一种便携式膀胱尿量监测系统及方法与流程

1.本发明涉及膀胱尿量监测技术领域，特别是涉及一种便携式膀胱尿量监测系统及方法。


背景技术：

2.老年痴呆、脊柱神经损伤和肾损伤等病症会导致病人产生尿失禁的症状。由于这类疾病的发展是不可逆的，因此尿失禁将对患者的心理和生理健康产生很大影响，而且严重影响了患者的生活以及生存质量。现有对于病人出现尿失禁的解决方法是依靠护理员的临床护理、穿戴纸尿裤以及药物等。这些方法由于各种各样的弊端给病人的生理和心理带来极大的痛苦，十分容易对患者造成二次损伤，并且现有监测患者体内尿量的装置存在体型过大、过重以及测量结果不准等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种便携式膀胱尿量监测系统及方法，以随时、便捷、准确地获取被测对象膀胱内的尿量信息。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种便携式膀胱尿量监测系统，所述便携式膀胱尿量监测系统包括：
6.采集装置，与被测对象的腹壁接触，用于向被测对象的膀胱发射超声波信号，接收携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，根据所述超声回波信号得到对应的尿量探测信号，并将所述尿量探测信号处理为对应的数字量信号；
7.移动终端，与所述采集装置连接，用于产生采集命令并发送给所述采集装置，以使所述采集装置根据所述采集命令向被测对象的膀胱发射超声波信号；所述移动终端还用于存储所述数字量信号；
8.上位机，与所述移动终端连接，用于对所述数字量信号进行处理，得到对应的尿量信息，并将所述尿量信息发送至所述移动终端进行显示。
9.可选地，所述采集装置包括：
10.控制器，与所述移动终端连接，用于根据所述采集命令产生触发信号；
11.超声波发射电路，与所述控制器连接，用于根据所述触发信号产生脉冲信号；
12.超声波换能器，与所述超声波发射电路连接，且与被测对象的腹壁接触，用于在所述脉冲信号的激励下向被测对象的膀胱发射超声波信号，接收携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，并产生与所述超声回波信号响应的电信号；
13.超声波接收电路，分别与所述超声波换能器及所述控制器连接，用于对所述电信号进行预处理，得到对应的尿量探测信号；所述控制器还用于将所述尿量探测信号转换为对应的数字量信号。
14.可选地，所述超声波接收电路包括：
15.前置滤波电路，与所述超声波换能器连接，用于滤除所述电信号中的噪声信号；
16.三级增益放大电路，与所述前置滤波电路连接，用于将滤除噪声信号后的电信号放大；
17.带通滤波电路，与所述三级增益放大电路连接，用于保留设定频率的电信号，并滤除剩余频率的电信号；
18.整流电路，与所述带通滤波电路连接，用于将所述设定频率的电信号进行整合；
19.阻尼限幅电路，分别与所述整流电路及所述控制器连接，用于将整合后的电信号的电压幅度限制在设定范围；所述设定范围为小于或等于所述控制器的最大输入电压的范围。
20.可选地，所述上位机包括：
21.数字滤波模块，与所述移动终端连接，用于对所述数字量信号进行数字滤波；
22.数模转换模块，与所述数字滤波模块连接，用于将数字滤波后的数字量信号转换为对应的模拟量信号；
23.绘图模块，与所述数模转换模块连接，用于绘制所述模拟量信号对应的波形图；
24.处理模块，分别与所述绘图模块及所述移动终端连接，用于根据所述波形图计算得到对应的尿量信息。
25.可选地，所述移动终端与所述采集装置通过wifi、5g移动通信网络或usb数据线进行连接；所述移动终端与所述上位机通过wifi、5g移动通信网络或usb数据线进行连接。
26.可选地，所述超声波换能器的个数为5个；5个所述超声波换能器采用针孔摄像机模型排布；5个所述超声波换能器共分为两层，上层为3个超声波换能器，从左到右依次为第三换能器、第四换能器和第五换能器，下层为2个超声波换能器，从左到右依次为第一换能器和第二换能器；各所述超声波换能器之间间隔5mm；
27.所述第四换能器正对被测对象的腹壁；所述第一换能器相对于所述第四换能器向下和向右各偏25
°
；所述第二换能器相对于所述第四换能器向左偏25
°
；所述第三换能器相对于所述第四换能器向下和向右各偏25
°
；所述第五换能器相对于所述第四换能器向上和向左各偏25
°
。
28.可选地，所述处理模块包括：
29.相关数值确定单元，与所述绘图模块连接，用于根据所述波形图确定相关数值；所述相关数值包括来自被测对象膀胱后壁的超声回波信号的振幅及来自被测对象膀胱前壁和膀胱后壁的超声回波信号的极值点之间的距离；
30.尿量信息计算单元，分别与所述相关数值确定单元及所述移动终端连接，用于根据所述相关数值计算得到对应的尿量信息，并将所述尿量信息发送至所述移动终端进行显示；根据所述相关数值计算得到对应的尿量信息的具体公式为：
[0031][0032]
其中，v表示尿量信息，n表示超声波换能器的个数，p
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅，d
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的距离；k0和k1分别表示被测对象的膀胱尿量信息的基本特征常数，k0和k1是通过对被测对象的多组实验数据进行最小二乘法线性拟合后求解得到的，具体公式为：
[0033]
k1＝v
r
‑
k0pd
r
；
[0034]
其中，λ表示实验数据的组数，n表示超声波换能器的个数，pd
r
表示λ组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅和距离的乘积的和的均值，v
r
表示λ组实验数据对应的被测对象的尿量信息的均值，pd
a
表示第a组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号的振幅和距离的乘积的和，v
a
表示第a组实验数据对应的被测对象的尿量信息。
[0035]
本发明还提供一种便携式膀胱尿量监测方法，所述便携式膀胱尿量监测方法包括：
[0036]
步骤s1：初始化移动终端及上位机的程序；
[0037]
步骤s2：将移动终端分别与采集装置及上位机连接；
[0038]
步骤s3：判断移动终端是否与采集装置和上位机成功连接，当移动终端未与采集装置或上位机成功连接时，返回“步骤s2”；当移动终端与采集装置和上位机成功连接时，执行“步骤s4”；
[0039]
步骤s4：按下移动终端上的测量按钮；
[0040]
步骤s5：当移动终端接收到测量按钮被按下的信号后，向采集装置发送采集命令；
[0041]
步骤s6：采集装置根据所述采集命令向被测对象的膀胱发射超声波信号，接收携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，根据所述超声回波信号得到对应的尿量探测信号，并将所述尿量探测信号处理为对应的数字量信号；
[0042]
步骤s7：采集装置采集完毕后向移动终端发送第一请求信号；
[0043]
步骤s8：移动终端接收到采集装置发送的第一请求信号后，向采集装置发送第一批准信号；采集装置接收到所述第一批准信号后开始向移动终端发送所述数字量信号；
[0044]
步骤s9：移动终端接收所述数字量信号，并在接收完毕后存储所述数字量信号并向上位机发送第二请求信号；
[0045]
步骤s10：上位机接收到移动终端发送的第二请求信号后，向移动终端发送第二批准信号；移动终端接收到所述第二批准信号后开始向上位机发送所述数字量信号；
[0046]
步骤s11：上位机接收所述数字量信号，并在接收完毕后根据所述数字量信号计算得到尿量信息并回传给移动终端；
[0047]
步骤s12：移动终端接收上位机回传的所述尿量信息，并将所述尿量信息进行显示。
[0048]
可选地，所述上位机根据所述数字量信号计算得到尿量信息并回传给移动终端，具体包括：
[0049]
步骤s111：对所述数字量信号进行数字滤波；
[0050]
步骤s112：判断所述数字量信号是否完成数字滤波；若“否”，则执行“步骤s111”；若“是”，则执行“步骤s113”；
[0051]
步骤s113：对完成数字滤波后的数字量信号进行数模转换，得到对应的模拟量信号，并绘制所述模拟量信号的波形图；
[0052]
步骤s114：根据所述波形图确定相关数值；所述相关数值包括来自被测对象膀胱后壁的超声回波信号的振幅及来自被测对象膀胱前壁和膀胱后壁的超声回波信号的极值点之间的距离；
[0053]
步骤s115：根据所述相关数值计算得出尿量信息；
[0054]
步骤s116：将尿量信息回传给移动终端。
[0055]
可选地，所述根据所述相关数值计算得出尿量信息的具体公式为：
[0056][0057]
其中，v表示尿量信息，n表示超声波换能器的个数，p
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅，d
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的距离；k0和k1分别表示被测对象的膀胱尿量信息的基本特征常数，k0和k1是通过对被测对象的多组实验数据进行最小二乘法线性拟合后求解得到的，具体公式为：
[0058]
k1＝v
r
‑
k0pd
r
；
[0059]
其中，λ表示实验数据的组数，n表示超声波换能器的个数，pd
r
表示λ组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅和距离的乘积的和的均值，v
r
表示λ组实验数据对应的被测对象的尿量信息的均值，pd
a
表示第a组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号的振幅和距离的乘积的和，v
a
表示第a组实验数据对应的被测对象的尿量信息。
[0060]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0061]
本发明提供了一种便携式膀胱尿量监测系统及方法，首先利用移动终端控制采集装置向被测对象的膀胱发射超声波信号，接收携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，然后根据超声回波信号得到对应的尿量探测信号，并将尿量探测信号处理为对应的数字量信号，最后利用上位机对数字量信号进行处理，从而得到对应的尿量信息并回传给移动终端。本发明可以随时、便捷、准确地获取被测对象体内的尿量信息并在移动终端上进行显示，且采用超声波信号无创对被测对象体内的尿量信息进行探测，避免了对被测对象的心理和生理造成二次损害。
附图说明
[0062]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0063]
图1为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的模块结构图；
[0064]
图2为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的超声波换能器的排布示意图；
[0065]
图3为人体阴部腹膜窗口的示意图；
[0066]
图4为超声波换能器在不同排布方式下发出的超声波束对被测对象的膀胱的覆盖情况示意图；
[0067]
图5为超声波束与膀胱壁的交点坐标测定的原理图；
[0068]
图6为对被测对象体内的尿量信息进行测量的原理图；
[0069]
图7为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的移动终端的程序流程图；
[0070]
图8为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的上位机的程序流程图；
[0071]
图9为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的移动终端的界面图。
[0072]
符号说明：采集装置—1，超声波换能器—11，超声波发射电路—12，超声波接收电路—13，控制器—14，移动终端—2，上位机—3，膀胱—4，超声波探头—5，第一换能器—51，第二换能器—52，第三换能器—53，第四换能器—54，第五换能器—55。
具体实施方式
[0073]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0074]
本发明的目的是提供一种便携式膀胱尿量监测系统及方法，以随时、便捷、准确地获取被测对象膀胱内的尿量信息。
[0075]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0076]
图1为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的模块结构图，如图1所示，所述便携式膀胱尿量监测系统包括采集装置1、移动终端2和上位机3。
[0077]
具体地，所述采集装置1与被测对象的腹壁接触，用于向被测对象的膀胱4发射超声波信号，接收携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，根据所述超声回波信号得到对应的尿量探测信号，并将所述尿量探测信号处理为对应的数字量信号。
[0078]
所述移动终端2与所述采集装置1连接，用于产生采集命令并发送给所述采集装置1，以使所述采集装置1根据所述采集命令探测被测对象体内的尿量信息；所述移动终端2还用于存储所述数字量信号。
[0079]
所述上位机3与所述移动终端2连接，用于对所述数字量信号进行处理，得到对应的尿量信息，并将所述尿量信息发送至所述移动终端2进行显示。
[0080]
在本实施例中，所述移动终端2与所述上位机3均为软件，其中，所述移动终端2采用appinventor2开发，其界面如图9所示，可以通过编写程序实现显示采集装置的连接状态、控制采集装置进行监测、手动复位采集装置、删除当前检测结果以及查询历史数据的功能；所述上位机3采用labview软件开发。
[0081]
进一步地，所述采集装置1包括超声波换能器11、超声波发射电路12、超声波接收电路13及控制器14。
[0082]
具体地，所述控制器14与所述移动终端2连接，用于根据所述采集命令产生触发信号。
[0083]
所述超声波发射电路12与所述控制器14连接，用于根据所述触发信号产生脉冲信
号。在本实施例中，所述脉冲信号为与所述触发信号时间间隔相同的高频高压脉冲信号，其脉冲频率为5mhz，幅值为150v；所述超声波信号为高频超声波信号。
[0084]
所述超声波换能器11与所述超声波发射电路12连接，且与被测对象的腹壁接触；所述超声波换能器11用于在所述脉冲信号的激励下向被测对象的膀胱发射超声波信号，接收携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，并产生与所述超声回波信号响应的电信号。
[0085]
所述超声波接收电路13分别与所述超声波换能器11及所述控制器14连接，用于对所述电信号进行预处理，得到对应的尿量探测信号；所述控制器14还用于将所述尿量探测信号转换为对应的数字量信号。
[0086]
优选地，所述控制器14为stm32f103单片机，但并不以此为限制，可以根据实际需要进行调整。
[0087]
进一步地，所述超声波接收电路13包括前置滤波电路、三级增益放大电路、带通滤波电路、整流电路和阻尼限幅电路。
[0088]
其中，所述前置滤波电路与所述超声波换能器11连接，用于滤除所述电信号中的噪声信号，从而提高信噪比。在本实施例中，前置滤波电路还用于滤除超声波发射信号的干扰。
[0089]
所述三级增益放大电路与所述前置滤波电路连接，用于将滤除噪声信号后的电信号放大。在本实施例中，所述三级增益放大电路只将电信号中几毫伏至几伏的微弱的携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号进行放大，而混有的噪声信号则不会被放大。
[0090]
所述带通滤波电路与所述三级增益放大电路连接，用于保留设定频率的电信号，并滤除剩余频率的电信号，从而进一步提高信噪比。
[0091]
所述整流电路与所述带通滤波电路连接，用于将所述设定频率的电信号进行整合，使得由于人体的生理结构等原因形成的多个回波的波形更加规整，便于后续控制器14对电信号做进一步处理。在本实施例中，所述整流电路为半波整流，将信号0v以下的电压全部去除，从而规整信号，便于进行后续处理。
[0092]
所述阻尼限幅电路分别与所述整流电路及所述控制器14连接，用于将整合后的电信号的电压幅度限制在设定范围；所述设定范围为小于或等于所述控制器的最大输入电压的范围。以控制器14为stm32单片机为例，由于stm32单片机io口的输入电压限制为3.3v，因此，在阻尼限幅电路中，需要将幅值高于3.3v的信号前置在3.3v范围内，以避免损坏单片机。
[0093]
进一步地，所述上位机3包括数字滤波模块、数模转换模块、绘图模块及处理模块。
[0094]
具体地，所述数字滤波模块与所述移动终端连接，用于对所述数字量信号进行数字滤波；所述数模转换模块与所述数字滤波模块连接，用于将数字滤波后的数字量信号转换为对应的模拟量信号；所述绘图模块与所述数模转换模块连接，用于绘制所述模拟量信号对应的波形图；所述处理模块分别与所述绘图模块及所述移动终端连接，用于根据所述波形图计算得到对应的尿量信息。
[0095]
在本实施例中，所述移动终端与所述采集装置通过wifi、5g移动通信网络或usb数据线进行连接；所述移动终端与所述上位机通过wifi、5g移动通信网络或usb数据线进行连接。其中，移动终端2优选无线方式(传输速率、数据位、校验位、停止位等在各自的程序中进
行设定)与控制器14及上位机3连接，以使本发明便携式膀胱尿量监测装置便于携带、使用方便。
[0096]
作为本实施例的一种具体实施方式，所述超声波换能器11的个数为5个，其排布方式参见图2。
[0097]
如图2所示，5个所述超声波换能器采用针孔摄像机模型排布，构成超声波探头5；5个所述超声波换能器共分为两层，上层为3个，从左到右依次为第三换能器53、第四换能器54和第五换能器55，下层为2个，从左到右依次为第一换能器51和第二换能器52；各所述超声波换能器之间间隔5mm。
[0098]
优选地，所述第四换能器54正对被测对象的腹壁；所述第一换能器51相对于所述第四换能器54向下和向右各偏25
°
；所述第二换能器52相对于所述第四换能器54向左偏25
°
；所述第三换能器53相对于所述第四换能器54向下和向右各偏25
°
；所述第五换能器55相对于所述第四换能器54向上和向左各偏25
°
。
[0099]
图3为人体阴部腹膜窗口的示意图，如图3所示，由于人体的生理结构存在阴部腹膜窗口，且阴部腹膜窗口的位置会随着膀胱膨胀体积的改变而改变，同时，一些膀胱病症患者的膀胱生理位置不在阴部腹膜窗口正对着的人体中心线上，而是会发生位移，如此一来，超声波传感器内的超声波换能器的排布方式尤为重要。
[0100]
图4为超声波换能器在不同排布方式下发出的超声波束对被测对象的膀胱的覆盖情况示意图，其中，图4中(a)为超声波换能器在线阵排布下发出的超声波束对被测对象的膀胱的覆盖情况示意图，图4中(b)为超声波换能器在针孔摄像机模型排布下发出的超声波束对被测对象的膀胱的覆盖情况示意图。如图4所示，普通的线阵排列无法测到膀胱或者会造成超声波信号能量大量损失。因此，本发明采用针孔摄像机模型排列超声波换能器，5个超声波换能器向膀胱内发射超声波信号，并分别接收不同膀胱区域反射的超声回波信号，从而可以使超声波束可以尽可能的覆盖膀胱区域。
[0101]
进一步地，所述处理模块包括相关数值确定单元和尿量信息计算单元。
[0102]
具体地，所述相关数值确定单元与所述绘图模块连接，用于根据所述波形图确定相关数值；图6为对被测对象体内的尿量信息进行测量的原理图，如图6所示，所述相关数值包括来自被测对象膀胱后壁的超声回波信号的振幅(图6中的p)及来自被测对象膀胱前壁和膀胱后壁的超声回波信号的极值点之间的距离(图6中的d)。
[0103]
所述尿量信息计算单元分别与所述相关数值确定单元及所述移动终端连接，用于根据所述相关数值计算得到对应的尿量信息，并将所述尿量信息发送至所述移动终端进行显示；根据所述相关数值计算得到对应的尿量信息的具体公式为：
[0104][0105]
其中，v表示尿量信息，n表示超声波换能器的个数，p
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅，d
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的距离；k0和k1分别表示被测对象的膀胱尿量信息的基本特征常数，k0和k1是通过对被测对象的多组实验数据进行最小二乘法线性拟合后求解得到的，具体公式为：
[0106]
k1＝v
r
‑
k0pd
r
；
[0107]
其中，λ表示实验数据的组数，n表示超声波换能器的个数，pd
r
表示λ组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅和距离的乘积的和的均值，v
r
表示λ组实验数据对应的被测对象的尿量信息的均值，pd
a
表示第a组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号的振幅和距离的乘积的和，v
a
表示第a组实验数据对应的被测对象的尿量信息。
[0108]
本发明为求解得到被测对象的基本特征常数k0和k1的值，需要提前对被测对象的膀胱进行超声波探测，得到多组包括被测对象的尿量信息与超声回波信号对应的振幅和距离的实验数据，以将多组实验数据进行最小二乘法线性拟合后求解得到基本特征常数k0和k1的值。
[0109]
进一步地，所述处理模块还包括尿量等级计算单元。所述尿量等级计算单元分别与所述尿量信息计算单元及所述移动终端2连接，用于根据所述尿量信息及被测对象的膀胱容量最大值计算得到被测对象体内的尿量等级，并将所述尿量等级发送至所述移动终端2进行显示。如图9所示，在本实施例中，将被测对象体内的尿量等级分为10级，被测对象体内的尿量等级与10的比值和被测对象体内的尿量信息与被测对象的膀胱容量最大值的比值相等。其中，被测对象的膀胱容量最大值是预先测量得到并存储在上位机的处理模块中的。
[0110]
作为一种具体实施方式，本发明还提供了一种被测对象膀胱容量最大值的测量方法。为测量得到被测对象的膀胱容量最大值，需要在被测对象拿到设备开始，提示被测对象尽量憋尿，并在被测对象憋足尿时将超声波换能器与被测对象的腹壁接触，向被测对象的膀胱发射超声波，并接收不同膀胱区域反射的回波，使超声波束可以尽可能地覆盖膀胱区域。
[0111]
根据泌尿科医生的说法，并参考膀胱的计算机断层扫描数据，膀胱可以近似视为一个球体。假设每个超声波换能器发射的超声波束都能与膀胱前壁和后壁相交，以超声波换能器的个数为5个且采用如图2所示方式排布为例，理论上每个超声波换能器发射的超声波束与膀胱各有两个交点，5个超声波换能器共有10个交点，已知四个不在同一平面上的点可以确定一个球体，在10个交点中任意选出4个点则共有210种选法，因此可以求得210个膀胱体积的近似值，对所述210个膀胱体积的近似值求均值即可得到较为精准的被测对象体内的尿量信息。
[0112]
图5为超声波束与膀胱壁的交点坐标测定的原理图，如图5所示，以第k个超声波换能器的中心为原点，以竖直向下方向为y轴正半轴，水平向左方向为x轴正半轴，垂直指向被测对象的腹壁方向为z轴正半轴，建立直角坐标系，在所述直角坐标系下，第k个超声波换能器发出的超声波束与被测对象的膀胱前壁的交点的坐标为(x
k1
,y
k1
,z
k1
)；第k个超声波换能器发出的超声波束与被测对象的膀胱后壁的交点的坐标为(x
k2
,y
k2
,z
k2
)。
[0113]
x
k1
、y
k1
及z
k1
的计算公式如下：
[0114]
[0115]
x
k2
、y
k2
及z
k2
的计算公式如下：
[0116][0117]
其中，k为取值为从1到n的正整数，n表示超声波换能器的个数；ψk、i
k
和j
k
为第k个超声波换能器的固有参数；和ψ
k
表示第k个超声波换能器的角度特性，表示第k个超声波换能器发出的超声波束与x轴和z轴所在平面的夹角，ψ
k
表示第k个超声波换能器发出的超声波束与y轴和z轴所在平面的夹角；i
k
和j
k
表示第k个超声波换能器的位置特性，i
k
表示第k个超声波换能器在x轴方向的偏移距离，jk表示第k个超声波换能器在z轴方向的偏移距离，d
k1
表示第k个超声波换能器发出的超声波束与膀胱前壁的交点到第k个超声波换能器之间的距离，d
k2
表示第k个超声波换能器发出的超声波束与膀胱后壁的交点到第k个超声波换能器之间的距离。
[0118]
如图5所示，第三换能器53发出的超声波束与膀胱前壁的交点为a，d
a
为第三换能器到交点a的距离，即d
31
。
[0119]
则
[0120]
以此类推，可分别计算出超声波束与膀胱前壁及膀胱后壁的10个交点的坐标。任选四个交点，以(x
a
,y
a
,z
a
)为球心，构建被测对象膀胱的球体模型，根据以下公式可计算得到球体的半径r
a
：
[0121]
(x
‑
x
a
)2 (y
‑
y
a
)2 (z
‑
z
a
)2＝r
a2
；
[0122][0123]
o
a
(x
a y
a z
a
)。
[0124]
进而根据球体体积公式可计算得到被测对象在憋足尿情况下膀胱体积的一个近似值，计算得到多个膀胱体积的近似值，对多个膀胱体积的最大值求均值即可得到较为精准的被测对象的膀胱容量的最大值。
[0125]
本发明还提供了一种便携式膀胱尿量监测方法，图7为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的移动终端的程序流程图，图8为本发明提供的一种便携式膀胱尿量监测系统的上位机的程序流程图，如图7及图8所示，所述便携式膀胱尿量监测方法包括：
[0126]
步骤s1：初始化移动终端2及上位机3的程序。
[0127]
步骤s2：将移动终端2分别与采集装置1及上位机3连接；所述采集装置1包括超声波传感器(包括图1中的11、12及13)及控制器14。
[0128]
步骤s3：判断移动终端2是否与采集装置1和上位机3成功连接，当移动终端2未与采集装置1或上位机3成功连接时，返回“步骤s2”；当移动终端2与采集装置1和上位机3成功连接时，执行“步骤s4”。
[0129]
步骤s4：按下移动终端2上的测量按钮。
[0130]
步骤s5：当移动终端2接收到测量按钮被按下的信号后，向采集装置1发送采集命令。
[0131]
步骤s6：采集装置1根据所述采集命令向被测对象的膀胱4发射超声波信号，接收
携带有被测对象体内尿量信息的超声回波信号，根据所述超声回波信号得到对应的尿量探测信号，并将所述尿量探测信号处理为对应的数字量信号。
[0132]
步骤s7：采集装置1采集完毕后向移动终端2发送第一请求信号。
[0133]
步骤s8：移动终端2接收到采集装置1发送的第一请求信号后，向采集装置1发送第一批准信号；采集装置1接收到所述第一批准信号后开始向移动终端2发送所述数字量信号。
[0134]
步骤s9：移动终端2接收所述数字量信号，并在接收完毕后存储所述数字量信号并向上位机3发送第二请求信号。
[0135]
步骤s10：上位机3接收到移动终端2发送的第二请求信号后，向移动终端2发送第二批准信号；移动终端2接收到所述第二批准信号后开始向上位机3发送所述数字量信号；
[0136]
步骤s11：上位机3接收所述数字量信号，并在接收完毕后根据所述数字量信号计算得到尿量信息并回传给移动终端2；
[0137]
步骤s12：移动终端2接收上位机3回传的所述尿量信息，并将所述尿量信息进行显示。
[0138]
在本实施例中，所述上位机3根据所述数字量信号计算得到尿量信息并回传给移动终端2，具体包括：
[0139]
步骤s111：对所述数字量信号进行数字滤波。
[0140]
步骤s112：判断所述数字量信号是否完成数字滤波；若“否”，则执行“步骤s111”；若“是”，则执行“步骤s113”。
[0141]
步骤s113：对完成数字滤波后的数字量信号进行数模转换，得到对应的模拟量信号，并绘制所述模拟量信号的波形图。
[0142]
步骤s114：根据所述波形图确定相关数值；所述相关数值包括来自被测对象膀胱后壁的超声回波信号的振幅及来自被测对象膀胱前壁和膀胱后壁的超声回波信号的极值点之间的距离。
[0143]
步骤s115：根据所述相关数值计算得出尿量信息。
[0144]
步骤s116：将尿量信息回传给移动终端2。
[0145]
进一步地，所述根据所述相关数值计算得出尿量信息的具体公式为：
[0146][0147]
其中，v表示尿量信息，n表示超声波换能器的个数，p
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅，d
x
表示第x个超声波换能器接收的超声回波信号对应的距离；k0和k1分别表示被测对象的膀胱尿量信息的基本特征常数，k0和k1是通过对被测对象的多组实验数据进行最小二乘法线性拟合后求解得到的，具体公式为：
[0148]
k1＝v
r
‑
k0pd
r
；
[0149]
其中，λ表示实验数据的组数，n表示超声波换能器的个数，pd
r
表示λ组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号对应的振幅和距离的乘积的和的均值，v
r
表示λ组
实验数据对应的被测对象的尿量信息的均值，pd
a
表示第a组实验数据中的n个超声波换能器接收的超声回波信号的振幅和距离的乘积的和，v
a
表示第a组实验数据对应的被测对象的尿量信息。
[0150]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0151]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。