[发明专利]一种基于多光纤束的在体实时无创生理参数采集方法及装置

摘要

本发明提供一种一种基于多光纤束的在体实时无创生理参数采集方法和装置，包括光学模块和电学模块，光学模块主要由光纤束组、单色光源组、光电传感器及起固定作用的机械结构组成。光纤束组获取生理参数的反射和透射光强。电学模块包括双道前置放大单元、双道滤波单元、双道数控放大单元、处理器单元、显示及输入单元、电压跟随单元、模拟选择单元、电压电流转换单元。处理器单元计算生理参数测量波长的个数及透射和反射光强比值随时间的变化信号中提取特征参数值，确定获取的特征参数值的总个数，根据偏最小二乘法和高精度参考电压单元，计算生理参数的表达式，本发明能有效地提高人体生理参数的测量精度，且是对人体无创检测，测量精度高，使用方便。

主权项

1.一种基于多光纤束的在体实时无创生理参数采集方法，其特征在于，包括以下几个步骤：第一步：确定各项生理参数的检测波的波长和个数；第二步：多次测量人体某一部位，通过温度传感器测量被测人的体温，通过其他设备测量出相应生理参数的值，根据第一步确定的检测波的波长和个数，针对同一参数，在不同波长的情况下，获取透射光强与反射光强的比值及时间的变化，并记录实际测量所用波长的总个数N；第三步：利用上述透射光强与反射光强的比值及随时间的变化情况，计算出透射和反射光强比值在设定的脉动周期内的最大值的平均值、最小值的平均值，并从透射和反射光强比值随时间的变化信号中提取特征参数值，确定获取的特征参数值的总个数M；第四步：对每一测量的生理参数采用个性化拟合，设拟合的某一需测生理参数值为y*，则其表达式表示为：公式(1)中，M为获取的特征参数值的总个数，N为实际测量所用波长的总个数，c₀表示拟合计算系数，c_2i‑1表示第i个特征参数的计算系数，R_i表示第i个特征参数的值，R_maxi、R_mini分别表示第i种波长透射光和反射光比值在脉动周期的最大值的平均值、最小值平均值的常用对数值，k_2i‑1、k_2i、l_2i‑1、l_2i分别代表R_maxi、R_mini的一次方、二次方的计算系数，T_b表示测量时的体温，c_Tb表示对上述体温T_b的一次方的计算系数，c_Tb'表示对上述体温T_b的二次方的计算系数，上述各系数通过偏最小二乘法求得；采用偏最小二乘法求取需测生理参数值为y*表达式的各项系数，具体方法为：令x₀＝1，x_2i‑1＝R_i，x_2i＝(R_i)²，x_2i‑1+2M＝R_maxi，x_2i+2M＝R_maxi²，x_{2i‑1+2(M+N)}＝R_mini，x_2i+2(M+N)＝R_mini²，x_2(M+2N)+1＝T_b，x_2(M+2N)+2＝T_b²，其对应的系数依次用a_i表示，则公式(1)可替换为：令L＝2(M+2N)，则公式(2)可进一步简写为：利用设备或方法测量出相应生理参数值用y表示，共对同一个人测量了K次，且K>L,用y_m表示其他设备或方法测量出相应参数的第m个值，y_m*表示第m个数据拟合的值，则其差δ_m＝|y_m‑y_m*|，根据公式(3)，y_m*可表示为：根据偏最小二乘法的原理，要使得最小，即最小， 则有：整理公式(5)，得：根据公式(6),可解公式(2)中，各项系数a_i，将a_i带入公式(1)中，可得需测生理参数值为y*的完整表达式。