CN114343705B - 一种可同时采集多路呼吸音的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗辅助器械领域，涉及一种可同时采集多路呼吸音的装置，包括三部分：移动系统包括移动轮、主轴、支撑柱、连接箱和头部垫板；测量系统包括测量夹具和微型心音传感器阵列；控制系统包括计算机主机、显示器及键鼠设备和工作台。该装置可选取为立式或卧式工作方式，测量夹具内有气囊和微型心音传感器阵列，数据采集、电机控制及气囊充放气均由计算机控制完成。使用时，选定平台工作方式后，待检测人员穿上测量夹具并由计算机控制向气囊充气使传感器紧贴于婴幼儿前胸、后背、腋下等体表，可同步测量多个位置的呼吸音信号。本发明具有使用方便、反应迅速、无损伤性等特点，为人体呼吸音信号的采集和肺炎筛查提供一种新方法。

Description

一种可同时采集多路呼吸音的装置

技术领域

本发明属于医疗辅助器械领域，更具体地，涉及一种可同时采集多路呼吸音的装置，尤其适用于婴幼儿肺炎早期筛查。

背景技术

婴幼儿肺炎是由病原体感染或吸入羊水及油类和过敏反应等所引起的肺部炎症，主要临床表现为发热、咳嗽、呼吸急促、呼吸困难以及肺部啰音等。我国北方地区以冬春季多见，是婴幼儿死亡的常见原因。

在现有技术中，医生通过自身经验并结合听诊器进行诊断的方法具有很大的主观性，且医生听取多个位置的呼吸音后可能会遗忘先前听诊的信息。除听诊外，另一种常用的诊断方法是医学影像方法，但这种方法需要借助X射线来进行诊断，容易对仍在发育的婴幼儿产生不可逆转的伤害。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种可同时采集多路呼吸音的装置，具有操作简单、使用方便、无损伤性的特点，可快捷、准确的采集人体多处呼吸音信号。在采集呼吸音信号时，采用中国专利CN110226944B(基于MEMS技术的微型心音传感器及其应用)设计的微型心音传感器，微型心音传感器采用阵列式分布，利用多个微型心音传感器对呼吸时产生的呼吸信号进行同步采集。

本发明的技术方案是：

一种可同时采集多路呼吸音的装置，包括移动系统、测量系统和控制系统；所述的移动系统包括移动轮1、主轴2、支撑柱3、连接箱4和头部垫板5；所述的测量系统包括测量夹具6和微型心音传感器阵列13；所述的控制系统包括计算机主机7、显示器及键鼠设备8和工作台9。

所述的主轴2包括三部分，底部为底板，底板下表面安装有移动轮1，中部和上部为柱体结构，中部的底端固定在底板上，中部的顶端与上部通过转动轴连接，上部柱体可绕转动轴旋转，实现立式或卧式两种工作模式；且上部柱体上设有导轨。

所述的连接箱4安装在主轴2的导轨上，测量夹具6和计算机主机7分别安装在连接箱4的两侧，控制连接箱4的电机固定在主轴2上且与计算机主机7连接，连接箱4在电机控制下沿导轨方向做做直线往复移动，实现对不同身高的人进行数据采集。

所述的支撑柱3和头部垫板5分别安装在主轴2的上部柱体的顶端的两侧，支撑柱3与上部柱体相互垂直，且位于计算机主机7上方，当装置处于卧式工作模式时，支撑柱3的端部与地面接触，对整个装置起支撑和稳定作用；头部垫板5与上部柱体相互平行，且位于测量夹具6上方。

所述的测量夹具6包括由前盖10、后壳11和气囊12，测量时，人体位于测量夹具6内，头位于头部垫板5上，人体前胸与前盖10内表面贴合，人体后背与后壳11的内表面贴合，且前盖10两侧设有袖口，用于手臂的伸出；所述的微型心音传感器阵列13布置在在前盖10和后壳11的内表面，包裹在人体的前胸、腋下和后背体表，且微型心音传感器阵列13与前盖10和后壳11的内表面之间设有气囊12；气囊12包含多个小气囊，邻近小气囊间有通孔，从而保证整个气囊内部压强一致，气囊12内含静音气泵；静音气泵和微型心音传感器阵列13均与计算机主机7连接，由计算机主机7控制静音气泵向气囊充气，使得微型心音传感器阵列13紧贴于人体体表，微型心音传感器阵列13将采集到的信号实时传输到计算机主机7中存储并在显示器及键鼠设备8中进行显示，显示器及键鼠设备8位于工作台9上。

所述的主轴2和支撑柱3的材质为不锈钢；所述的主轴2和头部垫板5的外部包括海绵。

本发明的有益效果：

(1)本发明可将微型心音传感器阵列附于气囊表面对人体不同位置的呼吸音信号进行采集，实现不同位置信号的同步采集，可有效的帮助医生对呼吸音信号进行判断。

(2)本发明中整个过程可由计算机控制完成，大大的减轻了医生的工作量，提升了医生的工作效率。

(3)本发明中不使用X射线等具有放射性物质的检测方式，可防止放射性物质对婴幼儿造成的损伤，尽可能的保证婴幼儿的安全。

(4)在本发明中显示器可实时显示不同位置的信号，结合相应算法分析后可标记异常肺音信号及其对应传感器的位置，可帮助医生快速确定可能的异常病灶位置，在保证准确性的同时减轻医生的工作量。

附图说明

图1为本发明的一种可同时采集多路呼吸音的装置的结构示意图。

图2(a)和图2(b)分别为本发明装置在立式和卧式状态下的示意图。

图3为测量夹具内部示意图。

图中：1移动轮；2主轴；3支撑柱；4连接箱；5头部垫板；6测量夹具；7计算机主机；8显示器及键鼠设备；9工作台；10前盖；11后壳；12气囊；13微型心音传感器。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明的一种可同时采集多路呼吸音的装置如图1所示，包括移动系统、测量系统和控制系统；所述的移动系统包括移动轮1、主轴2、支撑柱3、连接箱4和头部垫板5；所述的测量系统包括测量夹具6和微型心音传感器13；所述的控制系统包括计算机主机7、显示器及键鼠设备8和工作台9。

主轴2可以由不锈钢材质构成，对整个设备提供固定和支撑作用，保证在工作过程中整个设备的稳定性，保证患者尤其是婴幼儿在使用过程中的安全。主轴2下部为长方形底板，底板下有移动轮1；中部和上部均为长方体状，由转动轴连接；可由操作者选定工作模式为立式或卧式。为保证操作者在此过程中的安全，此过程最大力不超过300N。主轴2外部由海绵材质构成，以保证测量过程中婴幼儿不会感到不适。主轴2上部接支撑柱3、连接箱4和头部垫板5。主轴2附有导轨，电机固定于主轴2中上部，连接箱4可在电机控制下沿主轴方向做直线往复移动，从而对不同身高的人进行数据采集。

支撑柱3位于主轴上后方，与主轴2紧密连接，可以由不锈钢材质构成，其作用是保证设备卧式工作时的平衡，防止患者摔倒；头部垫板5位于主轴上前方，外部采用海绵材料构成，与主轴2连为一体，保证采集数据时的舒适性。

所述的连接箱4连接测量夹具6和计算机主机7，对两者起支撑与固定作用。计算机主机7通过电机控制连接箱4的移动来改变测量夹具6的位置，以保证能对不同身高的患者完成数据采集工作，在立式工作时，对于婴幼儿，应保证测量夹具6距离地面高度在800mm至1400mm之间。

测量夹具6由前盖10和后壳11构成，内部含有气囊12、静音气泵和微型心音传感器阵列13，测量夹具6的前盖10长约400mm，后壳11长约300mm，通过调节气囊12，以最大简化人体的动作，同时能保证气囊充气完成后不会向外膨胀；气囊12包含多个小气囊，邻近小气囊间有通孔，从而保证整个气囊内部压强一致，气囊内含静音气泵，由计算机主机7控制向气囊充气，使得微型心音传感器阵列13能够紧贴于人体体表，保证采集到的信号的准确性。

所述的计算机主机7装有数据采集卡、电机控制卡并能控制气泵充放气过程。数据采集卡的功能是将采集到的数据保存并能够在计算机显示器上显示，计算机控制电机运动，从而实现测量夹具6能够沿导轨进行直线往复移动，调整测量夹具的位置，以契合不同人体的身体特征，从而实现信号采集的功能。计算机主机7还能够控制静音气泵，从而对测量夹具内部的气囊充放气，保证微型心音传感器阵列13紧贴于人体体表并在测量结束后及时放气。测量夹具6内部的微型心音传感器阵列13采集到的数据通过导线传输到计算机主机7中进行存储和显示，除此之外，此部分应有额外空间用以存放显示器和键鼠设备8，在整套设备未经使用时能够尽量的节省空间。显示器和键鼠设备8放置在工作台9上，操作者可在工作台9上完成对设备的一系列操作如控制测量夹具沿主轴做直线往复移动、数据采集、气囊充放气和各点信号数据观测等。显示器可实时显示采集到的数据，并标记各数据对应传感器对应于婴幼儿体表的位置，结合后续算法可对异常信号及其位置进行标记，方便医生快速准确的确定病灶的发生位置，并对患者可能具有的疾病做出相应判断，减轻医生的工作量；键鼠设备包含键盘和鼠标，使用者可通过键鼠设备完成对设备的各项操作。

如图2(a)和图2(b)所示，本发明装置具有两种工作方式，即立式工作方式和卧式工作方式，使用者可根据实际情况选择合适的工作方式来对人体进行信号采集工作。

如图3所示，测量夹具由前盖10、后壳11和气囊12组成，内置微型心音传感器阵列13，气囊12可由计算机控制充放气，通过调节气囊内部的压强使气囊表面的微型心音传感器13能够紧密贴合不同身体状况的患者的体表，从而保证微型心音传感器阵列13采集到的数据的准确性；为保证气囊充气时测量夹具的外形没有较大的变化，前盖和后壳应采用具有较大弹性模量的材料。

本发明装置的工作过程如下：

使用者根据婴幼儿的实际情况选择合适的工作方式(立式或卧式)，并通过计算机主机7控制测量夹具6的位置，使测量夹具6内的微型心音传感器阵列13能够测量到婴幼儿整个胸部的呼吸音信号。

打开测量测量夹具6的前盖10，使得气囊12表面的传感器贴于婴幼儿胸部，婴幼儿双手从测量夹具两侧的袖口伸出，然后将测量夹具6的前盖10与后壳11紧密贴合，通过控制计算机主机7向测量夹具6的气囊12充气；计算机主机7控制静音气泵工作，静音气泵开始向气囊12充气，直至气囊表面的微型心音传感器阵列13能够紧贴于婴幼儿体表，充气过程结束。

使用者通过鼠标和键盘8控制微型心音传感器阵列13采集过程的开始与结束，并在显示器上展示各点传感器采集到的数据及其对应的传感器在体表的位置，采集结束后，气囊12自动放气直至恢复充气前的状态，然后打开测量夹具6的前盖10，婴幼儿即可从装置中离开。

经过后续相关算法分析，在显示器上对异常信号及其对应传感器的位置进行标记，医生可在此基础上结合听诊器等工具对异常位置进行听诊，并结合自身经验进一步准确的判断此处是否异常。

Claims (2)

1.一种可同时采集多路呼吸音的装置，其特征在于，所述的装置包括移动系统、测量系统和控制系统；所述的移动系统包括移动轮(1)、主轴(2)、支撑柱(3)、连接箱(4)和头部垫板(5)；所述的测量系统包括测量夹具(6)和微型心音传感器阵列(13)；所述的控制系统包括计算机主机(7)、显示器及键鼠设备(8)和工作台(9)；

所述的主轴(2)包括三部分，底部为底板，底板下表面安装有移动轮(1)，中部和上部为柱体结构，中部的底端固定在底板上，中部的顶端与上部通过转动轴连接，上部柱体可绕转动轴旋转，实现立式或卧式两种工作模式；且上部柱体上设有导轨；

所述的连接箱(4)安装在主轴(2)的导轨上，测量夹具(6)和计算机主机(7)分别安装在连接箱(4)的两侧，控制连接箱(4)的电机固定在主轴(2)上且与计算机主机(7)连接，连接箱(4)在电机控制下沿导轨方向做直线往复移动，实现对不同身高的人进行数据采集；

所述的支撑柱(3)和头部垫板(5)分别安装在主轴(2)的上部柱体的顶端的两侧，支撑柱(3)与上部柱体相互垂直，且位于计算机主机(7)上方，当装置处于卧式工作模式时，支撑柱(3)的端部与地面接触，对整个装置起支撑和稳定作用；头部垫板(5)与上部柱体相互平行，且位于测量夹具(6)上方；

所述的测量夹具(6)包括由前盖(10)、后壳(11)和气囊(12)，测量时，人体位于测量夹具(6)内，头位于头部垫板(5)上，人体前胸与前盖(10)内表面贴合，人体后背与后壳(11)的内表面贴合，且前盖(10)两侧设有袖口，用于手臂的伸出；所述的微型心音传感器阵列(13)布置在在前盖(10)和后壳(11)的内表面，包裹在人体的前胸、腋下和后背体表，且微型心音传感器阵列(13)与前盖(10)和后壳(11)的内表面之间设有气囊(12)；气囊(12)包含多个小气囊，邻近小气囊间有通孔，从而保证整个气囊内部压强一致，气囊(12)内含静音气泵；静音气泵和微型心音传感器阵列(13)均与计算机主机(7)连接，由计算机主机(7)控制静音气泵向气囊充气，使得微型心音传感器阵列(13)紧贴于人体体表，微型心音传感器阵列(13)将采集到的信号实时传输到计算机主机(7)中存储并在显示器及键鼠设备(8)中进行显示，显示器及键鼠设备(8)位于工作台(9)上。

2.根据权利要求1所述的一种可同时采集多路呼吸音的装置，其特征在于，所述的主轴(2)和支撑柱(3)的材质为不锈钢；所述的主轴(2)和头部垫板(5)的外部包括海绵。