一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置与方法，装置包括反射式光电脉搏波传感器、脉搏波信号预处理模块、主控制器、USB串口通信模块和Qt上位机显示模块，通过光电反射式光电脉搏波传感器获得活体对象手指指端动脉处光电容积脉搏波原始微弱信号，经过处理和数据拟合后得到光电容积脉搏波信号与血红蛋白之间的模型关系，实现无创测量人体的血红蛋白值，不需要采集血样就可实现血红蛋白的检测，便于家庭和个人医疗监护使用；同时因为操作简便，对操作人员专业性要求不高，方便受试者自己监测生理指标。生理指标。生理指标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置与方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置与方法。

技术介绍

[0002]血红蛋白是反映机体贫血、失血等症状的关键指标。血红蛋白主要的功能是为全身输送氧气，当血红蛋白浓度低于或高于正常水平时，可能意味着发生贫血、失血或真性血红蛋白增多。根据世界卫生组织的数据，全球约有16亿人患有贫血，约占总人口的30％，贫血的人群主要是孕妇、学龄前儿童和青少年。贫血的一般症状被定义为疲倦、嗜睡、虚弱、苍白的嘴唇、呼吸急促、舌头滑、心率加快、食欲减退、头晕和嗜睡。因此，对于血红蛋白的检测对相关疾病的预防和诊断十分重要。人体血红蛋白测量在临床疾病诊断和家庭智能健康监测中正变得越来越迫切。
[0003]目前血红蛋白浓度的检测主要包括有创和微创方式，两者均需要采集受试者的血液样本，这会给受试者带来痛苦。同时，检测过程还存在交叉感染的风险，需要专业人士操作，不能实时检测等缺点。因此，研发操作简单又新型的便携式无创、准确、快速、低成本、安全并且可连续实时动态监测血红蛋白设备具有极高的社会意义和价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置与方法，基于光电容积脉搏波理论与朗伯比尔定律定律理论，建立光电容积脉搏波信号与血红蛋白之间的模型关系，实现无创测量人体的血红蛋白值。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置，包括信号采集模块和通讯计算模块，所述信号采集模块包括光电脉搏波采集模块，所述光电脉搏波采集模块由反射式光电脉搏波传感器和脉搏波信号预处理模块顺序连接组成，所述通讯计算模块包括主控制器、USB串口通信模块和Qt上位机显示模块，所述主控制器、所述USB串口通信模块和所述Qt上位机显示模块依次连接，所述信号采集模块和所述通讯计算模块电性连接。
[0006]其中，所述反射式光电脉搏波传感器包括660nm、730nm、850nm和940nm的红光红外发光管和光电接收管，用于获得活体对象手指指端动脉处光电容积脉搏波原始微弱信号，输出端连接所述脉搏波信号预处理模块。
[0007]其中，所述脉搏波信号预处理模块包括单向连接的两级放大电路，带通滤波电路和对脉搏波信号的采集电路，输出端连接所述主控制器。
[0008]其中，所述USB串口通信模块用于对原始数据预处理后实现与电脑端显示模块的通讯。
[0009]其中，所述Qt上位机显示模块用于实时显示接收的光电容积脉搏波信号并能对光电容积脉搏波信号进行0.25Hz
‑
10Hz带通滤波处理。
[0010]本专利技术还提出了一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量方法，采用所述基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置，包括下列步骤：
[0011]获得测试对象的原始光电容积脉搏波信号；
[0012]经脉搏波信号预处理模块处理后获得处理后的光电容积脉搏波信号；
[0013]处理后的光电容积脉搏波信号经USB串口通信模块发送至Qt上位机显示模块；
[0014]显示波形，建立光电容积脉搏波信号与血红蛋白之间的模型关系，最后得到基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量血红蛋白的XGBoost预测模型。
[0015]其中，经脉搏波信号预处理模块处理后获得处理后的光电容积脉搏波信号后，对获得的经预处理后的光电脉搏波信号传入主控制器，在主控制器内进行A/D转换，经过数字滤波后确定原始光电脉搏波波形。
[0016]其中，所述Qt上位机显示模块收到数据后，实时显示脉搏波波形图，通过分析四个通道中每个通道对应长序列的PPG波峰点集作为周期分割点，从而在不同周期中定位特征点，形成对一个完整周期内的PPG波形及一阶导数和二阶导数特征信息的提取，每个通道提取40个特征参数，四个通道共计构建并提取160个特征，再使用卡方检验特征选择方法选择出与血红蛋白相关的30个特征参数，使用XGBoost算法进行数据拟合。
[0017]本专利技术提供了一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置与方法，装置包括反射式光电脉搏波传感器、脉搏波信号预处理模块、主控制器、USB串口通信模块和Qt上位机显示模块，通过光电反射式光电脉搏波传感器获得活体对象手指指端动脉处光电容积脉搏波原始微弱信号，经过处理和数据拟合后得到光电容积脉搏波信号与血红蛋白之间的模型关系，实现无创测量人体的血红蛋白值，不需要采集血样就可实现血红蛋白的检测，便于家庭和个人医疗监护使用；同时因为操作简便，对操作人员专业性要求不高，方便受试者自己监测生理指标。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。
[0019]图1是本专利技术的一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置的结构示意框图。
[0020]图2是本专利技术的具体实施例中的脉搏波采集模块构成示意图。
[0021]图3是本专利技术的具体实施例中的Qt上位机显示模块接收到的数据示意图。
[0022]图4是本专利技术的具体实施例中的PPG信号的特征示意图。
[0023]图5是本专利技术的具体实施例中的PPG信号一阶导和二阶导的以及特征点图。
[0024]图6是本专利技术的具体实施例中的血红蛋白的一致性分析图。
[0025]图7是本专利技术的具体实施例测得的血红蛋白值与全自动血液分析仪测得的血红蛋白值的相关系数图。
[0026]1‑
信号采集模块、2
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通讯计算模块、3
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光电脉搏波采集模块、4
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反射式光电脉搏波传感器、5
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脉搏波信号预处理模块、6
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主控制器、7
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USB串口通信模块、8
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Qt上位机显示模
块。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]请参阅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四波长脉搏波的无创血红蛋白测量装置，其特征在于，包括信号采集模块和通讯计算模块，所述信号采集模块包括光电脉搏波采集模块，所述光电脉搏波采集模块由反射式光电脉搏波传感器和脉搏波信号预处理模块顺序连接组成，所述通讯计算模块包括主控制器、USB串口通信模块和Qt上位机显示模块，所述主控制器、所述USB串口通信模块和所述Qt上位机显示模块依次连接，所述信号采集模块和所述通讯计算模块电性连接。2.如权利要求1所述的基于四波长脉搏波的无创血红蛋白检测装置，其特征在于，所述反射式光电脉搏波传感器包括660nm、730nm、850nm和940nm的红光红外发光管和光电接收管，用于获得活体对象手指指端动脉处光电容积脉搏波原始微弱信号，输出端连接所述脉搏波信号预处理模块。3.如权利要求2所述的基于四波长脉搏波的无创血红蛋白检测装置，其特征在于，所述脉搏波信号预处理模块包括单向连接的两级放大电路，带通滤波电路和对脉搏波信号的采集电路，输出端连接所述主控制器。4.如权利要求3所述的基于四波长脉搏波的无创血红蛋白检测装置，其特征在于，所述USB串口通信模块用于对原始数据预处理后实现与电脑端显示模块的通讯。5.如权利要求4所述的基于四波长脉搏波的无创血红蛋白检测装置，其特征在于，所述Qt上位机显示模块用于实时显示接收的光电容积脉搏波信号并能对光电容积脉搏波信号进行0.25Hz
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈真诚，覃慧珊，梁永波，葛文竣，李世勇，唐群峰，张瑞芳，张锡壮，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：