確定活體動物健康狀況的方法和裝置的製作方法

2023-10-08 16:22:44

專利名稱：確定活體動物健康狀況的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據所測活體動物的生理指標與相應的健康狀況參考指標的對比來確定活體動物健康狀況的方法和裝置。
本發明特別涉及一種能指示人或動物的綜合健康狀況的方法和裝置。
醫學診斷中採用的所有儀器都是為得到患者的特定指標或特定參數，例如脈博，血壓，血液的化學成份等。因為從健康人測定的相應的數值可以知道其正常值的範圍，所以，可以根據實際數值偏離標準值的大小來建立判斷疾病性質和嚴重程度的標準，而由多種不同的指標以及起決定因素的醫療經驗來作出診斷。然而迄今為止即使用「比較」方法也還沒有制定出對患者「綜合健康」狀況進行判斷的明確而客觀的標準。
相應地，本發明的目的是提供一種上述的可以對被測人體的綜合健康狀況作出確實指示的方法和裝置。另外，本發明要能確定出被測人體狀況偏離理想健康狀況程度的大小。由於可以迅速和有效地進行檢查，所以該裝置還可以對大量人員進行低成本普查。
按照本發明的方法，其特徵是檢測選定的生理指標的步驟是在分布於活體動物的軀體部位內有統計意義的大量測試點上進行;而後，確定從所述驅體部位得到的測量值的統計分布，並且把測量值的統計分布以所選生理指標的對數正態分布的形式與參照統計分布相比較，其中要先確定從被查者得到的測量值的對數分布。因為皮膚是最適於檢測的，所以最好把被測人員的皮膚用做那個驅體部位，而把皮膚的導電性或其輻射強度取作被測生理指標，然而本發明既不受限於這些生理指標，也不受限於驅體部位「皮膚」。換言之，一般說來，按照本發明的方法也適用於其他指標和其他適用的內部或外部軀體部位。
本發明的依據是按照統計學的規律，不管哪一種參數總是符合一個特定的統計分布(見L.SachsStatische Auswertungsmethoden，2nd Edition，Springer Verlag Berlin 1969，Pages 105-106)，「統計分布」被理解為在任意測試客體中表示遇到特定測量值X的機率的慨率函數P(X)，其中X可以包含全部有效的數值。
像身高，血壓，麻醉劑忍耐力等這些活體動物的生理指標也總是依照對數正態分布，其原因是應用了倍增排列原理(見H.Gebelein and H.J.Heite，Klin.Wschr.28(1959)，Page 41)。在按照本發明的測試之中，進一步證實了不僅對於一個特定指標在多數個體上進行的測量中存在對數正態分布，而且對於單個的健康的個體來說，在測量有關指標時對該個體測到的足夠大量的數據也存在對數正態分布。在這個意義上講，「足夠」的意思是當被測數值的數目進一步增加時，統計分布的結果不再發生更明顯的變化。
只有滿足理想「倍增排列原理」條件的情況下，即在理想生理組織的含意上，按空間和時間分開的全部子單元的複合效應，才存在由一個單個被測者能得到的那些測量值的理想對數正態分布。因此，把統計分布作為測到的測量值或通過適當的變換確定的測量值與對數正態分布相比較，就可以對照理想生理組織的狀況，得到「綜合」狀況的明確的分級級別。如果按照本發明進一步的實施例來確定出同一級別的偏離值，即第一級至第n級的相對動差和/或制出統計分布隨時間的變化，並經相關分析。除對比之外，還可以得到對健康狀況進一步的指示。統計分布的瞬時情況表示形成測試基礎的內部依賴關係網絡的動態特性。對於已知的測量值的分布，相關分析(即因素分析)能把皮膚區域間的內部關係動態地描繪出來，這些關係包括與生理組織有關的所有相互關係。
因此，按照本發明的意義，如果被查者的分布函數P(x)不明顯偏離Pn(x)，那麼他的「綜合」狀況可以被分入「健康」級，此處P(x)表示測出的分布函數，Pn(x)表示一個健康個體的理想分布函數。這個分布函數Pn(x)是對數正態分布，而且它可以按照本發明由被測者的測量值實現，也就是說，不是必須要得到作為大量健康的被查者的測試數據經驗函數的正常分布。
相反地，系統地(並全面地)列出的函數P(x)和Pn(x)之間的偏離值，可以定義出具有「綜合」意義的「疾病狀況」。按照本發明的方法一個突出的優點是無需建立大量被查者的測試數據，而只需從測試數據直接計算出應用於單個被查者的理想分布函數，並把它與實際統計分布對比。
另一方面，本發明還提供實施本發明的方法的一種裝置，該裝置包括傳感器裝置、信號處理裝置和計算裝置。所說的傳感器裝置用於在分布於軀體部位內多個測量點上檢測選定的活體動物生理指標，並且輸出相應的信號;信號處理裝置用來處理由傳感器裝置輸出的信號;計算裝置用以從來自信號處理裝置的信號計算出實際統計分布和所得到的生理指標的信號相關測量值的對數正態分布。按照本發明的進一步的實施例，傳感器裝置包括分布在限定的表面區域內的多個接觸或貼近的傳感器元件以及一個逐個對這些元件進行掃描的裝置，那麼就能非常簡單而又迅速地得到測量值。關於本發明的其他實施例，可參照權利要求書。
下面參照實施例和附圖更詳細地說明本發明。


圖1a，1b表示支氣管哮喘患者治療前(圖1a)和治療後(圖1b)的皮膚導電率統計分布與導電率對數正態分布的對比以及每種情況下的偏差。
圖2a，2b表示支氣管哮喘患者治療前(圖2a)和治療後(圖2b)對數正態分布與測試分布的第r級(r＝1…6)動差比。
圖3是本發明一個實施例的獲得皮膚導電率的裝置和處理所得到的測量值的裝置的方框圖。
圖4是按圖3方案的傳感器裝置的傳感元件的剖視圖。
圖5是圖3方案的傳感器裝置的仰視圖。
參照圖3～5，描述實施本發明方法的測量患者皮膚導電率的裝置或設備的一個實施例，如圖3所示，該裝置包括傳感器裝置1、信號處理裝置2和處理器3。
傳感器裝置1可以是一個包括傳感元件4和掃描器5的多通路電極，圖4和圖5表示傳感元件4的結構，它包括固定在基座上可沿縱向移動的多個針狀電極13，每個針狀電極13都有一個彈簧，對其產生予定的彈力，而使電極13定位於初始位置上。如圖4所示，針狀電極13的自由端突出於基座端面並定位於同一個面上，該面可以是平面或是符合軀體範圍彎曲形狀的曲面，例如被檢測者的手形彎曲面。針狀電極1的予置彈力使它們在與皮膚表面接觸時，對皮膚表面施加一定的壓力。要設置「足夠」數量的針狀電極13，這個數目可以是50～150，例如60個針狀電極可以認為是足夠的。
針狀電極13分布在一個限定的範圍內，如傳感元件4的園形測量範圍14。傳感器裝置1的掃描器5可以是本領域普通技術人員所公知的掃描器，它用來逐個掃描針狀電極13並把在各個針狀電極13上得到的表徵導電率大小的信號提供給處理裝置2。所得到的測量值通常可以是「電療法」的「指針跌落」值，用這種方法，只要測量電極以恆定的接觸壓力加在測量點上，指針就從最大值跌落，得到測量值。
信號處理裝置2包括一個用來放大由傳感器裝置1輸出信號的放大器6，放器器6的輸出接到旁通濾波器7，該濾波器用來把任何噪聲信號從測量信號中濾除，然後，經濾波的測量信號加到A/D變換器8，A/D變換器8的數字輸出信號經信號處理裝置2的接口電路9送到處理器3。按照這種方法，處理器3接收經放大和清噪處理的數位訊號，這些信號與傳感器裝置1產生的測量信號相對應。
另外，信號處理裝置2包括一個把規定的交流參考電壓加到被檢測者軀體適當部位的裝置。如果測量值是在被檢測者的手的一面獲取，那麼適合加參考電壓的測量點就是手的另一面，施加參考電壓的裝置包括一個電壓發生器10，其輸出經過一個可調放大器11加在合適的手電極12上。
處理器3由來自信號處理裝置2的輸出信號產生對數正態分布Pn(x)和真實的分布函數P(X)，所產生的對數正態分布對應於從被檢測者獲得的測量值和初始應用於被檢測者的測量值，也就是後者的理想分布函數。對數正態分布有和測得的分布函數P(x)相同的平均值X和相同的離散值σ，由P(x)和Pn(x)之間的偏離值的大小可以表示為有關健康問題的性質和範圍。
處理器3也產生被查者健康狀況的其他參數指標，如對數正態分布對測得的統計分布的第r級動差比。計算結果可以顯示在計算機監示器上和/或以圖或表格數據的形式列印出來。處理器3也進行測試矩陣內最大值的定位和計算。
測量的分布函數P(x)和對數正態分布Pn(x)的計算，根據下述的實例計算來加以說明，其中的數值都是表1中所列數據。
計算例1、把頻度分為n級，本例的n＝14，對整個測量範圍標以刻度(如表1所列)，如4，12，20，28，……108，每級間隔為8(如圖1a，b的X軸所示)，這些數值表示為Km(i)，其中i＝1，……，14，例如，Km(2)＝12，Km(3)＝20。
2、計算測量分布P(x)a)計算表1中給出的頻度值(P(x))的和，作為一個例子，這些頻度值是治療前給出的。所述的和數N由下式給出k＝14N＝∑P(xi)i＝1那麼，N＝0+14+22+34+18+32+2+0＝122然後，頻度值P(x)除以和數N，表示為方程P(xi)＝ 1/(N) P(xi)＝Pi 0/122 ＝0， 14/122 ＝0.115， 22/122 ＝0.18， 34/122 ＝0.279， 18/122 ＝0.148， 32/122 ＝0.262， 2/122 ＝0.016， 0/122 ＝0把這個測量分布繪製成柱形圖表。
3、計算對數正態分布-計算中心值X和離散值σ
例如X＝ 1/122 (14×52+22×60+34×68+18×76+32×84+2×92)＝70.49hσ＝(52-70.49)2×14+(60-70.49)2×22+(68-70.49)2×34+(76-70.49)2×18+(84-70.49)2×32+(92-70.49)2×2=1121h]]>
μ=lnx- (lnσ2)/2 =4.243對數正態分布為Pn(xi)=12lnKm(i)exp(-12(lnKm(i)-k)2)]]>例如分級刻度為68Pn(68)=12x0.15668exp(-12(4.219-4.2430.156)2)=0.12]]>把全部i值範圍內的全部Pn(xi)值加起來再除以總的和數，總和數∑k＝14i＝1Pn(xi)＝0.412，也就是說在刻度68處的值不是0.121，而對應一個歸一化的值為Pn(68)＝ 0.121/0.412 ＝0.294實例一個患有嚴重支氣管哮喘的病人，在其皮膚的112個測量點上得到導電率測量值，這些值的相對頻度列在0～100的刻度上。
以各種頻度在不同的刻度範圍內測量這些值，這些頻度以n＝8的測量間隔列於表1中，左側欄對應於治療前的數值，右側欄的數值是經過相當成功的治療(患者症狀消失)後得到的數值。
數據本身即不表示治療前患者健康狀況的客觀標準，也不表示經過治療後，患者的改善程度，然而，當我們查看對應得到的導電率的特定值n的頻度P(n)是否符合對數正態分布(圖1a和1b上用實線表示的曲線)時，可以發現1)治療之前明顯偏離正態分布(圖1a)，第3級和更高級的動差偏離(圖2a)定義為N(mr＝∑P(ni)·(ni-n)r)i＝1這表示病人是不健康的，患病的性質和嚴重程度由偏離對數正態分布的性質和程度來估測。
2)經治療後確實與對數正態分布(圖2b)符合得很好，而且較高級的動差偏離理想正常分布的動差也較小，經變換的第一級和第二級動差(平均值和離散值)曲線，其理想分布和測量分布是一致的。
表1在一個支氣管哮喘病人指定測量區的皮膚上的112個點上得到的導電率值的頻度治療前 治療後測量範圍 頻度 頻度0-48 0 048-56 14 1556-64 22 3464-72 34 3472-80 18 3080-88 32 888-96 2 196-112 0 0至此，依據測量皮膚的導電率作為被測生理指標，對本發明已經作了描述，如果測量其它的生是指標，使用本發明的裝置就必須作相應的修改，例如皮膚在紅外或可見光範圍內的輻射強度可以用作被測指標。在這種情況下，貼近傳感器元件的結構和數量最好採用按照已經描述的實施例的針狀傳感器元件的結構和數量。感知生理指標的其它裝置可以採用柵網形電極、輥形電極或者刷形電極。另外，雖然上面所描述的特別優選的評定被查者綜合健康狀況的方法是基於把實際分布函數與理想的，即從被查者獲得的測量值的對數正態分布相比較，但是本發明被理解為也包括基於對所涉及的生理指標從大量健康個體作的測量所得到的數據的參考統計分布的比較。
權利要求
1.一種依據活體動物的選定測量的生理指標與相應的健康狀況參考指標的比較來確定活體動物健康狀況的方法，其特徵是，首先在分布於活體動物限定的軀體部位的有統計意義的大量測量點上檢測選定的生理指標；然後，確定所說軀體部位得到的測量值的統計分布；再把測量值的統計分布與選定的生理指標的對數正態分布形式的參考統計分布相比較。
2.根據權利要求1的方法，其特徵是對數參考正態分布是從被查者產生的測量值得到的。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵是活體動物的皮膚被用作軀體部位。
4.根據權利要求3的方法，其特徵是測得的生理指標是加在皮膚上特定電位而產生的皮膚導電率。
5.根據權利要求3的方法，其特徵是導電率隨時間的變化是依照電針治療的方法產生的。
6.根據權利要求3的方法，其特徵是被檢測的生理指標是皮膚的輻射強度，特別是在可見光或紅外線範圍的輻射強度。
7.根據以上任意權利要求的方法，其特徵是由比較來確定同級的偏離量。
8.根據以上任意權利要求的方法，其特徵是統計分布的變化形成為時間的函數，並經過相關分析。
9.一種實施按照權利要求1的確定活體動物健康狀況方法的裝置，其特徵是包括檢測分布於活體動物軀體部位多個測量點上的選定生理指標並輸出相應信號的傳感器裝置(1)、處理傳感器裝置輸出信號的裝置(2)、(3)和由所述的處理裝置輸出信號來計算實際統計分布及所得生理指標的信號相對測量值的對數正態分布的裝置。
10.根據權利要求9的裝置，其特徵是所述的傳感器裝置(1)包括多個分布在限定的表面區域上的接觸或貼近傳感器元件(13)和逐個掃描所述傳感器元件的裝置(5)。
11.根據權利要求10的裝置，其特徵是所述的傳感器元件包括類似於針刺治療針的針狀電極(13)。
12.根據權利要求9或10的裝置，其特徵是所述的傳感器裝置(1)包括用貼近方法獲取測量值的傳感器元件。
13.根據權利要求9或10的裝置，其特徵是所述的傳感器裝置(1)包括獲取生理指標的柵網形電極、輥形電極或刷形電極。
全文摘要
確定活體動物健康狀況的方法，包括先在分布於活體動物限定的軀體部位的有統計意義的大量測量點上檢測選定的生理指標，例如活體動物皮膚的導電率；然後用計算機裝置確定測量值的統計分布；再把測量值的統計分布與選定生理指標的參考統計分布進行比較。所說的參考統計分布是按照統計學的計算方法從單個被查活體動物得到的測量值直接由計算機確定的對數正態分布。本發明首次可以確實地指示出人類或動物的綜合健康狀況。
文檔編號A61B5/05GK1071826SQ9211105
公開日1993年5月12日 申請日期1992年10月14日 優先權日1991年10月23日
發明者弗裡茨-阿爾貝特·波普 申請人:馬克斯·賴因哈德