基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统技术方案

本发明专利技术属于生物医疗仪器领域，具体为基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统。本发明专利技术由一整套可搭建平台构成，主要分为三大部分，首先第一部分是心音检测探头、激活模块、信号放大器、微波发生器，第二部分是微波无线发射模块、微波无线接收模块，第三部分则是nv色心量子磁强计和高速率数据采集卡以及计算机。其中，nv色心量子磁强计由激光源、平凸透镜、特制光电探测器(PD)、滤波片、环状天线、特制金刚石组成。具有维护成本低，无线传输，传输精度高，可调节性强的特点，是新一代的高精度高效率低成本的心音检测系统。高效率低成本的心音检测系统。高效率低成本的心音检测系统。

【技术实现步骤摘要】
基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统


[0001]本专利技术属于生物医疗仪器领域，具体为基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统。

技术介绍

[0002]随着电子科学的猛烈发展，目前大多数医院都使用心音图仪、心电图仪、超声心动图仪等仪器来诊断心血管系统疾病，比以前远远提高了诊断的水平。在心血管疾病诊断中心音图谱是具有重要价值的，是心脏疾病无创检测的一种方法， 具有超声心动图和心电图不可取代的优势。
[0003]正常人的心律都被称为窦性心律。在健康状态下心律起源于窦房结，频率60次～100次/分(成人)，比较规则。心率是指心脏搏动的频率，即每分钟跳动多少次。在清醒、安静状态下健康成人心率大约70～80次/分钟。心音是心脏搏动过程中，由心脏内瓣膜关闭、开放，心肌收缩或舒张等振动所产生的声音。本专利技术所说心跳检测的心跳包含了心律、心率、心音，因为前端传感器使用的心音听诊器结构，下文中会用心音来代替心跳。
[0004]心音是在心血管系统疾病诊断中不可缺少的重要生理指标。目前，通过心音检测和分析可以得到关于心脏疾病的重要信息，这对于心脏疾病诊断中具有很重要的临床意义。因此，对于心音检测与分析的研究具有重要的学术意义和使用价值。其在心脏病发病风险分级、普查、介入诊疗效果评估、预激综合征旁道的定位等方面有着较为突出的优势。
[0005]早在20世纪80年代末期，国内外研究人员已经提出了采用心脏心音分析冠状动脉疾病的想法，普遍认为心脏心音主要由心脏瓣膜关闭、心肌伸缩、心脏中血液流动的声音及血管音组成。血管中的血液淌流有粥样硬化造成的血管狭窄引起并导致诱发血管震动，这时，可以将从身体表面检测到的血管杂音用于诊断血管堵塞造成的疾病。
[0006]目前广泛应用到的心电图是时性变化和传导性变化检测的最好方法，不过心脏的变力性和机械活动障碍首先反映在心音图里，还有在冠心病的冠脉阻塞率比较低的时候也反映出心音的变化，因此心音具有其他信号不可替代的诊断信息。如诊断冠心病时，病理程度70%以上时才引出心电图的变化，而实际上病理程度25%以上时就有心音图的明显变化，可见心音信号在诊断心血管疾病方面的重要意义。
[0007]不同于传统模式的有线传输，心音数据采用微波无线传输具有多方面的优势，区别于有线传输，更易于组网。传统的有线传输如果要构建网络会受多种客观因素的制约。而无线网络可以不受周围条件的影响，安装微波输入硬件就可以建立局域网。传统网络中设施的安装地点要考虑到网络数据的收发点，具有局限性。无线网络组成后，在信号网络覆盖范围内均可以使用网络传输心音信号数据。与传统网络相比，微波网络具有多样化的组网方法，可以自由搭配，并且信息输送速度可以保证。微波网络令计算机的移动性得到发挥，可以规避传统局域网的缺陷。
[0008]目前医疗领域中使用的无线传输心音检测设备主要是3M
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3200型电子听诊器，该电子听诊器无法做到实时传输并监听心音，只能现场录音通过蓝牙加密传输
到电脑。

技术实现思路

[0009]本专利技术目的是能够实时传输并监听心音，提供基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，其具有维护成本低，灵敏度高，可调节性强的特点,是新一代的高精度高效率低成本的心音检测系统。
[0010]本专利技术是采用如下的技术方案实现的：基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，包括三部分，第一部分为心音信号采集部分，第二部分包括微波发生器、微波发射器和微波接收器，第三部分包括功率放大器、nv色心量子磁强计和数据采集卡以及计算机，心音信号采集部分作为心音采集前端将信号传递给微波发生器，微波发生器将调制的微波通过微波发射器、微波接收器进行无线传输；功率放大器将接收的微波信号导入nv色心量子磁强计中，nv色心量子磁强计产生的信号被数据采集卡传输到计算机中，在计算机中绘制出所测的心音图。
[0011]上述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，第一部分心音信号采集部分包括心音听诊器探头、激活模块和信号放大器，心音听诊器探头、激活模块和信号放大器依次连接。
[0012]上述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，心音听诊器探头包括听诊器前端压电薄膜、微小声音放大芯片和3.5mm美标端口，3.5mm美标端口接到激活模块的耳机口母座。
[0013]上述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，nv色心量子磁强计包括激光源、平凸透镜、光电探测器、物镜、金刚石、环状天线；激光源射出激光，激光经过平凸透镜进行准直，经过二色镜将激光射向物镜中进行聚焦，最终激光射入金刚石中产生荧光，环形天线连接功率放大器，功率放大器将接收到的微波导入环形天线并影响金刚石发出的荧光，荧光会穿过二色镜，经过聚焦后进入特制光电探测器中，荧光信号会被转化为电信号，然后进入数据采集卡中转为数字信号方便计算机数据处理，最终实现心音的整体记录与检测。
[0014]上述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，还包括示波器，信号放大器和nv色心量子磁强计都与示波器连接，信号放大器、nv色心量子磁强计中的电信号可进行检测实时对比。
[0015]上述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，微波发射器和微波接收器具有多频段传输优势，在激光照射下金刚石NV色心发出荧光，并在磁场与微波的作用下，产生ODMR（光探测磁共振）信号，ODMR信号斜率最大点对应的微波频段可作为载波频率，不同磁场下ODMR共振峰劈裂程度和个数不一，因此每个nv色心量子磁强计可以具有多个频段来解调心音信号。
[0016]上述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，光电探测器前端有带通滤波片，用于通过600nm
‑
800nm波段的荧光。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：(1)传统的医疗手段是由医生用常规听诊器进行心音检测，如果没有多年从医经验很难听清心音的细节变化，本专利技术可以实时记录心音以便于医生进行细节查看以及重复
听。
[0018](2)3M公司的3200型号听诊器无法做到实时传输并监听心音，只能现场录音通过蓝牙加密传输到电脑，相比较来说，本NV色心传感器心音听诊可以做到现场听心音实时查看心音波形图，并且通过微波无线传输非加密方式到电脑记录并保存。
[0019](3)市面上大部分电子听诊器都是采用蓝牙传输的方式，蓝牙作为数字信号传输，会使得心音采集的数据本身失真度提高。对比微波传输，蓝牙更容易受到干扰，微波传输可以完美的将心音信号以电信号矢量传输到接收端，同样是计算机处理信号降噪滤波之后信噪比相仿。
[0020](4)因为没有蓝牙的特殊传输协议，所以微波传输可以实现点对多点的信号传输，微波传输组网方式:链型，星形和网状结构，不管是微波还是光缆都是这样的。如果在医院可以隔离环境将患者心音信号传输到多科室进行实时同步会诊。
[0021]（5）微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，其特征在于：包括三部分，第一部分为心音信号采集部分，第二部分包括微波发生器（4）、微波发射器（5）和微波接收器（6），第三部分包括功率放大器、nv色心量子磁强计（7）和数据采集卡（8）以及计算机（9），心音信号采集部分作为心音采集前端将信号传递给微波发生器（4），微波发生器（4）将调制的微波通过微波发射器（5）、微波接收器（6）进行无线传输；功率放大器将接收的微波信号导入nv色心量子磁强计（7）中，nv色心量子磁强计（7）产生的信号被数据采集卡（8）传输到计算机（9）中，在计算机中绘制出所测的心音图。2.根据权利要求1所述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，其特征在于：第一部分心音信号采集部分包括心音听诊器探头（1）、激活模块（2）和信号放大器（3），心音听诊器探头（1）、激活模块（2）和信号放大器（3）依次连接。3.根据权利要求2所述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，其特征在于：心音听诊器探头（1）包括听诊器前端压电薄膜（1
‑
1）、微小声音放大芯片（1
‑
2）和3.5mm美标端口（1
‑
3），3.5mm美标端口（1
‑
3）接到激活模块（2）的耳机口母座。4.根据权利要求3所述的基于金刚石NV色心量子磁强计的无线心跳检测系统，其特征在于：nv色心量子磁强计（7）包括激光源（1
‑7‑
1）、平凸透镜、光电探测器（1
‑7‑
4）、物镜（1
‑7‑
5）、金刚石（1
‑7‑
6）、环状天线（1
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，马宗敏，唐军，郑斗斗，王启盟，石云波，郭浩，王雪敏，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：