CN104586422A - 多生理声学参数采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多生理声学参数采集系统，包括：至少一个声学传感器，所述声学传感器用于将人体微弱声音或振动信号转化为电信号；信号传输线，所述信号传输线的一端与每个所述声学传感器相连；信号记录装置，所述信号记录装置与所述信号传输线的另一端相连，其中，每个所述声学传感器为贴片式声学传感器或适形化接插式声学传感器，所述信号传输线的至少一部分埋植于日用品中。该系统可以实现同时对人体生理学信号的多参数、多通道、多场景的持续记录。

Description

多生理声学参数采集系统

技术领域

本发明属于医学技术领域，具体而言，本发明涉及一种多生理学参数采集系统。

背景技术

人体是一个复杂的生理系统，许多重要的生理参数或过程是以声音信号为检测形式或载体，如心脏跳动产生的心音、肺部在呼吸过程中产生的肺音、肠胃蠕动产生的肠胃音以及睡眠过程中上呼吸道受阻产生的鼾声等，均对监测人体生理状态、诊断疾病有着重要意义。

对心音、肺音、肠胃音等大部分生理声学参数的测量，传统上采用机械听诊器，每次需将听诊器靠在特定位置听取特定声音，无法对信号进行持续记录，因而分辨与诊断亦主要依靠医生或专业人员依据经验进行，也就是说，这类技术很难用于患者自身检测比如睡眠下有关信号的自动记录和测量。同时从应用角度看，现有的传输线无法适应特殊情况受试者不断翻身导致的问题。在技术层面上，电子听诊器一定程度上解决了信号采集和记录的问题，但仍然无法满足对声学参数随时随地进行测量记录的需求，录音机、录音笔以及手机等电子录音设备可以实现对嗓音、鼾声等的记录，但要求被测量的声音强度较大，而对内脏运动产生的微弱声音则很难检测到，此外，上述已有方法均只能对单一声学信号如鼾声、心音、血流噪声分别测量，无法同时获取这些幅度和频率各异、发源于全身各部位的生理声学信号，诊断价值有限。

因此，现有的生理声学参数检测手段有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种多生理声学参数采集系统，该系统可以实现同时对人体生理学信号的多参数、多通道、多场景的持续记录。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种多生理声学参数采集系统，包括：

至少一个声学传感器，所述声学传感器用于将人体微弱声音或振动信号转化为电信号；

信号传输线，所述信号传输线的一端与每个所述声学传感器相连；

信号记录装置，所述信号记录装置与所述信号传输线的另一端相连，

其中，

每个所述声学传感器为贴片式声学传感器或适形化接插式声学传感器，

所述信号传输线的至少一部分埋植于日用品中。

根据本发明实施例的多生理声学参数采集系统通过使用多个声学传感器，可以实现对人体生理学信号的多参数、多通道、多场景的同时记录，并且通过使用可以粘于体表任意位置的贴片式声学传感器和具有柔性适形化的接插式声学传感器，可以显著提高系统使用的灵活性，同时将信号传输与日用品相结合，并且可以根据需要随时对传输线进行插拔转换，从而可以显著提高系统的适用性，例如将信号传输线埋植于被褥中，即可实现在睡眠状态下对人体进行检测和记录。

另外，根据本发明上述实施例的多生理声学参数采集系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述信号传输线为多通道传输线。由此，可以有效避免各类信号间的干扰。

在本发明的一些实施例中，所述信号传输线包括第一信号传输线和第二信号传输线，所述第一信号传输线的一端与每个所述声学传感器相连，所述第二信号传输线的一端与所述信号记录装置相连，所述第一信号传输线的另一端与所述第二信号传输线的另一端相连。由此，可以显著提高系统使用的灵活性。

在本发明的一些实施例中，所述第二信号传输线埋植于所述日用品中。由此，可以显著提高系统的适用性。

在本发明的一些实施例中，所述日用品为选自服装、被褥、座椅、箱包、建筑墙壁和交通工具中的至少一种。由此，可以进一步提高系统的适用性。

在本发明的一些实施例中，所述贴片式声学传感器中换能单元和所述适形化接插式声学传感器中换能单元的材料分别独立地为选自压电陶瓷、驻极体电容和MEMS麦克风中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述贴片式声学传感器的外形为扁平片状。由此，可以进一步提高系统使用的灵活性。

在本发明的一些实施例中，所述适形化接插式声学传感器的外形为耳道内部形状、鼻腔内部形状或直肠内部形状。由此，可以进一步提高系统使用的灵活性。

在本发明的一些实施例中，所述信号传输线的材料为选自固体金属、室温液态金属、导电聚合物、石墨、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。由此，可以进一步提高系统使用的灵活性。

在本发明的一些实施例中，所述信号记录装置为录音机、录音笔、手机、平板电脑、台式电脑或云服务器。由此，可以进一步提高系统的适用性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的多生理声学参数采集系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的多生理声学参数采集系统中的信号传输线的截面图；

图3是根据本发明又一个实施例的多生理声学参数采集系统结构示意图；

图4是根据本发明再一个实施例的多生理声学参数采集系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种多生理声学参数采集系统。下面结合图1-4对本发明实施例的多生理声学参数采集系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该采集系统包括：

至少一个声学传感器100：根据本发明的实施例，声学传感器100用于将人体微弱声音或振动信号转化为电信号。

根据本发明的实施例，每个声学传感器100可以为贴片式声学传感器110或适形化接插式声学传感器120。

根据本发明的实施例，贴片式声学传感器110中换能单元的材料可以为选自压电陶瓷、驻极体电容和MEMS麦克风中的至少一种。

根据本发明的实施例，贴片式声学传感器110的外形并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，贴片式声学传感器110的外形可以为扁平片状。由此，可以通过将其置于体表的任意位置而对生理声学信号进行采集，从而显著提高该系统的灵活性。

具体的，切片式声学传感器的表面可以辅以粘性胶布以使其贴附于身体表面，从而将体内或外周传至体表的微弱声音或振动信号转化为电信号，例如可以将该切片式声学传感器贴附于鼻部、颈部、胸部、腹部等体表位置，继而可以采集鼾声、嗓音、心音和肠胃音信号。

根据本发明的实施例，适形化接插式声学传感器120中换能单元可以为选自压电陶瓷、驻极体电容和MEMS麦克风中的至少一种。

根据本发明的实施例，适形化接插式声学传感器120的外形并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，适形化接插式声学传感器120的外形可以为耳道内部形状、鼻腔内部形状或直肠内部形状。具体的，可以按照耳道内部形状、鼻腔内部形状或直肠内部形状采用硅胶等柔性材料为基底加以制作，从而可直接将其固定于相应位置，记录该处微弱声音或振动信号并将其转换为电信号。

信号传输线200：根据本发明的实施例，信号传输线200的一端与每个声学传感器100相连，用于将每个声学传感器采集到的电信号传输至后续的信号记录装置，并且信号传输线200的至少一部分埋植于日用品中，从而显著提高该系统的适用性。

根据本发明的实施例，信号传输线200可以为多通道传输线，以四通道传输线为例，其截面形貌如图2所示，四通道传输线的外表面为外皮201，内部具有四个独立的通道，每个通道均有三根传输线，分别为电源线202、地线203和信号线204。发明人发现，通过采用多通道传输线，可以有效避免各类信号间的干扰。

根据本发明的实施例，信号传输线200包括第一信号传输线210和第二信号传输线220，根据本发明的具体实施例，第一信号传输线210的一端与每个声学传感器100相连，第二信号传输线220的一端与信号记录装置相连，第一信号传输线210的另一端与第二信号传输线220的另一端相连。根据本发明的具体示例，第一信号传输线210的另一端与第二信号传输线220的另一端可以通过插头和插孔相连，例如，插头插孔可以为通用型三线或四线制音频插头插孔，也可以为自定义多线制插头插孔，从而可以根据需要随时对信号传输线进行插拔，进而提高该系统的使用灵活性。

根据本发明的实施例，可以将第二信号传输线220埋植于日用品中，例如，可以将其埋植于服装、被褥、座椅、箱包、建筑墙壁和交通工具等日常用品的内部或贴附于其表面，从而可以进一步提高该系统的适用性。

根据本发明的实施例，信号传输线的材质并不受特别限制，只要满足信号传输线的柔韧性和拉伸性即可，根据本发明的具体实施例，信号传输线的材质可以为选自固体金属、室温液态金属、导电聚合物、石墨、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，其中，固体金属可以为铜、铁，室温液体金属可以为稼、铟或稼铟合金。由此，可以使得日常用品在使用过程中不受干扰或限制，从而进一步提高该系统的适用性。

需要说明的是，本文中提及的“信号传输线包括第一信号传输线和第二信号传输线”可以理解为广义上将信号传输线分为两段，即埋植于日用品中的为一段，其余的为另一段，并且每段信号传输线又可包括多段。

发明人发现，对于鼾声、嗓音、心音等对反映人体健康情况具有重要价值的生理声学信号，目前尚无能够在日常生活中使用的专用采集设备，尽管手机、录音笔等日常电子产品也具有录音功能，但仅针对单通道信号且不具备适形化特点，这就使得测量无法有效持续，同时对于不同强度的混叠信号也无法进行分辨，而本发明通过大量实验意外发现，采用分段式、多通道、适形化的方式对生理声学信号进行采集，既能够在不同场景下简便有效的对各类信号进行持续测量，又能够尽可能降低不同声音之间的混叠干扰，而且数据通道的增多也为后续进一步的抗干扰处理提供了可能。

信号记录装置300：根据本发明的实施例，信号记录装置300与信号传输线200的另一端相连，用于对传感器采集到的生理学信号进行记录。具体的，信号记录装置与信号传输线的另一端也可以通过插头插孔相连。

根据本发明的实施例，信号记录装置的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，信号记录装置可以为录音机、录音笔、手机、平板电脑、台式电脑或云服务器。

根据本发明实施例的多生理声学参数采集系统通过使用多个声学传感器，可以实现对人体生理学信号的多参数、多通道、多场景的同时记录，并且通过使用可以粘于体表任意位置的贴片式声学传感器和具有柔性适形化的接插式声学传感器，可以显著提高系统使用的灵活性，同时将信号传输与日用品相结合，并且可以根据需要随时对传输线进行插拔转换，从而可以显著提高系统的适用性，例如将信号传输线埋植于被褥中，即可实现在睡眠状态下对人体进行检测和记录。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

如图3所示，为测量人体睡眠状态下各生理声学参数，将记录鼾声的贴片式传感器111、记录心音的贴片式传感器112、记录肠胃音的贴片式传感器113分别贴于颈部、胸部及腹部的体表，并与室温液态金属材质的第一信号传输线210的一端相连，第一信号传输线210的另一端的插头211与埋植于床被中的室温液态金属材质的第二信号传输线220一端的插孔221相连，第二信号传输线220另一端的插头222接入手机300的插孔301，从而实现了从体表传感器111、112、113到用于信号记录的手机300的完整信号连接，实现了在卧床或睡眠状态下的多通道、多参数的生理声学信号持续记录。起床后，只需将插头211拔出，即可连接至另一个埋植有插孔、传输线及插头的日常用品，也可以选择将日常用品连接至录音笔或个人电脑等其他记录装置。

实施例2

如图4所示，为测量人体自然腔道声学信号，将适形化声学传感器121置于人体鼻腔内，将适形化声学传感器122为置于人体直肠内，将适形化声学传感器123为置于人体耳道内，并与导电聚合物材质的第一信号传输线210的一端相连，第一信号传输线210的另一端的插头211与附着于座椅上的室温液态金属材质的第二信号传输线220一端的插孔221相连，第二信号传输线220另一端的插头222与埋植于建筑墙壁中的铜质信号传输线230一端的插孔231相连，铜质信号传输线230的另一端与电话通信网络相连，并最终将信号传输至远程云服务器300。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多生理声学参数采集系统，其特征在于，包括：

至少一个声学传感器，所述声学传感器用于将人体微弱声音或振动信号转化为电信号；

信号传输线，所述信号传输线的一端与每个所述声学传感器相连；

信号记录装置，所述信号记录装置与所述信号传输线的另一端相连，

其中，

每个所述声学传感器为贴片式声学传感器或适形化接插式声学传感器，

所述信号传输线的至少一部分埋植于日用品中。

2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述信号传输线为多通道传输线。

3.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述信号传输线包括第一信号传输线和第二信号传输线，所述第一信号传输线的一端与每个所述声学传感器相连，所述第二信号传输线的一端与所述信号记录装置相连，所述第一信号传输线的另一端与所述第二信号传输线的另一端相连。

4.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述第二信号传输线埋植于所述日用品中。

5.根据权利要求4所述的采集系统，其特征在于，所述日用品为选自服装、被褥、座椅、箱包、建筑墙壁和交通工具中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述贴片式声学传感器中换能单元和所述适形化接插式声学传感器中换能单元的材料分别独立地为选自压电陶瓷、驻极体电容和MEMS麦克风中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的采集系统，其特征在于，所述贴片式声学传感器的外形为扁平片状。

8.根据权利要求6所述的采集系统，其特征在于，所述适形化接插式声学传感器的外形为耳道内部形状、鼻腔内部形状或直肠内部形状。

9.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述信号传输线的材料为选自固体金属、室温液态金属、导电聚合物、石墨、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述信号记录装置为录音机、录音笔、手机、平板电脑、台式电脑或云服务器。