[發明專利]一種動物生理信息及狀態實時監測系統、裝置及方法

有效

• 申請號: 201910095417.3
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109745017B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 方震;何光強;白忠瑞;趙榮建;劉韋;陳賢祥;杜利東;趙湛
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: A61B5/01
• 分類號: A61B5/01;A61B5/11;A61B5/0205
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種動物生理信息及狀態實時監測系統、裝置及方法，實時監測裝置包括監測裝置外殼，傳感器前端，電路解析模塊以及監測平臺，其中所述的監測裝置外殼采用鏤空的結構；所述的傳感器前端包括壓電片、溫度傳感器、加速度傳感器和高度計；所述的電路解析模塊為包括各傳感器的電路模塊、微處理器和通信模塊；所述的監測平臺負責計算動物的生理狀態和進行健康狀況分類；所述的監測方法包括心率、呼吸、溫度、步頻和姿勢的生理參數提取以及通過貝葉斯概率進行健康狀況分類，該方法能夠實現實時可靠地進行動物生理狀態監測。

技術領域

本發明涉及動物生理參數監測技術領域，尤其涉及一種監測動物生理狀態的系統、裝置及方法。

背景技術

對于動物健康狀態的判斷目前常用傳統的人工判斷方法，如聽診法，觀察法；此類方法若在缺少獸醫的指導下，將會使得動物的病情不能及時被發現，從而延誤最佳治療時期。

目前專家學者提出采用心電和脈搏波監測方法應用于動物身上，由于動物皮毛多的特點，使得該方法的電極無法接觸皮膚，現有技術中提出采用長椎體結構的電極，并通過袖帶固定方式緊密接觸動物皮膚，該方式能在一定程度上獲得生理參數信息，但是此椎體結構的電極將會嚴重壓迫動物的身體組織；現有技術中還提出一種植入動物組織的侵入式監測方法，但該方法不可避免的給動物帶來創傷。

因此基于以上現有技術存在的問題，亟待研發一種實時、無擾、無創的生理狀態監測系統。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提供了一種動物生理信息及狀態實時監測裝置及方法，以緩解目前監測方法中嚴重壓迫動物身體組織，給動物帶來創傷或者實時性差，動物病情發現晚，錯過最佳治療時機等技術問題。

(二)技術方案

本發明公開了一種動物生理信息及狀態實時監測裝置，包括傳感器前端，電路解析模塊以及監測平臺，其中，

傳感器前端包括壓電片、溫度傳感器、加速度傳感器和高度計；壓電片用于獲取動物的心率和呼吸；溫度傳感器用于獲取動物的體表溫度；加速度傳感器用于獲取動物的運動狀態；高度計用于獲取動物高度的變化；

傳感器前端可放置于一個中間鏤空的圓柱體結構的外殼中，外殼結構的材料為柔性材料，鏤空的空間可為監測裝置提供足夠的空間，所述的空間利用方式是在圓柱體的上表面對壓電片進行固定，其中固定的方式采用特定的膠水進行較好的粘合；溫度傳感器以同樣的方式固定于所述上表面；其余的傳感器和電路解析模塊固定于所述圓柱體的下表面；

電路解析模塊，包括第一電路模塊、第二電路模塊、第三電路模塊、微處理器和通信模塊；第一電路模塊與壓電片采用電連接方式，用于接收壓電片獲取的振動信號并轉換成電壓信號；第二電路模塊和溫度傳感器通過電連接方式，用于將溫度轉化成電壓信號；第三電路模塊和加速度傳感器、高度計采用電連接方式，分別獲取三軸的加速度值和高度值并轉化為電壓信號；微處理器接收第一電路模塊的信號，并采用小波變換對信號進行解混，進而提取出動物的心率和呼吸；微處理器接收第二電路模塊的信號，提取出動物的體表溫度；微處理器接收第三電路模塊的信號，根據氣壓值和三軸加速度，計算出動物的步頻和高度變化；通信模塊與微處理器采用電連接方式，將微處理器的處理結果發送到監測平臺；

監測平臺包括一臺或一組服務器，用于接收電路解析模塊處理后的數據并通過貝葉斯網絡處理得出動物健康狀況狀態。

本發明公開了一種監測動物生理狀態的方法，具體為生理狀態的信號處理方法；所述生理狀態的信號處理方法包括心率參數提取方法、呼吸參數的提取方法、體溫參數提取方法、運動狀態下步頻提取方法、姿勢提取方法以及融合上述參數的健康狀況分類方法。

其中的心率參數提取方法，具體為將所述處理器從壓電片接收到的振動信號采用合適的濾波器濾出包含心率的信號成分，依據此信號成分進行心跳峰值特征點提取；