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一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2013-08-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2014-05-28
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2023-08-12
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 实用新型
申请号 CN201320490102.7 申请日 2013-08-12
公开/公告号 CN203609443U 公开/公告日 2014-05-28
授权日 2014-05-28 预估到期日 2023-08-12
申请年 2013年 公开/公告年 2014年
缴费截止日
分类号 A61B7/04G08C17/02H04B5/00H04M1/725G06F19/00 主分类号 A61B7/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 U
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 1
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 赵治栋、何圣康 第一发明人 赵治栋
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州求是专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本实用新型涉及一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统。本实用新型中的医用听诊头和驻极体传声器构成传感器,将心音信号由声音信号转换为电压信号;滤波电路由30赫兹高通滤波器和500赫兹低通滤波器组成,完成对电压信号的滤波,经滤波的数据送至dsPIC芯片电路进行A/D转换;经过dsPIC芯片的A/D转换后,心音数据通过HC-05蓝牙模块发送至Android手机;NFC标签用于建立Android手机和HC-05蓝牙模块的配对;Android手机完成心音的采集、存储。本实用新型简化了用户采集心音信号的过程,可方便快捷地完成心音信号的采集,并通过基于NFC和蓝牙的无线传输技术完成心音信号的数据传输。
  • 摘要附图
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
  • 说明书附图:图1
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
  • 说明书附图:图2
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
  • 说明书附图:图3
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
  • 说明书附图:图4
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
  • 说明书附图:图5
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
  • 说明书附图:图6
    一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2014-05-28 授权
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统,包括医用听诊头、驻极体传声器、滤波电路、dsPIC芯片电路、HC-05蓝牙模块、三星TecTiles NFC标签和Android手机,其特征在于:
医用听诊头和驻极体传声器构成传感器,将心音信号由声音信号转换为电压信号;滤波电路由30赫兹高通滤波器和500赫兹低通滤波器组成,完成对电压信号的滤波,经滤波的数据送至dsPIC芯片电路进行A/D转换;经过dsPIC芯片的A/D转换后,心音数据通过HC-05蓝牙模块发送至Android手机;三星TecTiles NFC标签用于建立Android手机和HC-05蓝牙模块的配对;Android手机完成心音的采集、存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统,其特征在于:所述的30赫兹高通滤波器是一个4阶的30赫兹巴特沃斯高通滤波器,由芯片MCP609以及芯片MCP6217构成;500赫兹低通滤波器由芯片MCP609中的两片运放构成。

3.根据权利要求1所述的一种基于NFC和蓝牙的心音传输管理系统,其特征在于:所述的dsPIC芯片电路作为主控制电路,其主要功能包括电源管理、按键控制和A/D转换,主控制芯片选择Microchip公司的dsPIC33FJ128MC706芯片;心音的采样频率为2000赫兹,采用12位A/D转换,串口的波特率选取为57600kbps,通过串口接收指令开始A/D转换或者停止A/D转换。
说明书

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种基于NFC和蓝牙的心音信号管理系统,属于心音信号处理和传输技术领域。

背景技术

[0002] 心音信号来自于身体内部,是心血管机械运动的反映。心音作为人体内部最为重要的生理信号之一,对于心音信号的分析有助于心脏疾病的诊断。方便高效的心音采集传输系统对于基于心音的病理研究有十分重要的意义。
[0003] 目前基于心音信号的接收传输系统,主要是通过心音传感器接受心音,通过计算机声卡接收心音信号,并传输至计算机,通过计算机完成心音波形的显示,然后进行相应的特征提取。由于计算机比较庞大,不利于便携,所以无法方便地完成心音信号的采集工作。此外,通过计算机声卡接收心音,需要用户就近采集心音信号,通常无法做到心音信号的无线传输。鉴于上述原因,需要寻找一种支持无线传输的心音采集传输设备。
[0004] 随着蓝牙技术的高速发展,蓝牙传输技术已广泛应用于数据传输领域。作为一种短距离的无线传输技术,蓝牙传输技术具备适用设备多、安全加密、抗干扰能力强、使用方便、工作频段全球通用、兼容性好等特点,非常适用于心音信号数据的传输。然而,由于蓝牙技术在进行多设备间的近距离通信时,考虑到频带复用以及安全性等因素,在设备间传输数据之前需要进行连接操作,对于未配对的设备还需要先搜索附近活动设备,然后通过PIN 密码进行设备间的配对操作。通常蓝牙设备的配对过程需要占用5 秒至6 秒时间,而在拥挤的环境中最长要占用近30 秒,这大大降低了用户的操作体验。
[0005] 利用NFC技术简化蓝牙配对可以减少上述蓝牙传输数据前连接过程的耗时。NFC(近场通信)是一种用于近距离无线通信的一种新技术,它由无线射频识别技术(RFID)结合传统的近距离互联技术发展而来,该技术用于两个设备在极近距离(10cm左右)通过触碰方式完成通信。使用NFC 技术完成数据交换,具备便捷、安全性高、功耗低等特点。利用NFC 为蓝牙建立连接,结合了NFC 与蓝牙传输技术,可以有效避免传统蓝牙传输连接过程搜索设备、配对等复杂操作。与此同时,保证了数据传输的安全性,解决了蓝牙传输连接过程复杂、设备功耗大、传输安全性较差等问题。
[0006] 随着通信技术的飞速发展,手机成为人们日常生活中必不可少的通信工具。搭载Android操作系统的智能手机,基于其平台的高度开放性、方便高效的开发方式,已经成为目前市场占有率最高的手机操作系统。结合NFC以及蓝牙技术,并利用Android手机开发心音采集传输系统,符合人们对于心音采集设备的便携性要求。

发明内容

[0007] 本实用新型的目的在于提出一种基于NFC和蓝牙的心音接收、传输系统。能够完成心音信号的采集,并利用NFC和蓝牙技术将心音信号传输至Android智能手机完成数据存储。
[0008] 本实用新型包括医用听诊头、驻极体传声器、滤波电路、dsPIC芯片电路、HC-05蓝牙模块、三星TecTiles NFC标签和Android手机。
[0009] 医用听诊头和驻极体传声器构成传感器,将心音信号由声音信号转换为电压信号;滤波电路由30赫兹高通滤波器和500赫兹低通滤波器组成,完成对电压信号的滤波,经滤波的数据送至dsPIC芯片电路进行A/D转换;经过dsPIC芯片的A/D转换后,心音数据通过HC-05蓝牙模块发送至Android手机;三星TecTiles NFC标签用于建立Android手机和HC-05蓝牙模块的配对;Android手机完成心音的采集、存储。
[0010] 所述的30赫兹高通滤波器是一个4阶的30赫兹巴特沃斯高通滤波器,由芯片MCP609以及芯片MCP6217构成;500赫兹低通滤波器由芯片MCP609中的两片运放构成。
[0011] 所述的dsPIC芯片电路作为主控制电路,其主要功能包括电源管理、按键控制和A/D转换,主控制芯片选择Microchip公司的dsPIC33FJ128MC706芯片;心音的采样频率为2000赫兹,采用12位A/D转换,串口的波特率选取为57600kbps,通过串口接收指令开始A/D转换或者停止A/D转换。
[0012] 本实用新型的有益效果:基于NFC和蓝牙技术的心音信号的采集、传输和存储,简化了用户采集心音信号的过程。用户使用该系统可以方便快捷地完成心音信号的采集,并通过基于NFC和蓝牙的无线传输技术完成心音信号的数据传输。

实施方案

[0019] 下面结合具体实施方式和附图对本实用新型进行详细描述。
[0020] 如图1所示,人体心音信号的采集传感器使用驻极体传声器和医用听诊头构成,驻极体传声器具备结构简单、抗干扰能力强、体积小的特点。使用驻极体传声器采集的心音信号,经过滤波电路滤除心音信号有效频率范围外的噪声分量,通过驻极体传声器得到的心音信号除了心音的有效成分外还包含了呼吸音、听诊头和衣物之间的摩擦音等噪声,必须滤除这些噪声分量。心音的有效频率范围在200赫兹左右,滤波电路的频率范围在30赫兹到500赫兹之间。30赫兹高通滤波器由MCP609和MCP6217构成,为一个4阶巴特沃斯高通滤波器。500赫兹低通滤波器由MCP609构成,用来滤除心音信号中的高频噪声分量。dsPIC芯片电路作为主控制电路,其主要功能包括电源管理(休眠、唤醒)、按键控制、A/D转换。主控制芯片选择Microchip公司的dsPIC33FJ128MC706芯片。心音硬件采集单元的采样频率为2000赫兹,采用12位A/D转换,串口的波特率选取为57600kbps,通过串口接收指令开始A/D转换或者停止A/D转换。主控芯片的串口与HC-05模块连接,将A/D转换的心音信号通过蓝牙发送至Android智能手机。NFC标签的主要功能是完成Android智能手机的蓝牙配对,传统方法建立蓝牙数据连接过程复杂、设备功耗大、传输安全性较差。利用NFC技术完成Android上位机和蓝牙模块的配对,具备方便快捷、安全性高、功耗低等特点,首先往NFC标签中写入HC-05蓝牙模块的MAC地址以及AAR(Android Application Record),MAC地址在Android智能手机触碰标签的同时传给Android智能手机,AAR指定标签打开的Android应用包名。MAC地址以及AAR数据作为NdefMessage的NdefRecord保存在NFC标签内部。
[0021] 如图2所示,为系统软件功能示意图。该系统软件主要包括四大功能模块:NFC响应、蓝牙匹配、心音采集、数据管理。
[0022] NFC响应模块的主要功能是启动应用、获取蓝牙地址建立连接、触碰连接,通过手机和NFC标签触碰建立Android智能手机和HC-05模块的配对连接,并获得BluetoothSocket对象。蓝牙匹配模块的主要功能是搜索设备、配对连接,通过传统的搜索蓝牙设备建立Android智能手机和蓝牙模块的连接。心音采集模块的主要功能是基本信息注册、信号采集以及波形显示,完成心音的采集和存储。数据管理模块的主要功能是管理员登陆、注册用户查询、用户信息管理,完成对于存储于Android智能手机的心音数据的管理。下面详细介绍上述四大功能模块的详细功能实现。
[0023] 如图3所示,在NFC响应模块,通过手机触碰NFC标签建立蓝牙通信。首先,Android智能手机内置的NFC天线与NFC标签触碰,由于NFC是短距离无线通信技术,其通信距离在10厘米以内。当轻触标签后,Android智能手机获得一个表示该标签以及其负载的Intent,从该Intent中可以读取标签中的NdefMessage对象,该NdefMessage中包括相应HC-05模块的MAC地址以及AAR(Android Application Record),该AAR指定了标签启动的Android应用包名。通过刷NFC标签,打开对应的软件。在读取蓝牙模块MAC地址的同时,打开蓝牙,然后注册UUID。通过NFC标签中读取的MAC地址,获得BluetoothDevice对象,进而获得BluetoothSocket对象。设置Application全局变量,将该BluetoothSocket对象作为全局变量保存,方便心音采集模块对于该BluetoothSocket对象的调用。
[0024] 如图4所示,在蓝牙匹配模块,使用传统的蓝牙配对方式完成Android智能手机和HC-05蓝牙模块的配对连接。首先,打开蓝牙,注册BluetoothDevice.ACTION_FOUND和BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVE
[0025] RY_FINISHED两个广播接收者,用于搜索蓝牙设备,搜索到的蓝牙设备用ListView显示在界面中,并设置ListView的点击事件。选择HC-05蓝牙模块对应的显示条目,获取该蓝牙模块的MAC地址。注册UUID,通过获得的MAC地址,利用BluetoothAdapter的getRemoteDevic()方法获得BluetoothDevice对象,然后就可以获得BluetoothSocket对象。通过BluetoothSocket对象的connect()方法建立Android智能手机和蓝牙模块的连接。由BluetoothSocket对象的输入输出流可以完成手机和HC-05模块的蓝牙通信。
[0026] 如图5所示,在心音采集模块,完成心音信号的采集、存储。首先,判断是否完成与HC-05模块的配对连接。获取Application全局变量中的BluetoothSocket对象,判断其是否为空,若为空,则没有完成手机同采集设备的蓝牙配对,无法建立数据连接。返回蓝牙配对界面,通过传统搜索蓝牙设备的方式完成蓝牙配对或者采用NFC标签完成蓝牙配对。当手机与采集设备建立蓝牙连接之后,可以进行心音采集操作。首先,注册用户基本信息,主要包括姓名、年龄、性别、联系方式。当完成基本信息注册后,进入心音采集界面,获得Application全局变量中的BluetoothSocket对象,通过BluetoothSocket对象的getInputStream()和getOutputStream()方法获得InputStream对象和OutputStream对象,通过该输入输出流对象便可以完成手机同HC-05的蓝牙通信,手机可以向HC-05发送指令控制主控制芯片dsPIC33FJ128MC706的A/D转换的起止。Android智能手机通过InputStream获得A/D转换后的数据,并通过自定义的SurfaceView显示接收到的心音数据。每接收一个A/D数据,则更新显示界面,从而完成波形显示。当完成心音数据采集后,将心音数据保存至txt文档。通过SQLite数据库管理保存至系统的心音数据以及用户信息。
[0027] 如图6所示,在数据管理模块,完成心音数据的管理操作。首先,进入数据管理界面,输入用户名和密码,验证用户名和密码。进入管理员账户后,查询SQlite数据库,显示系统中保存的心音用户信息。SQLite数据中的字段包括姓名、年龄、性别、联系方式以及心音数据的文件路径,由此达到管理心音数据的目的,管理员可删除系统中已有的某个用户的心音数据。在执行删除操作的时候,首先,根据SQLite中保存的指定用户的心音文件路径,删除对于的心音文件,然后删除SQLite中该用户的全部记录。
[0028] 显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

附图说明

[0013] 图1为本实用新型结构图;
[0014] 图2为本实用新型所使用的系统软件功能示意图;
[0015] 图3为NFC响应流程图;
[0016] 图4为蓝牙配对流程图;
[0017] 图5为心音采集流程图;
[0018] 图6为心音数据管理模块流程图。
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