一種生物節律探測的應用系統的製作方法

2023-06-27 02:48:51 1

專利名稱：一種生物節律探測的應用系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於生物節律探測技術領域，特別是涉及一類生物節律的探測方法， 以及該探測方法採用計算機系統的應用。技術背景目前的研究生物節律的計算機軟體，如DAS軟體中的"時效關係"模塊、 COSINOR等，大多只提供最常用的一種研究生物節律的方法一一餘弦法。由 餘弦法的原理，這些軟體只能對預先給定的周期來分析生物節律，獲得生物節 律的其它參數(如節律調整中值、振幅、峰值相位等)，而不能由輸入的生物變 量的時序數據來自動探測生物節律的周期。如要獲取周期，用戶只能手動地把 逐個可能的周期代入軟體中嘗試，然後根據某種準則自行判斷最佳周期。這樣 做不僅會耗費用戶大量的時間，操作麻煩，工作效率較低，而且^f取得周期不 夠準確。發明內容本發明的目的是為了克服當前大多數研究生物節律的計算機軟體在探測生 物節律的周期上的不足，而提供一種可通過分析生物變量的時序數據自動計算 變量周期，並基於該周期計算生物節律的參數及其置信區間的系統。為了實現發明目的，採用的技術方案如下一種生物節律探測的應用系統，包括數據收集模塊，該模塊提供一個外部數據輸入設備的驅動接口，以錄入生
物變量的時序數據；生物節律的探測模塊，該模塊設置有探測生物節律周期的算法、生物節律 探測模型及計算生物節律參數的算法，以對數據收集模塊所錄入的時序數據先後計算出生物節律的周期以及生物節律的參數，以及這些參數的置信區間；分析顯示模塊，該模塊提供一個外部顯示輸出設備的驅動接口，以顯示周 期及生物節律探測模塊的計算結果。上述技術方案中，所述數據收集模塊的接口可接受的時序數據的錄入方式包括直接輸入、導入文本文檔、表格數據文件、SPSS的數據文件。所述生物節律探測模塊還提供一個控制接口 ，以供用戶對探測生物節律周 期的算法、生物節律探測模型及探測算法的計算精度、置信水平、周期範圍進 行人工設定。本發明的應用系統還設置有時序數據處理模塊，以根據數據收集模塊所錄 入的時序數據來作出原始數據的折線圖、擬合效果圖、平均餘弦圖、譜圖、置 信橢圓圖。所述生物變量的時序數據可來源於單個個體、 一個生物群體、 一個生物組。 根據不同的數據來源可選用不同的周期探測方法，及選用不同的生物節律參數 計算方法。所述的生物節律探測模塊對於探測個體節律而言，提供探測生物節律的周 期的方法有經典周期圖方法、振幅譜方法、Lomb-Scargle周期圖方法、百分節 律譜方法、倒橢圓譜方法和Marple的最小二乘自回歸譜方法等。所述的生物節律探測模塊對於探測生物群體或者生物組的節律而言，提供 探測生物節律的周期的方法有百分節律譜方法和倒橢圓譜方法。
本發明所述的生物節律探測模塊中的生物節律探測模型包括單一餘弦函 數模型和餘弦函數疊加模型。餘弦函數疊加模型可採用若干個模型相互疊加。所述的生物節律探測模塊中的所述生物節律的參數包括節律調整中值、振 幅、峰值相位。至此，本發明的應用系統提供了探測生物節律的周期的方法，通過分析生 物變量的時序數據來探測生物節律的周期，同時基於該周期通過求解生物節律 探測模型來獲取生物節律的參數及其置信區間。本發明所述應用系統採用0++語言編寫，為一個Windows應用程式，適用 於在Windows 2000/XP/2003等作業系統中運行，採用模塊化結構，多線程計算 和作圖技術。數據錄入採用文本文檔(.txt格式)、Microsoft Excel數據文件 (.xls格式)、SPSS的數據文件(.sav格式)等，也支持直接錄入數據或通過 複製粘貼方式從剪貼板獲取數據。用戶使用時不需要額外編程，而只需要點擊 相應的菜單，選擇必要的選項，然後按下面板上的按鈕即可開始運算，在信息 窗口中顯示參數設定以及計算結果，在窗口的右側顯示相關的圖形。本發明能夠從生物變量的時序數據中探測到設定精度的生物節律的周期， 同時給出生物節律的詳細信息和圖形，操作方便，精度較高。本發明借鑑現有 的運作模式，使用多種探測生物節律周期的方法，自動分析所輸入的數據，通 過方法的運算來給出生物節律的周期及節律的其它信息，並通過附圖來讓用戶 加深對所研究的生物變量的變化規律的理解。而且對於每一種方法用戶可設定 周期的精度、置信水平、周期的範圍等，本發明將給出在設定的方法下滿足精 度和範圍要求的最佳的周期(在方法的性能範圍內)。因此有效克服了現有研究 生物節律的方法及應用的不足。


圖1為生物節律探測的應用系統的模塊框圖； 圖2為生物節律探測的應用系統的運作流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步的說明。本發明的生物節律探測的應用系統的模塊框圖如附圖l所示，包括數據收 集模塊、生物節律探測模塊、分析顯示模塊、用戶設定控制模塊、數據處理模 塊。所述數據收集模塊提供一個外部數據輸入設備的驅動接口，以錄入生物變 量的時序數據;所述周期及生物節律探測模塊設置有探測生物節律周期的算法、 生物節律探測模型及計算生物節律參數的算法，以對數據收集模塊所錄入的時 序數據先後計算出生物節律的周期以及生物節律的參數；所述分析顯示模塊提 供一個外部顯示輸出設備的驅動接口，以顯示周期及生物節律探測模塊的計算 結果；所述用戶設定控制模塊與周期及生物節律探測模塊所提供的控制接口交 互，以對探測生物節律周期的算法、生物節律探測模型及探測算法的計算精度、 置信水平、周期範圍進行設定；所述數據處理模塊，以根據數據收集模塊所錄 入的時序數據來做出原始數據的折線圖、擬合效果圖、平均餘弦圖、譜圖、置 信橢圓圖。本發明的生物節律探測的應用系統的運作流程圖如附圖2所示。作為一個實施例，用戶輸入了一個體的測量時間列和某個生理指標的測量 數據列，然後點擊"個體節律"-"參數求解"，應用系統將彈出一個對話框， 供用戶選擇時間列(time)和數據列(data),選擇數據不做轉換處理，然後選
擇"MarpleLS Algorithm",按"0K"。則應用系統將讀取用戶的參數設定及算 法設定，從數據窗口讀取數據到臨時變量，並不對用戶所設定的數據進行變換， 再依據用戶選擇的算法來計算生物周期，經過大概2秒之後計算結束，便可得 到Marple算法得到的自回歸譜密度圖，用餘弦法得到的擬合效果圖，且可以 通過圖像顯示第一個置信橢圓，第二個置信橢圓(它們對應於不同的周期成分)。實施例的計算結果信息依次顯示了所用算法的名稱、探測到生物節律的周 期、顯著的周期、各個節律參數及其置信區間、零振幅檢驗的P值、決定係數、 調整決定係數、殘差平方和等。在本實例中，軟體探測到該生物節律的周期是 23. 85小時和12. 23小時。作為另一個實施例，用戶輸入了某群體的個體序號列、測量時間列和該群 體的某個生理指標的測量數據列，然後點擊"群體節律"-"參數求解"，選擇 個體序號列(PatientNo)、時間列(time)和數據列(data),選擇基礎方法 "Population Mean Cosinor"(即群體平均餘弦法)，然後選擇探測周期的方法 "Percent Rhythm Spectrum"(即百分節律譜)，按"。K"。應用系統將讀取用 戶的參數設定及算法設定，從數據窗口讀取數據到臨時變量，不作數據變換處 理。經過大約2秒的計算後，軟體的窗口依次出現百分節律譜圖和擬合效果圖， 在信息窗口中顯示計算結果。實施例的計算結果信息依次顯示了所用算法的名稱、探測到該群體的生物 節律的周期、各個節律參數及其置信區間、零振幅檢驗的臨界值和檢驗P值等。 在本實例中，軟體探測到該生物節律的周期是30. 30小時。
權利要求
1、一種生物節律探測的應用系統，其特徵在於包括數據收集模塊，該模塊提供一個外部數據輸入設備的驅動接口，以錄入生物變量的時序數據；生物節律的探測模塊，該模塊設置有探測生物節律周期的算法、生物節律探測模型及計算生物節律參數的算法，以對數據收集模塊所錄入的時序數據先後計算出生物節律的周期以及生物節律的參數，以及這些參數的置信區間；分析顯示模塊，該模塊提供一個外部顯示輸出設備的驅動接口，以顯示周期及生物節律探測模塊的計算結果。
2、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述數 據收集模塊的接口可接受的時序數據的錄入方式包括直接輸入、導入文本文檔、 表格數據文件、SPSS的數據文件。
3、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述生 物節律探測模塊還提供一個控制接口，以對探測生物節律周期的算法、生物節 律探測模型及探測算法的計算精度、置信水平、周期範圍進行設定。
4、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述應用 系統還設置有時序數據處理模塊，以根據數據收集模塊所錄入的時序數據來作 出原始數據的折線圖、擬合效果圖、平均餘弦圖、譜圖、置信橢圓圖。
5、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述的 生物節律探測模塊對於探測個體節律而言，提供探測生物節律的周期的方法有 經典周期圖方法、振幅譜方法、Lo油-Scargle周期圖方法、百分節律譜方法、 倒橢圓譜方法和Marple的最小二乘自回歸譜方法等。
6、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述的 生物節律探測模塊對於探測生物群體或者生物組的節律而言，提供探測生物節 律的周期的方法有百分節律譜方法和倒橢圓譜方法。
7、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述的 生物節律探測模塊中的生物節律探測模型包括單一餘弦函數模型和餘弦函數疊 加模型。
8、 根據權利要求1所述的生物節律探測的應用系統，其特徵在於所述的生物節律探測模塊中的所述生物節律的參數包括節律調整中值、振幅、峰值相 位。
全文摘要
本發明提供一種生物節律探測應用系統，採用探測生物節律周期的方法通過分析生物變量的時序數據來探測生物節律的周期，再基於該周期通過求解生物節律探測模型來獲取生物節律的參數及其置信區間。本發明能夠從生物變量的時序數據中探測到設定精度的生物節律的周期，同時給出生物節律的詳細信息和圖形，操作方便，精度較高。
文檔編號G06Q50/00GK101103930SQ20071002954
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月1日 優先權日2007年8月1日
發明者冼勵堅, 吳明瑋, 楊勝釗 申請人:中山大學