CN111657992A - 一种智能心音拾取、监测、定位系统设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，主要硬件包括：电极片、信号传输线、分线器、中控台、显示屏、按键控制器；该设备可以通过系统运算自动寻找出心音最佳听取位置；还可以分别对第一至第四心音进行听取。
Description
技术领域
本发明属于生物医学信号监测领域，具体涉及一种智能心音拾取、监测、定位系统设备。
背景技术
心音是心动周期中，由于心肌收缩和舒张，瓣膜闭启，血流冲击心室壁和大动脉等因素引起的机械振动，通过周围组织传到胸壁，将耳紧贴胸壁或将听诊器放在胸壁一定部位听到的声音；心音分为第一心音、第二心音、第三心音和第四心音；其中第一心音是由二尖瓣及三尖瓣产生；第二心音是由主动脉瓣及肺动脉瓣关闭所产生的；第三心音是由产生在心室舒张早期快速充盈时，因从心房急速进入心室的血流突然减速引起血柱振动，继而使室壁振动所产生；第四心音又称心房音，发生在心室舒张晚期，是由于心房肌在舒张末期为克服心室压力而用力所收缩产生的震动；
心音是监测心脏状态和对心脏疾病早期检查、诊断的一种方法；目前医生听心音时采用听诊器在胸部一定区域内进行探索听查，然后才找到最佳心音听取位置，且最佳听取位置的判断标注仅凭医生主观上听到的声音加上医生在专业上的经验，没有形成一个具体确切的图形或数据形式，通过图形或数据对比来客观的对最佳听取位置做出判断；另外，无法同时分区域听取心音并同时得出第一至第四心音的结果，第一至第四心音产生位置及产生的部位也是不同的，通过各个区域心音的强弱及最终波形图像判断可以对相应区域内的心脏部位病变做出一个早期诊断；现在患者若需要做一个专业的心音早期检查都需要到医院由医院的设备进行检查，没有一个可以便携式的心音监测设备，让患者可以在家随时都可以对心音进行监测，可以对一些心脏疾病早发现，早治疗；未来，一些居家医疗将会得到发展，对于一些患者自身健康状况的早期监测检查可以在家进行。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种智能心音拾取、监测、定位系统设备；该设备可以通过系统运算自动寻找出心音最佳听取位置；还可以分别对第一至第四心音进行听取；
为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，主要硬件包括：电极片、信号传输线、分线器、中控台、显示屏、按键控制器；
所述电极片有四片，分别通过信号传输线可拆卸的连接至分线器分线端，分线器主干端通过信号传输线可拆卸连接至中控台；中控台分别安装有显示屏和按键控制器；
进一步的，所述电极片内安装有压电薄膜传感器；压电薄膜传感器具有良好柔韧性，采用28μm的压电薄膜，通过信号传输线连接至集成电路板；
进一步的，所述中控台内连接有降噪器、放大器、存储器、微处理器芯片、数模转换器、带通滤波器；上述器件均焊接于集成电路板上；
进一步的，所述压电薄膜传感器连接降噪器，降噪器连接放大器，放大器分别连接存储器和微处理器芯片，微处理器芯片连接数模转换器，数模转换器连接带通滤波器；同时微处理器芯片还连接存储器、带通滤波器和中控台上的显示屏和按键控制区；
本发明的另一目的在于提供一种智能心音拾取、监测、定位系统设备的工作原理：
压电薄膜传感器对施加其上的压力非常敏感，在薄膜纵向有规律间歇施加一个很小的力时，横向会产生很大的应力，而如果对薄膜横向施加大面积持久的一个力，产生的应力会小很多；应力可以使压力薄膜上下电极表面产生一个电信号，这个电信号就是需要采集的心跳规律震动信号通过胸腔传导至胸部表面产生的微弱震动信号；
压电薄膜传感器采集到心脏跳动电信号后经过信号传输线需传递至微处理器芯片和存储器进行信号存储和信号处理；但当经过信号传输线后采集的信号有衰减，可能存在失真，所以需要前置降噪器和放大器，预先对采集的电信号中一些共鸣杂音信号进行降噪处理，后由放大器对信号进行放大，确保信息不因衰减而失真；
微处理器芯片预设程序算法，可以对收集到的电信号进行运算处理，后经过数模转换器将放大的信息进行模拟信号数字化；
由于心电信号频带主要集中在0.05—100Hz左右，频带较宽，采用两个运放分别设计二阶压控有源高通和低通滤波器并组合成带通滤波器；利用带通滤波器将心电信号正常频段外的较低频段和较高频段的干扰信号滤去，得到满意的心电信号波形；
经过滤波后的心电信号数据再返回微处理器芯片，经过微处理器芯片内的运算程序处理后以波形和数字形式显示在显示屏上；
通过按键选择控制微处理器芯片实施筛选查优功能时，微处理器芯片会调出存储器内存储的四片压电薄膜传感器收集的心电信号，并经过微处理器芯片内运算程序的运算对比筛选出数据最优的一组心电信号，经过数模转换和滤波后返回微处理器芯片处理以波形和数字形式显示并提示最优数据来源的压电薄膜传感器对应的电极片，由此可以筛选出最佳心音听取位置。
本发明的另一目的在于提供一种智能心音拾取、监测、定位系统设备的使用方法：
1、使用前将四片电极片对应的信号传输线连接在分线器的分线端，主干信号传输线连接至中控台；
2、打开中控台电源设备，将四块电极片均匀贴在心脏在胸腔正面投影的区域范围内；
3、通过按键启动心音收集功能，收集完毕后，显示屏出现四条对应的心音波形；
4、控制按键启动数据筛选查优功能，经系统处理后四条数据中心音数据最优的一条被筛选出来并显示，对应显示的还有提供该条数据来源的压电薄膜传感器对应的电极片；
5、该电极片在胸部的心音听取范围即为最佳心音听取位置；
6、如果需要针对性的听取第一心音至第四心音的数据进而形成波形信号供早期疾病筛查诊断时，则需将四片电极片分别对应贴在每个心音的最佳听取区域，例如：第一心音在锁骨中线第五肋间隙或在胸骨右缘，第二心音在第二肋间隙右侧的主动脉瓣区和左侧的肺动脉瓣区；
7、通过按键启动心音收集功能，收集完毕后，显示屏出现四条对应的心音波形分别为第一心音至第四心音心电数据波形。
本发明的有益效果是：
1、通过四片内置压电薄膜传感器的电极片均匀分布在心脏正面投影在胸部的区域范围内采集心电信号，形成确切的数据波形直观反映出心音信号的强弱优劣；然后通过内置处理器进行运算后得出最优心音信号所对应的电极片覆盖区域，即为最佳心音听取位置；无需传统的人工在一定范围内逐步换取位置探听后根据医生经验确定最佳听取位置，也避免了误差产生；
2、四片电极片可以分别贴在第一心音至第四心音的对应最佳听取位置范围，得出的数据波形为第一心音至第四心音对应的数据波形，由于第一心音至第四心音的产生是有心脏不同的部位结构，所以根据每一个区域的心音数据波形，医生可以对心脏各个部位区域的病变做一个早期诊察；
3、该设备相较于医院的大型心音监测设备来说，结构小巧轻便，方便居家使用，作为一些心脏疾病患者的日常心音监测设备或居家自查设备使用；省去了往返医院的麻烦。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种智能心音拾取、监测、定位系统设备的硬件结构示意图；
图2是一种智能心音拾取、监测、定位系统设备的原理框图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-电极片，2-信号传输线，3-分线器，4-中控台，5-显示屏，6- 按键控制区。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1至图2所示，一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，主要硬件包括：电极片1、信号传输线2、分线器3、中控台4、显示屏5、按键控制器6；
所述电极片1有四片，电极片1内安装有压电薄膜传感器，可选用型号为LDT0-028K的压电薄膜传感器，具有良好柔韧性，采用28 μm的压电薄膜，通过信号传输线2连接至集成电路板；压电薄膜传感器对施加其上的压力非常敏感，在薄膜纵向有规律间歇施加一个很小的力时，横向会产生很大的应力，而如果对薄膜横向施加大面积持久的一个力，产生的应力会小很多；应力可以使压力薄膜上下电极表面产生一个电信号，这个电信号就是需要采集的心跳规律震动信号通过胸腔传导至胸部表面产生的微弱震动信号；使用时只需将四片电极片均匀分布贴在心脏正向投影在胸腔的区域范围内；压电薄膜传感器由电极片1作为载体通过信号传输线2可拆卸的连接至分线器3分线端，分线器2主干端通过信号传输线2可拆卸连接至中控台4；中控台4分别安装有显示屏5和按键控制器6；所述中控台4内连接有降噪器、放大器、存储器、微处理器芯片、数模转换器、带通滤波器；上述器件均焊接于集成电路板上，且连接关系为压电薄膜传感器连接降噪器，降噪器连接放大器，放大器分别连接存储器和微处理器芯片，微处理器芯片连接数模转换器，数模转换器连接带通滤波器；同时微处理器芯片还连接存储器、带通滤波器和中控台4上的显示屏5和按键控制区6；
当压电薄膜传感器采集到心脏跳动电信号后经过信号传输线需传递至微处理器芯片和存储器进行信号存储和信号处理；但当经过信号传输线后采集的信号有衰减，可能存在失真，所以需要前置型号为 FM1288-GA1-410的降噪器和型号为AD620的放大器，预先对采集的电信号中一些共鸣杂音信号进行降噪处理，后由型号为的放大器对信号进行放大，确保信息不因衰减而失真；放大后的信号可送至型号为 MSP430F1612IPMR的微处理器芯片进行处理同时型号为MT40A1G16WB U-083E:B的存储器也会对信号进行存储备用；微处理器芯片预设程序算法，可以对收集到的电信号进行运算处理，后经过型号为AD5290YRMZ100的数模转换器将放大的信息进行模拟信号数字化；经过数字化后的心电信号频带主要集中在0.05—100Hz左右，频带较宽，需要采用两个运放分别设计二阶压控有源高通和低通滤波器并组合成带通滤波器将心电信号正常频段外的较低频段和较高频段的干扰信号滤去，得到满意的心电信号数据信息；所使用的带通滤波器型号为 RSFP2312E；最后经过滤波后的心电信号数据信息再返回微处理器芯片，经过微处理器芯片内的运算程序处理后以波形或数字形式显示在显示屏5上；
此时中控台4的显示屏5上会显示四条由四个电极片采集的心电信号经处理后形成的波形，还没有经过程序筛查哪条为最优波形；所以需要通过按键选择控制微处理器芯片实施筛选查优功能，微处理器芯片会调出存储器内存储的四片压电薄膜传感器收集的心电信号，并经过微处理器芯片内运算程序的运算对比筛选出数据最优的一组心电信号，经过数模转换和滤波后返回微处理器芯片处理以波形和数字形式显示并显示最优数据来源的压电薄膜传感器对应的电极片1，由此可以快速且准确的筛选出最佳心音听取位置。
实施例2
参阅图1至图2所示，一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，主要硬件包括：电极片1、信号传输线2、分线器3、中控台4、显示屏5、按键控制器6；
所述电极片1有四片，电极片1内安装有压电薄膜传感器，可选用型号为LDT0-028K的压电薄膜传感器，具有良好柔韧性，采用28 μm的压电薄膜，通过信号传输线2连接至集成电路板；压电薄膜传感器对施加其上的压力非常敏感，在薄膜纵向有规律间歇施加一个很小的力时，横向会产生很大的应力，而如果对薄膜横向施加大面积持久的一个力，产生的应力会小很多；应力可以使压力薄膜上下电极表面产生一个电信号，这个电信号就是需要采集的心跳规律震动信号通过胸腔传导至胸部表面产生的微弱震动信号；使用时只需将四片电极片1分别贴在第一心音至第四心音的对应最佳听取位置范围，例如：第一心音在锁骨中线第五肋间隙或在胸骨右缘，第二心音在第二肋间隙右侧的主动脉瓣区和左侧的肺动脉瓣区；压电薄膜传感器由电极片 1作为载体通过信号传输线2可拆卸的连接至分线器3分线端，分线器3主干端通过信号传输线2可拆卸连接至中控台4；中控台4分别安装有显示屏5和按键控制器6；所述中控台4内连接有降噪器、放大器、存储器、微处理器芯片、数模转换器、带通滤波器；上述器件均焊接于集成电路板上，且连接关系为压电薄膜传感器连接降噪器，降噪器连接放大器，放大器分别连接存储器和微处理器芯片，微处理器芯片连接数模转换器，数模转换器连接带通滤波器；同时微处理器芯片还连接存储器、带通滤波器和中控台4上的显示屏5和按键控制区6；
当压电薄膜传感器采集到心脏跳动电信号后经过信号传输线2 需传递至微处理器芯片和存储器进行信号存储和信号处理；但当经过信号传输线2后采集的信号有衰减，可能存在失真，所以需要前置降噪器和放大器，预先对采集的电信号中一些共鸣杂音信号进行降噪处理，后由放大器对信号进行放大，确保信息不因衰减而失真；放大后的信号可送至微处理器芯片进行处理同时存储器也会对信号进行存储备用；微处理器芯片预设程序算法，可以对收集到的电信号进行运算处理，后经过数模转换器将放大的信息进行模拟信号数字化；经过数字化后的心电信号频带主要集中在0.05—100Hz左右，频带较宽，需要采用两个运放分别设计二阶压控有源高通和低通滤波器并组合成带通滤波器将心电信号正常频段外的较低频段和较高频段的干扰信号滤去，得到满意的心电信号数据信息；最后经过滤波后的心电信号数据信息再返回微处理器芯片，经过微处理器芯片内的运算程序处理后以波形或数字形式显示在显示屏5上；
此时中控台4的显示屏5上会显示四条由四个电极片1采集的心电信号经处理后形成的波形，这四条波形为采集的第一心音至第四心音对应的数据波形，由于第一心音至第四心音的产生是有心脏不同的部位结构，所以根据每一个区域的心音数据波形，医生可以对心脏各个部位区域的病变做一个早期诊察。
综上所述，1、通过四片内置压电薄膜传感器的电极片1均匀分布在心脏正面投影在胸部的区域范围内采集心电信号，形成确切的数据波形直观反映出心音信号的强弱优劣；然后通过内置处理器进行运算后得出最优心音信号所对应的电极片覆盖区域，即为最佳心音听取位置；无需传统的人工在一定范围内逐步换取位置探听后根据医生经验确定最佳听取位置，也避免了误差产生；
2、四片电极片1可以分别贴在第一心音至第四心音的对应最佳听取位置范围，得出的数据波形为第一心音至第四心音对应的数据波形，由于第一心音至第四心音的产生是有心脏不同的部位结构，所以根据每一个区域的心音数据波形，医生可以对心脏各个部位区域的病变做一个早期诊察；
3、该设备相较于医院的大型心音监测设备来说，结构小巧轻便，方便居家使用，作为一些心脏疾病患者的日常心音监测设备或居家自查设备使用；省去了往返医院的麻烦。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，主要硬件包括：电极片、信号传输线、分线器、中控台、显示屏、按键控制器；
所述电极片有四片，分别通过信号传输线可拆卸的连接至分线器分线端，分线器主干端通过信号传输线可拆卸连接至中控台；中控台分别安装有显示屏和按键控制器。
2.根据权利要求1所述一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，所述电极片内安装有压电薄膜传感器；压电薄膜传感器具有良好柔韧性，采用28μm的压电薄膜，通过信号传输线连接至集成电路板。
3.根据权利要求1所述一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，所述中控台内连接有降噪器、放大器、存储器、微处理器芯片、数模转换器、带通滤波器；上述器件均焊接于集成电路板上。
4.根据权利要求2所述一种智能心音拾取、监测、定位系统设备，其特征在于，所述压电薄膜传感器连接降噪器，降噪器连接放大器，放大器分别连接存储器和微处理器芯片，微处理器芯片连接数模转换器，数模转换器连接带通滤波器；同时微处理器芯片还连接存储器、带通滤波器和中控台上的显示屏和按键控制区。
5.根据权利要求1—4任一项所述的一种智能心音拾取、监测、定位系统设备的工作原理，其特征在于：
压电薄膜传感器对施加其上的压力非常敏感，在薄膜纵向有规律间歇施加一个很小的力时，横向会产生很大的应力，而如果对薄膜横向施加大面积持久的一个力，产生的应力会小很多；应力可以使压力薄膜上下电极表面产生一个电信号，这个电信号就是需要采集的心跳规律震动信号通过胸腔传导至胸部表面产生的微弱震动信号；
压电薄膜传感器采集到心脏跳动电信号后经过信号传输线需传递至微处理器芯片和存储器进行信号存储和信号处理；但当经过信号传输线后采集的信号有衰减，可能存在失真，所以需要前置降噪器和放大器，预先对采集的电信号中一些共鸣杂音信号进行降噪处理，后由放大器对信号进行放大，确保信息不因衰减而失真；
微处理器芯片预设程序算法，可以对收集到的电信号进行运算处理，后经过数模转换器将放大的信息进行模拟信号数字化；
由于心电信号频带主要集中在0.05—100Hz左右，频带较宽，采用两个运放分别设计二阶压控有源高通和低通滤波器并组合成带通滤波器；利用带通滤波器将心电信号正常频段外的较低频段和较高频段的干扰信号滤去，得到满意的心电信号波形；
经过滤波后的心电信号数据再返回微处理器芯片，经过微处理器芯片内的运算程序处理后以波形和数字形式显示在显示屏上；
通过按键选择控制微处理器芯片实施筛选查优功能时，微处理器芯片会调出存储器内存储的四片压电薄膜传感器收集的心电信号，并经过微处理器芯片内运算程序的运算对比筛选出数据最优的一组心电信号，经过数模转换和滤波后返回微处理器芯片处理以波形和数字形式显示并提示最优数据来源的压电薄膜传感器对应的电极片，由此可以筛选出最佳心音听取位置。
6.根据权利要求1—4任一项所述的一种智能心音拾取、监测、定位系统设备的使用方法，其特征在于：
(1)使用前将四片电极片对应的信号传输线连接在分线器的分线端，主干信号传输线连接至中控台；
(2)打开中控台电源设备，将四块电极片均匀贴在心脏在胸腔正面投影的区域范围内；
(3)通过按键启动心音收集功能，收集完毕后，显示屏出现四条对应的心音波形；
(4)控制按键启动数据筛选查优功能，经系统处理后四条数据中心音数据最优的一条被筛选出来并显示，对应显示的还有提供该条数据来源的压电薄膜传感器对应的电极片；
(5)该电极片在胸部的心音听取范围即为最佳心音听取位置；
(6)如果需要针对性的听取第一心音至第四心音的数据进而形成波形信号供早期疾病筛查诊断时，则需将四片电极片分别对应贴在每个心音的最佳听取区域，例如：第一心音在锁骨中线第五肋间隙或在胸骨右缘，第二心音在第二肋间隙右侧的主动脉瓣区和左侧的肺动脉瓣区；
(7)通过按键启动心音收集功能，收集完毕后，显示屏出现四条对应的心音波形分别为第一心音至第四心音心电数据波形。
7.根据权利要求1至4任一项，其公开了一种智能心音拾取、监测、定位系统设备在生物医学信号监测领域的应用。
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