生物信号测量系统和方法与流程

本发明涉及一种生物信号测量系统和方法，特别涉及一种消除热噪声的生物信号测量系统及方法。

背景技术：

1、随着电子科技微型化的快速发展，各种可穿戴式装置（wearable devices）通过内建感测器来监测人体的生理参数等的相关应用也日益普及，其中监测所得的生理信号可用于健康监控、运动追踪、医疗诊断等广泛应用。

2、举例而言，非侵入式血糖检测技术是一种无需刺破皮肤或提取血液样本来测量血糖高低程度的技术，这类技术最明显的优势是不需要使用针头进行穿刺，相比传统的血糖测试方法更为舒适，减少了病人的疼痛和不适感。此外，非侵入的检测方式也减少了受测者感染风险，并且积极促进公共卫生。而且，这类装置操作具有简便性，方便使用者在家中或日常生活中进行，不需要特殊的培训或医疗专业人员的协助。最重要地，非侵入式检测可以提供连续监测功能，全面地实时地提供更详细的数据，有助于病患更容易地管理相关疾病。

3、然而，非侵入式检测技术仍存在一些缺点。例如，目前非侵入式血糖测试技术的准确性相对较低，受到多种因素的影响，其中之一是环境温度对于可穿戴装置中光学模块的影响，环境温度的变化将造成光学模块中发光二极管发光效率随之变化，间接影响光学模块中光电二极管感应信号的强度变化。这样的变化对于待测者的生理信号而言属于噪声干扰，进而造成后续应用时的系统误判，使得非侵入式血糖检测技术的准确性经常遭受质疑。为克服上述问题，业界需要一种创新的生物信号测量系统和方法，以改善上述种种问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种创新的生物信号测量系统及方法，改善传统生物信号测量系统易受环境热噪声干扰、影响测量准确性的问题。

2、为达上述目的，本发明提供了一种生物信号测量系统，所述生物信号测量系统包含光学模块、热感应模块和信号处理模块。其中，光学模块具有发光二极管和光电二极管，发光二极管射出的光线经由待测者漫反射后被光电二极管接收并产生多个光电信号，其中，这些光电信号会因温度变化而变化。热感应模块设置为邻近发光二极管，用于感应所述发光二极管的环境温度以产生多个温度信号。信号处理模块接收多个温度信号和多个光电信号以产生多个数据窗口，校正多个数据窗口以产生多个已补偿的数据窗口，合并多个已补偿的数据窗口以产生与所述待测者的生物信号对应的与环境温度无关的干净信号。

3、在本发明的实施例的生物信号测量系统中，所述多个数据窗口包含初始参考数据和多个连续数据窗口，信号处理模块根据初始参考数据利用温度补偿算法模型来对所述多个连续数据窗口进行校正，以产生多个已补偿的数据窗口。

4、在本发明的实施例的生物信号测量系统中，信号处理模块根据噪声子空间重建法作为温度补偿算法模型，其中，温度补偿算法模型根据多个数据窗口建立并识别出非温度成分子空间和温度噪声子空间，移除温度噪声子空间而仅保留非温度成分子空间，并对非温度成分子空间进行信号重建，形成多个已补偿的数据窗口。

5、在本发明的实施例的生物信号测量系统中，信号处理模块接收多个温度信号和多个光电信号后进行信号预处理，其中，信号预处理包含中值滤波处理、移动平均处理和标准化处理。

6、在本发明的实施例的生物信号测量系统中，生物信号测量系统还包含基底，其中，光学模块和热感应模块设置在基底上。

7、为达上述目的，本发明还提供了一种生物信号测量方法，所述生物信号测量方法包含以下步骤：提供发光二极管以将光线发射至待测者；提供光电二极管以接收经待测者漫反射的光线，以产生多个光电信号，其中，这些光电信号因温度变化而变化；提供热感应模块，设置为邻近发光二极管，用于感应发光二极管的环境温度后产生多个温度信号；提供信号处理模块，接收多个温度信号和多个光电信号以产生多个数据窗口；校正多个数据窗口以产生多个已补偿的数据窗口；以及合并多个已补偿的数据窗口，以产生与待测者的生物信号对应的与环境温度无关的干净信号。

8、在本发明的实施例的生物信号测量方法中，多个数据窗口包含初始参考数据和多个连续数据窗口，信号处理模块根据初始参考数据利用温度补偿算法模型来对多个连续数据窗口进行校正，以产生多个已补偿的数据窗口。

9、在本发明的实施例的生物信号测量方法中，信号处理模块根据噪声子空间重建法作为温度补偿算法模型，其中，温度补偿算法模型根据多个数据窗口建立并识别出非温度成分子空间和温度噪声子空间，移除温度噪声子空间而仅保留非温度成分子空间，并对非温度成分子空间进行信号重建，形成多个已补偿的数据窗口。

10、在本发明的实施例的生物信号测量方法中，温度补偿算法模型对多个数据窗口进行主成分分析，以建立并识别非温度成分子空间和温度噪声子空间。

11、在本发明的实施例的生物信号测量方法中，提供信号处理模块的步骤还包含信号预处理的步骤，在所述信号预处理的步骤中，由信号处理模块接收多个温度信号和多个光电信号后进行中值滤波处理、移动平均处理和标准化处理。

12、在参照附图及随后描述的实施方式后，此技术领域的具有通常知识的技术人员便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施方式。

1.一种生物信号测量系统，所述生物信号测量系统包含：

2.根据权利要求1所述的生物信号测量系统，其中，所述多个数据窗口包含初始参考数据和多个连续数据窗口，所述信号处理模块根据所述初始参考数据利用温度补偿算法模型来对所述多个连续数据窗口进行校正，以产生所述多个已补偿的数据窗口。

3.根据权利要求2所述的生物信号测量系统，其中，所述信号处理模块根据噪声子空间重建法作为所述温度补偿算法模型，其中，所述温度补偿算法模型根据所述多个数据窗口建立并识别出非温度成分子空间和温度噪声子空间，移除所述温度噪声子空间而仅保留所述非温度成分子空间，并对所述非温度成分子空间进行信号重建，形成所述多个已补偿的数据窗口。

4.根据权利要求1所述的生物信号测量系统，其中，所述信号处理模块接收所述多个温度信号和所述多个光电信号后进行信号预处理，其中，所述信号预处理包含中值滤波处理、移动平均处理和标准化处理。

5.根据权利要求1所述的生物信号测量系统，所述生物信号测量系统还包含基底，其中，所述光学模块和所述热感应模块设置在所述基底上。

6.一种生物信号测量方法，所述生物信号测量方法包含：

7.根据权利要求6所述的生物信号测量方法，其中，所述多个数据窗口包含初始参考数据和多个连续数据窗口，所述信号处理模块根据所述初始参考数据利用温度补偿算法模型来对所述多个连续数据窗口进行校正，以产生所述多个已补偿的数据窗口。

8.根据权利要求7所述的生物信号测量方法，其中，所述信号处理模块根据噪声子空间重建法作为所述温度补偿算法模型，其中，所述温度补偿算法模型根据所述多个数据窗口建立并识别出非温度成分子空间和温度噪声子空间，移除所述温度噪声子空间而仅保留所述非温度成分子空间，并对所述非温度成分子空间进行信号重建，形成所述多个已补偿的数据窗口。

9.根据权利要求8所述的生物信号测量方法，其中，所述温度补偿算法模型对所述多个数据窗口进行主成分分析，以建立并识别所述非温度成分子空间和所述温度噪声子空间。

10.根据权利要求6所述的生物信号测量方法，其中，所述提供信号处理模块的步骤还包含信号预处理的步骤，在所述信号预处理的步骤中，由所述信号处理模块接收所述多个温度信号和所述多个光电信号后进行中值滤波处理、移动平均处理和标准化处理。