动物心音信号采集装置及采集系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于通信技术领域，提供了一种心音信号采集装置及采集系统，动物心音信号采集装置包括一胸带本体，胸带本体中内置有一心音信号采集单元，其包括：传感器模块、处理模块、无线通讯模块；传感器模块与处理模块连接，用于采集动物的模拟化心音信号并实时发送给处理模块；处理模块与无线通讯模块连接，用于对接收到的模拟化心音信号进行A/D转换处理并实时发送给无线通讯模块；无线通讯模块用于将接收到的数字化心音信号发送到终端设备；终端设备用于实时显示所述动物心音信号，并用于播放心音信号，还用于对心音信号进行分析并在发现异常时报警。本发明提供的心音信号采集装置及采集系统，可以实时采集动物心音信号并在发现异常时报警。
【专利说明】
动物心音信号采集装置及采集系统
技术领域
[0001]本发明属于智能穿戴技术领域，尤其涉及一种动物心音信号采集装置及采集系统。
【背景技术】
[0002]心音信号是心脏收缩舒张时产生的声音，检测心音信号是了解心脏和血管状态的一种不可缺少的手段。当前检测动物心音信号需要专用的医用听诊器，一般是在动物静态时测量心音信号，但是医用听诊器不能随时随地实时采集动物动态的心音信号。
[0003]已有的动物胸带等智能穿戴设备没有心音信号采集检测功能，无法实时记录心音信号。当出现心音异常时，无法及时发现并报警。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种动物心音信号采集装置及采集系统，旨在提供一种可以实时采集动物心音信号并在发现异常时报警的装置。
[0005]本发明提供了一种动物心音信号采集装置，所述动物心音信号采集装置包括一胸带本体，所述胸带本体中内置有一心音信号采集单元;所述心音信号采集单元包括:传感器模块、处理模块、无线通讯模块；
[0006]所述传感器模块与所述处理模块连接，用于采集动物的模拟化心音信号并将采集到的模拟化心音信号实时发送给所述处理模块；
[0007]所述处理模块与所述无线通讯模块连接，用于对接收到的模拟化心音信号进行A/D转换处理并将处理后的数字化心音信号实时发送给所述无线通讯模块；
[0008]所述无线通讯模块用于将接收到的数字化心音信号发送出去。
[0009]进一步地，所述传感器模块设置在所述胸带本体上对应动物心脏的位置。
[0010]进一步地，所述传感器模块包括依次连接的PVDF压电薄膜片、前级放大电路、滤波电路和后级放大电路。
[0011]进一步地，所述无线通讯模块包括无线射频模块和射频天线模块。
[0012]进一步地，所述无线通讯模块包括蓝牙模块和蓝牙天线模块。
[0013]进一步地，还包括存储模块，所述存储模块与所述处理模块连接，用于存储所述处理模块处理后的数字化心音信号。
[0014]进一步地，还包括电源模块，所述电源模块与所述处理模块连接，用于给所述心音信号采集装置供电。
[0015]本发明还提供了一种动物心音信号采集系统，包括:上述动物心音信号采集装置和终端设备；
[0016]所述终端设备用于接收所述心音信号采集装置发送的数字化心音信号，并采用二维方式实时显示所述心音信号；
[0017]所述终端设备还用于将接收到的数字化心音信号进行D/A转换得到音频信号，并驱动耳机或喇叭播放所述音频信号；
[0018]所述终端设备还用于对接收到的数字化心音信号进行分析，并在接收到的数字化心音信号不在预设数值范围内时，发出报警信号。
[0019]本发明与现有技术相比，有益效果在于:本发明提供了一种动物心音信号采集装置及采集系统，可以利用传感器实时采集动物的心音信号并通过无线通讯模块发送给终端设备;终端设备接收传送的心音信号，可以以图形的方式实时显示动物心音信号，并可以播放心音信号，即终端设备具备听诊器的功能，主人可以利用终端设备实时获取佩戴有心音信号采集装置的动物的心音信号；当终端设备分析得出动物心音信号异常时，会主动报警。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例提供的动物心音信号采集装置中内置的心音信号采集单元的示意图；
[0021]图2是本发明实施例提供的动物心音信号采集装置输出的理想心音信号波形示意图；
[0022]图3是本发明实施例提供的动物心音信号采集装置的存储模块中的存储处理流程图；
[0023]图4是本发明实施例提供的动物心音信号采集系统的示意图；
[0024]图5是本发明实施例提供的终端设备的APP中心音数据显示过程的示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]本发明的主要实现思想为:通过安装于心音信号采集装置中的PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏氟乙稀，分子式:-(CH2_CF2)n-)传感器采集动物的心音信号，并通过处理模块对采集到的心音信号进行处理后发送到终端设备的APP，APP以图形方式实时显示动物心音信号，同时APP可以驱动终端设备的耳机或喇叭播放心音信号;并可对心音信号进行分析，当发现异常时，以声光的方式报警。
[0027]下面先具体介绍这种动物心音信号采集装置10，本发明实施例讲述的动物心音信号采集装置10为智能胸带设备，如图1所示:
[0028]所述动物心音信号采集装置10包括一胸带本体，所述胸带本体中内置有一心音信号采集单元;所述心音信号采集单元包括:传感器模块101、处理模块102、无线通讯模块103、存储模块104、电源模块105;
[0029]所述传感器模块101与所述处理模块102连接，用于采集动物的模拟化心音信号并将采集到的模拟化心音信号实时发送给所述处理模块102;
[0030]具体地，所述传感器模块101设置在所述胸带本体上对应动物心脏的位置。具体地，所述传感器模块101包括PVDF压电薄膜片和信号预处理电路，所述信号预处理电路包括依次连接的前级放大电路、带通滤波电路、后级放大电路;所述传感器模块101用于采集模拟化心音信号并对模拟化心音信号进行放大、滤波处理，图2为经过处理后输出的理想心音信号波形。
[0031]具体地，所述PVDF压电薄膜片包含压电薄膜和两个电极。
[0032]具体地，PVDF压电薄膜等效电路，可以是等效电压源或者等效电荷源。信号预处理电路首先对模拟化心音信号进行前级放大，然后经过带通滤波电路(由低通滤波电路和高通滤波电路构成)，最后经过后级放大电路处理，输出波形如图2所示。带通滤波电路可以通过开关控制，心音的频率范围为0.1Hz?2000Hz，所以心音带通滤波器低频截止频率取为
0.1Hz,高频截止频率取为2000Hz。前级放大的输出可以通过开关控制直接跳过带通滤波电路直接到后级放大电路，由于前级信号只将心音信号放大到几百毫伏，信号仍然很弱，因此再经过后级放大电路把模拟化心音信号放大至+5V范围内，然后输出到所述处理模块102。
[0033]所述处理模块102与所述无线通讯模块103连接，用于对接收到的模拟化心音信号进行A/D转换处理并将处理后的数字化心音信号实时发送给所述无线通讯模块；
[0034]具体地，所述处理模块102为系统的核心，它采用MTK6580Cortex A7四核1.4G处理器，支持2G/3G制式，负责A/D转换，控制蓝牙BLE也由它完成。
[0035]具体地，A/D转换电路采用8bit，根据莱奎斯特采样定理采样频率为4khz就能恢复被测信号，心音信号的速率为32kb/S。
[0036]所述无线通讯模块103用于将接收到的数字化心音信号发送到终端设备30。
[0037]具体地，所述无线通讯模块103支持蓝牙BLE/2G/3G/4G等多种通信制式。
[0038]具体地，所述无线通讯模块103包括无线射频模块和射频天线模块。所述无线射频模块由射频前端+射频收发器组成，它和射频天线模块完成无线射频信号接收和发射，并与所述处理模块102接口。
[0039]具体地，所述无线通讯模块103还包括蓝牙模块和蓝牙天线模块。所述蓝牙模块和蓝牙天线模块负责处理蓝牙BLE功能。
[0040]详细地，通过终端设备30控制智能胸带设备。在远程，将其存储的数字化心音信号通过2G/3G/4G移动网络传输给终端设备30的APP;在近距离，将其存储的数字化心音信号通过蓝牙BLE传输给终端设备30的APP。
[0041 ] 更具体地，在近距离，APP通过蓝牙的BLE profile与动物智能胸带设备建立连接，BLE主要功能是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接，BLE的传输速率是IMbps，适合穿戴产品低功耗和满足实时传输心音信号的需求，APP将BLE通道得到的数字心音信号做缓存，缓存的空间大小与胸带的心音缓存空间大小一致。在远程，APP通过服务器通知动物胸带设备，采用2G/3G/4G的移动网络传输心音信号，2G/3G/4G的上下行速率远大于32Kbps的心音信号速率，满足实时传输心音信号需求，缓存空间大小与近程的一样。
[0042]所述存储模块104与所述处理模块402连接，用于存储所述处理模块102处理后的数字化心音信号。
[0043]具体地，所述存储模块104包含MCP，用于记录心音信号，支持高速存储器系统。存储的空间为20Mb，可以存超过1分钟的心音信号，采取FIFO的队列结构，存储处理流程如图3所示，具体为:
[0044]S201，读取心音A/D采样数据；
[0045]S202，存入 RAM;
[0046]S203，继续读取心音A/D采样数据，存入RAM地址+1 ；
[0047]S204，判断RAM地址是否满;若否，则返回步骤S201 ；
[0048]S205，若判断出RAM地址满，则RAM为起始地址，返回步骤S201。
[0049]所述电源模块105与所述处理模块102连接，用于给所述心音信号采集装置供电。
[0050]进一步地，所述电源模块105由专用电源管理芯片组成，负责所述心音信号采集装置10的开关机处理、供电和电池充电及电源管理。
[0051]本发明还提供了一种动物心音信号采集系统，如图4所示，包括动物心音信号采集装置10和终端设备30;
[0052]所述终端设备30用于接收所述心音信号采集装置10发送的数字化心音信号，并采用二维方式实时显示所述心音信号；
[0053]具体地，所述终端设备30在与所述心音信号采集装置10对应的APP上采用二维的方式动态显示心音信号，X轴为时间，Y轴为心音信号电压幅值。
[0054]具体地，所述终端设备30包括手机、平板电脑等。所述APP是运行在智能手机等终端设备上的应用程序，支持Andr ο i d/1 OS两种系统。
[0055]具体地，APP心音信号的波形显示，按照4k的采样频率，每秒可以得到4k个数据。以分辨率为1280x720的HD的屏为例，采用横向显示，其1280方向为X轴，单位间隔为采样间隔及0.25ms; 720方向为Y轴，单位间隔为mv电压，按照每秒为20帧率，每帧可以显示1280个点，每秒可以更新的20x1280 = 25600个点，完全满足4k每秒的心首彳目号。显不的方式是心首波形从左向右，采用滚动方式，在显示区域的最左边依次向右移动，新数据进来就把老数据往后挤，每帧更新数据的个数=(4000-1280)/20 = 136。显示波形采取多线程技术，不断的进行画图操作。显示的帧率和点数也可以自行设置，下面介绍I秒心音数据的显示过程，采取每秒20帧的帧率，每次更新136个点，显示步骤如图5所示，具体为:
[0056]步骤S401，设置定时器，设置心音缓存区地址指针；
[0057]步骤S402，根据心音缓存区地址指针读取1280个心音缓存的数据；
[0058]步骤S403，调用画点函数，将1280点的心音数据在屏幕上依次显示出来；
[0059]步骤S404，心音缓存区地址指针增加136，读取心音缓存的数据；
[0060]步骤S405，判断心音缓存区地址指针是否等于2720，若是，则返回步骤S401，若否，则继续步骤S406;
[0061]步骤S406，判断定时器是否满，若是，则返回步骤S402。
[0062]所述终端设备30还用于将接收到的数字化心音信号进行D/A转换得到音频信号，并驱动耳机或喇叭播放所述音频信号；
[0063]具体地，终端设备30的APP直接读取心音缓存区的数字化心音信号，并进行D/A转换处理后送入终端设备的音频系统，驱动耳机或者Speaker喇叭播出心音信号，效果与听诊器一样。播放的时间长度与采样的时间长度一样，也可以设置。
[0064]所述终端设备30还用于对接收到的数字化心音信号进行分析，并在接收到的数字化心音信号不在预设数值范围内时，发出报警信号。
[0065]具体地，APP将采集到的心音信号与存储的正常心音信号的比较，不在预设数值范围内就算作异常;若发现异常，会主动以声光的方式告警。
[0066]本发明将集成PVDF传感器技术的智能胸带设备和无线通信技术及APP应用结合起来，将智能手机当作听诊器使用，心音数据的实时传输的要求不高，只要有2G/3G/4G移动网络覆盖的远程或者蓝牙支持的近程，都可以随机实时采集心音信号，并且在智能手机等终端设备播放和显示。解决了已有产品的问题，填补了动物智能穿戴设备应用空白，有助于及时了解动物实时心音信息，同时也对动物心音信号进行统计分析，更好地了解动物身体状况。
[0067]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种动物心音信号采集装置，其特征在于，所述动物心音信号采集装置包括一胸带本体，所述胸带本体中内置有一心音信号采集单元;所述心音信号采集单元包括:传感器模块、处理模块、无线通讯模块； 所述传感器模块与所述处理模块连接，用于采集动物的模拟化心音信号并将采集到的模拟化心音信号实时发送给所述处理模块； 所述处理模块与所述无线通讯模块连接，用于对接收到的模拟化心音信号进行A/D转换处理并将处理后的数字化心音信号实时发送给所述无线通讯模块； 所述无线通讯模块用于将接收到的数字化心音信号发送出去。2.如权利要求1所述的动物心音信号采集装置，其特征在于，所述传感器模块设置在所述胸带本体上对应动物心脏的位置。3.如权利要求1所述的动物心音信号采集装置，其特征在于，所述传感器模块包括依次连接的PVDF压电薄膜片、前级放大电路、滤波电路和后级放大电路。4.如权利要求1所述的动物心音信号采集装置，其特征在于，所述无线通讯模块包括无线射频模块和射频天线模块。5.如权利要求1所述的动物心音信号采集装置，其特征在于，所述无线通讯模块包括蓝牙模块和蓝牙天线模块。6.如权利要求1所述的动物心音信号采集装置，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块与所述处理模块连接，用于存储所述处理模块处理后的数字化心音信号。7.如权利要求1所述的动物心音信号采集装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述处理模块连接，用于给所述心音信号采集装置供电。8.—种动物心音信号采集系统，其特征在于，包括:权利要求1-7任一项所述的动物心音信号采集装置和终端设备； 所述终端设备用于接收所述心音信号采集装置发送的数字化心音信号，并采用二维方式实时显示所述心音信号； 所述终端设备还用于将接收到的数字化心音信号进行D/A转换得到音频信号，并驱动耳机或喇叭播放所述音频信号； 所述终端设备还用于对接收到的数字化心音信号进行分析，并在接收到的数字化心音信号不在预设数值范围内时，发出报警信号。
【文档编号】A61B5/00GK106037791SQ201610401784
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】郑勇, 王忠山
【申请人】深圳市沃特沃德股份有限公司