一种间接测量动物能量代谢率的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种间接测量动物能量代谢率的装置与方法，装置包括心电采集部分、地理定位部分和主控部分；心电采集部分包括：心电采集电极，用于采集动物的心电信号；心电信号放大器；低通滤波器；带阻滤波器；AD转换器；地理定位部分包括定位模块；主控部分包括:数据记录模块；USB接口模块；蓝牙模块；人机交互模块；控制器模块。本发明专利技术提供的间接测量动物能量代谢率的装置与方法，能够测量心率，并同时记录运动轨迹和速度的装置，最后通过无线方式把数据传给计算机供科研人员分析，为研究动物个体或群体的飞行或迁移中能量代谢率、能量代谢率与运动轨迹、运动速度的关系等提供了一种工具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于电子技术、动物医学和行为生态研究领域。
技术介绍
单位时间内动物的能量消耗称为能量代谢率。能量代谢受肌肉活动的影响最大。肌肉剧烈活动时的能量代谢率将比安静时的能量代谢率显著提高。通过测量能量代谢率，能够测量动物在不同行为状态的能量使用规律，特别是远距离运动过程中的能量使用策略。此外，能量代谢率还能够在一定程度上度量人或动物的精神活动，如由于精神紧张而使肌肉紧张，从而导致能量代谢率显著增高。对于动物(特别是野生动物)的能量代谢通常采用间接测量方法一二氧化碳产生和氧气消耗量，这种方法复杂且不便实施。近年来出现的新方法是采用植入动物体内的植入体测量心率，然后以经验公式估计能量代谢率。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术采用的技术方案为: 一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:包括心电采集部分、地理定位部分和主控部分； 所述心电采集部分包括:心电采集电极，用于采集动物的心电信号；心电信号放大器；低通滤波器；带阻滤波器;AD转换器，用于把放大滤波后的心电信号转换为数字信号，存在存储器中； 所述地理定位部分包括定位模块，用于实现接收来自卫星的定位信号，从而获知当前的地理坐标，海拔高度及时间信息； 所述主控部分包括:数据记录模块:记录动物所处的地理信息和心电信号；USB接口模块:用于实现把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；蓝牙模块:用于实现与后台计算机进行无线通信，把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；人机交互模块:用于接收操作命令和实现信息显示；控制器模块:接收定位模块的地理信息、接收心电的数字化信号、接收人机交互模块的数据、给数据记录模块发送命令使其进行数据记录、通过USB接口模块和计算机进行数据交换； 其中，所述心电采集电极、心电信号放大器、低通滤波器、带阻滤波器、AD转换器依次连接后，连接于控制器模块；所述定位模块、数据记录模块、USB接口模块、蓝牙模块、人机交互模块分别与控制器模块连接。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述心电信号放大器、低通滤波器、带阻滤波器、AD转换器、定位模块、数据记录模块、USB接口模块、蓝牙模块、人机交互模块、控制器模块安装在一块电路板上，所述电路板通过尼龙粘扣固定于被测量的动物背部； 所述心电采集电极采用分别粘贴的方式固定于被测量的动物身体上。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述心电采集电极采用表面电极，材料为铜质镀银薄片；和/或，所述心电采集电极的测量方式为标准I导联方式。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述心电信号放大器分为信号跟随部分和信号放大部分；所述信号跟随部分采用高输入阻抗运放放大器组成的电压跟随器；所述信号放大部分采用两级放大，包括第一级和第二级，第一级采用高输入阻抗、高共模抑制比的差分放大电路或集成仪用放大电路；第二级采用运算放大器组成比例放大电路；所述第一级和第二级增益均可调。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述数据记录模块采用EEPROM存储芯片或SD卡进行数据存储；和/或，所述定位模块采用GPS定位接收模块。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述低通滤波器，采用运放组成二阶有源低通滤波器，截止频率为250Hz ;和/或，所述带阻滤波器，采用运放组成双T型带阻滤波器。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述AD转换器，采用12位及12位以上分辨率的转换芯片，采样频率为4KHz ;和/或，所述USB接口模块为串行口转USB接口芯片。所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述人机交互模块包括按键和发光二极管；和/或，所述控制器模块采用单片机。本专利技术还提供了一种间接测量动物能量代谢率的方法， 包括以下步骤， 步骤(I):初始化间接测量动物能量代谢率的装置； 步骤(2):开始定时器中断； 步骤(3):接收和记录定位信息； 步骤(4):定时时间到，接收心电信息； 步骤(5):心电信息数字滤波； 步骤(6):记录心电信号； 步骤(7):判断试验是否结束，若未结束，则重复步骤(3)至步骤(6);若结束，则进入步骤(8)； 步骤(8):实验结束，获取记录数据； 步骤(9 ):在后台计算机分析和处理数据，获取能力代谢率等有关数据。所述的一种间接测量动物能量代谢率的方法，其特征在于:所述步骤(6)中“心电信息数字滤波”包括:肌电信号滤波，动物在运动过程中肌电信号对心电信号的干扰很大，通过肌电信号滤波去除肌电信号对心电信号的干扰，获得无肌电信号干扰的心电信号。有益效果:本专利技术提供的，通过此装置与方法，科研人员可以分析动物运动过程中的能量代谢率、能量代谢率与运动轨迹的关系、能量代谢率与运动速度的关系、动物情绪与运动轨迹的关系等等提供有力地支持；可以记录动物在运动迁徙过程中的心电参数，经过计算可以获得动物的能量代谢率；可以记录动物迁徙运动的路线；可以动物运动速度；通过本专利技术获取的数据为研究动物个体或群体的飞行迁移中能量代谢率、能量代谢率与运动轨迹和速度的关系、动物迁徙规律、迁徙路线、运动导航等提供有力地支持，为展开动物医学研究、保护动物、保护自然环境等做出有益的贡献。附图说明图1是本专利技术中间接测量动物能量代谢率的装置示意 图2是本专利技术中间接测量动物能量代谢率的方法流程图。图中:心电采集电极1、心电信号放大器2、低通滤波器3、带阻滤波器4、AD转换器5、定位模块6、数据记录模块7、USB接口模块8、蓝牙模块9、人机交互模块10、控制器模块11、电池供电模块12。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，为一种间接测量动物能量代谢率的装置，包括心电采集部分、地理定位部分和主控部分； 所述心电采集部分包括:心电采集电极1，用于采集动物的心电信号；心电信号放大器2 ;低通滤波器3 ;带阻滤波器4 ;AD转换器5，用于把放大滤波后的心电信号转换为数字信号，存在存储器中； 所述地理定位部分包括定位模块6，用于实现接收来自卫星的定位信号，从而获知当前的地理坐标，海拔高度及时间信息； 所述主控部分包括:数据记录模块7，记录动物所处的地理信息和心电信号；USB接口模块8，用于实现把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；蓝牙模块9，用于实现与后台计算机进行无线通信，把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；人机交互模块10，用于接收操作命令和实现信息显示；控制器模块11，接收定位模块的地理信息、接收心电的数字化信号、接收人机交互模块的数据、给数据记录模块发送命令使其进行数据记录、通过USB接口模块和计算机进行数据交换； 另外，还包括电池供电模块12，用于给上述各模块提供电源；由锂电池、DC-DC及稳压模块构成； 其中，所述心电采集电极1、心电信号放大器2、低通滤波器3、带阻滤波器4、AD转换器4依次连接后，连接于控制器模块11 ;所述定位模块6、数据记录模块7、USB接口模块8、蓝牙模块9、人机交互模块10分别与控制器模块连接。所述心电信号放大器2、低通滤波器3、带阻滤波器4、AD转换器5、定位模块6、数据记录模块7、U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于：包括心电采集部分、地理定位部分和主控部分；所述心电采集部分包括：心电采集电极，用于采集动物的心电信号；心电信号放大器；低通滤波器；带阻滤波器；AD转换器，用于把放大滤波后的心电信号转换为数字信号，存在存储器中；所述地理定位部分包括定位模块，用于实现接收来自卫星的定位信号，从而获知当前的地理坐标，海拔高度及时间信息；?所述主控部分包括:数据记录模块：记录动物所处的地理信息和心电信号；USB接口模块：用于实现把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；蓝牙模块：用于实现与后台计算机进行无线通信，把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；人机交互模块：用于接收操作命令和实现信息显示；控制器模块：接收定位模块的地理信息、接收心电的数字化信号、接收人机交互模块的数据、给数据记录模块发送命令使其进行数据记录、通过USB接口模块和计算机进行数据交换；其中，所述心电采集电极、心电信号放大器、低通滤波器、带阻滤波器、AD转换器依次连接后，连接于控制器模块；所述定位模块、数据记录模块、USB接口模块、蓝牙模块、人机交互模块分别与控制器模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:包括心电采集部分、地理定位部分和主控部分； 所述心电采集部分包括:心电采集电极，用于采集动物的心电信号；心电信号放大器；低通滤波器；带阻滤波器;AD转换器，用于把放大滤波后的心电信号转换为数字信号，存在存储器中； 所述地理定位部分包括定位模块，用于实现接收来自卫星的定位信号，从而获知当前的地理坐标，海拔高度及时间信息； 所述主控部分包括:数据记录模块:记录动物所处的地理信息和心电信号；USB接口模块:用于实现把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；蓝牙模块:用于实现与后台计算机进行无线通信，把存储芯片中的数据送入计算机或接收计算机的命令；人机交互模块:用于接收操作命令和实现信息显示；控制器模块:接收定位模块的地理信息、接收心电的数字化信号、接收人机交互模块的数据、给数据记录模块发送命令使其进行数据记录、通过USB接口模块和计算机进行数据交换； 其中，所述心电采集电极、心电信号放大器、低通滤波器、带阻滤波器、AD转换器依次连接后，连接于控制器模块；所述定位模块、数据记录模块、USB接口模块、蓝牙模块、人机交互模块分别与控制器模块连接。2.根据权利 要求1所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述心电信号放大器、低通滤波器、带阻滤波器、AD转换器、定位模块、数据记录模块、USB接口模块、蓝牙模块、人机交互模块、控制器模块安装在一块电路板上，所述电路板通过尼龙粘扣固定于被测量的动物背部；所述心电采集电极采用分别粘贴的方式固定于被测量的动物身体上。3.根据权利要求1所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述心电采集电极采用表面电极，材料为铜质镀银薄片；和/或，所述心电采集电极的测量方式为标准I导联方式。4.根据权利要求1所述的一种间接测量动物能量代谢率的装置，其特征在于:所述心电信号放大器分为信号跟随部分和信号放大部分；所述信号跟随部分采用高输入阻抗运放...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小峰，刘玉宏，蒋爱民，徐宁，周小芹，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：