一种鱼类心电实时采集系统及水环境监测方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种鱼类心电实时采集系统及水环境监测方法、系统，该系统包括：鱼类心电实时采集装置和红外信号接收装置；所述鱼类心电实时采集装置通过契合鱼类外形的载体安装于鱼体上，所述载体实现载体与鱼类心电实时采集装置的重力与浮力相等状态；所述鱼类心电实时采集装置包括防水外壳，所述防水外壳内固定放置微型心电信号处理装置、与其连接的存储装置和电池，所述微型心电信号处理装置通过导线连接电极，电极刺入鱼体围心腔内采集原始心电信号；红外信号发射装置分别与电池和微型心电信号处理装置连接，发射处理后的心电信号至与其配合的红外信号接收装置，完成鱼类实时心电信号采集。

【技术实现步骤摘要】
一种鱼类心电实时采集系统及水环境监测方法、系统
本公开属于水生生物心电信号采集的
，涉及一种鱼类心电实时采集系统及水环境监测方法、系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在水生生物生理特征的提取方向，普遍要求采集水生生物的心电，以了解心率、心律，以及可能存在有关波形的变化，而水生生物通常选取鱼类为水体环境的指示生物。但是我国对鱼类心电采集技术的研究比较少，对水中正常游动的鱼的心电采集技术的研究更少，而且各类采集技术大多应用于生理学，很少应用于水环境监测。为了能够准确监测水环境的水质状况，越来越多的研究者利用生物来评价和监测水质环境，那么生物水质监测的方法与评价指标也有很多种，但是利用心电参数来评价水质是很少能够实现的。在采集鱼类的心电信号的过程中必须保证鱼体不乱挣扎摆动，从而避免出现由于鱼的游动而导致的电极错位甚至滑落的情况；目前采集鱼类的心电信号普遍采用将鱼类麻醉后平放于实验台，将电极一端埋入鱼体腹部靠近胸鳍部位的围心腔内，将电极另一端通过导线与心电采集分析仪器连接。现有的采集鱼类的心电信号的方法存在以下不足。第一，目前采集鱼类心电都需要将采集电极与心电采集分析仪器连接，以确保采集到的心电信号能够正常的记录与输出，并通过人工得以保存，这样对于空间上就不能保证鱼的正常状态，由于导线的有限以及电路在水中不能工作，鱼体表比较滑且容易挣扎摆动，所以不能将采集仪器放在鱼体身上或水中，很难像人类便携式心电测量仪那样去采集心电信号，不能避免空间上的限制。第二，实验前的麻醉对于鱼类的生理、病理特征带来一定影响，对心率测量有一定干扰，在麻醉状态下采集的心电难以反映其正常的生理特征；另外，离水的操作很易导致实验鱼类因缺水而死亡，而水平放置于实验台无法使鱼类保持在水中的正常状态从而导致心电信号测量的不准确。第三，目前现有的鱼类心电采集方法采集时间较短，由于鱼体离水后正常生命活动维持较短，因此不能进行长时间的实时在线采集，不能得到连续的心电信号，无法读取与分析心电的准确时间的变化。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，解决在保证被测鱼在水中自由游动的正常状态下如何长时间连续实时在线采集鱼类心电信号以及如何监测水环境的问题，本公开的一个或多个实施例提供了一种鱼类心电实时采集系统及水环境监测方法、系统，实现在鱼类心电采集过程中保持被测鱼在水中正常游动的状态，并能够进行连续实时在线采集，有效保证采集到的心电信号的实时性、有效性及准确性。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种鱼类心电实时采集系统。一种鱼类心电实时采集系统，该系统包括：鱼类心电实时采集装置和红外信号接收装置；所述鱼类心电实时采集装置通过契合鱼类外形的载体安装于鱼体上，所述载体实现载体与鱼类心电实时采集装置的重力与浮力相等状态；所述鱼类心电实时采集装置包括防水外壳，所述防水外壳内固定放置微型心电信号处理装置、与其连接的存储装置和电池，所述微型心电信号处理装置通过导线连接电极，所述防水外壳底端设置引出电极的电极引出口，电极刺入鱼体围心腔内采集原始心电信号，并将心电信号通过导线传输至所述微型心电信号处理装置进行处理；所述防水外壳侧面设置用于放置红外信号发射装置的通孔，所述红外信号发射装置发射端由所述防水外壳主体内穿过通孔且与通孔密封连接，所述红外信号发射装置分别与电池和微型心电信号处理装置连接，发射处理后的心电信号至与其配合的红外信号接收装置，完成鱼类实时心电信号采集；所述红外信号接收装置安装于水槽侧壁，用于接收处理后的心电信号。进一步地，所述载体采用低密度材质实现载体与鱼类心电实时采集装置的重力与浮力相等状态。进一步地，所述防水外壳包括防水外壳主体和与其密封连接防水盖。进一步地，所述防水盖为可拆卸防水盖，与所述防水外壳主体螺纹连接。进一步地，所述微型心电信号处理装置包括依次连接的心电采集电路、心电带通放大电路和低功耗处理器；所述心电采集电路用于将电极采集的原始心电信号转化为心电模拟信号输出，所述心电带通放大电路用于将心电模拟信号进行带通滤波和信号放大，所述低功耗处理器用于将滤波放大后的心电信号进行小波分解并利用小波分解结构重构滤波后的信号系数，获得去噪后的心电信号。进一步地，该装置还包括电源管理电路，所述电池与电源管理电路连接，通过电源管理电路分别与微型心电信号处理装置、存储装置连接。进一步地，所述微型心电信号处理装置、存储装置、电源管理电路和电池均安装于所述电路板，所述防水外壳主体内设置对称的两个电路板定位槽安装电路板，所述电路板宽度等于两个电路板定位槽的间距。进一步地，所述导线数量为三根，三根导线末端分别连接一根电极。进一步地，所述导线为铜丝制作而成，铜丝外包裹外皮，所述外皮为TPE热塑型橡胶。进一步地，所述电极采用银质细针制备，所述银质细针直径为0.25mm，并带有针尖。进一步地，所述红外信号接收装置包括第一红外信号接收装置、第二红外信号接收装置和第三红外信号接收装置，均匀分布于水槽侧壁。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种水环境监测方法。一种水环境监测方法，基于所述一种鱼类心电实时采集系统，该方法包括接收一定时期内的一种鱼类心电实时采集系统采集的鱼类实时心电信号监测水环境。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种水环境监测系统。一种水环境监测系统，包括一种鱼类心电实时采集系统和计算机，所述计算机接收一定时期内的一种鱼类心电实时采集系统采集的鱼类实时心电信号监测水环境。本公开的有益效果：1、本公开所述的一种鱼类心电实时采集装置小巧轻便，方便鱼携带在鱼体身上；载体可以将防水外壳所包裹的微型心电信号处理装置和电池承载起来，载体的浮力与该装置的重力相同，这样对于鱼体不会造成任何外力，不会使鱼负重，鱼能够在水中正常自然状态游动；2、本公开所述的一种鱼类心电实时采集装置中防水外壳将微型心电信号处理装置、与其连接的存储装置、红外信号发射装置和电池密封包裹起来，使整个装置能够在水中滞留，并且能够用在水中进行心电信号的采集；3、本公开所述的一种鱼类心电实时采集装置中红外信号发射装置作为信号发射器能够发射心电信号，使得信号能够经由水相到气相进行传输，并由信号接收器进行接收；4、本公开所述的一种鱼类心电实时采集装置能够连续实时的采集鱼类的心电信号，能够将所采集的心电信号进行滤波除噪，并且能够将所采集的心电信号进行存储；5、本公开所述的一种鱼类心电实时采集装置，由于该装置可以在水中滞留并且采集心电信号，因此此技术可以长时间的连续在水中采集鱼类的心电，其采集条件需满足电池电量可用状态。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是根据一个或多个实施例的一种鱼类心电实时采集系统结构示意图；图2是根据一个或多个实施例的红外信号接收装置安装示意图；图3是根据一个或多个实施例的鱼类心电实时采集装置示意图；图4是根据一个或多个实施例的防水外壳示意图；图5是根据一个或多个实施例的防水外壳内部结构示意图；图6是根据一个或多个实施例的一种鱼类心电实时采集装置原理示意图；图7是根据一个或多个实施例的一种水环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鱼类心电实时采集系统，其特征在于，该系统包括：鱼类心电实时采集装置和红外信号接收装置；所述鱼类心电实时采集装置通过契合鱼类外形的载体安装于鱼体上，所述载体实现载体与鱼类心电实时采集装置的重力与浮力相等状态；所述鱼类心电实时采集装置包括防水外壳，所述防水外壳内固定放置微型心电信号处理装置、与其连接的存储装置和电池，所述微型心电信号处理装置通过导线连接电极，所述防水外壳底端设置引出电极的电极引出口，电极刺入鱼体围心腔内采集原始心电信号，并将心电信号通过导线传输至所述微型心电信号处理装置进行处理；所述防水外壳侧面设置用于放置红外信号发射装置的通孔，所述红外信号发射装置发射端由所述防水外壳主体内穿过通孔且与通孔密封连接，所述红外信号发射装置分别与电池和微型心电信号处理装置连接，发射处理后的心电信号至与其配合的红外信号接收装置，完成鱼类实时心电信号采集；所述红外信号接收装置安装于水槽侧壁，用于接收处理后的心电信号。

【技术特征摘要】
1.一种鱼类心电实时采集系统，其特征在于，该系统包括：鱼类心电实时采集装置和红外信号接收装置；所述鱼类心电实时采集装置通过契合鱼类外形的载体安装于鱼体上，所述载体实现载体与鱼类心电实时采集装置的重力与浮力相等状态；所述鱼类心电实时采集装置包括防水外壳，所述防水外壳内固定放置微型心电信号处理装置、与其连接的存储装置和电池，所述微型心电信号处理装置通过导线连接电极，所述防水外壳底端设置引出电极的电极引出口，电极刺入鱼体围心腔内采集原始心电信号，并将心电信号通过导线传输至所述微型心电信号处理装置进行处理；所述防水外壳侧面设置用于放置红外信号发射装置的通孔，所述红外信号发射装置发射端由所述防水外壳主体内穿过通孔且与通孔密封连接，所述红外信号发射装置分别与电池和微型心电信号处理装置连接，发射处理后的心电信号至与其配合的红外信号接收装置，完成鱼类实时心电信号采集；所述红外信号接收装置安装于水槽侧壁，用于接收处理后的心电信号。2.如权利要求1所述的一种鱼类心电实时采集系统，其特征在于，所述载体采用低密度材质实现载体与鱼类心电实时采集装置的重力与浮力相等状态。3.如权利要求1所述的一种鱼类心电实时采集系统，其特征在于，所述防水外壳包括防水外壳主体和与其密封连接防水盖；所述防水盖为可拆卸防水盖，与所述防水外壳主体螺纹连接。4.如权利要求1所述的一种鱼类心电实时采集系统，其特征在于，所述微型心电信号处理装置包括依次连接的心电采集电路、心电带通放大电路和低功耗处理器；所述心电采集电路用于将电极采集的原始心电信号转化为心电模拟信号输出，所述心电带通放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宗明，宋杰，乔琳琳，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37