CN108814583A - 一种基于智能手机的多功能生理信号发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，涉及生物医学及电子产品技术领域。该生理信号发生器包括依次连接的智能手机、电压调节装置和医用示波仪器。智能手机包括数据存储模块、数据读取模块和用户交互模块。数据存储模块用于存储信号发生器的初始信号数据；数据读取模块用于读取数据存储模块中的初始信号数据，并将其转化后输入到用户交互模块；用户交互模块用于接收用户的选择指令及相关操作指令。本发明提供的基于智能手机的多功能生理信号发生器，可实时更新最新的病症或典型生理信号波形，确保生成生理信号的实时性。同时，该生理信号发生器成本造价低，使得此设备可作为教师教学、实验室检测的工具。

Description

一种基于智能手机的多功能生理信号发生器
技术领域
本发明涉及生物医学及电子产品技术领域，尤其涉及一种基于智能手机的多功能生理信号发生器。
背景技术
多功能生理信号发生器是一种可以生成心电、脑电等生理信号波形的信号源，随着近几年生物医学工程的发展和医疗设备的发展，越来越多的监护设备以及研究设备需要快速便捷的测试检验设备。目前，心电监护仪等生产厂商多采用生命体征模拟机进行质量检测，其监测设备有着体积大、易受环境因素影响等缺点。而传统的生理信号发生器输出的信号与真实生理信号比，波形过于工整，重复性太强，不能代表临床真实情况，目前市售的人体生理信号发生器功能单一(一般只有心电、体温、呼吸和血压信号)，且受存储容量限制只存储有限长度的几段信号，因此信号只是重复播放，不能很好反映真实的长时间的人体生理信号，且价格昂贵；近几年已有研究基于虚拟仪器或SOPC的信号发生器，但这些发生器有内部生理信号数据不能实时更新、不能进行人为添加噪声操作、便携性低、普及性差等问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，实现心电、脑电、肌电等多种生理信号数据的实时更新，并实现通过手机调控便捷的发生多种人体生理信号，并且可以在发生生理信号同时添加常见的噪声，便捷地调整输出信号的幅值。
一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，包括智能手机、电压调节装置和医用示波仪器；所述智能手机与电压调节装置的输入端相连，电压调节装置的输出端与医用示波仪器相连；所述智能手机包括数据存储模块、数据读取模块和用户交互模块；所述数据存储模块用于存储信号发生器的初始信号数据；所述数据读取模块用于读取数据存储模块中的初始信号数据，对存储信号的文件格式进行转化，并将转化后的文件输入到用户交互模块；所述用户交互模块用于接收用户的选择指令及相关操作指令。
优选地，所述数据存储模块通过后台下载并保存PhysioNet公开数据库的生理信号数据作为信号发生器的初始信号数据，并设置专用的数据读取接口，以便读取时使用。
优选地，所述数据读取模块通过用户交互模块读取的用户所选择的信号类型调用数据读取接口来读取数据存储模块中的数据，并将txt格式的原始数据通过后台添加"RIFF"标志、"WAVE"标志和"fmt"标志，并设置过渡字节及信号通道数，通过指定的采样率并加上数据标记符＂data＂将TXT数据转化成WAV数据格式；并将生成好的信号文件发送到用户交互模块，作为即将发生的信号源数据。
优选地，所述用户交互模块读取用户选择的生理信号类型和数据，并通过调用数据读取模块来选择数据存储模块中储存的源数据，用户交互模块再将读取出的生理信号数据绘制成信号波形并显示到智能手机的屏幕区域，用户交互模块同时实现生理信号的发送、暂停、停止这些基本操作以及加入各种模拟的人工噪声和环境噪声的高级操作来编辑要输出的生理信号。
优选地，所述智能手机通过3.5mm信号线与电压调节装置连接，3.5mm信号线的插头端连接到智能手机的音频输出端，另一端连接电压调节装置。
优选地，所述电压调节装置包括调压IC板、滤波器和选择开关，该电压调节装置作为分压器，用截止频率100Hz的四阶Butterworth低通滤波器滤去噪声，根据接收到的信号通过选择开关调节衰减级数，对输出的原始信号波形的电压幅值进行调整实现生理信号的模拟输出，并将其输出线连接到医用示波仪。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，利用智能手机将存储于公开数据库的生理信号数据进行数模转换，较一般的模拟电路生成信号方法有着准确性高、稳定性好等特点；智能手机中的数据存储模块与PhysioNet数据库连接，可实时更新最新的病症或典型生理信号波形，确保设备生成生理信号的实时性。而且由于智能手机作为主要设备，成本造价大大降低，使得此设备也可以作为教师教学、实验室检测的工具，提高了生理信号发生器的普及性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器的结构框图；
图2为本发明实施例提供的电压调节装置的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器工作的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，如图1所示，包括智能手机、电压调节装置和医用示波仪器；智能手机与电压调节装置的输入端相连，电压调节装置的输出端与医用示波仪器相连；智能手机包括数据存储模块、数据读取模块和用户交互模块。
数据存储模块通过后台下载并保存PhysioNet公开数据库的生理信号数据作为信号发生器的初始信号数据，并设置专用的数据读取接口，以便读取时使用。
数据读取模块通过用户交互模块读取的用户所选择的信号类型调用数据读取接口来读取数据存储模块中的数据，并将txt格式的原始数据通过后台添加"RIFF"标志、"WAVE"标志和"fmt"标志，并设置过渡字节及信号通道数，通过指定的采样率并加上数据标记符＂data＂将TXT数据转化成WAV数据格式；并将生成好的信号文件发送到用户交互模块，作为即将发生信号源数据。
用户交互模块读取用户选择的生理信号类型和数据，并通过调用数据读取模块来选择数据存储模块中储存的源数据，用户交互模块再将读取出的生理信号数据绘制成信号波形并显示到智能手机的屏幕区域，用户交互模块同时实现生理信号的发送、暂停、停止这些基本操作以及加入各种模拟的人工噪声和环境噪声的高级操作来编辑要输出的生理信号。
智能手机通过3.5mm信号线与电压调节装置连接，3.5mm信号线的插头端连接到智能手机的音频输出端，另一端连接电压调节装置。
所述电压调节装置如图2所示，包括调压IC板、滤波器和选择开关，该电压调节装置作为分压器，用截止频率100Hz的四阶Butterworth低通滤波器滤去噪声，根据接收到的信号通过选择开关调节衰减级数，对输出的原始信号波形的电压幅值进行调整实现生理信号的模拟输出，并将其输出线连接到医用示波仪。
采用本发明的基于智能手机的多功能生理信号发生器对生理信号进行发送如图3所示，具体方法为：
用户将电压调节装置通过3.5mm信号线连接到智能手机的耳机孔上，并根据需求在用户交互模块上进行生理信号类型的选择，用户交互模块将用户选择的生理信号类型传送到数据存储模块和数据读取模块。数据存储模块根据用户选择的生理信号类型从生理信号数据库服务器上下载指定的生理信号文件，数据读取模块调用数据读取接口来读取数据存储模块中的数据，然后将生成好的信号文件发送到用户交互模块；用户交互模块再将信号通过耳机孔传输到电压调节装置，电压调节装置接收到生理信号和信号类型，其内部自动切换到指定衰减级数的调节IC板，并将信号持续输出；在这期间用户可通过交互界面进行信号的暂停、切换等操作，也可进行添加噪声等高级操作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，其特征在于：包括智能手机、电压调节装置和医用示波仪器；所述智能手机与电压调节装置的输入端相连，电压调节装置的输出端与医用示波仪器相连；所述智能手机包括数据存储模块、数据读取模块和用户交互模块；所述数据存储模块用于存储信号发生器的初始信号数据；所述数据读取模块用于读取数据存储模块中的初始信号数据，对存储信号的文件格式进行转化，并将转化后的文件输入到用户交互模块；所述用户交互模块用于接收用户的选择指令及相关操作指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，其特征在于：所述数据存储模块通过后台下载并保存PhysioNet公开数据库的生理信号数据作为信号发生器的初始信号数据，并设置专用的数据读取接口，以便读取时使用。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，其特征在于：所述数据读取模块通过用户交互模块读取的用户所选择的信号类型调用数据读取接口来读取数据存储模块中的数据，并将txt格式的原始数据通过后台添加"RIFF"标志、"WAVE"标志和"fmt"标志，并设置过渡字节及信号通道数，通过指定的采样率并加上数据标记符＂data＂将TXT数据转化成WAV数据格式；并将生成好的信号文件发送到用户交互模块，作为即将发生的信号源数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，其特征在于：所述用户交互模块读取用户选择的生理信号类型和数据，并通过调用数据读取模块来选择数据存储模块中储存的源数据，用户交互模块再将读取出的生理信号数据绘制成信号波形并显示到智能手机的屏幕区域，用户交互模块同时实现生理信号的发送、暂停、停止这些基本操作以及加入各种模拟的人工噪声和环境噪声的高级操作来编辑要输出的生理信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，其特征在于：所述智能手机通过3.5mm信号线与电压调节装置连接，3.5mm信号线的插头端连接到智能手机的音频输出端，另一端连接电压调节装置。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的多功能生理信号发生器，其特征在于：所述电压调节装置包括调压IC板、滤波器和选择开关，该电压调节装置作为分压器，用截止频率100Hz的四阶Butterworth低通滤波器滤去噪声，根据接收到的信号通过选择开关调节衰减级数，对输出的原始信号波形的电压幅值进行调整实现生理信号的模拟输出，并将其输出线连接到医用示波仪。
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