傳感器標定方法與流程

2023-05-09 16:59:13 2

傳感器標定方法
1.相關申請的交叉引用
2.本技術要求以下專利申請的權益並要求其優先權：2021年9月27日提交的pct專利申請，申請號為pct/cn2021/120856。
技術領域
3.本發明主要涉及醫療器械領域，特別涉及一種傳感器標定方法。


背景技術：

4.正常人身體中的胰腺可自動監測人體血液中的葡萄糖含量，並自動分泌所需的胰島素/胰高血糖素。而糖尿病患者胰腺的功能出現異常狀況，無法正常分泌人體所需胰島素。因此糖尿病是人體胰腺功能出現異常而導致的代謝類疾病，糖尿病為終身疾病。目前醫療技術尚無法根治糖尿病，只能通過穩定血糖來控制糖尿病及其併發症的發生和發展。
5.糖尿病患者在向體內注射胰島素之前需要檢測血糖。目前多數的檢測手段可以對血糖連續檢測，並將血糖數據實時發送至遠程設備，便於用戶查看，這種檢測方法稱為連續葡萄糖檢測(continuous glucose monitoring，cgm)。該方法需要檢測裝置貼在皮膚表面，將其攜帶的探頭刺入皮下的組織液完成檢測。
6.分析物檢測裝置的傳感器在使用前需要進行標定，以確定傳感器信息與體內血糖濃度信息間的對應關係，即確定傳感器的靈敏度。現有技術採用的方法是，基於先驗校準函數對傳感器靈敏度進行線性設置，但在實際使用過程中，傳感器的靈敏度不是完全線性的，導致傳感器檢測到的分析物參數信息可靠性不高。
7.因此，現有技術亟需一種更可靠的傳感器標定方法。


技術實現要素：

8.本發明實施例公開了一種傳感器標定方法，在生產前對批量傳感器進行測試，得到匯總數據對集，通過對匯總數據對集進行歸類劃分得到典型數據對集，並存儲到計算機內，在生產時，對待出廠傳感器測試少量數據對，將少量數據對輸入到計算機，通過計算得到與少量數據對最接近的典型數據對集，該典型數據對集即可作為待出廠傳感器的先驗數據對集使用，不再需要預設的先驗校準函數，提高了傳感器標定效率，減少了生產時間，同時提高了傳感器的可靠性。
9.本發明公開了一種傳感器標定方法，包括：提供：批量傳感器，對批量傳感器進行測試以獲取i個包括第一測試參數值和第二參數值的批量數據對集對批量數據對集基於所述第一測試參數值進行匯總，得到匯總數據對集di：
[0010][0011]
將匯總數據對集di進行歸類劃分，得到j個典型數據對集dj：
[0012]
[0013]
計算機，計算機存儲j個典型數據對集；和待出廠傳感器，對待出廠傳感器進行測試，獲取z個數據對計算機還用於獲取與z個數據對最接近的典型數據對集並將典型數據對集輸入到待出廠傳感器對應的存儲器內，作為待出廠傳感器的先驗數據對集。
[0014]
根據本發明的一個方面，典型數據對集dj由匯總數據對集di按照多次留出法或者交叉驗證法進行歸類劃分得到。
[0015]
根據本發明的一個方面，計算機分別計算z個數據對的第一參數值與每個典型數據對集的第一參數值的差值平方和，得到最小值對應的典型數據對集即為與z個數據對最接近的典型數據對集
[0016]
根據本發明的一個方面，z個數據對是隨機分布的。
[0017]
根據本發明的一個方面，z個數據對是等距分布的。
[0018]
根據本發明的一個方面，第一參數值為電流值或電壓值。
[0019]
根據本發明的一個方面，第二參數值至少包括血糖濃度值。
[0020]
根據本發明的一個方面，批量數據對集或z個數據對至少部分的來自於體外測試。
[0021]
根據本發明的一個方面，批量數據對集的數量i不小於100個。
[0022]
根據本發明的一個方面，典型數據對集的數量j不小於10個。
[0023]
根據本發明的一個方面，存儲到存儲器中的典型數據對集中的至少部分數據對是可調整的。
[0024]
根據本發明的一個方面，數據對的調整至少部分的基於時間參數差異。
[0025]
根據本發明的一個方面，數據對的調整至少部分的基於傳感器的物理特性。
[0026]
根據本發明的一個方面，傳感器的物理特性至少包括膜層厚度、活性酶面積、活性酶體積或電極的電阻中的一種。
[0027]
根據本發明的一個方面，數據對的調整是固定的。
[0028]
根據本發明的一個方面，數據對的調整是線性的。
[0029]
本發明還公開了一種分析物檢測裝置，包括：外殼；傳感器，傳感器包括體內部分和體外部分，體內部分用於刺入用戶皮下獲取第一參數值；存儲器，存儲器內預存儲有通過典型數據對集處理器，處理器被編程為從存儲器內調取典型數據對集在典型數據對集中基於第一參數值進行索引，以獲取第二參數值；發射器，發射器用於將第一參數值和/或第二參數值發送到外界設備；和電池，電池用於提供電能。
[0030]
根據本發明的一個方面，發射器、存儲器、傳感器、處理器和電池位於外殼內。
[0031]
根據本發明的一個方面，發射器、傳感器和電池位於外殼內，存儲器和/或處理器位於外界設備。
[0032]
根據本發明的一個方面，發射器、處理器或存儲器中的至少兩個集成為同一器件。
[0033]
與現有技術相比，本發明的技術方案具備以下優點：
[0034]
本發明公開的傳感器標定方法中，在生產前對批量傳感器進行測試，得到匯總數據對集，通過對匯總數據對集進行歸類劃分得到典型數據對集，並存儲到計算機內，在生產
時，對待出廠傳感器測試少量數據對，將少量數據對輸入到計算機，通過計算得到與少量數據對最接近的典型數據對集，該典型數據對集即可作為待出廠傳感器的先驗數據對集使用，不再需要預設的先驗校準函數，提高了傳感器標定效率，減少了生產時間，同時提高了傳感器的可靠性。
[0035]
進一步的，典型數據對集按照多次留出法或者交叉驗證法進行歸類劃分得到，保證了典型數據對集的分布一致性，提高了典型數據對集的代表性可靠度。
[0036]
進一步的，與待出廠傳感器最接近的典型數據對集通過計算第一參數值的最小差值平方和得到，計算量小，可靠性高。
附圖說明
[0037]
圖1為根據本發明實施例分析物檢測系統的結構示意圖；
[0038]
圖2為根據本發明實施例分析物檢測裝置的結構示意圖；
[0039]
圖3a為根據本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括感光元件的結構示意圖；
[0040]
圖3b為根據本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括感光元件的功能示意圖；
[0041]
圖4a為根據本發明實施例分析物檢測系統包括磁性件和磁感元件的結構示意圖；
[0042]
圖4b為根據本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括磁感元件的結構示意圖；
[0043]
圖4c為根據本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括磁感元件的功能示意圖；
[0044]
圖5a為根據本發明實施例分析物檢測系統包括加速度傳感器的結構示意圖；
[0045]
圖5b為根據本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括加速度傳感器的結構示意圖；
[0046]
圖5c為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括加速度傳感器的功能示意圖；
[0047]
圖6a-6b為根據本發明實施例傳感器的兩種結構示意圖；
[0048]
圖7為根據本發明實施例的第一種數據對集；
[0049]
圖8為根據本發明實施例分析物檢測裝置和外界設備通信的示意圖；
[0050]
圖9為根據本發明實施例第一種數據對集的使用流程框圖；
[0051]
圖10為根據本發明實施例的第二種數據對集；
[0052]
圖11為根據本發明施例第二種數據對集的使用流程框圖；
[0053]
圖12為根據本發明實施例第一種標定方案的流程框圖；
[0054]
圖13a為根據本發明實施例的平均數據對集；
[0055]
圖13b為根據本發明實施例的平均範圍值數據對集；
[0056]
圖14為根據本發明實施例第二種標定方案的流程框圖；
[0057]
圖15a為根據本發明實施例基於傳感器物理特性差異校準的流程框圖；
[0058]
圖15b為根據本發明實施例數據對集在坐標系中的可視化曲線示意圖；
[0059]
圖16為根據本發明實施例第二種標定方案中數據對集的示意圖；
[0060]
圖17為根據本發明實施例基於時間參數差異校準的第一種流程框圖；
[0061]
圖18為根據本發明實施例基於時間參數差異校準的第二種流程框圖。
具體實施方式
[0062]
如前所述，現有技術分析物檢測裝置在使用前或使用過程中進行校準，採用的方
法是基於先驗校準函數對傳感器靈敏度進行線性設置，但在實際使用過程中，傳感器的靈敏度不是完全線性的，導致傳感器檢測到的分析物參數信息可靠性不高。
[0063]
為了解決該問題，本發明提供了一種傳感器標定方法，在生產前對批量傳感器進行測試，得到匯總數據對集，通過對匯總數據對集進行歸類劃分得到典型數據對集，並存儲到計算機內，在生產時，對待出廠傳感器測試少量數據對，將少量數據對輸入到計算機，通過計算得到與少量數據對最接近的典型數據對集，該典型數據對集即可作為待出廠傳感器的先驗數據對集使用，不再需要預設的先驗校準函數，提高了傳感器標定效率，減少了生產時間，同時提高了傳感器的可靠性。
[0064]
現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應理解，除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不應被理解為對本發明範圍的限制。
[0065]
此外，應當理解，為了便於描述，附圖中所示出的各個部件的尺寸並不必然按照實際的比例關係繪製，例如某些單元的厚度、寬度、長度或距離可以相對於其他結構有所放大。
[0066]
以下對示例性實施例的描述僅僅是說明性的，在任何意義上都不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。這裡對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和裝置可能不作詳細討論，但在適用這些技術、方法和裝置情況下，這些技術、方法和裝置應當被視為本說明書的一部分。
[0067]
應注意，相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義或說明，則在隨後的附圖說明中將不需要對其進行進一步討論。
[0068]
圖1為本發明實施例分析物檢測系統的結構示意圖，分析物檢測系統10包括輔助安裝器101和分析物檢測裝置102，其中，輔助安裝器101包括殼體1011和輔助安裝模塊1012，在本發明實施例中，輔助安裝模塊1012為彈射機構，位於殼體1011內部。分析物檢測裝置102位於輔助安裝模塊1012的彈射末端，在使用時輔助安裝模塊1012可將分析物檢測裝置102快速地安裝到宿主皮膚表面。
[0069]
圖2為本發明實施例分析物檢測裝置的結構示意圖，分析物檢測裝置102包括外殼1021、傳感器1022、發射器1023、內部電路1024、電池1025、喚醒模塊1026、存儲器1027和處理器1028。傳感器1022包括體外部分10221和體內部分10222，體外部分10221、發射器1023、內部電路1024、電池1025和喚醒模塊1026均位於外殼1021內部，體內部分10222穿過外殼1021上的通孔10211到外殼外部，以便於刺入宿主皮下，檢測分析物參數信息。本領域技術人員可以知曉的是，為了將體內部分10222刺入宿主皮下，通孔10211位於外殼1021遠離殼體1011的一面，同時，在該面上，還設置有膠布(圖中未示出)，膠布用於將分析物檢測裝置102粘貼固定在宿主皮膚表面。體外部分10221通過內部電路1024與發射器1023電連接，可將分析物參數信息傳輸到外界設備。
[0070]
在使用前，分析物檢測裝置102的外殼1021與輔助安裝器101的殼體1011可釋放連接，這裡「可釋放連接」是指，外殼1021與殼體1011通過卡扣、卡箍等方式連接在一起，在輔助安裝模塊1012彈射機構的作用下，外殼1021可與殼體1011分離。
[0071]
傳感器1022使用壽命終止，或者電池1025電量消耗完畢，或者其他因素導致分析物檢測裝置失效後，用戶將整個分析物檢測裝置從宿主皮膚表面取下，全部拋棄後更換新
的分析物檢測裝置，有利於各個部件保持最佳使用狀態，提高分析物檢測裝置可靠性。
[0072]
在分析物檢測裝置102安裝到宿主皮膚表面、開始使用時，需要與外界設備如pdm(personal diabetes manager)、手機等建立通信，進行數據交互，以將檢測到的宿主體內分析物信息數據傳輸到外界設備。
[0073]
如前文所述，在分析物檢測裝置102正式與外界設備建立通信前，處於休眠狀態，以第一頻率向外界設備發射信號。在本發明實施例中，分析物檢測裝置102在休眠狀態下以較低的第一頻率向外界設備發射信號，以減少電池能量消耗。在本發明更優選實施例中，第一頻率為0～12次/小時。在本發明更優選實施例中，第一頻率為0次/小時，即分析物檢測裝置102在休眠狀態下不向外界設備發射信號。
[0074]
為了使休眠狀態下的分析物檢測裝置102與外界設備建立通信，喚醒模塊1026按照觸發條件喚醒分析物檢測裝置102，使其進入工作狀態，以第二頻率向外界設備發射信號，待外界設備響應後建立通信。為便於用戶方便、實時地獲取分析物參數信息，第二頻率高於第一頻率。在本發明優選實施例中，第二頻率為12～3600次/小時。在本發明更優選實施例中，第二頻率為30次/小時。
[0075]
實施例一
[0076]
感光元件
[0077]
圖3a為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括感光元件的結構示意圖。圖3b為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括感光元件的功能示意圖。
[0078]
在本發明實施例中，喚醒模塊1026包括感光元件10261，如光電開關，在沒有光束照射或者弱光束照射時，感光元件10261處於開路狀態，有光束照射時，感光元件10261處於閉路狀態。
[0079]
結合圖1和圖3b，發射器1023通過內部電路1024與電池1025連接，形成閉合迴路，線路上連接有喚醒模塊1026，喚醒模塊1026內連接有感光元件10261，喚醒模塊1026的觸發條件為感光元件10261接收到的光線強度變化。
[0080]
在本發明優選實施例中，喚醒模塊1026的觸發條件為感光元件10261接收到的光線強度由弱變強。
[0081]
在本發明實施例中，分析物檢測裝置102沒有被安裝到宿主皮膚表面前，分析物檢測裝置102沒有與輔助安裝器101分離，外殼1021與殼體1011組成密閉不透光的空間，由於外殼1021的透光區10211位於靠近殼體1011的一端，此時沒有外界光照射在感光元件10261上，電池1025通過喚醒模塊1026(包括感光元件10261)向發射器1023供電，感光元件10261處於開路狀態，發射器1023處於休眠狀態，分析物檢測裝置102以第一頻率向外界設備發射信號。分析物檢測裝置102通過輔助安裝模塊1012安裝到宿主皮膚表面後，外殼1021與殼體1011分離，外界光通過外殼1021照射到感光元件10261上，感光元件10261處於閉路狀態，發射器1023進入工作狀態，分析物檢測裝置102以第二頻率向外界設備發射信號，待外界設備響應後建立通信，並向外界設備傳輸分析物檢測數據。
[0082]
在本發明實施例中，外殼1021為透光材質，如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)或聚4-甲基-1-戊烯(tpx)中的一種，上述材料的透光率為40％～95％，外殼1021與殼體1011分離後，外界光可通過外殼1021照射在感光元件10261上。
[0083]
在本發明其他實施例中，外殼1021上包括透光區10211，透光區10211的透光率高
於外殼1021，以便於更多的外界光照射在感光元件10261上，增大感光元件10261的光照強度變化，提高感光元件10261的可靠性。
[0084]
在本發明另一個實施例中，透光區10211包括至少一個透光孔，或者多個透光孔的陣列組合。透光孔可以使更多的外界光照射在感光元件10261上，進一步增大感光元件10261的光照強度變化，提高感光元件10261的可靠性。在本發明優選實施例中，透光孔中設置有透光膜(圖中未示出)，可以防止外界水滴、灰塵等髒汙通過透光孔進入到分析物檢測裝置內部，提高裝置的可靠性。
[0085]
在本發明實施例中，感光元件10261可以感應可見光，也可以感應不可見光，如紅外線或紫外線。在本發明優選實施例中，感光元件10261感應可見光，以便於用戶在室內或者室外均可以喚醒分析物檢測裝置。
[0086]
在本發明另一個實施例中，感光元件的開路、閉路切換條件為弱光照射轉為強光照射，即在外殼1021與殼體1011分離前，允許有微弱外界光照射到殼體1011內部，感光元件10261接收微弱光線，但仍處於開路狀態，發射器1023處於休眠狀態，這是考慮到外殼1021與殼體1011的實際連接不是完全密封的。外殼1021與殼體1011分離後，外界光通過外殼1021或者透光區10211照射在感光元件10261上，感光元件10261接收到的光線強度變強，到達設定的光強閾值後，感光元件10261切換為閉路狀態，發射器1023進入工作狀態，以第二頻率向外界設備發射信號，待外界設備響應後建立通信，並向外界設備傳輸分析物檢測數據。
[0087]
實施例二
[0088]
磁性件和磁感元件
[0089]
圖4a為本發明實施例分析物檢測系統包括磁性件和磁感元件的結構示意圖。圖4b為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括磁感元件的結構示意圖。圖4c為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括磁感元件的功能示意圖。
[0090]
在本發明實施例中，殼體2011上設置有磁性件203，喚醒模塊2026內設置有磁感元件20261。磁性件203提供穩定磁場，磁感元件20261位於磁性件203的磁場內，並感應磁性件203的磁場以產生信號。喚醒模塊2026的觸發條件為磁感元件20261感應到的磁場變化。
[0091]
發射器2023通過內部電路2024與電池2025連接，形成閉合迴路，線路上連接有喚醒模塊2026，電池2025通過喚醒模塊2026(包括磁感元件20261)向發射器2023供電。分析物檢測裝置202沒有被安裝到宿主皮膚表面前，分析物檢測裝置202沒有與輔助安裝器201分離，相對位置固定，磁感元件20261感應到磁性件203的磁場是穩定的，在穩定磁場下，磁感元件20261處於開路狀態，發射器2023處於休眠狀態，分析物檢測裝置202以第一頻率向外界設備發射信號。分析物檢測裝置202通過輔助安裝模塊2012安裝到宿主皮膚表面後，外殼2021與殼體2011分離，磁感元件20261與磁性件203間的距離發生變化，因此感應到的磁場也發生變化，磁感元件20261切換為閉路狀態，發射器2023進入工作狀態，分析物檢測裝置202以第二頻率向外界設備發射信號，待外界設備響應後建立通信，並向外界設備傳輸分析物檢測數據。
[0092]
在本發明實施例中，磁感元件20261感應磁性件203的磁場強度或者磁場方向。優選的，磁感元件20261包括霍爾元件(圖中未示出)，可以靈敏地感應磁性件203的磁場強度變化。
[0093]
在本發明實施例中，磁性件203可以是獨立於殼體2011的個體零件，也可以是殼體2011的一部分，內嵌在殼體2011上。
[0094]
在本發明其他實施例中，殼體2011內嵌或者外包有磁場屏蔽裝置(圖中未示出)，如法拉第籠。本領域技術人員可以知曉的是，磁場屏蔽裝置位於磁性件203外側，以減少外界磁場對磁感元件20261的影響。
[0095]
實施例三
[0096]
加速度傳感器
[0097]
圖5a為本發明實施例分析物檢測系統喚醒模塊包括加速度傳感器的結構示意圖。圖5b為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括加速度傳感器的結構示意圖。圖5c為本發明實施例分析物檢測裝置喚醒模塊包括加速度傳感器的功能示意圖。
[0098]
在本發明實施例中，喚醒模塊3026包括加速度傳感器30261，加速度傳感器30261可以靈敏地感應加速度等運動參數值，並相應地調整喚醒模塊3026的電路狀態。喚醒模塊3026的觸發條件為加速度傳感器30261的運動參數變化。
[0099]
發射器3023通過內部電路3024與電池3025連接，形成閉合迴路，線路上連接有喚醒模塊3026，電池3025通過喚醒模塊3026(包括加速度傳感器30261)向發射器3023供電。分析物檢測裝置302沒有被安裝到宿主皮膚表面前，分析物檢測裝置302與輔助安裝器301保持相對固定，為了將分析物檢測裝置傳感器的體內部分30222刺入宿主皮下，並且減輕刺入時的疼痛感，輔助安裝模塊3012採用彈射機構30121，如彈簧等彈性件，通過輔助針30122可以快速將體內部分30222刺入宿主皮下。彈射機構30121在使用時產生瞬時較大的正向加速度a1，安裝到宿主皮膚表面後，受到皮膚的阻擋產生反向加速度a2，加速度傳感器30261感應到上述兩個加速度後，即可判定分析物檢測裝置302被安裝到宿主皮膚表面。
[0100]
在本發明實施例中，分析物檢測裝置302被安裝到宿主皮膚表面前，喚醒模塊3026處於開路狀態，發射器3023處於休眠狀態，分析物檢測裝置302以第一頻率向外界設備發射信號。加速度傳感器30261判定分析物檢測裝置302被安裝到宿主皮膚表面後，喚醒模塊3026切換為閉路狀態，發射器3023進入工作狀態，分析物檢測裝置302以第二頻率向外界設備發射信號，待外界設備響應後建立通信，向外界設備傳輸分析物檢測數據。
[0101]
繼續參照圖2。在本發明實施例中，傳感器1022包括體外部分10221和體內部分10222。體外部分10221平鋪在外殼1021的內側，可以減少傳感器的高度，從而降低分析物檢測系統的厚度。體內部分10222相對於體外部分10221彎折，並穿過外殼上的通孔10211到外側。
[0102]
在本發明優選實施例中，體內部分10222相對於體外部分10221呈90
°
彎折。
[0103]
在本發明實施例中，體內部分10222刺入到用戶皮下，以獲取第一參數值，體外部分10221與內部電路1024電連接。
[0104]
圖6a、圖6b為本發明實施例傳感器的兩種結構示意圖。
[0105]
參考圖6a，在本發明實施例中，體內部分10222包括兩個電極，分別為工作電極和對電極，分別通過導線1和導線2與引腳1和引腳2實現電連接，引腳1和引腳2設置在體外部分10221上，並與內部電路1024電連接。電極、導線、引腳均固定在絕緣的基底上。
[0106]
參考圖6b，在本發明實施例中，體內部分10222包括三個電極，分別為工作電極、對電極和參比電極，分別通過導線1、導線2和導線3與引腳1、引腳2和引腳3實現電連接，引腳
1、引腳2和引腳3設置在體外部分10221上，並與內部電路1024電連接。電極、導線、引腳均固定在絕緣的基底上。
[0107]
在本發明實施例中，在電極上還設置有能與體內分析物發生反應的活性酶層。例如，當體內分析物為葡萄糖時，活性酶層為葡萄糖活性酶。葡萄糖活性酶與體內葡萄糖接觸時，根據體內葡萄糖濃度f(xn)(第二參數值)的不同，會產生不同數量的電子，從而在電極上形成不同的電流值或者電壓值xn(第一參數值)。即，可以獲取第一參數值和第二參數值的先驗數據對，在使用傳感器1022時，根據第一參數值來反推第二參數值。在本發明優選實施例中，第一參數值為傳感器1022的電流值。
[0108]
在本發明其他實施例中，體內分析物還可以是腎上腺素、甲狀腺激素、血紅蛋白等其它體內物質，在此不作限制。
[0109]
在本發明其他實施例中，第二參數值還可以是體內分析物的其他參數，如分析物種類等。
[0110]
在本發明一些實施例中，第一參數值和第二參數值的先驗數據對可以在體外測試獲取。例如，將傳感器1022置於不同濃度f(xn)(第二參數值)的分析物溶液中，提供標準工作電壓，測量傳感器1022的反饋電流值xn(第一參數值)，得到如圖7所示的第一種數據對集。
[0111]
在本發明另一些實施例中，第一參數值和第二參數值的先驗數據對可以在體內測試獲取。例如，將傳感器1022刺入用戶體內，提供標準工作電壓，使用指尖血等方式獲取體內分析物濃度f(xn)(第二參數值)，同時測量傳感器1022的反饋電流值xn(第一參數值)，得到數據對集。在體內測試獲取先驗數據對時，可以排除體內其他分析物和環境因素對第一參數值的幹擾，測試得到的先驗數據對集準度更高。
[0112]
在本發明再一些實施例中，第一參數值和第二參數值的先驗數據對集可以一部分在體內測試獲取，另一部分在體外測試獲取。
[0113]
在本發明優選實施例中，第一參數值和第二參數值的先驗數據對集在體外測試獲取。在體外測試獲取時，可以人為控制第二參數值的精度和範圍，從而得到精度更高、範圍更廣的數據對集。
[0114]
在本發明一些實施例中，測試時預設分析物濃度f(xn)的範圍為30mg/dl～150mg/dl，精度為0.1mg/dl，例如f(x1)＝30mg/dl，f(x2)＝30.1mg/dl
…
並分別獲取對應濃度下傳感器1022的電流值x1，x2…
這樣就得到1201個數據對的集合。在本發明另一些實施例中，測試時預設分析物濃度f(xn)的範圍為10mg/dl～200mg/dl，精度為1mg/dl，例如f(x1)＝10mg/dl，f(x2)＝11mg/dl
…
並分別獲取對應濃度下傳感器1022的電流值x1，x2…
這樣就得到191個數據對的集合。綜合考慮分析物檢測系統中存儲器的存儲空間將以及實際使用需求，可以設定不同的測試範圍和測試精度。
[0115]
在本發明實施例中，測試得到第一參數值和第二參數值的數據對集後，將上述數據對集輸入到分析物檢測系統的存儲器內，以供使用時調取和索引。
[0116]
圖8為分析物檢測系統示意圖。圖9為分析物檢測系統第一種數據對集的使用流程框圖。
[0117]
結合參照圖2、圖8和圖9。在本發明一些實施例中，在存儲器1027內存儲先驗數據對集，傳感器1022刺入到用戶皮下後，獲取第一參數值(電流值)，將第一參數值輸入到處理
器1028，處理器1028從存儲器1027調取先驗數據對集，基於傳感器1022獲取的電流值索引獲取第二參數值，得到體內分析物濃度，然後由發射器1023發送到遠端設備，供用戶參考。
[0118]
考慮到內部電路1024的體積有限，存儲器1027和處理器1028的體積受到限制，無法存儲大量的數據對集和進行大量的數據運算。在本發明另一些實施例中，存儲器1027和處理器1028位於遠端設備中，如手持機、移動手機、電腦等。傳感器1022獲取電流值後，由發射器1023發送到遠端設備中的處理器1028，處理器1028從存儲器1027調取先驗數據對集，基於傳感器1022獲取的電流值索引獲取第二參數值，得到體內分析物濃度，供用戶參考。
[0119]
在本發明再一些實施例中，存儲器1027位於遠端設備中，處理器1028位於本地的內部電路1024中。在本發明再一些實施例中，處理器1028位於遠端設備中，存儲器1027位於本地的內部電路1024中。
[0120]
在本發明某些實施例中，存儲器1027和處理器1028可以集成在同一個電子器件中，如cpu、mcu等。在本發明某些實施例中，處理器1028和發射器1023可以集成在同一個電子器件中，如射頻晶片等。在本發明某些實施例中，存儲器1027和發射器1023可以集成在同一個電子器件中。在本發明某些實施例中，發射器1023、存儲器1027和處理器1028可以集成在同一個電子器件中。
[0121]
在本發明其他實施例中，處理器1028的索引功能也可以由硬體實現，例如，由多個不同高低閾值的比較器組成的篩選器，每一個比較器連接一個發射器，發射器的發射信號為預設定的信號，與體內血糖濃度信息(第二參數值)或者電流值信息(第一參數值)相關聯。當傳感器1022獲取電流後，電流進入篩選器，不同強度的電流只能通過高閾值高於其值且低閾值低於其值的比較器，同時與該比較器連接的發射器被激活，發射器將預設定的信號發送給遠端設備。
[0122]
考慮到先驗數據對集是離散的，在某些情況下，傳感器1022的電流值不存在於先驗數據對集中，導致處理器1028索引落空，無法獲取對應的分析物濃度值。針對這種情況，在本發明優選實施例中，處理器1028進行索引時，需要進行一次插值運算。例如，當傳感器1022檢測到的電流值為x時，該x值不存在於先驗數據對集中，而該值位於已記錄在先驗數據集的兩個相鄰第一參數值x-1
和x
+1
之間，因此可以採用插值法計算得到該電流值x對應的分析物濃度f(x)：
[0123][0124]
在本發明實施例中，先驗數據對集的精度越稿，採用插值運算得到的結果的準度越高。
[0125]
針對處理器1028索引落空的情況，在本發明優選實施例中，測試時預設分析物濃度f(xn)的範圍為30mg/dl～150mg/dl，精度為0.1mg/dl，例如f(x1)＝30mg/dl，f(x2)＝30.1mg/dl
…
並分別獲取對應濃度下傳感器1022的電流值x1，x2…
設定先驗對數集時，將第一參數值設定為相鄰第一參數值的平均值的範圍值，例如，分析物濃度f(x2)對應的電流值為f(x3)對應的電流值為並以此類推。需要注意的是，數據對集的頭部分析物濃度值f(x1)和尾部分析物濃度值f(xn)分別對應的電流值為和
得到如圖10所示的第二種數據對集。在該數據對集中，第一參數值是連續的，不會出現索引落空的情況。例如，當傳感器1022檢測到的電流值為x時，處理器1028判斷該值滿足則可以索引獲取到此時分析物濃度為f(x
299
)。
[0126]
圖11為分析物檢測系統的第二種數據對集的使用流程框圖。
[0127]
在本發明實施例中，存儲器1027內存儲先驗數據對集，傳感器1022刺入到用戶皮下後，獲取第一參數值(電流值)，將第一參數值輸入到處理器1028，處理器1028從存儲器1027調取先驗數據對集，並判斷該第一參數值落入的範圍區間，根據落入的範圍區間索引獲取第二參數值，得到體內分析物濃度信息。
[0128]
基於市場需求，考慮到傳感器1022需要被大量生產和使用，同一批次的傳感器可能有數千個甚至數萬個，而每一個傳感器的製造參數和物理特性都不會完全一樣，如果對每一個傳感器都進行高精度的測試，例如每一個傳感器都進行1201次測試，將耗費生產廠商大量的生產時間。考慮到這種情況，還需要一種高效率的傳感器標定方案。
[0129]
圖12為本發明實施例第一種標定方案的流程框圖。
[0130]
在本發明實施例中，從批量的傳感器中，例如10000個傳感器，取出m個樣本進行測試，分別得到各個樣本的數據對集對所有樣本數據對的第一測試參數值進行平均處理，得到樣本平均第一測試參數值再將樣本平均第一測試參數值賦予為本批次所有傳感器的第一參數值，得到如圖13a所示的平均數據對集該平均數據對集作為本批量傳感器的先驗數據對集，並輸入到存儲器1027內。
[0131]
在本發明實施例中，m可以選取為同批次傳感器數量的1/100、1/50、或者1/20等，取出的樣本越多，得到的平均數據對集準度越高，但所花費的測試時間越多。在本發明優選實施例中，m選取為同批次傳感器數量的1/50。
[0132]
考慮到賦予批量傳感器的平均第一參數值為離散值，處理器1028也會出現索引落空的情況。
[0133]
在本發明一些實施例中，處理器1028進行索引時，需要進行一次插值運算。例如，當傳感器1022檢測到的電流值為x時，該x值不存在於先驗數據對集中，而該值位於已記錄在先驗數據集的兩個相鄰平均第一參數值和之間，因此可以採用插值法計算得到該電流值x對應的分析物濃度f(x)：
[0134][0135]
在本發明另一些實施例中，設定先驗數據對集時，將批量傳感器的第一參數值設定為相鄰平均第一測試參數值的平均值構成的範圍值，例如分析物濃度f(x2)對應的電流值為f(x3)對應的電流值為並以此類推。需要注意的是，數據對集的頭部分析物濃度值f(x1)和尾部分析物濃度值f(xn)分別對應的電流值為和得到如圖13b所示的平均範圍值數據對集。在該數據對集中，平均第一測試
參數值是連續的，不會出現索引落空的情況。例如，當傳感器1022檢測到的電流值為x時，處理器1028判斷該值滿足則可以索引獲取到此時分析物濃度為f(x
299
)。
[0136]
圖14為本發明實施例第二種標定方案的流程框圖。
[0137]
考慮到在樣本標定方案中，生產廠家仍需要對數量較多的樣本進行高精度的測試，仍會耗費較多的生產時間。在本發明實施例中，可以在生產前先對批量(例如i個)傳感器進行測試，獲取包括第一測試參數值和第二參數值的批量先驗數據對集批量傳感器的個數i可以是100個、者1000個、10000個或者更多，數量越多，越有利於後續數據對集的歸類劃分。因為對傳感器進行測試時，第二參數值都是一致的，因此將批量先驗數據對集基於第一測試參數值進行匯總，得到匯總數據集對di：
[0138][0139]
將上述匯總數據對集di按照多次留出法(hold-out method)或者交叉驗證法(cross validation)進行歸類劃分，得到j個典型數據對集dj：
[0140][0141]
在本發明實施例中，j個典型數據對集可以是10個、20個、50個、100個或者更多個，典型數據對集的數量越多，表明數據對集的歸類越精確，但也會造成後續的計算量越大。上述j個典型數據對集dj可以表徵所有傳感器的數據對集。
[0142]
在本發明實施例中，得到典型數據對集dj後，將上述典型數據對集dj存儲在生產線的計算機中，在正式生產時，只需要對待出廠傳感器測試z個數據對選取與該z個數據對最接近的典型數據對集該數據對集作為待出廠傳感器的先驗數據對集，存儲在與該傳感器對應的存儲器1027裡。相比於樣本標定方案，使用典型數據對集標定方案，可以在生產期間進一步節省生產時間，提高生產效率。
[0143]
在本發明實施例中，與z個數據對最接近的典型數據對集可以採用最小化差值平方和的方式獲取。即，將z個數據對的第一測試參數值輸入到計算機中，計算機將z個第一測試參數值分別帶入到j個典型數據對集dj中進行計算，計算得到的典型數據集為最接近的典型數據對集，該典型數據對集可以最近似的表徵待出廠傳感器的實際數據對集，同時計算機將該典型數據對集輸入到待出廠傳感器對應的存儲器內，作為待出廠傳感器的先驗數據對集。
[0144]
在本發明實施例中，對待出廠傳感器測試的z個數據對可以是10個、50個或者100個等，測試的數據對越多，經計算找到的典型數據對集越接近待出廠傳感器的實際數據對集，但因此也造成生產時間變多、計算量變大。
[0145]
圖15a為本發明實施例基於傳感器物理特性差異校準的流程框圖；圖15b為本發明實施例數據對集在坐標系中的可視化曲線示意圖。
[0146]
考慮到傳感器之間物理特性的差異，如膜層厚度、活性酶層的面積、活性酶層的體積或電極的電阻等，待出廠傳感器實際數據對集與最接近的典型數據對集或其他先驗數據
對集存在固定差值或者線性差值，如圖15b所示。在圖15b中，曲線和表徵待出廠傳感器的實際數據對集，曲線表徵最接近的典型數據對集，相對於存在固定差值，相對於存在線性差值。
[0147]
繼續參考圖15a。在本發明實施例中，在待出廠傳感器找到最接近的典型數據對集後，將測試的z個數據對與典型數據對集進行對比，看是否存在固定差值或者線性差值，如果不存在差值，則將典型數據對集輸入到存儲器內；如果存在差值，則需要對典型數據對集中的第一參數值進行調整，以儘量減小典型數據對集與實際數據對集間的差值，並將調整後的數據對集輸入到存儲器內。
[0148]
在本發明實施例中，對典型數據對集中第一參數值的調整可以由調整函數x
t
實現：
[0149]
x
t
＝a*x+b
[0150]
式中，
[0151]
a為線性調整係數；
[0152]
b為固定調整係數；
[0153]
x為調整前典型數據對集中的第一參數值。
[0154]
在本發明實施例中，固定調整係數b由傳感器實際數據對集與典型數據對集間的固定差值計算得到。線性調整係數a由傳感器實際數據對集與典型數據對集間的線性差值計算得到。
[0155]
圖16為本發明實施例第二種標定方案中數據對集的示意圖。
[0156]
在本發明實施例中，對待出廠傳感器測試的z個數據對採用等距分布進行選擇，如圖16所示。
[0157]
在本發明其他實施例中，對待出廠傳感器測試的z個數據對採用隨機分布進行選擇。
[0158]
考慮到分析物檢測系統在使用過程中，隨著使用時間的增加，因為傳感器酶層活性改變、電極氧化等因素，先驗數據對集與傳感器實際數據對集發生偏差，並且這個偏差會持續改變，因此在存儲器中存儲一個固定的先驗數據對集無法滿足傳感器的長期使用需求。
[0159]
圖17為本發明實施例基於時間參數差異校準的第一種流程框圖。
[0160]
在本發明實施例中，對待出廠傳感器在t0時間進行一次測試，得到t0時間的第一先驗數據對集d
t0
，在t1時間再進行一次測試，得到t1時間的第二先驗數據對集d
t1
…
以此反覆，得到多個基於時間參數差異的先驗數據對集，並輸入到待出廠傳感器對應的存儲器內。同時，處理器被編程為在t0-t1時間從存儲器調取第一先驗數據對集d
t0
，傳感器獲取第一參數值後，處理器在第一先驗數據對集d
t0
中基於第一參數值索引獲取第二參數值；在t1-t2時間從存儲器調取第二先驗數據對集d
t1
，傳感器獲取第一參數值後，處理器在第二先驗數據對集d
t1
中基於第一參數值索引獲取第二參數值
…
直至傳感器使用壽命終止或者分析物檢測裝置停止工作。
[0161]
在本發明實施例中，輸入到存儲器的先驗數據對集數量由測試間隔時間δt和傳感器的使用壽命t決定，例如，當傳感器的使用壽命t為14天，測試間隔時間δt為1天時，先驗數據對集的數量為t/δt＝14個。
[0162]
在本發明一些實施例中，多個基於時間參數差異的先驗數據對集可以是如圖7或如圖13a所示的數據對集，在使用時採用插值法進行索引。
[0163]
在本發明一些實施例中，多個基於時間參數差異的先驗數據對集也可以是如圖10或如圖13b所示的數據對集，在使用時基於第一參數值落入的範圍區間進行索引。
[0164]
在本發明一些實施例中，多個基於時間參數差異的先驗數據對集也可以是如圖16所示的典型數據對集，在t0-t1、t1-t2、t2-t3等時間段內分別設置j個典型數據對集，再通過計算，在各個時間段內找到與待出廠傳感器最接近的典型數據對集，存儲到與該傳感器對應的存儲器1027內，相應的，處理器1028被編程為分別在各個時間段內調取典型數據對集進行索引。
[0165]
圖18為本發明實施例基於時間參數差異校準的第二種流程框圖。
[0166]
在本發明實施例中，存儲器1027還存儲有基於時間參數差異的先驗校準函數f(x)
t
：
[0167]
f(x)
t
＝f(x)+a(t)*x+c，
[0168]
其中，
[0169]
f(x)
t
為調整後的第二參數值；
[0170]
f(x)為調整前的第二參數值；
[0171]
a(t)為先驗校準比例係數，與傳感器的使用時間相關；c為先驗校準常數。
[0172]
在本發明一些實施例中，先驗校準比例係數和先驗校準常數通過對待出廠傳感器的測試中獲取。在本發明另一些實施例中，先驗校準比例係數和先驗校準常數通過對批量傳感器的樣本獲取，再將樣本數據進行平均處理後賦予給該批量傳感器。
[0173]
參照圖18，在本發明實施例中，在使用分析物檢測系統時，傳感器1022獲取第一參數值並輸入到處理器1028，處理器1028從存儲器1027調取數據對集和基於時間參數差異的先驗校準函數，先基於第一參數值在數據對集中索引獲取第二參數值，並通過先驗校準函數對獲得的第二參數值進行調整，得到調整後的第二參數值，並發送到遠端設備。
[0174]
在本發明其他實施例中，傳感器1022獲取第一參數值並輸入到處理器1028，處理器1028從存儲器1027調取數據對集和基於時間參數差異的先驗校準函數，先基於第一參數值在數據對集中索引獲取第二參數值，並輸出到遠端設備，再根據先驗校準函數調整數據對集，將調整後的數據對集存儲到存儲器1027中，作為下一檢測周期的待調取數據對集。在本發明一些實施例中，對數據對集的調整是調整第一參數值，並保持第二參數值不變。在本發明另一些實施例中，對數據對集的調整是同時調整第一參數值和第二參數值。在本發明再一些實施例中，對數據對集的調整是調整第二參數值，並保持第一參數值不變。
[0175]
結合參考圖7、圖9、圖10、圖11、圖13a、圖13b、圖17和圖18。在本發明實施例中，處理器1028中設置有第一參數閾值，並對應於第一參數值，如電流閾值或電壓閾值。該第一參數閾值包括數值較高的高閾值和數值較低的低閾值，在高閾值和低閾值之間的區域為正常區間。當傳感器1022獲取第一參數值並輸入到處理器1028，處理器1028將第一參數值與第一參數閾值進行比較，若第一參數值超出較高的高閾值，則判斷為存在高血糖風險，若第一
參數值低於較低的低閾值，則判斷為存在低血糖風險。當處理器1028判斷存在高、低血糖風險時，輸出告警指示。
[0176]
在本發明其他實施例中，處理器1028中設置有第二參數閾值，並對應於第二參數值，如血糖濃度閾值。該第二參數閾值包括較高的高閾值和較低的低閾值，在高閾值和低閾值之間的區域為正常區間。當處理器1028索引獲取到第二參數值後，處理器1028將第二參數值與第二參數閾值進行比較，若第二參數值超出較高的高閾值，則判斷為存在高血糖風險，若第二參數值低於較低的低閾值，則判斷為存在低血糖風險。當處理器1028判斷存在高、低血糖風險時，輸出告警指示。
[0177]
在本發明實施例中，告警指示可以由本地的內部電路1024進行處理，也可以由遠端設備進行處理。告警指示被處理後，以發光、發聲、震動等一種或多種形式提示用戶或其他監測人員。
[0178]
在本發明實施例中，處理器1028中的第一參數閾值或第二參數閾值可以由用戶設定，也可以由非用戶設定，例如，出廠時將第一參數閾值或第二參數閾值設置在處理器1028中，或者由其他監護人對第一參數閾值或第二參數閾值進行設定。
[0179]
綜上所述，本發明提供了一種傳感器標定方法，在生產前對批量傳感器進行測試，得到匯總數據對集，通過對匯總數據對集進行歸類劃分得到典型數據對集，並存儲到計算機內，在生產時，對待出廠傳感器測試少量數據對，將少量數據對輸入到計算機，通過計算得到與少量數據對最接近的典型數據對集，該典型數據對集即可作為待出廠傳感器的先驗數據對集使用，不再需要預設的先驗校準函數，提高了傳感器標定效率，減少了生產時間，同時提高了傳感器的可靠性。
[0180]
雖然已經通過示例對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上示例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。