專利名稱：胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法
技術領域：
本發明涉及胎心檢測領域，特別是涉及一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲 回放的方法。
背景技術：
超聲多普勒胎兒心率儀是產期胎心率檢測及胎兒監護的重要工具。在檢測過程中 將胎心音或胎心率及時的記錄下來，可作為日常監護數據為醫生的診斷提供依據，還可作 為紀念保存下來；在檢測之余播放胎教音樂，還可達到胎教的目的。現有超聲多普勒胎兒心率儀采用的處理方法，可以達到檢測胎心率、顯示胎心率、 存儲胎心率、回放胎心音、胎教的效果，但是在實際使用時卻發現其還存在有若干缺點，因 未能達到最佳的使用效果，而其缺點可歸納如下1、采用黑白屏或無屏，只能顯示胎心率數值或文字等，無法顯示心跳波形和棒圖， 不能直觀形象的指示心跳信號發生和強弱信息；2、只能存儲胎心率，或者將胎心音信號AD采樣后存儲胎心音，沒有對信號幅值進 行AD采樣，所以沒有波形數據，也不能將胎心音、胎心率和波形數據同步存儲；3、在回放時，相應的也只能將存儲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行；4、在與PC機通信時，只能實現胎心音文件的上傳，或者心率數據的上傳，不能將 心率值繪制成趨勢圖打印輸出。由此可見，上述現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 加以進一步改進。如何能創設一種可同步存儲和回放胎心音、心跳波形和胎心率，并可播放 胎教音樂實現胎教的新的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，實屬當前本領 域的重要研究課題之一。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的 方法，使其可同步存儲和回放胎心音、心跳波形和胎心率，并可播放胎教音樂實現胎教，從 而克服現有的胎兒心率儀的不足。為解決上述技術問題，本發明一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方 法，所述的存儲包括以下步驟步驟一，采集胎心信號；步驟二，將步驟一獲得的信號分為 三路第一路直接送單片機AD采樣得到心音數字信號，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，一路送單片機另一 AD通道采樣，并將結果存入波形數據 區進行數字濾波，得到心跳波形和棒圖，另一路經比較器整形后發送至單片機，由單片機進 行捕獲，通過計算和濾波處理得出心率值；步驟三，將心音數字信號、心跳波形和心率值打 包存儲為胎心音文件；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 形數據，根據波形數據畫出心跳波形和棒圖，同時提取心音數據經DA處理后放出。
作為本發明的一種改進，所述的步驟三之后還包括單片機通過USB接口將胎心 音文件發送到上位機，并由上位機描繪胎心率趨勢圖。所述的步驟二的第一、三路信號處理由單片機完成。所述的單片機連接有SD卡，步驟三的胎心音文件存儲于SD卡上。所述的SD卡上還存儲有胎教音樂。所述的單片機還連接有音頻芯片，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電路產生一個頻率為2MHz的正弦波 信號，加載到超聲換能片的發射端，并將此信號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換成電信號后，輸入到模擬乘法器；接收部分采用模 擬乘法器MC1496將接收到的信號進行解調，輸出差分電信號經放大濾波單元輸出。所述的單片機還連接有顯示屏，步驟二以及回放時的心跳波形、棒圖和心率值均 顯示于顯示屏上。所述的心音數字信號、心跳波形和心率值存儲的數據包格式為每個扇區的前 500個為胎心音數據，第501個存儲心率值，后11個存儲波形數據。采用這樣的設計后，本發明在檢測胎心時，可同步實現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，可同時錄制胎心音、心跳波形和心率值；回放時可 實現胎心音回放與心率值、心跳波形顯示的同步，不僅將最真實的胎心音回放，還使得對應 心率值的顯示更為直觀、更為清晰；并可控制播放胎教音樂，實現更為豐富的胎教功能。
上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下 結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。圖1是本發明的信號走向示意圖。圖2是本發明心音數字信號、心跳波形和心率值的數據包格式示意圖。圖3是本發明中單片機與SD卡、音頻芯片的接口框圖。圖4是應用本發明方法的一種系統流程示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發明胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，可大致 分為存儲模式、回放模式和胎教模式。其中，存儲主要通過三個步驟實現。步驟一，采集胎心信號。具體來說，由胎心探頭的激勵電路產生一個頻率為2MHz 的正弦波信號，加載到超聲換能片的發射端，并將此信號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換成電信號后，輸入到模擬乘法器。接收部 分采用模擬乘法器MC1496將接收到的信號進行解調，輸出差分電信號經放大濾波單元輸
出ο步驟二，將步驟一獲得的信號分為三路。第一路信號直接送至單片機AD采樣，存儲模式下，將胎心模擬信號轉換為心音數 字信號。在正常測試模式、回放模式和胎教模式下不需要對此路信號采樣。
4
第二路信號經放大電路、功放電路和揚聲器直接輸出胎心音。回放模式時此路信 號斷開。第三路信號經放大后又分為兩路，一路送至單片機AD采樣，結果存入波形數據區 進行數字濾波，得到心跳波形或棒圖。其中，探頭采集來的信號經過一系列放大電路的放 大，幅值增大，在TP8處將信號送入單片機的AD轉換通道，對信號進行采樣，這樣就能夠把 信號對應的幅值保存下來，信號越強幅值越大，AD后的數值就越大，單片機根據這個結果描 繪心跳波形和棒圖，數值越大，棒圖顯示越高，這樣就能通過看棒圖高低來判斷心跳信號的 強弱，更加直觀。另一路經比較器整形后，原來的信號就變成了矩形波，每一次心跳對應了一個高 電平和一個低電平，單片機捕獲矩形波的高低電平，通過計算時間，計算出心率值。第三路信號經處理得到的心跳波形、棒圖和心率值均可通過連接于單片機的顯示 屏實時顯示。步驟三，將心音數字信號、心跳波形、棒圖和心率值打包為胎心音文件，并存儲于 與單片機連接的SD卡上。請配合參閱圖2所示，在本發明中，心音數字信號、心跳波形和心 率值存儲的數據包格式為每個扇區的前500個為胎心音數據，第501個存儲心率值，后11 個存儲波形數據，這樣的數據格式保證了心音數據與波形數據的最接近的同步。較佳的，完成存儲后，還可通過USB接口將單片機與PC、MP4等上位機建立通信連 接，單片機讀取SD卡中存儲的胎心音文件，通過串口發送到上位機，上位機接收到數據后， 利用上位機軟件，描繪出胎心率趨勢圖。啟動回放模式時，先讀取SD卡內保存的胎心音文件，解包后提取心率值顯示于彩 屏上，提取心跳波形數據，根據波形數據畫出心跳波形和棒圖顯示在彩屏上，同時提取心音 數字信息經DA處理后放出，達到心音與心率、波形的同步。可通過模擬開關控制音頻通路的選擇當胎心儀處在正常的測試或者存儲模式 時，模擬開關選擇AN0L0G_S0UND_IN這個通路的聲音，也就是探頭采集過來的最原始的模 擬聲音；如果是回放模式，就選擇DA_S0UND_IN這個通路，也就是DA轉換之后的聲音信號， 此時，步驟二和步驟三中所述的信號的通道被關閉。選擇胎教模式時，單片機讀取存儲在SD卡中胎教音樂，傳送至音頻(解碼)芯片 解碼后，通過功放電路、揚聲器播放。請配合參閱圖3所示，本發明的SD卡與單片機的SPIl接口相連，音頻芯片與單片 機的SPI2接口相連。請配合參閱圖4所示，根據本發明胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放方法 設計的一個具體系統流程，其先處于正常測試模式下，通過按鍵操作，進入存儲、回放或者 胎教模式。進入存儲(錄音)模式時創建一個對應病歷號的文件，每次定時器中斷中將AD 采樣的數據存入到寫文件緩存中，每寫夠512個字節，就在創建的文件中寫入一個扇區的 數據。回放時讀取對應病歷號文件，讀取文件的一個扇區，分別提取數據，定時器中斷中將 胎心音DA放出，心率值和波形在屏上顯示，一個扇區的心音播放完畢后讀取下一個扇區。以同時存儲胎心音、胎心波形和胎心率為例來說。胎心音的處理探頭采集的胎心音信號進行AD轉換，12位AD轉換后數據范圍為 0-4096。胎心音AD轉化結果=(此時電壓/3. 3V滿量程電壓)*4096，與采集到的穩定基準值進行比較，在上下3個值以內都認為是干擾，如果信號在設定范圍內，則進行自動放大處 理。將處理完的數據舍棄后4位后作為胎心音存儲數據。胎心波形的處理探頭采集來的信號經過放大濾波后送入單片機另一個AD通道， AD轉換后經過濾波和自動增益程序，范圍在0-4096之間，將信號壓縮到0-33之間后根據數 值在彩屏上描點，顯示心跳波形，再將信號壓縮到0-15之間，根據結果畫出棒圖。胎心率的處理探頭信號經過放大濾波后再經過一個比較器，原來的信號變成矩 形波，一個心跳信號對應著一個高、低電平，將輸出的信號接到單片機的IO 口上，單片機通 過對這個信號的捕獲，計算出高低電平的時間，并進行濾波處理從而計算出心率值。在定時器中斷中采AD，每IMS采一次心音、波形數據，每Ims保存一個心音數據， 每執行一次波形繪制函數就保存一次波形數據，每采夠500個胎心音數據就將已取得的心 音500個、一個心率值、最多11個波形數據(波形數據不足11個的，以Oxff補足)打包， 寫入到對應文件中。本發明采用SD卡作為存儲介質，單片機(STM32)作為系統核心，兼容性強、存儲量 大，可以實現胎心音、心跳波形、胎心率數據的同步存儲和回放，回放的時候一邊聽胎心音， 一邊可以在彩屏上看見胎心率和指示心跳強弱的棒圖，更加直觀，更加真實的還原了錄制 時候的情形，還可配合上位機軟件描繪心率趨勢圖并保存或打印輸出，從而更加適于實用。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，本 領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發 明的保護范圍內。
權利要求
一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在于所述的存儲包括以下步驟步驟一，采集胎心信號；步驟二，將步驟一獲得的信號分為三路第一路直接送單片機AD采樣得到心音數字信號，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，一路送單片機另一AD通道采樣，并將結果存入波形數據區進行數字濾波，得到心跳波形和棒圖，另一路經比較器整形后發送至單片機，由單片機進行捕獲，通過計算和濾波處理得出心率值；步驟三，將心音數字信號、心跳波形和心率值打包存儲為胎心音文件；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據，根據波形數據畫出心跳波形和棒圖，同時提取心音數據經DA處理后放出。
2.根據權利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的步驟三之后還包括單片機通過USB接口將胎心音文件發送到上位機，并由上位 機描繪胎心率趨勢圖。
3.根據權利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的步驟二的第一、三路信號處理由單片機完成。
4.根據權利要求3所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的單片機連接有SD卡，步驟三的胎心音文件存儲于SD卡上。
5.根據權利要求4所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的SD卡上還存儲有胎教音樂。
6.根據權利要求5所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的單片機還連接有音頻芯片，且音頻芯片與功放電路連接。
7.根據權利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的步驟一具體包括由胎心探頭的激勵電路產生一個頻率為2MHz的正弦波信號，加載到超聲換能片的發 射端，并將此信號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換成電信號后，輸入到模擬乘法器；接收部分采用模擬乘法器MC1496將接收到的信號進行解調，輸出差分電信號經放大 濾波單元輸出。
8.根據權利要求1所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其特征在 于所述的單片機還連接有顯示屏，步驟二以及回放時的心跳波形、棒圖和心率值均顯示于 顯示屏上。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方 法，其特征在于所述的心音數字信號、心跳波形和心率值存儲的數據包格式為每個扇區的 前500個為胎心音數據，第501個存儲心率值，后11個存儲波形數據。
全文摘要
本發明是有關于一種胎心音、心跳波形和心率值同步存儲回放的方法，其中存儲主要包括采集胎心信號；將信號分為三路，第一路經AD采樣得到心音數字信號，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AD采樣得到心跳波形和棒圖，另一路經比較器整形后由單片機捕獲、計算和濾波得出心率值；將心音數字信號、心跳波形和心率值打包存儲為胎心音文件；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據，根據波形數據畫出心跳波形和棒圖，同時提取心音數據經DA處理后放出。本發明可實現胎心音、胎心率、心跳波形、棒圖的同步顯示、存儲、回放，且顯示更為直觀、清晰，并可控制播放胎教音樂。
文檔編號A61B8/02GK101889875SQ20101025949
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月23日 優先權日2010年8月23日
發明者侯麗亞, 孟倩, 王國賓, 胡坤 申請人:秦皇島市康泰醫學系統有限公司