所设报警阈值时， 且拟合系数a2出现局部 极小值点， 同时局部极小值点处的 a2小于零时， 同时满足上述条件就确定患者在积尿过程 中到了应该排尿的时间点， 应报警提示排尿。。
37、图 5 中的点 F 表示按照上述原理寻找到的拟 合曲线上符合条件的报警点， 提示患者开始排尿。 报警阈值的设定存在个体差异性， 需因不 同人测量的情况对所述阈值进行调整。 0054 本发明实施例还提供一种基于生物电阻抗的非侵入式排尿报警装置， 包括测试电 极、 发射器、 接收器和上位 PC 机， 其中 ： 0055 所述发射器， 用于通过佩戴在患者小腹下端对应膀胱位置的测试电极输入电流激 励 ； 0056 所述接收器， 用于采集人体电阻抗数据， 进行滤波、 降噪、 模拟数字转换处理， 并用 于报警提示排尿 ； 0057 所述上位 PC 机， 用于按照采样率和生理特点对采样数据曲线进行分段， 将。
38、 每段设定时间内的采样数据做拟合运算， 并统一建立一个数据多项式拟合模型 ： y a1xn+a2xn-1+.+b， a1、 a2.b 为拟合系数， 拟合后计算出每段采样数据曲线的拟合系数 ； 选 择将每段采样数据曲线计算出来的拟合系数一起绘成拟合曲线， 并计算拟合曲线的特征， 最后根据拟合曲线的特征、 拟合系数的变化程度判断患者膀胱积尿量是否达到报警点， 如 果是则自动报警， 提示患者及时排尿， 或通知医务人员。 0058 所述上位 PC 机包括搜索模块， 用于搜索采样过程中实时人体电阻抗幅值最大点， 即将实时采样的人体电阻抗幅值最大值记录在寄存器中， 每读入一个当前时刻新数据都与 之前记录的。
39、所述人体电阻抗幅值最大值进行比较， 如果所述新数据大于之前记录的所述人 体电阻抗幅值最大值时就将当前时刻所述新数据取代之前记录的所述人体电阻抗幅值最 大值， 数据重新开始写入， 以前的数据都丢掉 ； 如果所述新数据小于之前记录的所述人体电 阻抗幅值最大值时， 就继续读入数据， 不做任何数据取代工作。 0059 所述上位 PC 机包括二次多项式拟合模型建立模块， 用于在将每段采样数据曲线 做二次多项式拟合运算时， 其拟合模型可为二次多项式函数模型 ： y a1x2+a2x+b， 求出每 段采样数据曲线的拟合系数。 0060 所述上位 PC 机， 还用于通过所述拟合模型进行拟合得到表示每段采样数据。
40、拟合 系数 a1、 a2、 b 变化过程的拟合曲线 ； 分析当前拟合系数 a1和 b 的变化量， 分别设定拟合系数 a1的报警阈值和拟合系数 b 的报警阈值， 当判断拟合系数 a1和 b 变化量分别达到或超过各 自所述报警阈值， 且表示拟合系数 a2变化过程的的拟合曲线出现局部极小值点， 同时局部 极小值点处的 a2值小于零时， 则确定患者在积尿过程中到了应该排尿的时间点， 应报警提 示排尿。 0061 如图 6 所示， 所述发射器和接收器组合安装在同一主控板上， 所述主控板包括电 源模块、 幅值 / 相位测量模块、 测量信号调理模块、 中频正弦信号发生模块、 压控恒流源模 块、 主控模块， 。
41、其中所述主控模块通过 RS232 端口与上位 PC 机进行数据通讯。 0062 中频正弦波发生模块可以产生 1kHz-500kHz 正弦波电压信号， 通过压控恒流源提 供 1-5mA 稳定的电流激励输入待测对象 ； 由测量电极获取待测对象的电抗信号经信号调理 单元后送入幅值 / 相位测量模块， 得到待测对象的幅值与相位数据， 接着送入主控模块完 成模拟数字转换及初步滤波后， 通过 RS232 与上位 PC 机通讯。上位 PC 机经过上述算法获 说 明 书 CN 102551712 B 9 7/7 页 10 得当前待测对象的具体数值， 进行实时监控报警。 0063 本发明实施例提供的基于生物电阻。
42、抗的非侵入式排尿报警装置及监测方法， 通过 改进的硬件模块和特殊算法， 能将不同年龄、 性别、 体质的人的测量数据进行统一处理， 有 效排除了生理活动的干扰、 工频干扰、 呼吸阻抗等影响， 抗干扰效果好， 能清晰准确显示测 量数据， 其操作更安全方便， 提示患者及时排尿， 以及提示医护人员协助患者及时排尿。这 样实时监控报警， 能很好预防积尿过多或者排尿不尽引发的并发症。 0064 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和变动， 这些改进和变动也视为本发明的保护范围。 需要说明的是， 采 用本发明的方法和测量装置还可测量脂肪厚度， 腹腔积水病情， 肺水肿病情， 胃部滞留的食 物情况等等， 这些都属于本发明保护范围。 说 明 书 CN 102551712 B 10 1/4 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102551712 B 11 2/4 页 12 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102551712 B 12 3/4 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102551712 B 13 4/4 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 102551712 B 14 。