CN110559012B - 电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子听诊器的控制方法，控制方法包括：对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置；通过无线网络发送数据串。本发明中，将采集到的体内声音处理形成整型声信号，并且将整型信号对应标志位顺序拼接后再发送，从而方便接收该数据串时的通过标志位对整型声信号进行辨认和排序，可防止数据遗漏或错位。并且，即使某个数据串或者数据串中的某个整型声信号在传输过程中出错，也不会影响到其他数据的准确性，减少误码率。

Description

电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法

技术领域

本发明涉及一种电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法，特别是一种可提高电子听诊器无线数据传输速率的电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法。

背景技术

听诊器是临床上一种常用的检查仪器，医生可以通过听诊器来评估心脏功能和呼吸系统等的状态，听诊器通常可分为：声学听诊器和电子听诊器，其中，相对于声学听诊器而言，电子听诊器可以利用电子技术放大体内声音，能够极大的降低噪声。电子听诊器的基本原理为：将所获取到的体内声音经过采集、量化和编码处理，得到数字声音文件，并保存；可以理解的是，这不仅便于医生以后重听该体内声音，且还能够借助于计算机对该声音文件进行自动化处理，从而协助医生精确的分析出病因。

具体的，电子听诊器与患者接触，电子听诊器会获取患者的体内声音，对该体内声音进行数字化处理，并通过无线通信将数字化处理的结果发送给存储设备，存储设备会对所接收的结果进行处理，从而还原出该体内声音，并播放给医生听；在实际中，医生都通常要求能够实时地听到该体内声音，即对无线通信的实时性要求较高。在医院的场景中，无线环境通常都比较吵杂，从而使得无线信道容易传错数据，具体的，会产生以下问题：1、误码率较高，由于对无线通信的实时性要求较高，因此，当发生一个数据被误传时，不太适合要求该数据重传，因此，就需要减少该误传数据的影响范围；2、容易将数据的次序弄乱，例如，电子听诊器先发送的第一数据，之后再发送第二数据，但存储设备有可能先接收到第二数据，然后再接收第一数据。

因此，必须设计一种可以减少误码率并且不会影响数据次序的电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种电子听诊器的控制方法，所述控制方法包括：对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同；通过无线网络发送数据串。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号”中的采样处理包括：预设需要增加的精度的位数n；根据过采样频率f_o对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，其中，f_o＝4ⁿf_b，f_b为基础采样频率；按照时间顺序对上述第一采样数据排列成若干数据列，每一数据列中均包括有4ⁿ个第一采样数据；将每一数据列中的第一采样数据相加后并右移m位形成第二采样数据，以使得第二采样数据的位数比第一采样数据的位数多了n位。

作为本发明的进一步改进，步骤“根据过采样频率f_o对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据”具体包括：采用模数转换器根据过采样频率f_o对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，f_b为模数转换器的基础采样频率；所述第一采样数据及第二采样数据均为二进制数。

作为本发明的进一步改进，所述控制方法包括：步骤“对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号”中的“量化处理”包括：将第二采样数据进行归一化处理后并进行滤波处理，得到第一浮点型声信号。

作为本发明的进一步改进，步骤“对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号”具体包括：对第一浮点型声信号乘上缩放倍数后并进行四舍五入后保留整数结果并形成整型声信号。

作为本发明的进一步改进，缩放倍数的字长小于所述无线网络中传输信道的字节数。

为了解决上述问题，本发明提出了一种电子听诊器，包括用于采集体内声音的听诊设备及与听诊设备相连接的控制设备，所述控制设备包括：数据处理模块，用于对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理后获得第一浮点型声信号，并对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；发送模块，用于将每个整型声信号添加对应的标识位且按照时间顺序拼接为数据串，并通过无线网络发送数据串，其中，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同。

为了解决上述问题，本发明提出了一种医疗设备的控制方法，所述控制方法包括：对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同；通过无线网络发送数据串；接收数据串，并按照标志位对所述整型声信号进行排序；将接收到的上述整型声信号生成数字声音文件；对数字声音文件进行保存。

作为本发明的进一步改进，步骤“将接收到的上述整型声信号生成数字声音文件”包括：对所述整型声信号进行归一化处理并得到第二浮点型声信号；对第二浮点型声信号进行FFT谱降噪处理。

作为本发明的进一步改进，步骤“对第二浮点型声信号进行FFT谱降噪处理”之后还包括：对FFT谱降噪处理后的第二浮点型声信号进行插值处理，并输入至有限冲击响应FIR低通数字滤波器进行卷积计算。

本发明的有益效果：本发明中，将采集到的体内声音处理形成整型声信号，并且将整型信号对应标志位顺序拼接后再发送，从而方便接收该数据串时的通过标志位对整型声信号进行辨认和排序，可防止数据遗漏或错位。并且，按照数据串进行发送，即使某个数据串或者数据串中的某个整型声信号在传输过程中出错，也不会影响到其他数据的准确性，减少误码率。

附图说明

图1为本发明中电子听诊器的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例或结构之间具有任何关联性。

本发明提供了一种电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法。所述电子听诊器的控制方法包括：

对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；

对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；

将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同；

通过无线网络发送数据串。

本发明中，将采集到的体内声音处理形成整型声信号，并且将整型信号对应标志位顺序拼接后再发送，从而方便接收该数据串时的通过标志位对整型声信号进行辨认和排序，可防止数据遗漏或错位。并且，按照数据串进行发送，即使某个数据串或者数据串中的某个整型声信号在传输过程中出错，也不会影响到其他数据的准确性，减少误码率。

进一步的，所述步骤“对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号”中的采样处理包括：

预设需要增加的精度的位数n；

根据过采样频率f_o对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，

其中，f_o＝4ⁿf_b，f_b为基础采样频率；

按照时间顺序对上述第一采样数据排列成若干数据列，每一数据列中均包括有4ⁿ个第一采样数据；

将每一数据列中的第一采样数据相加后并右移m位形成第二采样数据，以使得第二采样数据的位数比第一采样数据的位数多了n位。

在本发明中，采用的采样处理为过采样处理，过采样处理通常包括过采样和抽取或过采样和插值这两个步骤，可以增加信号的精度，具体的，以下进行具体阐述。

首先先确认需要增加的精度的位数n，例如，需要将10位精度增加到12位的精度，则n即为2。然后，根据采样频率f_o对采集到的体内声音进行取样，在本实施方式中，采样是采用模数转换器进行，模数转换器是将模拟信号转换为数字信号，第一采样数据即为数字信号，并且在本实施方式中为二进制数，第二采样数据也为二进制数。当然，若本发明中第一采样数据和第二采样数据为其他进制的数据，则也可以达到本发明的目的。

所述模数转换器对于该体内声音来说具有期望采样率f_b，并且Nyquist定理规定信号的采样频率必须至少是信号频率的两倍，否则高频部分将有损失，因此，期望采样率f_b为：

f_b＞2f_signal；

则，为了获得更高的精度，在时域中获得最好的效果，则需要对体内声音进行过采样。具体的，每增加额外的一位精度，信号必须过采样四倍。如上述所述，增加的精度的位数为n，则实际的过采样的采样频率f_o为：

f_o＝4ⁿf_b；

例如，本发明中，n为2，期望增加的位数的精度为2，则按照上述公式，需要过采样4²倍

接下来，现有的步骤中，在采样完成后，一般是采样M次，在将结果相加后除以M，则模数转换器测量的数据相当于通过了一个低通滤波器，减弱了信号的波动噪声，并使得峰值平缓。但是这种平均的方式不会增加数据的精度。

因此，在本发明中，采用抽取的步骤。具体的，先按照时间顺序对上述第一采样数据排列成若干数据列，每一数据列中均包括有4ⁿ个第一采样数据，并将每一数据列中的第一采样数据相加，则相当于也一共有f_b个数据列，即产生有f_b个相加后的结果。则，又由于，因为产生了额外的采样数据，则相加后的结果的数据的位数会增多，并且至多增加2n位，因而当然会超过所要求的额外精度，因此还需要将数据右移m位，从而成为正确的结果。如上述所述，第一采样数据为二进制数，则4ⁿ个第一采样数据之和也为二进制数，而将二进制数右移一位即相当于将该数据除以二。

具体的，若如上述具体实施例，过采样16倍后，每一数据列中包括有16个第一采样数据，若第一采样数据为10位，则16个10位的第一采样数据之和假设为14位，则必须再向右移动2位即可实现，即相当于将该数据和除以4，在该具体实施例中，n为2，m也为2。因此，m的值由4ⁿ个第一采样数据之和的位数相关。

因此，在本实施方式中，通过上述的采样处理，可在第一采样数据的基础上增加第二采样数据的位数，使得数据更加精确，扩大频带范围，降低了量化噪声的谱能量，可以提高声信号的信噪比。

并且，接下来，步骤“对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号”中的“量化处理”包括：

将第二采样数据进行归一化处理后并进行滤波处理，得到第一浮点型声信号。

所述归一化处理是指将第二采样数据归一化为-1至1之间的小数，将有量纲的数据转换为无量纲的数据，这样可以获得浮点型的声信号，方便将其输入给数字滤波器，从而可得到第一浮点型声信号。由于第二采样数据的位数多于第一采样数据，因此使用的数字滤波器必须精度较高，才可以将输出的第一浮点型声信号的期望效果达到最佳，使得失真的影响降低到最小。

并且，将第二采样数据进行归一化处理后获得浮点型的声信号，再输入至数字滤波器中，精度越高，数字滤波器的滤波效果也越好，并且浮点数的精度一般高于整型，因此在本发明中，需要将第二采样数据进行归一化处理后再进行滤波。

进一步的，步骤“对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号”具体包括：

对第一浮点型声信号乘上缩放倍数后并进行四舍五入后保留整数结果并形成整型声信号。在这个过程中，将第一浮点型声信号再变化为整型声信号，并且四舍五入的过程可以让整数结果与浮点数的音频量度的误差最小，并且，具体的，在本实施方式中，缩放倍数的字长小于所述无线网络中传输信道的字节数，然后传输信道上剩余的字节数即可让标志位来填充。

因此，综上，在本发明中，将采集到体内声音进行采样处理和量化处理后获得第一浮点声信号，可以增加声信号的位数和精度；在将第一浮点声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号，从而可以提高滤波的效果，并且方便通过无线传输信道传输。进而将整型声信号添加上对应的标志位后形成数据串再进行传输，可以方便接收该数据串时的通过标志位对整型声信号进行辨认和排序，可防止数据遗漏或错位。并且，按照数据串进行发送，即使某个数据串或者数据串中的某个整型声信号在传输过程中出错，也不会影响到其他数据的准确性，减少误码率。

与上述相对应的，本发明还提供了一种电子听诊器，其包括用于采集体内声音的听诊设备及与听证设备相连接的控制设备，所述控制设备包括：

数据处理模块，用于对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理后获得第一浮点型声信号，并对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；

发送模块，用于将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，并通过无线网络发送数据串，其中，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同。

则与上述相对应的，本发明中的电子听诊器也可通过数据处理模块和发送模块来达到上述的控制方法。并且，进一步的，本发明中的电子听诊器还包括有可以对体内声音进行过采样的采样处理及可对第一浮点型声信号进行消抖处理的数字滤波器等。

本发明还提供了一种医疗设备的控制方法，所述控制方法包括：

对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；

对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号；

将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同；

通过无线网络发送数据串；

接收数据串，并按照标志位对所述整型声信号进行排序；

将接收到的上述整型声信号生成数字声音文件；

对数字声音文件进行保存。

其中，步骤“通过无线网络发送数据串”及其之前的步骤均在电子听诊器中实现，则与上述步骤相同，在此不再赘述。因而，电子听诊器通过无线网络发送数据串后，存储设备接收该数据串，并按照标志位对所述整型声信号进行排序，防止数据串中整型声信号错位，并将整型声信号生成数字声音文件以进行保存，方便医生等用户后续可再进行调取研究。

因而，存储设备可识别出标志位，并可依次获得整型声信号。

则，步骤“将接收到的上述整型声信号生成数字声音文件”包括：

对所述整型声信号进行归一化处理并得到第二浮点型声信号；

对第二浮点型声信号进行FFT谱降噪处理。

由于FFT谱降噪处理需要对浮点数进行降噪，因此，在本发明中，再次将整型声信号归一化处理得到第二浮点型声信号，精度较高，效果也更好。FFT谱降噪处理为对第二浮点型声信号取帧加窗的过程，具体的，该步骤中可将快速傅里叶FFT变换到频域，在频域上评估噪声谱，并对白噪声噪底进行降噪处理，处理后再反快速傅里叶iFFT变换回时域声信号，且每一帧声信号之间压帧叠加。这样得到的声信号输出，可以解决因信道局限而位数减少、量化噪声增多的问题，在接收端提高了声信号的信噪比。

进一步的，步骤“对第二浮点型声信号进行FFT谱降噪处理”之后还包括：

对FFT谱降噪处理后的第二浮点型声信号进行插值处理，并输入至有限冲击响应FIR低通数字滤波器进行卷积计算。在本具体实施方式中，可以得到较高采样率的声信号输出，也即可进一步降低白噪声噪底，也可进一步提高了接收端接收到的医学声音记录的信噪比。

因此，综上所述，本发明提供了一种电子听诊器及其控制方法及医疗设备的控制方法，并主要通过在整型声信号中添加对应的标志位，从而在医疗设备的存储设备端在接收到数据串时，也可根据标志位将整型声信号进行玻剥离和排序，防止整型声信号的位置错乱，并且，即使某个数据串或者数据串中的某个整型声信号在传输过程中出错，也不会影响到其他数据的准确性，减少误码率。

应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电子听诊器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；其中，所述采样处理具体包括：

预设需要增加的精度的位数n；

根据过采样频率

对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，

其中，

，

为基础采样频率；

按照时间顺序对上述第一采样数据排列成若干数据列，每一数据列中均包括有

个第一采样数据；

将每一数据列中的第一采样数据相加后并右移m位形成第二采样数据，以使得第二采样数据的位数比第一采样数据的位数多了n位；

所述量化处理具体包括：

将第二采样数据进行归一化处理后并进行滤波处理，得到第一浮点型声信号；

对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号，具体包括：

对第一浮点型声信号乘上缩放倍数后并进行四舍五入后保留整数结果并形成整型声信号，所述缩放倍数的字长小于无线网络中传输信道的字节数；

将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同；

通过无线网络发送数据串。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤“根据过采样频率

对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据”具体包括：

采用模数转换器根据过采样频率

对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，

为模数转换器的基础采样频率；

所述第一采样数据及第二采样数据均为二进制数。

3.一种电子听诊器，其特征在于，包括用于采集体内声音的听诊设备及与听诊设备相连接的控制设备，所述控制设备包括：

数据处理模块，用于对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理后获得第一浮点型声信号，所述采样处理具体包括：

预设需要增加的精度的位数n；

根据过采样频率

对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，

其中，

，

为基础采样频率；

按照时间顺序对上述第一采样数据排列成若干数据列，每一数据列中均包括有

个第一采样数据；

将每一数据列中的第一采样数据相加后并右移m位形成第二采样数据，以使得第二采样数据的位数比第一采样数据的位数多了n位；

所述量化处理具体包括：

将第二采样数据进行归一化处理后并进行滤波处理，得到第一浮点型声信号；

数据处理模块还用于对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号，具体包括：

对第一浮点型声信号乘上缩放倍数后并进行四舍五入后保留整数结果并形成整型声信号，所述缩放倍数的字长小于无线网络中传输信道的字节数；

发送模块，用于将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，并通过无线网络发送数据串，其中，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同。

4.一种医疗设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

对采集到的体内声音进行采样处理和量化处理获得第一浮点型声信号；其中，所述采样处理具体包括：

预设需要增加的精度的位数n；

根据过采样频率

对采集到的体内声音进行取样并得到若干第一采样数据，

其中，

，

为基础采样频率；

按照时间顺序对上述第一采样数据排列成若干数据列，每一数据列中均包括有

个第一采样数据；

将每一数据列中的第一采样数据相加后并右移m位形成第二采样数据，以使得第二采样数据的位数比第一采样数据的位数多了n位；

所述量化处理具体包括：

将第二采样数据进行归一化处理后并进行滤波处理，得到第一浮点型声信号；

对第一浮点型声信号进行缩放处理后再进行消抖处理获得整型声信号，具体包括：

对第一浮点型声信号乘上缩放倍数后并进行四舍五入后保留整数结果并形成整型声信号，所述缩放倍数的字长小于无线网络中传输信道的字节数；

将每个整型声信号添加对应的标志位且按照时间顺序拼接为数据串，所述标志位用于表征对应的整型声信号在该数据串中的位置，且字长相同；

通过无线网络发送数据串；

接收数据串，并按照标志位对所述整型声信号进行排序；

将接收到的上述整型声信号生成数字声音文件；

对数字声音文件进行保存。

5.根据权利要求4所述的医疗设备的控制方法，其特征在于，步骤“将接收到的上述整型声信号生成数字声音文件”包括：

对所述整型声信号进行归一化处理并得到第二浮点型声信号；

对第二浮点型声信号进行FFT谱降噪处理。

6.根据权利要求5所述的医疗设备的控制方法，其特征在于，步骤“对第二浮点型声信号进行FFT谱降噪处理”之后还包括：

对FFT谱降噪处理后的第二浮点型声信号进行插值处理，并输入至有限冲击响应FIR低通数字滤波器进行卷积计算。

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