CN108956966A - 一种手持便携式闻诊仪及闻诊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种手持便携式闻诊仪及闻诊方法，包括呼吸气体采集装置、气体传感器模块、主板、数据显示传输终端、云端交互系统，所述主板上配置蓝牙模块，所述蓝牙模块为主控单元；所述呼吸气体采集装置用于采集呼出的气体，所述气体传感器模块包括多种气体传感器；所述气体传感器模块连接蓝牙模块；所述数据显示传输终端包括手机，所述蓝牙模块通过手机将气体传感器模块采集的气体数据传送至云端交互系统。本发明所述的手持便携式闻诊仪及闻诊方法体积小、功耗低，通过阵列式多传感器融合及大数据运算处理的方法有效改善了单一半导体气体传感器的气体组分选择性差和灵敏度低问题，推动闻诊仪的市场化和家庭化。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，尤其是涉及一种手持便携式闻诊仪。
背景技术
中医理论中的闻诊包括听声音和嗅气味两部分。其中嗅气味就是通过分析病人呼出气体来诊断疾病。早在战国时代，名医扁鹊所著《难经》第三十四难中提到：“心色赤，其臭焦，脾色黄，其臭香，肺色白，其臭腥，肾色黑，其臭腐”，《黄帝内经·素问》第四篇金匮真言论亦有记载：“东方青色，入通于肝，其臭臊。南方赤色，入通于心，其臭焦。中央黄色，入通于脾，其臭香。西方白色，入通于肺，其臭腥。北方黑色，入通于肾，其臭腐”。
随着现代医学科技的发展和多学科的交叉融合，有关病理学调查和研究表明，当人体的脏器或组织损伤或病变之后，其功能上的变化会相应地引起相应代谢产物的改变，这些代谢产物进入到血液中就会引起某些代谢产物含量的增高，通过检测代谢产物的浓度就可以诊断出脏器的损伤程度。而血液中的代谢产物能够通过气血屏障进入肺部，进而引起呼出气组分的改变，使得排出体外的某些特定气体浓度升高，这一与血液分析的相似性和相比血液分析的无创性，使得闻诊分析具有非常高的应用前景和研究价值。
目前气相色谱和质谱分析技术是气体分析领域的金标准，但其预处理复杂，检测时间长、体积大，仅限于实验室环境操作。光谱分析技术是近年来气体分析领域的新兴技术，其精度高、响应快、无需复杂的前处理，但单一波长的激光器只能检测一种成分，如果被检测的气体成分增多，就需要多个波长的高性能激光器组合，仪器的成本和体积也会成倍上升。而半导体传感器技术体积小、功耗低、成本低，但气体组分选择性差，灵敏度低，因此在一定程度上限制了它的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种手持便携式闻诊仪，以解决现有的气体分析设备，体积较大，检测效率低的情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种手持便携式闻诊仪，包括呼吸气体采集装置、气体传感器模块、主板、数据显示传输终端、云端交互系统，所述主板上配置蓝牙模块，所述蓝牙模块为主控单元；
所述呼吸气体采集装置用于采集呼出的气体，所述气体传感器模块包括多种气体传感器，通过所述气体传感器对人体呼出的气体进行分析；所述气体传感器模块连接蓝牙模块；
所述数据显示传输终端包括手机，所述蓝牙模块通过手机将气体传感器模块采集的气体数据传送至云端交互系统，通过所述云端交互系统对气体数据进行分析处理，并反馈至数据显示传输终端。
进一步的，还包括串口通讯模块；
所述数据显示传输终端还包括PC机，所述蓝牙模块通过串口通讯模块连接PC机；
所述蓝牙模块还连接LCD显示屏。
进一步的，所述蓝牙模块包括NRF51822芯片，所述串口通讯模块包括CP2102芯片；
所述蓝牙模块的M_UART1_TXD、M_UART1_RXD引脚分别连接串口通讯模块的RXD、TXD引脚，所述蓝牙模块的M_CPSUP引脚通过电阻连接串口通讯模块的SUSPEND管脚。
进一步的，还包括电源隔离电路和恒压驱动电路，所述电源隔离电路连接电源，所述电源隔离电路的另一端连接恒压驱动电路，通过所述恒压驱动电路进行供电；
所述恒压驱动电路包括5V供电电路、5V转3.3V供电电路、5V转2.5V供电电路、5V转1.9V供电电路。
进一步的，所述气体传感器模块包括多种MEMS气体传感器，其中包括GM512B、GM802B、GM602B和GM502B传感器。
进一步的，所述气体传感器模块通过A/D采集电路连接蓝牙模块；
所述A/D采集电路包括AD7714芯片；
所述蓝牙模块的A_DI、A_DOUT、A_SCLK、A_CS、A_RESET、A_DRDY引脚分别连接A/D采集电路的DIN、DOUT、SCLK、CS、RESET、DRDY引脚。
进一步的，所述呼吸气体采集装置包括吹嘴和过滤膜，所述过滤膜用于对吹入的气体进行过滤；
所述吹嘴为一次性咬嘴或者一次性呼吸面罩；
所述过滤膜为疏水型聚四氟乙烯过滤膜。
进一步的，还包括风扇驱动电路，所述风扇驱动电路连接蓝牙模块的FAN管脚，通过所述风扇加快闻诊仪通气；
还包括蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路连接蓝牙模块的BUZZ管脚。
一种闻诊仪的闻诊方法，包括：
S1、通过阵列气体传感器模块对采集到的气体进行初步分析检测，并将检测结果在闻诊仪的LCD显示屏上显示出来；
S2、将初步分析检测的结果通过蓝牙模块或者串口通讯模块传输至数据显示传输终端，数据显示传输终端将初步分析检测结果发送给云端交互系统；
S3、云端交互系统对初步分析检测的结果结合大数据、以及患者本身病历信息或者身体状况信息进行综合分析，对检测结果进行二次标定。
S4、云端交互系统将二次标定的结果反馈至数据显示传输终端，并在数据显示传输模块上显示出来。
进一步的，所述步骤S3，S4中，所述二次标定是对通过云端交互系统检测处理的结果与初步检测的结果做对比，得出更加准确的诊断结果。
相对于现有技术，本发明所述的手持便携式闻诊仪具有以下优势：
(1)本发明所述的手持便携式闻诊仪体积小、功耗低，通过阵列式多传感器融合及大数据运算处理的方法有效改善了单一半导体气体传感器的气体组分选择性差和灵敏度低问题，推动闻诊仪的市场化和家庭化。
(2)本发明所述的手持便携式闻诊仪及闻诊方法对气体进行采集，通过云端交互系统进行分析处理，然后反馈到数据显示模块上，处理结果更加快速、准确。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的手持便携式闻诊仪原理示意图；
图2为本发明实施例所述的蓝牙模块管脚图；
图3为本发明实施例所述的串口通讯模块电路图；
图4为本发明实施例所述的A/D采集电路电路图；
图5为本发明实施例所述的电源隔离和恒压驱动电路电路图；
图6为本发明实施例所述的风扇和蜂鸣器驱动电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种手持便携式闻诊仪，包括呼吸气体采集装置、气体传感器模块、蓝牙模块、数据显示传输终端、云端交互系统；
所述呼吸气体采集装置用于采集呼出的气体，所述气体传感器模块包括多种气体传感器，通过所述气体传感器对呼出的气体进行采集；所述气体传感器模块连接蓝牙模块；
所述数据显示传输终端包括手机，所述蓝牙模块通过手机将气体传感器模块采集的气体数据传送至云端交互系统，通过所述云端交互系统对气体数据进行分析处理，并反馈至数据显示传输终端。所述云端交互系统可将处理后的大数据分析结果反馈给仪器主板进行二次标定，进一步提高闻诊仪的检测精确度；所述数据显示传输终端可显示闻诊仪的具体数据分析结果。
所述蓝牙模块还连接LCD显示屏，用于显示气体传感器模块分析的初步检测结果，将成分以及浓度等级显示出来，为医生或者患者提供参考。而手机APP和PC机上的软件，可以显示患者呼吸气体分析的综合结果、疾病筛查情况与健康趋势，并给出针对性的养生干预方案。
如图1至图3所示，还包括串口通讯模块；通过串口通讯模块转换成USB接口，通过USB接口连接PC机。
所述数据显示传输终端还包括PC机，所述蓝牙模块通过串口通讯模块连接PC机。
所述蓝牙模块包括NRF51822芯片，所述串口通讯模块包括CP2102芯片；所述蓝牙模块的M_UART1_TXD、M_UART1_RXD引脚分别连接串口通讯模块的RXD、TXD引脚，所述蓝牙模块的M_CPSUP引脚通过电阻连接串口通讯模块的SUSPEND管脚。
如图5所示，还包括电源隔离电路和恒压驱动电路，所述电源隔离电路连接电源，电源隔离电路用于滤除外部电源的共模干扰，所述电源隔离电路的另一端连接恒压驱动电路，通过所述恒压驱动电路进行供电；
所述恒压驱动电路包括5V供电电路、5V转3.3V供电电路、5V转2.5V供电电路、5V转1.9V供电电路。
所述气体传感器模块包括多种MEMS气体传感器，其中包括GM512B、GM802B、GM602B和GM502B传感器。用阵列式多传感器融合及大数据运算处理的方法有效改善了单一半导体气体传感器的气体组分选择性差和灵敏度低等问题。
如图2，图4所示，所述气体传感器模块通过A/D采集电路连接蓝牙模块；
所述A/D采集电路包括AD7714芯片；
所述蓝牙模块的A_DI、A_DOUT、A_SCLK、A_CS、A_RESET、A_DRDY引脚分别连接A/D采集电路的DIN、DOUT、SCLK、CS、RESET、DRDY引脚。
所述呼吸气体采集装置包括吹嘴和过滤膜，所述过滤膜用于对吹入的气体进行过滤；所述吹嘴为一次性咬嘴或者一次性呼吸面罩；所述过滤膜为疏水型聚四氟乙烯过滤膜。
如图2，图6所示，还包括风扇驱动电路，所述风扇驱动电路连接蓝牙模块的FAN管脚，通过所述风扇加快闻诊仪通气。还包括蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路连接蓝牙模块的BUZZ管脚，通过蜂鸣器驱动电路驱动蜂鸣器，蜂鸣器用于提示检测完成。
一种手持便携式闻诊仪的闻诊方法，包括：
S1、通过阵列气体传感器模块对采集到的气体进行初步分析检测，并将检测结果在闻诊仪的LCD显示屏上显示出来；
S2、将初步分析检测的结果通过蓝牙模块或者串口通讯模块传输至数据显示传输终端，数据显示传输终端将初步分析检测结果发送给云端交互系统；
S3、云端交互系统对初步分析检测的结果结合大数据、以及患者本身病历信息或者身体状况信息进行综合分析，对检测结果进行二次标定。
S4、云端交互系统将二次标定的结果反馈至数据显示传输终端，并在数据显示传输模块上显示出来。
所述步骤S3，S4中，所述二次标定是对通过云端交互系统检测处理的结果与初步检测的结果做对比，得出更加准确的诊断结果。
结合数据表进行举例说明：
目前闻诊仪的气体传感器模块可检测呼吸气体中的硫化氢、氨气、丙酮三种成分，在闻诊仪出厂时需要先利用三种标准浓度(10ppm)的硫化氢、氨气、丙酮标准气体对传感器进行首次标定。然而由于人体的呼吸气体的成分十分复杂，因此仅仅依靠标准气体对闻诊仪的标定的话，准确度并不高。因此本专利利用云端交互系统，结合患者本身病案信息或身体状况信息，对采集到的大量呼吸气体分析数据进行数据挖掘和模式识别，根据综合分析的结果对闻诊仪进行二次标定，提高其单机测量(不依靠云平台)的准确性。
几种疾病所对应的呼吸气体中的成分：
| 目标疾病 | 对应呼吸气体 | 呼吸气体成分 |
| 糖尿病 | 水果味/烂苹果 | 丙酮(OC(CH3)2) |
| 肾脏病变 | 味尿素味 | 氨(NH3) |
| 肝脏病变 | 鱼腥味 | 硫化氢(H2S) |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)
1.一种手持便携式闻诊仪，其特征在于：包括呼吸气体采集装置、气体传感器模块、主板、数据显示传输终端、云端交互系统，所述主板上配置蓝牙模块，所述蓝牙模块为主控单元；
所述呼吸气体采集装置用于采集呼出的气体，所述气体传感器模块包括多种气体传感器，通过所述气体传感器对人体呼出的气体进行分析；所述气体传感器模块连接蓝牙模块；
所述数据显示传输终端包括手机，所述蓝牙模块通过手机将气体传感器模块采集的气体数据传送至云端交互系统，通过所述云端交互系统对气体数据进行分析处理，并反馈至数据显示传输终端。
2.根据权利要求1所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：还包括串口通讯模块；
所述数据显示传输终端还包括PC机，所述蓝牙模块通过串口通讯模块连接PC机；
所述蓝牙模块还连接LCD显示屏。
3.根据权利要求2所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：所述蓝牙模块包括NRF51822芯片，所述串口通讯模块包括CP2102芯片；
所述蓝牙模块的M_UART1_TXD、M_UART1_RXD引脚分别连接串口通讯模块的RXD、TXD引脚，所述蓝牙模块的M_CPSUP引脚通过电阻连接串口通讯模块的SUSPEND管脚。
4.根据权利要求1所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：还包括电源隔离电路和恒压驱动电路，所述电源隔离电路连接电源，所述电源隔离电路的另一端连接恒压驱动电路，通过所述恒压驱动电路进行供电；
所述恒压驱动电路包括5V供电电路、5V转3.3V供电电路、5V转2.5V供电电路、5V转1.9V供电电路。
5.根据权利要求1所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：所述气体传感器模块包括多种MEMS气体传感器，其中包括GM512B、GM802B、GM602B和GM502B传感器。
6.根据权利要求1所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：所述气体传感器模块通过A/D采集电路连接蓝牙模块；
所述A/D采集电路包括AD7714芯片；
所述蓝牙模块的A_DI、A_DOUT、A_SCLK、A_CS、A_RESET、A_DRDY引脚分别连接A/D采集电路的DIN、DOUT、SCLK、CS、RESET、DRDY引脚。
7.根据权利要求1所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：所述呼吸气体采集装置包括吹嘴和过滤膜，所述过滤膜用于对吹入的气体进行过滤；
所述吹嘴为一次性咬嘴或者一次性呼吸面罩；
所述过滤膜为疏水型聚四氟乙烯过滤膜。
8.根据权利要求1所述的手持便携式闻诊仪，其特征在于：还包括风扇驱动电路，所述风扇驱动电路连接蓝牙模块的FAN管脚，通过所述风扇加快闻诊仪通气；
闻诊仪还包括蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路连接蓝牙模块的BUZZ管脚，所述蜂鸣器用于提示检测完成。
9.一种基于权利要求1所述的闻诊仪的闻诊方法，其特征在于，包括：
S1、通过阵列气体传感器模块对采集到的气体进行初步分析检测，并将检测结果在闻诊仪的LCD显示屏上显示出来；
S2、将初步分析检测的结果通过蓝牙模块或者串口通讯模块传输至数据显示传输终端，数据显示传输终端将初步分析检测结果发送给云端交互系统；
S3、云端交互系统对初步分析检测的结果结合大数据、以及患者本身病历信息或者身体状况信息进行综合分析，对检测结果进行二次标定。
S4、云端交互系统将二次标定的结果反馈至数据显示传输终端，并在数据显示传输模块上显示出来。
10.根据权利要求9所述的手持便携式闻诊仪的闻诊方法，其特征在于：所述步骤S3，S4中，所述二次标定是对通过云端交互系统检测处理的结果与初步检测的结果做对比，得出更加准确的诊断结果。
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2018
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