生物信号检测的压力控制方法及系统的制作方法[0002]目前，生物医学领域常通过生物信号探测仪提取生物信号，比如，肤色，血液、脉搏、血压等。但对同一个接受检测的人身上的不同测量位置，甚至同一测量位置，由于测量条件的不同，使测量结果会存在较大差异，从而使测量得到的生物信号不具备可重复性、可比性，不能为测试系统或评价系统提供科学依据。[0003]比如说，常见的肤色探测仪(RGB探测仪)在使用中，通过使用者将RGB探测仪的探头接触受检者的待测区域，启动RGB探测仪探测肤色值。在这一过程中，不同的使用者使用RGB探测仪时，施加在受检者的压力不同，即使是同一使用者每次施加在受检者的压力也不可能相同。此外，由于皮肤及其下的肌肉组织是一种非刚体，具有一定的弹性，而不同的受检者的皮肤组织的弹性也有所区别，同一受检者不同部位的皮肤组织的弹性也会不同，也会导致RGB探测仪与受检者接触的压力有所不同，从而导致RGB探测仪检测到的肤色是在不同压力条件下测量得到的，显然不具备可比性和可重复性，导致不能作为测试系统或评价系统的科学依据。
[0004]本发明的目的在于提供一种生物信号检测的压力控制方法及系统，使得在相同的压力条件下进行生物信号检测，从而使检测得到生物信号以标准的第三方条件为基准，具有可复现性。[0005]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种生物信号检测的压力控制方法，包含以下步骤:[0006]A.将生物信号检测仪安装在传感器载体上，其中，所述生物信号检测仪用于检测被测目标的生物信号；[0007]B.在所述传感器载体接触所述被测目标之后，根据所述生物信号检测仪与所述被测目标之间的压力值以及预设压力值，细调所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度。
[0008]本发明的实施方式还提供了一种生物信号检测的压力控制系统，包含:生物信号检测仪、传感器载体、压力传感器、中央处理器；
[0009]所述生物信号检测仪安装在所述传感器载体上，用于检测被测目标的生物信号；
[0010]所述传感器载体用于测量所述生物信号检测仪与所述被测目标之间的压力值；
[0011]所述压力传感器分别与所述传感器载体和中央处理器连接，将所述传感器载体测量得到的压力值，传送给所述中央处理器；
[0012]所述中央处理器用于在所述传感器载体接触所述被测目标之后，根据所述生物信号检测仪与所述被测目标之间的压力值、以及预设压力值，细调所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度。
[0013]本发明实施方式相对于现有技术而言，通过将生物信号检测仪安装在传感器载体上，在传感器载体接触被测目标之后，测量生物信号检测仪与被测目标之间的压力值；并在测量得到的压力值与预设压力值之差大于预设门限值时，调整传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，直到测量得到的压力值与预设压力值之差小于或者等于预设门限值时，启动生物信号检测仪进行生物信号检测，可以使得在相同的压力条件下进行生物信号检测，从而使检测得到生物信号以标准的第三方条件为基准，具有可复现性。
[0014]另外，在所述步骤B中，包含以下子步骤:
[0015]测量所述生物信号检测仪与所述被测目标之间的压力值；
[0016]判断所述测量得到的压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值；
[0017]如果所述测量得到的压力值与预设压力值之差大于预设门限值，则调整所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度，直到所述测量得到的压力值与预设压力值之差小于或者等于预设门限值；
[0018]如果所述测量得到的压力值与预设压力值之差小于或者等于预设门限值，则启动所述生物信号检测仪进行生物信号检测。
[0019]传感器与被测目标之间的接触程度越紧，压力越大；越松，压力越小；要调整到一个合适的松紧 程度，达到预设压力值；在该预设压力值条件下进行生物信号检测，使检测得到生物信号以标准的第三方条件为基准，具有可复现性和可比性。
[0020]另外，在所述调整所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度的步骤中，包含以下子步骤:
[0021]比较所述测量得到的压力值与预设压力值；
[0022]如果所述检测到的压力值大于预设压力值，则减小所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度；
[0023]如果所述检测到的压力值小于预设压力值，则增大所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度。
[0024]通过减小或者增大传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，实现减小或增加传感器载体和被测目标之间的压力的目的，易于实现。
[0025]另外，在所述调整所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度的步骤中，还包含以下子步骤:
[0026]计算所述测量得到的压力值与所述预设压力值之间的差值；其中，所述测量得到的压力值越接近所述预设压力值，所述差值越小；
[0027]在所述差值减小的过程中，对所述传感器载体与所述被测目标之间的接触紧密程度的调整越微弱。
[0028]另外，在测量得到生物信号检测仪与被测目标之间的压力值之后，
[0029]将所述测量得到的压力值转换成数字压力值；
[0030]判断所述数字压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值。
[0031]在将所述测量得到的压力值转换成数字压力值步骤中，还将所述测量得到的压力值放大、滤波之后，再转换成数字压力值。由于测量得到的模拟压力值是一个十分微弱的信号，通过放大、滤波之后，成为模数转换能识别的信号，有利于准确的获取实际压力值。[0032]另外，在所述传感器载体接触所述被测目标之前，粗略调整所述传感器载体与所述被测目标之间的位置，直到所述传感器载体接触所述被测目标。
[0033]在传感器载体与被测目标之间的垂直距离较远时，比较快速地使传感器载体接近被测目标，不考虑压力因素，使传感器载体与被测目标接触即可，可以提高测试效率。
[0034]另外，在粗略调整所述传感器载体与所述被测目标之间位置的过程中，调整所述传感器载体与所述被测目标之间的水平距离和垂直距离。
[0035]通过调整被测目标的位置，尽量使传感器载体对准不同被测目标的同一待测区域，可以使不同被测目标的待测区域更一致，从而使采集的生物信号时的环境条件更一致，检测结果更具有可比性。
[0036]另外，在粗略调整所述传感器载体与所述被测目标之间位置的步骤中，包含以下子步骤:
[0037]在所述被测目标上确定一个待测区域；
[0038]将激光束打在所述被测目标上；
[0039]判断所述激光束是否对准所述待测区域；
[0040]如果所述激光束未对准所述待测区域，则调整所述被测目标的水平位置，直到所述激光束对准所述待测区域。
[0041]由于自动确定待 测区域，可以使不同被测目标的待测区域更一致，从而使采集的生物信号时的环境条件更一致，检测结果更具有可比性。
[0042]另外，在粗略调整所述传感器载体与所述被测目标之间位置的过程中，设定所述传感器载体的行程，避免对传感器的压力过冲。



[0043]图1是根据本发明第一实施方式的生物信号检测的压力控制方法的流程图；
[0044]图2是根据本发明第二实施方式的生物信号检测的压力控制系统的整体装配图；
[0045]图3是根据本发明第二实施方式的生物信号检测的压力控制系统的模拟信号处理部分框图；
[0046]图中，1.生物信号检测仪，2.传感器载体，3.压力传感器，4.弓形支架，5.手轮，
6.位移平台，7.限位传感器，8.滑台。

[0047]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0048]本发明的第一实施方式涉及一种生物信号检测的压力控制方法，具体流程如图1所示，包含以下步骤:
[0049]步骤101，将生物信号检测仪安装在传感器载体上，其中，生物信号检测仪用于检测被测目标的生物信号。[0050]在传感器载体接触被测目标之后，根据生物信号检测仪与被测目标之间的压力值以及预设压力值，细调传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度。
[0051]具体地说，步骤102，测量生物信号检测仪与被测目标之间的压力值。
[0052]步骤103，判断测量得到的压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值，如否，则执行步骤104 ;如是，则执行步骤105。
[0053]步骤104，调整传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，返回执行步骤102。
[0054]具体地说，比较测量得到的压力值与预设压力值，如果检测到的压力值大于预设压力值，则减小传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，减小传感器载体和被测目标之间的压力；如果检测到的压力值小于预设压力值，则增大传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，增加传感器载体和被测目标之间的压力。通过减小或者增大传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，实现减小或增加传感器载体和被测目标之间的压力的目的，易于实现。
[0055]此外，值得一提的是，在调整传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度的步骤中，计算测量得到的压力值与预设压力值之间的差值；其中，测量得到的压力值越接近预设压力值，该差值越小；在差值减小的过程中，对传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度的调整越微弱。通过这种越接近预设压力值，调整幅度越小的调整策略，可以使实际压力值快速接近预设压力值，而且不容易产生震荡，提高调整速度，从而提高生物信号检测的速度。
[0056]步骤105，启动生物信号检测仪进行生物信号检测。
[0057]在实际实现中，在步骤102之后，还可以将测量得到的压力值转换成数字压力值；由此，在步骤103中，判断数字压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值。这里所说的预设门限值可以是一个数量级很小的值，比如10-6，使得传感器载体与被测目标之间的压力与预设门限值无线接近，从而在一个比较准确的确定压力值下进行生物信号检测。而且，考虑到本实施方式日后的工况，尤其该类工业和医疗仪器，这些工作环境充满了EMI噪声、电源谐波、地环路电流和ESD脉冲，而待提取的目标信号却相对很小，在将测量得到的压力值转换成数字压力值时，还可以将测量得到的压力值放大、滤波之后，再转换成数字压力值，从而使实际压力值与预设压力值更接近。
[0058]步骤102至步骤104可以用来细调传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，在传感器载体接触被测目标之前，还可以粗略调整传感器载体与被测目标之间的位置，直到传感器载体接触被测目标。也就是说，不考虑传感器载体与被测目标之间的压力，大幅度调整距离，目测传感器载体与被测目标之间接触时，启动步骤102至步骤104，用来精确控制传感器载体与被测目标之间的压力。在传感器载体与被测目标之间的垂直距离较远时，比较快速地使传感器载体接近被测目标，不考虑压力因素，使传感器载体与被测目标接触即可，可以提高测试效率。
[0059]此外，值得一提的是，在粗略调整传感器载体与被测目标之间位置的过程中，调整传感器载体与被测目标之间的水平距离和垂直距离，使传感器载体对准被测目标的待测区域。将被测目标放置在测试平台上是一个比较主观的过程，会使待测区域存在一定的偏差，从而影响最终信号检测结果。通过调整被测目标的位置，尽量使传感器载体对准不同被测目标的同一待测区域，可以使不同被测目标的待测区域更一致，从而使采集的生物信号时的环境条件更一致，检测结果更具有可比性。
[0060]比如说，在粗略调整传感器载体与所述被测目标之间位置时，可以采用激光定位方法，确待测区域。具体地说，在被测目标上确定一个待测区域；将激光束打在被测目标上；判断激光束是否对准待测区域；如果激光束未对准待测区域，则调整被测目标的水平位置，直到激光束对准待测区域。由于自动确定待测区域，可以使不同被测目标的待测区域更一致，从而使采集的生物信号时的环境条件更一致，检测结果更具有可比性。
[0061]为了避免对传感器的压力过冲，在调整传感器载体与被测目标之间的垂直距离的过程中，可以设定传感器载体的行程。具体地说，就是设定上限位和下限位，达到设定区域边界时，控制传感器载体不再向上或向下移动。
[0062]与现有技术相比，通过将生物信号检测仪安装在传感器载体上，在传感器载体接触被测目标之后，测量生物信号检测仪与被测目标之间的压力值；并在测量得到的压力值与预设压力值之差大于预设门限值时，调整传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，直到测量得到的压力值与预设压力值之差小于或者等于预设门限值时，启动生物信号检测仪进行生物信号检测，可以使得在相同的压力条件下进行生物信号检测，从而使检测得到生物信号以标准的第三方条件为基准，具有可复现性。[0063]上面方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
[0064]本发明第二实施方式涉及一种生物信号检测的压力控制系统，如图2所示，包含:生物信号检测仪1、传感器载体2、压力传感器3、中央处理器(未图示);其中，生物信号检测仪安装在传感器载体上，用于检测被测目标的生物信号；传感器载体用于测量生物信号检测仪与被测目标之间的压力值；压力传感器分别与传感器载体和中央处理器连接，将传感器载体测量得到的压力值，传送给中央处理器；中央处理器用于在传感器载体接触被测目标之后，根据生物信号检测仪与被测目标之间的压力值、以及预设压力值，细调传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度。
[0065]中央处理器判断测量得到的压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值，并在测量得到的压力值与预设压力值之差大于预设门限值时，调整传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度；在测量得到的压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值时，启动生物信号检测仪进行生物信号检测。
[0066]具体地说，中央处理器在调整传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度的过程中，比较测量得到的压力值与预设压力值，并在检测到的压力值大于预设压力值时，减小传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，从而减小传感器载体和被测目标之间的压力；在检测到的压力值小于预设压力值时，增大传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度，从而增加传感器载体和被测目标之间的压力。
[0067]请参阅图2，为了实现中央处理器调整传感器载体与被测目标之间的垂直距离，本实施方式的系统还包含弓形支架4、可上下移动的滑台8、步进电机(未图示);传感器载体采用弓形支架与压力传感器连接，压力传感器固定在滑台上，滑台在步进电机控制下上下移动，步进电机与中央处理器连接；中央处理器在检测到的压力值大于预设压力值时，驱动步进电机转动，步进电机带动滑台向上移动，减小传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度；中央处理器在检测到的压力值小于预设压力值时，驱动步进电机转动，步进电机带动滑台向下移动，增大传感器载体与被测目标之间的接触紧密程度。
[0068]由于中央处理器进行数字信号处理，因此本实施方式的系统还包含模数转换器，将压力传感器测量得到的压力值转换成数字压力值；中央处理器判断数字压力值与预设压力值之差是否小于或者等于预设门限值。
[0069]在实际实现中，本实施方式的压力传感器可以是基于箔式应变片的，由于其贴在合金钢弹性体上制成，其基本电路模型是惠斯顿桥式电阻的，该传感器具备多种优点，经过较多的文献调研和方案比较，考虑到该压力传感器线性度很好，输出迟滞比小，重复性很好，但是输出信号十分微弱，满量程输出几微毫伏级别，因此，本系统还包含放大器和滤波器，放大器将压力传感器测量得到的压力值放大，滤波器对经放大器放大的压力值进行滤波，并输出给模数转换器。可以采用变送器实现，其设计基本上决定了整个系统的性能和指标。此处变送器主要运放可以选用TI的高精密，高输入阻抗，高共模抑制比的仪表放大器AD620为主运放，如图3所示，对微弱的信号放大、滤波、变换等等，最终将传感器最初的输出信号调理成能模数转换器所能识别的量级。
[0070]此外，值得一提的是，在实际实现中，还可以设置一个手轮5，用于在粗略调整传感器载体与被测目标之间的位置的过程中，调整传感器载体与被测目标之间的垂直距离。具体地说，手轮与滑台连接，转动手轮带动滑台上下移动。另外，还可以设计一个位移平台6，用于在粗略调整传感器载体与被测目标之间的位置过程中，调整传感器载体与被测目标之间的水平距离。或者，还可以设置一个激光定位仪，嵌入在传感器载体中，用于粗略调整传感器载体与被测目标之间位置时，采用激光定位，自动确定待测区域。具体地说，在被测目标上确定一个待测区域；激光定位仪将激光束打在被测目标上；判断激光束是否对准待测区域；并在激光束未对准待测区域时，调整被测目标的水平位置，直到激光束对准待测区域。比如说，在测量压力值之前，待测目标上环形贴荧光标签，启动激光定位仪，判断激光束是否对准该标签；如果没有对准，则调整待测目标的水平位置，直到激光束对准标签。对准之后，关闭激光定位系统，启动PID压力调整。
[0071]为了避免对传感器的压力过冲，还设有限位传感器7，用于在粗略调整传感器载体与被测目标之间位置的过程中，设定传感器载体的行程；限位传感器安装在滑台上，与中央处理器连接。在滑台上下移动时，限位传感器在检测到滑台到达传感器载体行程的上限或下限位置时，限位传感器发送停止信号至中央处理器，中央处理器收到停止信号时，通过步进电机控制滑台不再向上或向下移动。如图2所示，可以采用一个霍传感器，在控制步进电机带动滑台上下移动的过程(比如说，滑台的行程可以为26.50mm)中，以霍传感器的位置确定限位点，采用接触开关完成限位信号输入，设定上限位和下限位，达到设定区域边界时开关闭合给中央处理器输入一个开关信号，从而停止。此外，由于滑台的行程为26.50mm，所以需要设定限位的优先级，避免对传感器的压力过冲。比如，可以设定优先级最高的是上下限位开关，其次才是行程终始点。此外，限位信号均需要经过光耦隔离，以免给中央处理器带入噪声造成误动作。
[0072] 除了上述硬件，为了使系统更好的发挥作用，一些软件设置是必不可少的。本实施方式的压力传感器可以采用高精度电阻应变式传感器(比如，S型悬臂梁)，将采集到的压力(或者重量)转化成微弱的模拟信号，然后经过仪表放大器信号放大、滤波、变换后进入中央处理器进行模数转换(AD)处理。因为经过AD转化后的信号还没有和实际的重量或者压力进行标定，但是鉴于该悬臂梁传感器的线性度很好，所以后面的标定可以通过算法实现拟合，可以采用分区间两点拟合法，从而转化为压力(比如Ikg可折算为lOOKPa，或者
0.1MPa)并且也可显示于2.8寸TFT液晶屏幕之上。当没有施加任何压力的时候应该是显示为0，但是该传感器可能出现零点漂移，且有机械部分的固定件的重量，所以需要通过软件处理，克服零点漂移。
[0073]此外，触摸屏上还可设有启动的触摸按钮,触摸该按钮时启动测量,此时中央处理器控制下的一路步进电机启动，从而带动滑块向下直线运动，测压力的悬臂梁传感器就安装于该丝杆滑台的滑块之上，所以滑块向下垂直运动的过程中，到一定行程时将会接触到物体(待测物体)，当接触到该物体时产生压力，此时液晶就显示实际的压力。并且，还可通过液晶屏进行压力设置，可以设定压力的上限，比如设定为500KPa，则当滑块与待测物体接触产生的压力达到500kpa时立即停止运动，此处的压力上限可以任意设定。但是有2个限位开关是处于第一优先权的，即:安装于滑台最下方的红外对射槽型开关A，当该传感器输出触发信号时证明滑台已经滑到下面的最低位置，此时需要无条件停止，否则损坏电机，且没有实际意义。同理，滑台的最上方也有一路红外对射传感器B，当测试完成启动返回时，该滑块向上运动，运动的上限就是该路红外对射传感器发出脉冲的时刻立即停止，此处的对射传感器也可以改为接近开关。
[0074]关于中间的加 速减速和实际的刚度适应等需要软件进行调整。软件部分最核心的算法是PID实现电机对皮肤压力随时变化的跟踪，从而从可以得到更加客观的压力值，否则任何的扰动或者皮肤本身的轻微振荡都会导致实际压力值的变化，从而得出的压力并非真实的压力值。基本思路是电机承载的生物信号检测仪(比如RGB探测器)随着与皮肤的接触而压力变化，变化是不均匀的，从而需要对压力的变化率采样，进行PID计算，调整马达的脉冲频率，一个基本的关系是随着压力离设定值的差距减小的过程中电机线性的降低输入脉冲，而且脉冲的降低程度和步距角之间有函数关系，概括起来讲就是，电机会随着探测器和皮肤接触后产生的压力大小智能的调整运动速率，离设定值越近电机运动速率越慢，反之则越快。这样就规避了在检测过程中实际上皮肤一直在蠕动的这一客观情况，可以较为准确的确定一个压力值下进行测试。
[0075]不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
[0076]本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。