CN103479382B - 一种声音传感器、基于声音传感器的肠电图检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种声音传感器及基于这种传感器的检测系统和检测方法，包括通过压电膜和悬臂梁连接的质量块和硅基体，所述质量块和所述硅基体之间还设有支撑结构，所述质量块上下表面均与不对称结构的悬臂梁连接。本发明将新型声音传感器布置于腹腔以采集肠鸣音，利用声源定位算法便可准确定位肠鸣音异常位置，便于疾病的诊治。

Description

一种声音传感器、基于声音传感器的肠电图检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种声音传感器、基于声音传感器的肠电图检测系统及检测方法。

背景技术

肠道是消化器官中最长的管道，主要为食物的消化和吸收。一旦肠道有异常，就有会引起消化吸收障碍，以及一系列相关症状。因此，肠道疾病的诊断也变得非常必要。

肠电图和肠鸣音听诊属于无创检查。对于普通的肠电图,配置于体表的电极所测得的电位与心电图脑电图相比是极小的,此外还容易受到呼吸的影响,使得后续的信号处理变得困难,精度也因此受到影响。

相对于肠电，肠鸣音则要明显的多。正常情况下，肠鸣音大约每分钟4 ~5 次，肠蠕动增强时，肠鸣音达每分钟10 次以上，根据声音具体情况，可以判断肠鸣音活跃或者肠鸣音亢进等。各种原因的肠壁肌肉劳损时，肠鸣音减弱。如持续听诊3~5 分钟未听到肠鸣音，则为肠鸣音消失。目前的肠鸣音检测设备大都使用单一的听筒，使用起来不方便。也有人提出使用多通道设备，将多个传感器布置在肠道上，但是这种方法仅能判断肠鸣音异常的某个区域，而不能精确定位，也不利于医生对病灶的判断。

如今声源定位算法已日渐成熟，可以三维定位声源，准确定位声源，现多应用于机械维修行业，在医疗行业没有广泛运用。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供了一种可以准确检测肠鸣音异常的声音传感器和基于这种声音传感器的肠电图检测系统及检测方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种声音传感器，包括通过压电膜连接的质量块和硅基体，所述质量块和所述硅基体之间还设有支撑结构，所述质量块上下表面均与不对称结构的悬臂梁连接。

一种基于声音传感器的肠电图检测系统，包括放置于腹腔表面的若干声音传感器，所述声音传感器均与信号处理系统连接，所述信号处理系统与监视器终端设备相连。

所述声音传感器用于采集肠道声音信号；

所述信号处理系统用于处理肠道声音信号，并定位声源；

所述显示器用于显示肠鸣音数据和声源位置。

优选的，所述信号处理系统包括信号放大器、滤波器、数模转换器和声源定位计算模块；

所述信号放大器用于放大各个声音传感器采集的肠道声音信号；

所述滤波器用于过滤噪声；

所述数模转换器用于把模拟信号转换成数字信号；

所述声源定位计算模块用于定位声源。

优选的，所述监视器终端设备能在一个屏幕上分时或同时显示所有的波形和声源位置信息。

一种基于声音传感器的肠电图检测方法，其方法是：将声音传感器布置于人体腹腔表面，声音传感器检测到的声音传递给信号处理系统进行信号处理，最后获得的肠电图及声源位置信息显示于监视器终端设备。

优选的，所述声音传感器分别布置于降结肠的中部、乙状结肠的中部、整个肠道的中部、盲肠位置、升结肠中部和横结肠中部。

本发明的有益效果：声音传感器根据压电效应，采用非对称式的带质量块的悬臂梁结构制作，提高了声音传感器的灵敏度，便于肠鸣音的采集。

将上述声音传感器置于腹腔表面，可以精确地听诊出肠鸣音，并通过声源定位算法能够准确的定位声音异常的位置，而且可在显示器上实时显示出来，为医生诊断肠道疾病提供便利。

该检测方法操作简单，检测准确，有利于疾病的及早确诊和治疗。

附图说明

图 1声音传感器的主视图；

图2 声音传感器的俯视图；

图3 声音传感器放置位置示意图；

图4 本发明的工作原理图。

具体实施方式

如图1和图2为新型声音传感器的正视和俯视示意图。 包括硅基体101，对硅基体101进行腐蚀后留出质量块104，硅基体和质量块之间通过压电膜102相连接，同时支撑结构105也一起连接着硅基体101和质量块104。压电膜102的结构图案和膜厚可以采用解析模型方法或者有限元建模的方法来确定，以保证最大的灵敏度和足够的强度。支撑结构105的结构图案和尺寸也可以采用解析模型或有限元建模方法来确定，以保证足够的支撑强度和整个传感器的灵敏度。

如图3为声音传感器组合模块及其放置位置示意图。人体整个肠道301示意图。声音传感器302，303，304，305，306，307，308分别摆放在肠道301外面的腹腔表面。其中，声音传感器302放置于降结肠的中部，声音传感器303放置于乙状结肠的中部，声音传感器304放置于整个肠道的中部，声音传感器305放置于盲肠位置，声音传感器306放置于升结肠中部，声音传感器307放置于横结肠中部。整个肠道系统使用如上所述的6个声音传感器来检测肠鸣音。

如图4为整个系统设备的原理示意图，主要由声音传感器模块401、信号处理系统和显示器406组成。信号处理系统包括信号放大器402、滤波器403、模数转换器404、声源定位计算模块405。声音传感器模块401在整个肠道系统外表面采集到振动信号之后，信号放大器402对采集到的电信号进行放大，然后放大信号进入到滤波器403，滤去不必要的噪声，再由模数转换器404进行模数转换，得到数字信号，该数字信号可以分为两部分进行处理。一种处理采用直接显示方法，将声音传感器401的数字波形直接显示在终端显示器406的屏幕上。另一种处理，将信号送入声源定位计算模块405进行计算，以精确得得到发出肠鸣音异常的位置，该位置将以图标和数字形式放映在终端显示器406的屏幕上，数字形式指的是对声源位置采用三维坐标来标示。

本发明主要包括6个高精度声音传感器、信号放大器、滤波器、数模转换器、声源定位计算模块、终端显示器，其特征在于同时使用6个声音传感器，传感器信号经过信号放大器、滤波器和数模转换器之后，使用了声源定位算法，声音波形和声源位置在终端显示器上显示。6个声音传感器按照要求布置在腹腔的表面的相应位置。声音传感器使用了压电效应原理，声音传感器上制作有质量块，质量块上下表面均由悬臂梁连接，悬臂梁的结构不对称。 6个声音传感器使用定位算法确定声源的三维空间信息。终端显示设备，一个屏幕可分时显示所有的波形和声源位置信息。一个屏幕可以同时在不同的区域显示所有的波形和声源位置信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种声音传感器， 其特征在于， 包括质量块和硅基体， 所述质量块和所述硅基体上下表面之间分别通过压电膜和支撑结构连接； 压电膜和支撑结构中间为开放式空腔， 支撑结构为悬臂梁结构或整体薄膜结构。

2.一种基于权利要求1所述声音传感器的肠电图检测系统， 其特征在于， 包括放置于腹腔表面的若干声音传感器， 所述声音传感器均与信号处理系统连接， 所述信号处理系统与监视器终端设备相连 ；

所述声音传感器用于采集肠道声音信号 ；

所述信号处理系统用于处理肠道声音信号， 并定位声源 ；

所述监视器终端设备用于显示肠鸣音数据和声源位置。

3.根据权利要求 2 所述的一种基于权利要求1所述声音传感器的肠电图检测系统，其特征在于， 所述信号处理系统包括信号放大器、 滤波器、 模数转换器和声源定位计算模块 ；

所述信号放大器用于放大各个声音传感器采集的肠道声音信号 ；

所述滤波器用于过滤肠道声音信号的噪声 ；

所述模数转换器用于把滤波器过滤的肠道声音模拟信号转换成数字信号；

所述声源定位计算模块用于定位声源。

4.根据权利要求2所述的一种基于权利要求1所述声音传感器的肠电图检测系统， 其特征在于， 所述监视器终端设备能在一个屏幕上分时或同时显示所有的波形和声源位置信息。

5.一种基于权利要求2所述肠电图检测系统的肠电图检测方法， 其方法是 ： 将声音传感器布置于人体腹腔表面， 声音传感器检测到的声音传递给信号处理系统进行三维声源定位信号处理， 最后获得的肠电图及声源位置信息显示于监视器终端设备。

6.根据权利要求 5 所述的一种基于权利要求2所述肠电图检测系统的肠电图检测方法， 其特征在于， 所述声音传感器分别布置于降结肠的中部、 乙状结肠的中部、 整个肠道的中部、 盲肠位置、 升结肠中部和横结肠中部。