专利名称：胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法
技术领域：
本发明涉及胎心检测领域，特别是涉及一种胎心音、心跳波形和心率值同步存储 回放的方法。
背景技术：
超声多普勒胎儿心率仪是产期胎心率检测及胎儿监护的重要工具。在检测过程中 将胎心音或胎心率及时的记录下来，可作为日常监护数据为医生的诊断提供依据，还可作 为纪念保存下来；在检测之余播放胎教音乐，还可达到胎教的目的。现有超声多普勒胎儿心率仪采用的处理方法，可以达到检测胎心率、显示胎心率、 存储胎心率、回放胎心音、胎教的效果，但是在实际使用时却发现其还存在有若干缺点，因 未能达到最佳的使用效果，而其缺点可归纳如下1、采用黑白屏或无屏，只能显示胎心率数值或文字等，无法显示心跳波形和棒图， 不能直观形象的指示心跳信号发生和强弱信息；2、只能存储胎心率，或者将胎心音信号AD采样后存储胎心音，没有对信号幅值进 行AD采样，所以没有波形数据，也不能将胎心音、胎心率和波形数据同步存储；3、在回放时，相应的也只能将存储的胎心率或者胎心音显示或放出，胎心音播放 和胎心率、波形显示不能同步进行；4、在与PC机通信时，只能实现胎心音文件的上传，或者心率数据的上传，不能将 心率值绘制成趋势图打印输出。由此可见，上述现有的胎儿心率仪的处理方法显然仍存在有不便与缺陷，而亟待 加以进一步改进。如何能创设一种可同步存储和回放胎心音、心跳波形和胎心率，并可播放 胎教音乐实现胎教的新的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，实属当前本领 域的重要研究课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的 方法，使其可同步存储和回放胎心音、心跳波形和胎心率，并可播放胎教音乐实现胎教，从 而克服现有的胎儿心率仪的不足。为解决上述技术问题，本发明一种胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方 法，所述的存储包括以下步骤步骤一，采集胎心信号；步骤二，将步骤一获得的信号分为 三路第一路直接送单片机AD采样得到心音数字信号，第二路连接放大器后接功放电路， 第三路连接放大电路后分为两路，一路送单片机另一 AD通道采样，并将结果存入波形数据 区进行数字滤波，得到心跳波形和棒图，另一路经比较器整形后发送至单片机，由单片机进 行捕获，通过计算和滤波处理得出心率值；步骤三，将心音数字信号、心跳波形和心率值打 包存储为胎心音文件；所述的回放包括先读取胎心音文件，解包后提取心率值和心跳波 形数据，根据波形数据画出心跳波形和棒图，同时提取心音数据经DA处理后放出。
作为本发明的一种改进，所述的步骤三之后还包括单片机通过USB接口将胎心 音文件发送到上位机，并由上位机描绘胎心率趋势图。所述的步骤二的第一、三路信号处理由单片机完成。所述的单片机连接有SD卡，步骤三的胎心音文件存储于SD卡上。所述的SD卡上还存储有胎教音乐。所述的单片机还连接有音频芯片，且音频芯片与功放电路连接。所述的步骤一具体包括由胎心探头的激励电路产生一个频率为2MHz的正弦波 信号，加载到超声换能片的发射端，并将此信号作为载波输入到模拟乘法器；超声换能片接 收端接收到物体反射回的超声波并转换成电信号后，输入到模拟乘法器；接收部分采用模 拟乘法器MC1496将接收到的信号进行解调，输出差分电信号经放大滤波单元输出。所述的单片机还连接有显示屏，步骤二以及回放时的心跳波形、棒图和心率值均 显示于显示屏上。所述的心音数字信号、心跳波形和心率值存储的数据包格式为每个扇区的前 500个为胎心音数据，第501个存储心率值，后11个存储波形数据。采用这样的设计后，本发明在检测胎心时，可同步实现胎心音播放以及胎心率、心 跳波形、棒图的显示；在录制胎心音时，可同时录制胎心音、心跳波形和心率值；回放时可 实现胎心音回放与心率值、心跳波形显示的同步，不仅将最真实的胎心音回放，还使得对应 心率值的显示更为直观、更为清晰；并可控制播放胎教音乐，实现更为丰富的胎教功能。
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下 结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明的信号走向示意图。图2是本发明心音数字信号、心跳波形和心率值的数据包格式示意图。图3是本发明中单片机与SD卡、音频芯片的接口框图。图4是应用本发明方法的一种系统流程示意图。
具体实施例方式请参阅图1所示，本发明胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，可大致 分为存储模式、回放模式和胎教模式。其中，存储主要通过三个步骤实现。步骤一，采集胎心信号。具体来说，由胎心探头的激励电路产生一个频率为2MHz 的正弦波信号，加载到超声换能片的发射端，并将此信号作为载波输入到模拟乘法器。超声 换能片接收端接收到物体反射回的超声波并转换成电信号后，输入到模拟乘法器。接收部 分采用模拟乘法器MC1496将接收到的信号进行解调，输出差分电信号经放大滤波单元输
出ο步骤二，将步骤一获得的信号分为三路。第一路信号直接送至单片机AD采样，存储模式下，将胎心模拟信号转换为心音数 字信号。在正常测试模式、回放模式和胎教模式下不需要对此路信号采样。
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第二路信号经放大电路、功放电路和扬声器直接输出胎心音。回放模式时此路信 号断开。第三路信号经放大后又分为两路，一路送至单片机AD采样，结果存入波形数据区 进行数字滤波，得到心跳波形或棒图。其中，探头采集来的信号经过一系列放大电路的放 大，幅值增大，在TP8处将信号送入单片机的AD转换通道，对信号进行采样，这样就能够把 信号对应的幅值保存下来，信号越强幅值越大，AD后的数值就越大，单片机根据这个结果描 绘心跳波形和棒图，数值越大，棒图显示越高，这样就能通过看棒图高低来判断心跳信号的 强弱，更加直观。另一路经比较器整形后，原来的信号就变成了矩形波，每一次心跳对应了一个高 电平和一个低电平，单片机捕获矩形波的高低电平，通过计算时间，计算出心率值。第三路信号经处理得到的心跳波形、棒图和心率值均可通过连接于单片机的显示 屏实时显示。步骤三，将心音数字信号、心跳波形、棒图和心率值打包为胎心音文件，并存储于 与单片机连接的SD卡上。请配合参阅图2所示，在本发明中，心音数字信号、心跳波形和心 率值存储的数据包格式为每个扇区的前500个为胎心音数据，第501个存储心率值，后11 个存储波形数据，这样的数据格式保证了心音数据与波形数据的最接近的同步。较佳的，完成存储后，还可通过USB接口将单片机与PC、MP4等上位机建立通信连 接，单片机读取SD卡中存储的胎心音文件，通过串口发送到上位机，上位机接收到数据后， 利用上位机软件，描绘出胎心率趋势图。启动回放模式时，先读取SD卡内保存的胎心音文件，解包后提取心率值显示于彩 屏上，提取心跳波形数据，根据波形数据画出心跳波形和棒图显示在彩屏上，同时提取心音 数字信息经DA处理后放出，达到心音与心率、波形的同步。可通过模拟开关控制音频通路的选择当胎心仪处在正常的测试或者存储模式 时，模拟开关选择AN0L0G_S0UND_IN这个通路的声音，也就是探头采集过来的最原始的模 拟声音；如果是回放模式，就选择DA_S0UND_IN这个通路，也就是DA转换之后的声音信号， 此时，步骤二和步骤三中所述的信号的通道被关闭。选择胎教模式时，单片机读取存储在SD卡中胎教音乐，传送至音频(解码)芯片 解码后，通过功放电路、扬声器播放。请配合参阅图3所示，本发明的SD卡与单片机的SPIl接口相连，音频芯片与单片 机的SPI2接口相连。请配合参阅图4所示，根据本发明胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放方法 设计的一个具体系统流程，其先处于正常测试模式下，通过按键操作，进入存储、回放或者 胎教模式。进入存储(录音)模式时创建一个对应病历号的文件，每次定时器中断中将AD 采样的数据存入到写文件缓存中，每写够512个字节，就在创建的文件中写入一个扇区的 数据。回放时读取对应病历号文件，读取文件的一个扇区，分别提取数据，定时器中断中将 胎心音DA放出，心率值和波形在屏上显示，一个扇区的心音播放完毕后读取下一个扇区。以同时存储胎心音、胎心波形和胎心率为例来说。胎心音的处理探头采集的胎心音信号进行AD转换，12位AD转换后数据范围为 0-4096。胎心音AD转化结果=(此时电压/3. 3V满量程电压)*4096，与采集到的稳定基准值进行比较，在上下3个值以内都认为是干扰，如果信号在设定范围内，则进行自动放大处 理。将处理完的数据舍弃后4位后作为胎心音存储数据。胎心波形的处理探头采集来的信号经过放大滤波后送入单片机另一个AD通道， AD转换后经过滤波和自动增益程序，范围在0-4096之间，将信号压缩到0-33之间后根据数 值在彩屏上描点，显示心跳波形，再将信号压缩到0-15之间，根据结果画出棒图。胎心率的处理探头信号经过放大滤波后再经过一个比较器，原来的信号变成矩 形波，一个心跳信号对应着一个高、低电平，将输出的信号接到单片机的IO 口上，单片机通 过对这个信号的捕获，计算出高低电平的时间，并进行滤波处理从而计算出心率值。在定时器中断中采AD，每IMS采一次心音、波形数据，每Ims保存一个心音数据， 每执行一次波形绘制函数就保存一次波形数据，每采够500个胎心音数据就将已取得的心 音500个、一个心率值、最多11个波形数据(波形数据不足11个的，以Oxff补足)打包， 写入到对应文件中。本发明采用SD卡作为存储介质，单片机(STM32)作为系统核心，兼容性强、存储量 大，可以实现胎心音、心跳波形、胎心率数据的同步存储和回放，回放的时候一边听胎心音， 一边可以在彩屏上看见胎心率和指示心跳强弱的棒图，更加直观，更加真实的还原了录制 时候的情形，还可配合上位机软件描绘心率趋势图并保存或打印输出，从而更加适于实用。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本 领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发 明的保护范围内。
权利要求
一种胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在于所述的存储包括以下步骤步骤一，采集胎心信号；步骤二，将步骤一获得的信号分为三路第一路直接送单片机AD采样得到心音数字信号，第二路连接放大器后接功放电路，第三路连接放大电路后分为两路，一路送单片机另一AD通道采样，并将结果存入波形数据区进行数字滤波，得到心跳波形和棒图，另一路经比较器整形后发送至单片机，由单片机进行捕获，通过计算和滤波处理得出心率值；步骤三，将心音数字信号、心跳波形和心率值打包存储为胎心音文件；所述的回放包括先读取胎心音文件，解包后提取心率值和心跳波形数据，根据波形数据画出心跳波形和棒图，同时提取心音数据经DA处理后放出。
2.根据权利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的步骤三之后还包括单片机通过USB接口将胎心音文件发送到上位机，并由上位 机描绘胎心率趋势图。
3.根据权利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的步骤二的第一、三路信号处理由单片机完成。
4.根据权利要求3所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的单片机连接有SD卡，步骤三的胎心音文件存储于SD卡上。
5.根据权利要求4所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的SD卡上还存储有胎教音乐。
6.根据权利要求5所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的单片机还连接有音频芯片，且音频芯片与功放电路连接。
7.根据权利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的步骤一具体包括由胎心探头的激励电路产生一个频率为2MHz的正弦波信号，加载到超声换能片的发 射端，并将此信号作为载波输入到模拟乘法器；超声换能片接收端接收到物体反射回的超声波并转换成电信号后，输入到模拟乘法器；接收部分采用模拟乘法器MC1496将接收到的信号进行解调，输出差分电信号经放大 滤波单元输出。
8.根据权利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其特征在 于所述的单片机还连接有显示屏，步骤二以及回放时的心跳波形、棒图和心率值均显示于 显示屏上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方 法，其特征在于所述的心音数字信号、心跳波形和心率值存储的数据包格式为每个扇区的 前500个为胎心音数据，第501个存储心率值，后11个存储波形数据。
全文摘要
本发明是有关于一种胎心音、心跳波形和心率值同步存储回放的方法，其中存储主要包括采集胎心信号；将信号分为三路，第一路经AD采样得到心音数字信号，第二路连接放大器后接功放电路，第三路连接放大电路后分为两路，一路经AD采样得到心跳波形和棒图，另一路经比较器整形后由单片机捕获、计算和滤波得出心率值；将心音数字信号、心跳波形和心率值打包存储为胎心音文件；回放包括读取胎心音文件，解包后提取心率值和心跳波形数据，根据波形数据画出心跳波形和棒图，同时提取心音数据经DA处理后放出。本发明可实现胎心音、胎心率、心跳波形、棒图的同步显示、存储、回放，且显示更为直观、清晰，并可控制播放胎教音乐。
文档编号A61B8/02GK101889875SQ20101025949
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者侯丽亚, 孟倩, 王国宾, 胡坤 申请人:秦皇岛市康泰医学系统有限公司