[发明专利]可穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置

权利要求书

1. 一种穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置，其特征在于，包括：膀胱生物电阻抗的监测采集装置和实时显示的上机位；其中，所述膀胱生物电阻抗的监测采集装置用于实时连续采集患者膀胱生物阻抗、判断患者是否达到膀胱容量阈值，包括一次性电极、导联线、AD5933阻抗转换器、Arduino Uno R3控制与传输主板；AD5933阻抗转换器通过导联线和一次性电极采集外部负载的阻抗信息，并通过I2C协议与Arduino Uno R3主板传输数据；通过对主控板进行编程控制可以得到最终的阻抗值，并实现膀胱容量的监测与报警；所述上机位用于实时、连续监测膀胱阻抗值，并完成阻抗校准和阻抗阈值的设定。

2.根据权利要求1所述的穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置，其特征在于，基于生物电阻抗分析原理，通过固定在体表的电极向目标对象中输入一微小的电流或电压，根据反馈信号检测该目标对象的电阻抗及其变化。

3.根据权利要求2所述的穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置，其特征在于，所述AD5933阻抗转换器用于阻抗测量，这种测量是一种软测量，即在待测变量难于直接测量的情况下，进行与之相关的易测变量的测量，并依据易测变量与待测变量之间的数学关系，建立数学模型，运用各种数学计算和估计方法，实现待测变量的测量；AD5933阻抗转换器，片上集成频率发生器与12位、1MSPS的模数转换器（ADC）；由频率发生器产生的信号来激励外部负载阻抗，外部阻抗的响应信号由片上ADC进行采样，然后由片上DSP进行DFT处理；DFT算法在每个频率上返回一个实部（R）数据字和一个虚部（I）数据字；校准之后算出各扫描频率点的阻抗幅度和相对相位；计算利用实部和虚部寄存器内容在片外完成，寄存器内容从串行I2C接口读取；通过主控板读取AD5933的各寄存器中的数据，实现包括阻抗信息提取、阻抗增益计算、频率扫描功能；其阻抗测量范围在1kΩ至10MΩ之间；阻抗测量误差小于0.1%，相位绝对误差小于0.7°。

4.根据权利要求1、2或3所述的穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置，其特征在于，所述AD5933阻抗转换器通过I2C协议与主控板相连实现数据交换；控制AD5933通过支持串行接口协议的I2C总线完成，AD5933作为一个由主控设备控制的从设备连接到总线上。

5.根据权利要求4所述的穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置，其特征在于，所述控制主板设置有控制程序，用于完成频率扫描设置、阻抗增益计算、实际阻抗值计算、实时显示、报警各项功能；经AD5933阻抗转换器DFT变换后存储在实值和虚值寄存器中的数字根据校准电阻转化为实际的阻抗值，且与阈值电阻的比较也是通过主控板中的控制程序完成。

6. 根据权利要求5所述的穿戴非侵入式膀胱容量监测报警装置，其特征在于，所述控制主板的控制程序，包括如下处理算法：

（1）初始化程序Setup()

预先设置扫描频率、根据选择的PGA增益计算出阻抗的增益系数，并通过I2C协议与AD5933阻抗转换器建议数据连接；Arduino自带的库<Wire.h>包含了I2C协议的建立程序，可以直接引用Wire.begin()函数；初始化设定由main() 函数中的Setup() 函数实现，只需在上电时执行一次，计算阻抗增益系数，然后进入循环体；程序首先复位AD5933，如果程序正在运行，则中断扫描，不会覆盖初始扫描频率寄存器内容，但需要初始化扫描频率命令来重新启动频率扫描；

Setup() 函数在每次开始测量时都会首先执行一次，以获取整个测量过程的初始值及进行阻抗校准，为方便调试和在检测中直观的了解到初始化情况，每个初始化的步骤均采用判断语句，若初始化失败，则直接中断程序；

（2）阻抗计算程序Loop()

阻抗值的计算在Loop()函数中完成，程序完成初始化流程后即进入循环体程序，直到断电；从AD5933的实值和虚值寄存器中读取DFT变换后得到的实值和虚值，进行幅度计算后，根据在Setup()函数中外接校准电阻得到的阻抗增益系数计算出实际测量的阻抗值；每次得到阻抗值都与预设阻抗值进行比较，当测量值小于等于预设值时，表明膀胱容量已经达到了预设容量；

该频率点的测量阻抗计算公式为：。