WO2022246947A1 - 一种心电采集系统、采集方法及心电采集系统的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种心电采集系统、采集方法及心电采集系统的制备方法,系统包括:采集单元,用于采集人体的模拟心电信号;采集单元由柔性器件和10个导电电极(2)组成;导电电极(2)印刷在柔性器件上;控制单元,与导电电极(2)连接,用于将模拟心电信号进行处理并输出;显示单元,与控制单元连接,用于接收控制单元的输出信号并进行显示。将在柔性器件上印刷导电电极(2)的采集单元作为心电信号的采集载体,导电电极(2)一次性全部到位,从而提高了心电信号采集的便捷性。
Description
本发明涉及全导联心电信号采集技术领域,特别是涉及一种心电采集系统、采集方法及心电采集系统的制备方法。
十二导联心电图是临床诊断心血管疾病的重要依据,其放置位置也是国际通用的人体解剖位置。测量十二导联心电时需要专业人士贴放电极片,导联线繁多复杂,非常不便于急救场合的操作。
目前,专利CN 111134657A中提出了一种全导联心电信号的快速测量装置,以手套为载体采集掌式心电,能够快速准确定位全导联心电所需的10个电极,在急救场合具有重要的意义。但该种测量装置的采集电极为织物电极,虽然可以重复使用,但电极表面会随着使用次数的增加逐渐附着灰尘、汗液等难以清除的污渍,严重影响心电采集效果且不便于更换电极。若变更为一次性电极片,又会破坏电极片的可拉伸效果,且逐一更换电极片耗时长。
发明内容
基于此,本发明的目的是提供一种心电采集系统、采集方法及心电采集系统的制备方法,将在柔性器件上印刷导电电极的采集单元作为心电信号的采集载体,导电电极一次性全部到位,从而提高了心电信号采集的便捷性。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种心电采集系统,包括:
采集单元,用于采集人体的模拟心电信号;所述采集单元包括柔性器件和10个导电电极;所述导电电极印刷在所述柔性器件上;
控制单元,与所述导电电极连接,用于将所述模拟心电信号进行处理并输出;
显示单元,与所述控制单元连接,用于接收所述控制单元输出的信号并显示心电数据。
优选地,所述采集单元还包括导联线路;所述导联线路印刷在所述柔性器件上;所述导电电极通过所述导联线路与所述控制单元相连。
优选地,所述控制单元包括:
信号处理模块,设置有预留的母口,与所述导联线路连接,用于滤除所述模拟心电信号中混杂的噪声;
模数转换模块,与所述信号处理模块连接,用于将滤除噪声后的模拟心电信号转换成数字心电信号;
控制模块,与所述模数转换模块连接,用于接收所述数字心电信号并进行存储和传输,并保证所述无线传输模块和所述显示单元按照逻辑进行运行;
无线传输模块,与所述控制模块连接,用于在收到所述控制模块的指令后将所述数字心电信号打包并传输至云端;所述显示单元通过网络协议访问所述云端,将所述云端中的数字心电信号实时显示;
电源模块,分别与所述信号处理模块、所述模数转换模块、所述控制模块和所述无线传输模块连接,用于向所述信号处理模块、所述模数转换模块、所述控制模块和所述无线传输模块提供工作电压和电流。
优选地,所述显示单元为移动终端。
优选地,所述柔性器件为一次性医用橡胶手套;所述一次性医用橡胶手套的底部设置有一个预留的公头;每个所述导电电极通过所述导联线路引出至所述公头处;所述公头与所述母口连接。
优选地,还包括半圆弧式腕环;所述控制单元设置在所述半圆弧式腕环上。
优选地,还包括柔性电路板;所述控制单元集成在所述柔性电路板上,所述柔性电路板放置在所述半圆弧式腕环上。
优选地,所述半圆弧式腕环由沿着长轴曲折成环的薄钢片制成,所述薄钢片由硅胶包裹;所述半圆弧式腕环的一端设有绷带,所述绷带上设有毛面魔术贴;所述半圆弧式腕环的另一端设有勾面魔术贴,所述毛面魔术贴与所述勾面魔术贴粘连;所述信号处理模块上的母口延伸至所述半圆弧 式腕环的外表面;在佩戴时,所述半圆弧式腕环上的柔性电路板处在手心侧,所述半圆弧式腕环的开口处在手背侧;
一种心电采集系统的制备方法,用于制备心电采集系统,所述制备方法包括:
绘制模板图;所述模板图包括手套轮廓、电极轮廓、线路轮廓和公头轮廓;
根据所述模板图制备丝网模具;所述丝网模具的印刷面包括含有所述手套轮廓的手套区域、含有所述电极轮廓的电极区域、含有所述线路轮廓的线路区域和含有所述公头轮廓的公头区域;
在所述丝网模具除所述电极区域、所述线路区域和所述公头区域以外的印刷面上涂抹感光胶;
在所述印刷面的下面将一次性医用橡胶手套固定在所述手套区域,在所述丝网模具的非印刷面上倒上导电材料,用手工刮板将导电材料刮过所述电极区域、所述线路区域和所述公头区域,使所述导电材料通过网筛渗透到所述一次性医用橡胶手套上,得到导电电极、导联线路和公头;
对所述导联线路涂抹绝缘材料。
一种心电采集方法,应用于心电采集系统,所述采集方法包括:
将印刷有导电电极、导联线路和公头的一次性医用橡胶手套戴在使用者的右手手掌上;
将设置有控制单元的半圆弧式腕环固定于所述使用者的手腕处,并将手套上的预留公头插入到控制单元的母口中;
开启控制单元的电源,使所述导电电极与所述控制单元导通;
将所述右手手掌放置在胸前指定的位置,通过显示单元显示测量的心电信号。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明公开了一种心电采集系统、采集方法及心电采集系统的制备方法,系统包括:采集单元,用于采集人体的模拟心电信号;所述采集单元包括柔性器件和10个导电电极;所述导电电极印刷在所述柔性器件上。本发 明将在柔性器件上印刷导电电极的采集单元作为心电信号的采集载体,每次测量前更换采集载体,导电电极一次性全部到位,免去逐个更换电极片的烦琐操作,提高了心电信号采集的便捷性。
说明书附图
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所提供的印刷有导电电极和导联线路的一次性医用橡胶手套的结构图;
图2为本发明实施例1所提供的硬件电路软板示意图;
图3为本发明实施例1所提供的半圆弧式腕环示意图;
图4为本发明实施例1所提供的腕环后视图;
图5为本发明实施例1所提供的腕环前视图;
图6为本发明实施例2所提供的制备方法流程图;
图7为本发明实施例2所提供的丝印网版示意图;
图8为本发明实施例3所提供的采集方法流程图。
符号说明:
1-一次性医用橡胶手套,2-导电电极,3-导联线路,4-公头,5-母口,6-信号处理模块,7-模数转换模块,8-控制模块,9-无线传输模块,91-天线,10-电源模块,101-锂电池,11-柔性电路板,12-半圆弧式腕环,121-绷带,122-毛面魔术贴,123-勾面魔术贴,13-丝网模具,14-涤纶丝网,15-感光胶。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种心电采集系统、采集方法及心电采集系统的 制备方法,将在柔性器件上印刷导电电极的采集单元作为心电信号的采集载体,导电电极一次性全部到位,从而提高了心电信号采集的便捷性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1:
本实施例提供了一种心电采集系统,包括:
采集单元,用于采集人体的模拟心电信号;所述采集单元由10个导电电极2、与所述导电电极2相连的导联线路3和柔性器件组成;所述导电电极2和所述导联线路3印刷在所述柔性器件上。
控制单元,通过所述导联线路3与所述导电电极2连接,用于将所述模拟心电信号进行处理并输出。
显示单元,与所述控制单元连接,用于接收所述控制单元的输出的信号并显示心电数据。
优选地,所述控制单元包括:
信号处理模块6,设置有预留的母口5,与所述导联线路3连接,用于滤除所述模拟心电信号中混杂的噪声。
模数转换模块7,与所述信号处理模块6连接,用于将滤除噪声后的模拟心电信号转换成数字心电信号。
控制模块8,与所述模数转换模块7连接,用于接收所述数字心电信号并进行存储和传输,并保证所述无线传输模块9和所述显示单元按照逻辑进行运行。
无线传输模块9,与所述控制模块8连接,用于在收到所述控制模块的指令后将所述数字心电信号打包并传输至云端。
电源模块10,分别与所述信号处理模块6、所述模数转换模块7、所述控制模块8和所述无线传输模块9连接,用于各个模块提供工作电压和电流。
具体的,电源模块10供给不同模块的电压不完全相同。
优选地,所述柔性器件为一次性医用橡胶手套1;所述一次性医用橡 胶手套1的底部设置有一个预留的公头4;每个所述导电电极2通过所述导联线路3引出至所述公头4处;所述公头4与所述母口5连接。
图1为本发明实施例1所提供的印刷有导电电极和导联线路的一次性医用橡胶手套的结构图,本实施例采用电极的数量为10,如图1所示,所述一次性医用橡胶手套1上分布着10个电极,每个电极都有相应的导联线路3从电极中心引出,再汇聚到手套底部形成预留的公头4。
由于一次性医用橡胶手套1上预留的公头4的部位柔软易损且为了方便预留的公头4进行插拔,本实施例在公头4后面粘贴厚度为0.6mm的加固材料。
图2为本发明实施例1所提供的硬件电路软板示意图,如图2所示,所述信号处理模块6入口处设有预留的母口5,手套底部预留的公头4可插入该母口5,实现前端模拟信号与后端电路的连接。此外,信号处理模块6还包含模拟高通滤波器、模拟低通滤波器和模拟带陷滤波器。采集到的模拟信号先通过高通滤波器滤除低频噪声(如呼吸波等),矫正心电信号的基线;接着通过低通滤波器滤除高频噪声(如肌电波等),消除潜在的频率混叠;最后通过50Hz陷波滤波器消除工频干扰,改善基线变粗的情况。
具体的,所述模拟高通滤波器为巴特沃斯型,通带截止频率为100Hz,阻带截止频率为0.05Hz,通带最大衰减为1dB,阻带最小衰减为15dB。
可选地,所述模拟低通滤波器为巴特沃斯型,通带截止频率为80Hz,阻带截止频率为100Hz,通带最大衰减为1dB,阻带最小衰减为15dB。
作为一种可选的实施方式,所述模数转换模块7主要围绕ADS1298R集成芯片展开外围电路设计。该芯片支持8通道同步采样,每个通道量化位数为24位。借助于芯片的高集成度和优良性能,可以大大缩减板子的尺寸、功率和总体成本。
本实施例中,控制模块8用于协调其他模块的有序工作。所述控制模块8选择意法半导体(ST)公司新出的Cortex-M4为内核微处理控制器,其型号为STM32F413VGT6。所述模数转换模块7通过SPI接口与所述控制模块8进行通信,控制模块8对接收的数据进行处理并存储在SD卡, 无线传输模块9与控制模块8通过UART通信,将处理后的数据发送出去。
具体的,所述无线传输模块9主要围绕ESP8266集成芯片展开外围电路设计。所述无线传输模块9通过天线91接入局域网后能通过TCP协议连接到指定服务器,方便数据传输到服务器云端,在云端数据库中进行再次存储与归纳。
可选地,电源模块10,用于给整个硬件电路提供电压电流;所述电源模块10采用3.7V锂电池101向硬件电路供电,电量不足时由USB向锂电池101充电。除此之外,电源模块10通过不同的稳压芯片为不同的模块提供电压。
具体的,TPS61024DRCR芯片为控制模块8和无线传输模块9提供3V电压,LM27761芯片为模数转换模块7提供-2.5V电压,TLV70025DCKR芯片为模数转换模块7提供2.5V电压。
优选地,所述显示单元通过网络协议访问所述云端,将所述云端的数字心电信号实时显示。
本实施例中,所述显示单元选择移动终端,用于从服务器实时获取数据并显示。
可选地,所述移动终端为平板,平板连接到任意局域网即可通过网络协议访问云端数据库,将数据的同步显示在平板屏幕上。
优选地,还包括半圆弧式腕环12;所述控制单元设置于所述半圆弧式腕环12中。
所述控制单元集成在柔性电路板11上,所述柔性电路板11内嵌于半圆弧式腕环12中。
优选地,还包括柔性电路板11;所述控制单元集成在所述柔性电路板11上,所述柔性电路板11内放置在半圆弧式腕环12上。
优选地,所述半圆弧式腕环12由沿着长轴曲折成环的薄钢片制成,所述薄钢片由硅胶包裹;所述半圆弧式腕环12的一端设有绷带121,所述绷带121上设有毛面魔术贴122;所述半圆弧式腕环12的另一端设有勾面魔术贴123,所述毛面魔术贴122与所述勾面魔术贴123粘连;所述 信号处理模块6上的母口5延伸至所述半圆弧式腕环12的外表面;在佩戴时,所述半圆弧式腕环12上的柔性电路板11处在手心侧,所述半圆弧式腕环12的开口处在手背侧。
具体的,所述半圆弧式腕环12佩戴的地方并非恰好在手腕活动的关节处,它在其靠下的部位,不影响手腕的正常活动。
图3为本发明实施例1所提供的半圆弧式腕环示意图,如图3所示,所述半圆弧式腕环12采用了长为150mm、宽为50mm的薄钢片,将其按照半径为40mm的圆形沿着钢片长轴曲折成环。钢片做成的腕环由硅胶包裹,保护使用者的同时不影响腕环的可弯折性。图4为本发明实施例1所提供的腕环后视图,如图4所示,半圆弧式腕环12一边设有毛面绷带121,另一边设有勾面魔术贴123,毛面绷带121可以与勾面魔术贴123粘连,从而将腕环自适应固定在不同人的手腕上。图5为本发明实施例1所提供的腕环前视图,如图5所示,心电采集系统的硬件电路固定在腕环上,所述硬件电路由所述信号处理模块6、所述模数转换模块7、所述控制模块8、所述无线传输模块9和所述电源模块10组成,集成在FPC柔性电路板11上,可随腕环弯折。
实施例2:
图6为本发明实施例2所提供的制备方法流程图,如图6所示,本实施例提供了一种心电采集系统的制备方法,包括:
步骤601:根据导电电极2、导联线路3和一次性医用橡胶手套1绘制模板图;所述模板图包括手套轮廓、电极轮廓、线路轮廓和公头4轮廓。
本实施例中,采用CAD软件绘制模板图,所述模板图包括一次性医用橡胶手套1(中号)的等比例轮廓、10个电极的等比例轮廓、导联线路3的等比例线条和预留公头4的等比例轮廓。
具体的,所述10个电极的大小一致,形状均为圆型,直径为10mm。所述预留公头4由10个长方形组成,每个长方形的宽度为1.3mm,长度为10mm,相邻两个长方形的中心间距为2.54mm。所述一次性医用橡胶手套1轮廓的线宽为0.35mm,电极轮廓的线宽为0.35mm,导联线路3线条的线宽为1mm,预留公头4轮廓的线宽为0.35mm。
步骤602:根据所述模板图制备丝网模具13;所述丝网模具13的印刷面包括含有所述手套轮廓的手套区域、含有所述电极轮廓的电极区域、含有所述线路轮廓的线路区域和含有所述公头4轮廓的公头4区域。
图7为本发明实施例2所提供的丝印网版示意图,如图7所示,所述丝网模具13的底面为丝印网版,其中丝网采用涤纶丝网14,孔径为250目。
步骤603:在所述丝网模具13中除所述电极区域、所述线路区域和所述公头4区域以外的区域上涂抹感光胶15。
具体的,除电极轮廓、导联线路3和预留公头4轮廓的内容区域外,其他区域均涂抹感光胶15,并把一次性医用橡胶手套1的轮廓用区别于感光胶15颜色的线条在感光胶15上标注。涂抹感光胶15的丝网区域不再具备渗透作用,呈半透明状。
步骤604:在所述印刷面的下面将所述一次性医用橡胶手套1在所述手套区域进行固定,在所述丝网模具13的非印刷面上倒上导电材料,用手工刮板将导电材料刮过所述电极区域、所述线路区域和所述公头4区域,使所述导电材料通过网筛渗透到所述一次性医用橡胶手套1上。
具体的,将一次性医用橡胶手套1按照感光胶15上的手套轮廓进行固定,在另一面倒上导电材料,用手工刮板将导电材料刮过电极、导联线路3和预留公头4的区域,使得电极材料通过网筛渗透到橡胶手套上,以此完成印刷工艺。所述导电材料为银浆。
步骤605:对所述线路区域涂抹绝缘材料,从而得到制备好的采集单元。
具体的,对导联线路3涂抹绝缘材料,可对导联线路3起到保护和湿润的作用,避免导联线路3干燥脱落,避免使用时受到人体汗液的干扰。
在得到制备好的采集单元后,将控制单元分别与采集单元以及显示单元连接,从而得到心电采集系统。
实施例3:
图8为本发明实施例3所提供的采集方法流程图,如图8所示,本实 施例提供了一种心电采集方法,包括:
步骤801:将印刷有导电电极2、导联线路3和公头4的一次性医用橡胶手套1戴在使用者的右手手掌上。
具体的,如果在非急救情况下,可以在一次性医用橡胶手套1的电极位置涂抹黏附液,使其与皮肤贴合更加牢固且不影响信号采集。所述黏附液的溶质为高分子合成聚合物。
步骤802:将设置有控制单元的半圆弧式腕环12固定于所述使用者的手腕处,并将手套上的预留公头插入到控制单元的母口中。
具体的,所述半圆弧式腕环12的佩戴方式为:手心一侧朝上,将腕环从开口处由上至下佩戴在手腕上,佩戴结束后腕环的开口处应该在手背一侧,柔性电路板11应该在手心一侧。
步骤803:开启控制单元的电源,使所述导电电极2与所述控制单元导通。
具体的,按电源键启动采集系统,无线传输模块9自动接入局域网;第一次使用时需要为心电采集系统配置指定的无线网名称,往后再使用时无线传输模块9会自动接入指定局域网。
步骤804:将所述手掌放置在胸前指定的位置,通过显示单元显示测量的心电信号。
具体的,使用者的右手五指张开按压在胸前指定的位置,即可在移动终端上观察测量的全导联心电信号。
可选地,所述指定的位置为专利CN 111134657 A中提及的10个电极位置。
本发明的有益效果如下:
1、一次性医用橡胶手套能最大程度地保证采集装置的干净卫生,使用过后作为医疗垃圾丢弃,避免不同患者重复使用时造成的交叉感染。
2、一次性医用橡胶手套与手部贴合紧密,使得手套上的电极与人体皮肤接触时拥有更自然的曲线弧度,有利于电极与皮肤的紧密接触。
3、本发明使用丝印网版印制带有导电电极和导联线路的一次性医用橡胶手套,10个导电电极一次性全部到位,免去逐个更换电极片的烦琐 操作。丝印网版支持批量印刷,制作成本低,效率高。
4、本发明所述硬件电路安放在半圆弧式腕环上,硬件电路的预留公头可以与一次性医用橡胶手套的预留的母口灵活连接,手套更换简易,装置携带轻便。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
- 一种心电采集系统,其特征在于,包括:采集单元,用于采集人体的模拟心电信号;所述采集单元包括柔性器件和10个导电电极;所述导电电极印刷在所述柔性器件上;控制单元,与所述导电电极连接,用于将所述模拟心电信号进行处理并输出;显示单元,与所述控制单元连接,用于接收所述控制单元输出的信号并显示心电数据。
- 根据权利要求1所述的心电采集系统,其特征在于,所述采集单元还包括导联线路;所述导联线路印刷在所述柔性器件上;所述导电电极通过所述导联线路与所述控制单元相连。
- 根据权利要求2所述的心电采集系统,其特征在于,所述控制单元包括:信号处理模块,设置有预留的母口,与所述导联线路连接,用于滤除所述模拟心电信号中混杂的噪声;模数转换模块,与所述信号处理模块连接,用于将滤除噪声后的模拟心电信号转换成数字心电信号;控制模块,与所述模数转换模块连接,用于接收所述数字心电信号并进行存储和传输,并保证所述无线传输模块和所述显示单元按照逻辑进行运行;无线传输模块,与所述控制模块连接,用于在收到所述控制模块的指令后将所述数字心电信号打包并传输至云端;所述显示单元通过网络协议访问所述云端,将所述云端中的数字心电信号实时显示;电源模块,分别与所述信号处理模块、所述模数转换模块、所述控制模块和所述无线传输模块连接,用于向所述信号处理模块、所述模数转换模块、所述控制模块和所述无线传输模块提供工作电压和电流。
- 根据权利要求3所述的心电采集系统,其特征在于,所述显示单元为移动终端。
- 根据权利要求3所述的心电采集系统,其特征在于,所述柔性器 件为一次性医用橡胶手套;所述一次性医用橡胶手套的底部设置有一个预留的公头;每个所述导电电极通过所述导联线路引出至所述公头处;所述公头与所述母口连接。
- 根据权利要求5所述的心电采集系统,其特征在于,还包括半圆弧式腕环;所述控制单元设置在所述半圆弧式腕环上。
- 根据权利要求6所述的心电采集系统,其特征在于,还包括柔性电路板;所述控制单元集成在所述柔性电路板上,所述柔性电路板内放置在所述半圆弧式腕环上。
- 根据权利要求7所述的心电采集系统,其特征在于,所述半圆弧式腕环由沿着长轴曲折成环的薄钢片制成,所述薄钢片由硅胶包裹;所述半圆弧式腕环的一端设有绷带,所述绷带上设有毛面魔术贴;所述半圆弧式腕环的另一端设有勾面魔术贴,所述毛面魔术贴与所述勾面魔术贴粘连;所述信号处理模块上的母口延伸至所述半圆弧式腕环的外表面;在佩戴时,所述半圆弧式腕环上的柔性电路板处在手心侧,所述半圆弧式腕环的开口处在手背侧。
- 一种心电采集系统的制备方法,其特征在于,用于制备权利要求5所述的采集单元,所述制备方法包括:绘制模板图;所述模板图包括手套轮廓、电极轮廓、线路轮廓和公头轮廓;根据所述模板图制备丝网模具;所述丝网模具的印刷面包括含有所述手套轮廓的手套区域、含有所述电极轮廓的电极区域、含有所述线路轮廓的线路区域和含有所述公头轮廓的公头区域;在所述丝网模具除所述电极区域、所述线路区域和所述公头区域以外的印刷面上涂抹感光胶;在所述印刷面的下面将一次性医用橡胶手套固定在所述手套区域,在所述丝网模具的非印刷面上倒上导电材料,用手工刮板将导电材料刮过所述电极区域、所述线路区域和所述公头区域,使所述导电材料通过网筛渗透到所述一次性医用橡胶手套上,得到导电电极、导联线路和公头;对所述导联线路涂抹绝缘材料。
- 一种心电采集方法,其特征在于,应用于权利要求8所述的心电采集系统,所述采集方法包括:将印刷有导电电极、导联线路和公头的一次性医用橡胶手套戴在使用者的右手手掌上;将设置有控制单元的半圆弧式腕环固定于所述使用者的手腕处,并将手套上的预留公头插入到控制单元的母口中;开启控制单元的电源,使所述导电电极与所述控制单元导通;将所述右手手掌放置在胸前指定的位置,通过显示单元显示测量的心电信号。
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