CN101536916A - 手机智能心音看诊器及看诊信号传输方法 - Google Patents

手机智能心音看诊器及看诊信号传输方法 Download PDF

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Inventor
成谢锋
丁剑冰
成雨含
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Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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Nanjing Post and Telecommunication University
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手机智能心音看诊器及看诊信号传输方法是一种附加在手机上的用于对人体心音信号进行可视看诊的信号传输方法，附加在手机上的一种用于对人体心音信号进行可视看诊的装置；该装置利用压电震动心声传感器测取心音信号，经前置电压放大器放大滤波后，再由手机USB接口的麦克风输入端把该信号传输给手机，由手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号进行比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出提示文字，从而实现看诊信号传输。

Description

手机智能心音看诊器及看诊信号传输方法
技术领域
本发明提出了一种附加在手机上的用于对人体心音信号进行可视看诊的方法。
背景技术
心音检测和分析是了解心脏和血管状态的一种重要且经济的手段，因为心声信号是伴随生命始终的一种生理信号。从1843年，George P.Cammann发明了双耳(双声道)听诊器(binaural stethoscope)，到上个世纪60年代哈佛大学医学院的Dr.Littmann设计的、具备两用胸件(钟型和膜型)的轻便听诊器，传统的听诊器已有100多年的历史，对病人疾病的诊断有很高的实用价值。而当今先进的电子听诊器，能把声音放大18倍，可以连接PC进行软件分析。例如最著名的3M公司的Littmann听诊器，较为知名的品牌还有WelchAll-yn、Sprague-Rappaport、Thinklabs、ADC、DRG、日本的铃谦等。心音具有心电不可取代的临床价值，通过研究心声信号的变化可以研究人体本身的变化，并为临床诊断服务。
目前，电子听诊器检测心音的普遍方法是用心音传感器拾取信号，并经过电路放大处理，最后在液晶显示器显示出波形。例如用电磁转换方式的心音传感器，将胸壁的振动在空气室中产生的音压转换成电信号，然后利用电压或电荷放大、A/D转换、单片机信号处理后，将波形信号传输给显示器显示体内震动波形。当然心音波形资料也可存入单独的磁盘，以及通过计算机声卡传人计算机，或存储或由因特网传送到其它计算机。
这类方法，相对而言需要的器件多，成本高，使用不太方便，不利于随时随地检测使用，目前仍少有实用意义上的心音信号分析诊断方面的电子医疗普及产品。随着人们生活水平的提高以及平均寿命的延长，心血管疾病的发病率亦呈上升趋势。多数患者平时对自己的心脏健康状况一无所知，更无从预防与治疗，及至出现严重症状时才到医院急诊。明确诊断的心血管疾病患者因不能随时掌握自己的病情变化而未能及时到医院复诊。许多心血管疾病发作时，典型的病理心电信号转瞬即逝，待就诊时较难捕捉到典型病理心电图，这在一定程度上给诊疗带来了困难。所以，在相当普及的手机平台上开发一种用于对人体心音信号进行可视看诊的装置，就能克服上述问题。目前手机已经从单一的通话工具发展到到多媒体信息库。但作为医学保健工具还是没有产品的，所以手机智能心音看诊器的发明，对开拓手机的新功能、推动开发新一代智能手机都具有积极的现实意义。
发明内容
技术问题：本发明基于电子技术和听诊器的相关技术，提出了一种附加在手机上的用于对人体心音信号进行可视看诊的手机智能心音看诊器及看诊信号传输方法。由于手机是人们习惯随身携带的通讯器材，利用手机作为平台开发的智能心音看诊器，一方面可以随时随地的对用户自己的心脏进行看诊，有利于患者及时发现病情；另一方面，还可以记录个人化的生理信息，把有问题的波形存储下来，形成动态的、可交流的电子病历。也可通过手机的耳机装置直接播放心音信号，使听、视、觉融为一体，从而拓宽了手机的应用范围。
技术方案：本发明的手机智能心音看诊器包括压电震动传感器、前置电压放大器、手机USB接口电路；其中，压电震动传感器的输出端通过前置电压放大器中的电容接运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出端通过电容接手机USB接口电路中的麦克风输入端头把信号传输给手机；手机USB接口电路中的接口有5个端口，端口1接地，端口2为麦克风输入端头USBHSMIC，端口3和端口4分别是通讯信号传输正、负接口USBCON+、USBCON-，端口5为电源端口VCUSB，压电震动传感器1和前置电压放大器2的电源由USB接口的电源端口5提供。
手机智能心音看诊器的看诊信号传输方法是，利用压电震动心声传感器测取的心音信号，经前置电压放大器放大滤波后，再由手机USB接口的麦克风输入端把该信号传输给手机，由手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号进行比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出提示文字，从而实现看诊。其具体看诊方法是：
a.采用市场上现有的产品——压电震动传感器作为心音信号取样的器件，将心脏的搏动过程转换为电脉冲信号，
b.压电式震动传感器输出的信号是周期约一秒左右的低频脉动信号，信号很弱，且夹杂有大量噪声，所以采用标准运算放大器构成的前置放大器进行电压放大，再经RC低通滤波器滤波，去掉高次谐波频率分量，其中压电震动心声传感器和前置电压放大器的电源是由手机USB的电源端口提供的，
c.由手机USB接口的麦克风输入端把该信号传输给手机，
d.手机是操作中心和控制平台，利用手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出“请到医院进一步检测”的提示文字，从而实现看诊的信号传输。
有益效果：心音听诊是心脏病无创性检测的重要方法，具有心电图、超声心电图不可取代的优势，利用手机智能心音看诊器，使用者可以随时随地的对自己的心脏进行监测，即有利用患者及时发现病情，及时治疗，为患者争取了宝贵的急救时间；还可以记录个人化的心脏生理信息，把有问题的波形存储下来，提供日后分析比对，形成动态的、可转发的电子病历。特别是在广泛使用的手机平台上开发这种保健检测装置，具有更加突出的优点，能开拓手机的新功能、推动开发新一代智能手机的发展。
附图说明
图1为本发明的手机智能心音看诊器实现方法的原理示意图；
图2是手机USB接口与压电震动传感器、前置放大器的电路图。
具体实施方式
本发明的手机智能心音看诊器包括压电震动传感器1、前置电压放大器2、手机USB接口电路3；其中，压电震动传感器1的输出端通过前置电压放大器2中的第一电容C1接运算放大器U1的反向输入端，运算放大器U1的输出端通过第二电容C2接手机USB接口电路3中的麦克风输入端头USBHSMIC把信号传输给手机；手机USB接口电路3中的接口有5个端口，端口1接地，端口2为麦克风输入端头USBHSMIC，端口3和端口4分别是通讯信号正、负接口USBCON+、USBCON-，端口5为电源端口VCUSB；压电震动传感器1和前置电压放大器2的电源由USB接口的电源端口5提供。
该装置利用压电震动心声传感器测取心音信号，经前置电压放大器放大滤波后，再由手机USB接口的麦克风输入端把该信号传输给手机，由手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号进行比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出“请到医院进一步检测”的提示文字，从而实现看诊。
其具体看诊的信号传输方法是：
1、采用市场上现有的产品——压电式震动传感器1作为心音信号取样的器件，该器件测试面由薄膜压电材料制造成压电式震动传感器。由压电震动传感器1将心脏的搏动过程转换为电脉冲信号。
2、压电式震动传感器输出的信号是周期约一秒左右的低频脉动信号，信号很弱，且夹杂有大量噪声，所以采用低功耗零漂移运放AD8522构成的前置放大器2进行电压放大和滤波。
3、压电震动心声传感器1和前置电压放大器2的电源是由手机USB接口电路3的电源端口5提供的。
4、前置放大器2的输出信号由手机USB接口电路3的端口2(USBHSMIC麦克风输入端头)把该信号传输给手机的。
5、手机作为操作中心和控制平台，利用手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号进行比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出“请到医院进一步检测”的提示文字，从而实现看诊。
上述功能通过J2ME开发平台以及在其下wireless手机模拟开发包等软件开发，实现对USB接口所获得的心音信号的存储和识别处理。

Claims (2)

1.一种手机智能心音看诊器，其特征是：该手机智能心音看诊器包括压电震动传感器(1)、前置电压放大器(2)、手机USB接口电路(3)；其中，压电震动传感器(1)的输出端通过前置电压放大器(2)中的第一电容(C1)接运算放大器(U1)的反向输入端，运算放大器(U1)的输出端通过第二电容(C2)接手机USB接口电路(3)中的麦克风输入端头(USBHSMIC)把信号传输给手机；手机USB接口电路(3)中的有5个端口，端口1接地，端口2为麦克风输入端头(USBHSMIC)，端口3是通讯信号传输正接口(USBCON+)，端口4是通讯信号传输负接口(USBCON-)，端口5为电源端口(VCUSB)，压电震动传感器(1)和前置电压放大器(2)的电源由USB接口的电源端口5提供。
2.一种如权利要求1所述的手机智能心音看诊器的看诊信号传输方法，其特征是，附加在手机上的一种用于对人体心音信号进行可视看诊的装置；该装置利用压电震动心声传感器测取心音信号，经前置电压放大器放大滤波后，再由手机USB接口的麦克风输入端把该信号传输给手机，由手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号进行比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出提示文字，从而实现看诊，其具体看诊的信号传输方法是：
a.采用市场上现有的产品-压电震动传感器作为心音信号取样的器件，将心脏的搏动过程转换为电脉冲信号，
b.压电式震动传感器输出的信号是周期约一秒左右的低频脉动信号，信号很弱，且夹杂有大量噪声，采用标准运算放大器构成的前置放大器进行电压放大，再经RC低通滤波器滤波，去掉高次谐波频率分量，其中压电震动心声传感器和前置电压放大器的电源是由手机USB的电源端口提供的，
c.由手机USB接口的麦克风输入端把该信号传输给手机，
d.手机是操作中心和控制平台，利用手机内的录音功能将心音信号存储下来，然后与存储在手机内的正常心音信号比较，在手机的显示屏上显示出该心音信号的波形、心率次数和杂音等级，当心率过高或心音异常时，给出“请到医院进一步检测”的提示文字，从而实现看诊的信号传输。
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