專利名稱：胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及胎心檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ) 回放的方法。
背景技術(shù)：
超聲多普勒胎兒心率儀是產(chǎn)期胎心率檢測(cè)及胎兒監(jiān)護(hù)的重要工具。在檢測(cè)過(guò)程中 將胎心音或胎心率及時(shí)的記錄下來(lái)，可作為日常監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)為醫(yī)生的診斷提供依據(jù)，還可作 為紀(jì)念保存下來(lái)；在檢測(cè)之余播放胎教音樂(lè)，還可達(dá)到胎教的目的?，F(xiàn)有超聲多普勒胎兒心率儀采用的處理方法，可以達(dá)到檢測(cè)胎心率、顯示胎心率、 存儲(chǔ)胎心率、回放胎心音、胎教的效果，但是在實(shí)際使用時(shí)卻發(fā)現(xiàn)其還存在有若干缺點(diǎn)，因 未能達(dá)到最佳的使用效果，而其缺點(diǎn)可歸納如下1、采用黑白屏或無(wú)屏，只能顯示胎心率數(shù)值或文字等，無(wú)法顯示心跳波形和棒圖， 不能直觀形象的指示心跳信號(hào)發(fā)生和強(qiáng)弱信息；2、只能存儲(chǔ)胎心率，或者將胎心音信號(hào)AD采樣后存儲(chǔ)胎心音，沒(méi)有對(duì)信號(hào)幅值進(jìn) 行AD采樣，所以沒(méi)有波形數(shù)據(jù)，也不能將胎心音、胎心率和波形數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)；3、在回放時(shí)，相應(yīng)的也只能將存儲(chǔ)的胎心率或者胎心音顯示或放出，胎心音播放 和胎心率、波形顯示不能同步進(jìn)行；4、在與PC機(jī)通信時(shí)，只能實(shí)現(xiàn)胎心音文件的上傳，或者心率數(shù)據(jù)的上傳，不能將 心率值繪制成趨勢(shì)圖打印輸出。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的胎兒心率儀的處理方法顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待 加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種可同步存儲(chǔ)和回放胎心音、心跳波形和胎心率，并可播放 胎教音樂(lè)實(shí)現(xiàn)胎教的新的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，實(shí)屬當(dāng)前本領(lǐng) 域的重要研究課題之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的 方法，使其可同步存儲(chǔ)和回放胎心音、心跳波形和胎心率，并可播放胎教音樂(lè)實(shí)現(xiàn)胎教，從 而克服現(xiàn)有的胎兒心率儀的不足。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方 法，所述的存儲(chǔ)包括以下步驟步驟一，采集胎心信號(hào)；步驟二，將步驟一獲得的信號(hào)分為 三路第一路直接送單片機(jī)AD采樣得到心音數(shù)字信號(hào)，第二路連接放大器后接功放電路， 第三路連接放大電路后分為兩路，一路送單片機(jī)另一 AD通道采樣，并將結(jié)果存入波形數(shù)據(jù) 區(qū)進(jìn)行數(shù)字濾波，得到心跳波形和棒圖，另一路經(jīng)比較器整形后發(fā)送至單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn) 行捕獲，通過(guò)計(jì)算和濾波處理得出心率值；步驟三，將心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心率值打 包存儲(chǔ)為胎心音文件；所述的回放包括先讀取胎心音文件，解包后提取心率值和心跳波 形數(shù)據(jù)，根據(jù)波形數(shù)據(jù)畫出心跳波形和棒圖，同時(shí)提取心音數(shù)據(jù)經(jīng)DA處理后放出。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的步驟三之后還包括單片機(jī)通過(guò)USB接口將胎心 音文件發(fā)送到上位機(jī)，并由上位機(jī)描繪胎心率趨勢(shì)圖。所述的步驟二的第一、三路信號(hào)處理由單片機(jī)完成。所述的單片機(jī)連接有SD卡，步驟三的胎心音文件存儲(chǔ)于SD卡上。所述的SD卡上還存儲(chǔ)有胎教音樂(lè)。所述的單片機(jī)還連接有音頻芯片，且音頻芯片與功放電路連接。所述的步驟一具體包括由胎心探頭的激勵(lì)電路產(chǎn)生一個(gè)頻率為2MHz的正弦波 信號(hào)，加載到超聲換能片的發(fā)射端，并將此信號(hào)作為載波輸入到模擬乘法器；超聲換能片接 收端接收到物體反射回的超聲波并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，輸入到模擬乘法器；接收部分采用模 擬乘法器MC1496將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出差分電信號(hào)經(jīng)放大濾波單元輸出。所述的單片機(jī)還連接有顯示屏，步驟二以及回放時(shí)的心跳波形、棒圖和心率值均 顯示于顯示屏上。所述的心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心率值存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包格式為每個(gè)扇區(qū)的前 500個(gè)為胎心音數(shù)據(jù)，第501個(gè)存儲(chǔ)心率值，后11個(gè)存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)。采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明在檢測(cè)胎心時(shí)，可同步實(shí)現(xiàn)胎心音播放以及胎心率、心 跳波形、棒圖的顯示；在錄制胎心音時(shí)，可同時(shí)錄制胎心音、心跳波形和心率值；回放時(shí)可 實(shí)現(xiàn)胎心音回放與心率值、心跳波形顯示的同步，不僅將最真實(shí)的胎心音回放，還使得對(duì)應(yīng) 心率值的顯示更為直觀、更為清晰；并可控制播放胎教音樂(lè)，實(shí)現(xiàn)更為豐富的胎教功能。
上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下 結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的信號(hào)走向示意圖。圖2是本發(fā)明心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心率值的數(shù)據(jù)包格式示意圖。圖3是本發(fā)明中單片機(jī)與SD卡、音頻芯片的接口框圖。圖4是應(yīng)用本發(fā)明方法的一種系統(tǒng)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，可大致 分為存儲(chǔ)模式、回放模式和胎教模式。其中，存儲(chǔ)主要通過(guò)三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。步驟一，采集胎心信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，由胎心探頭的激勵(lì)電路產(chǎn)生一個(gè)頻率為2MHz 的正弦波信號(hào)，加載到超聲換能片的發(fā)射端，并將此信號(hào)作為載波輸入到模擬乘法器。超聲 換能片接收端接收到物體反射回的超聲波并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，輸入到模擬乘法器。接收部 分采用模擬乘法器MC1496將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出差分電信號(hào)經(jīng)放大濾波單元輸
出ο步驟二，將步驟一獲得的信號(hào)分為三路。第一路信號(hào)直接送至單片機(jī)AD采樣，存儲(chǔ)模式下，將胎心模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為心音數(shù) 字信號(hào)。在正常測(cè)試模式、回放模式和胎教模式下不需要對(duì)此路信號(hào)采樣。
4
第二路信號(hào)經(jīng)放大電路、功放電路和揚(yáng)聲器直接輸出胎心音。回放模式時(shí)此路信 號(hào)斷開(kāi)。第三路信號(hào)經(jīng)放大后又分為兩路，一路送至單片機(jī)AD采樣，結(jié)果存入波形數(shù)據(jù)區(qū) 進(jìn)行數(shù)字濾波，得到心跳波形或棒圖。其中，探頭采集來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列放大電路的放 大，幅值增大，在TP8處將信號(hào)送入單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換通道，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，這樣就能夠把 信號(hào)對(duì)應(yīng)的幅值保存下來(lái)，信號(hào)越強(qiáng)幅值越大，AD后的數(shù)值就越大，單片機(jī)根據(jù)這個(gè)結(jié)果描 繪心跳波形和棒圖，數(shù)值越大，棒圖顯示越高，這樣就能通過(guò)看棒圖高低來(lái)判斷心跳信號(hào)的 強(qiáng)弱，更加直觀。另一路經(jīng)比較器整形后，原來(lái)的信號(hào)就變成了矩形波，每一次心跳對(duì)應(yīng)了一個(gè)高 電平和一個(gè)低電平，單片機(jī)捕獲矩形波的高低電平，通過(guò)計(jì)算時(shí)間，計(jì)算出心率值。第三路信號(hào)經(jīng)處理得到的心跳波形、棒圖和心率值均可通過(guò)連接于單片機(jī)的顯示 屏實(shí)時(shí)顯示。步驟三，將心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形、棒圖和心率值打包為胎心音文件，并存儲(chǔ)于 與單片機(jī)連接的SD卡上。請(qǐng)配合參閱圖2所示，在本發(fā)明中，心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心 率值存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包格式為每個(gè)扇區(qū)的前500個(gè)為胎心音數(shù)據(jù)，第501個(gè)存儲(chǔ)心率值，后11 個(gè)存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)格式保證了心音數(shù)據(jù)與波形數(shù)據(jù)的最接近的同步。較佳的，完成存儲(chǔ)后，還可通過(guò)USB接口將單片機(jī)與PC、MP4等上位機(jī)建立通信連 接，單片機(jī)讀取SD卡中存儲(chǔ)的胎心音文件，通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)，上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后， 利用上位機(jī)軟件，描繪出胎心率趨勢(shì)圖。啟動(dòng)回放模式時(shí)，先讀取SD卡內(nèi)保存的胎心音文件，解包后提取心率值顯示于彩 屏上，提取心跳波形數(shù)據(jù)，根據(jù)波形數(shù)據(jù)畫出心跳波形和棒圖顯示在彩屏上，同時(shí)提取心音 數(shù)字信息經(jīng)DA處理后放出，達(dá)到心音與心率、波形的同步。可通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)控制音頻通路的選擇當(dāng)胎心儀處在正常的測(cè)試或者存儲(chǔ)模式 時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)選擇AN0L0G_S0UND_IN這個(gè)通路的聲音，也就是探頭采集過(guò)來(lái)的最原始的模 擬聲音；如果是回放模式，就選擇DA_S0UND_IN這個(gè)通路，也就是DA轉(zhuǎn)換之后的聲音信號(hào)， 此時(shí)，步驟二和步驟三中所述的信號(hào)的通道被關(guān)閉。選擇胎教模式時(shí)，單片機(jī)讀取存儲(chǔ)在SD卡中胎教音樂(lè)，傳送至音頻(解碼)芯片 解碼后，通過(guò)功放電路、揚(yáng)聲器播放。請(qǐng)配合參閱圖3所示，本發(fā)明的SD卡與單片機(jī)的SPIl接口相連，音頻芯片與單片 機(jī)的SPI2接口相連。請(qǐng)配合參閱圖4所示，根據(jù)本發(fā)明胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放方法 設(shè)計(jì)的一個(gè)具體系統(tǒng)流程，其先處于正常測(cè)試模式下，通過(guò)按鍵操作，進(jìn)入存儲(chǔ)、回放或者 胎教模式。進(jìn)入存儲(chǔ)(錄音)模式時(shí)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)病歷號(hào)的文件，每次定時(shí)器中斷中將AD 采樣的數(shù)據(jù)存入到寫文件緩存中，每寫夠512個(gè)字節(jié)，就在創(chuàng)建的文件中寫入一個(gè)扇區(qū)的 數(shù)據(jù)。回放時(shí)讀取對(duì)應(yīng)病歷號(hào)文件，讀取文件的一個(gè)扇區(qū)，分別提取數(shù)據(jù)，定時(shí)器中斷中將 胎心音DA放出，心率值和波形在屏上顯示，一個(gè)扇區(qū)的心音播放完畢后讀取下一個(gè)扇區(qū)。以同時(shí)存儲(chǔ)胎心音、胎心波形和胎心率為例來(lái)說(shuō)。胎心音的處理探頭采集的胎心音信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，12位AD轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)范圍為 0-4096。胎心音AD轉(zhuǎn)化結(jié)果=(此時(shí)電壓/3. 3V滿量程電壓)*4096，與采集到的穩(wěn)定基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在上下3個(gè)值以內(nèi)都認(rèn)為是干擾，如果信號(hào)在設(shè)定范圍內(nèi)，則進(jìn)行自動(dòng)放大處 理。將處理完的數(shù)據(jù)舍棄后4位后作為胎心音存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。胎心波形的處理探頭采集來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波后送入單片機(jī)另一個(gè)AD通道， AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)過(guò)濾波和自動(dòng)增益程序，范圍在0-4096之間，將信號(hào)壓縮到0-33之間后根據(jù)數(shù) 值在彩屏上描點(diǎn)，顯示心跳波形，再將信號(hào)壓縮到0-15之間，根據(jù)結(jié)果畫出棒圖。胎心率的處理探頭信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波后再經(jīng)過(guò)一個(gè)比較器，原來(lái)的信號(hào)變成矩 形波，一個(gè)心跳信號(hào)對(duì)應(yīng)著一個(gè)高、低電平，將輸出的信號(hào)接到單片機(jī)的IO 口上，單片機(jī)通 過(guò)對(duì)這個(gè)信號(hào)的捕獲，計(jì)算出高低電平的時(shí)間，并進(jìn)行濾波處理從而計(jì)算出心率值。在定時(shí)器中斷中采AD，每IMS采一次心音、波形數(shù)據(jù)，每Ims保存一個(gè)心音數(shù)據(jù)， 每執(zhí)行一次波形繪制函數(shù)就保存一次波形數(shù)據(jù)，每采夠500個(gè)胎心音數(shù)據(jù)就將已取得的心 音500個(gè)、一個(gè)心率值、最多11個(gè)波形數(shù)據(jù)(波形數(shù)據(jù)不足11個(gè)的，以O(shè)xff補(bǔ)足)打包， 寫入到對(duì)應(yīng)文件中。本發(fā)明采用SD卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，單片機(jī)(STM32)作為系統(tǒng)核心，兼容性強(qiáng)、存儲(chǔ)量 大，可以實(shí)現(xiàn)胎心音、心跳波形、胎心率數(shù)據(jù)的同步存儲(chǔ)和回放，回放的時(shí)候一邊聽(tīng)胎心音， 一邊可以在彩屏上看見(jiàn)胎心率和指示心跳強(qiáng)弱的棒圖，更加直觀，更加真實(shí)的還原了錄制 時(shí)候的情形，還可配合上位機(jī)軟件描繪心率趨勢(shì)圖并保存或打印輸出，從而更加適于實(shí)用。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本 領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā) 明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在于所述的存儲(chǔ)包括以下步驟步驟一，采集胎心信號(hào)；步驟二，將步驟一獲得的信號(hào)分為三路第一路直接送單片機(jī)AD采樣得到心音數(shù)字信號(hào)，第二路連接放大器后接功放電路，第三路連接放大電路后分為兩路，一路送單片機(jī)另一AD通道采樣，并將結(jié)果存入波形數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行數(shù)字濾波，得到心跳波形和棒圖，另一路經(jīng)比較器整形后發(fā)送至單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行捕獲，通過(guò)計(jì)算和濾波處理得出心率值；步驟三，將心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心率值打包存儲(chǔ)為胎心音文件；所述的回放包括先讀取胎心音文件，解包后提取心率值和心跳波形數(shù)據(jù)，根據(jù)波形數(shù)據(jù)畫出心跳波形和棒圖，同時(shí)提取心音數(shù)據(jù)經(jīng)DA處理后放出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的步驟三之后還包括單片機(jī)通過(guò)USB接口將胎心音文件發(fā)送到上位機(jī)，并由上位 機(jī)描繪胎心率趨勢(shì)圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的步驟二的第一、三路信號(hào)處理由單片機(jī)完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的單片機(jī)連接有SD卡，步驟三的胎心音文件存儲(chǔ)于SD卡上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的SD卡上還存儲(chǔ)有胎教音樂(lè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的單片機(jī)還連接有音頻芯片，且音頻芯片與功放電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的步驟一具體包括由胎心探頭的激勵(lì)電路產(chǎn)生一個(gè)頻率為2MHz的正弦波信號(hào)，加載到超聲換能片的發(fā) 射端，并將此信號(hào)作為載波輸入到模擬乘法器；超聲換能片接收端接收到物體反射回的超聲波并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，輸入到模擬乘法器；接收部分采用模擬乘法器MC1496將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出差分電信號(hào)經(jīng)放大 濾波單元輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其特征在 于所述的單片機(jī)還連接有顯示屏，步驟二以及回放時(shí)的心跳波形、棒圖和心率值均顯示于 顯示屏上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方 法，其特征在于所述的心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心率值存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包格式為每個(gè)扇區(qū)的 前500個(gè)為胎心音數(shù)據(jù)，第501個(gè)存儲(chǔ)心率值，后11個(gè)存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲(chǔ)回放的方法，其中存儲(chǔ)主要包括采集胎心信號(hào)；將信號(hào)分為三路，第一路經(jīng)AD采樣得到心音數(shù)字信號(hào)，第二路連接放大器后接功放電路，第三路連接放大電路后分為兩路，一路經(jīng)AD采樣得到心跳波形和棒圖，另一路經(jīng)比較器整形后由單片機(jī)捕獲、計(jì)算和濾波得出心率值；將心音數(shù)字信號(hào)、心跳波形和心率值打包存儲(chǔ)為胎心音文件；回放包括讀取胎心音文件，解包后提取心率值和心跳波形數(shù)據(jù)，根據(jù)波形數(shù)據(jù)畫出心跳波形和棒圖，同時(shí)提取心音數(shù)據(jù)經(jīng)DA處理后放出。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)胎心音、胎心率、心跳波形、棒圖的同步顯示、存儲(chǔ)、回放，且顯示更為直觀、清晰，并可控制播放胎教音樂(lè)。
文檔編號(hào)A61B8/02GK101889875SQ20101025949
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者侯麗亞, 孟倩, 王國(guó)賓, 胡坤 申請(qǐng)人:秦皇島市康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)有限公司