CN115486866A - 便携式多功能电子听诊器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式智能电子听诊器，具体而言，涉及医疗器械技术领域，包括心电电极片、心肺音传感器模块、信号处理模块、控制模块、蓝牙模块、电源模块、显示屏和终端；本发明集成度高、体积小巧，只需将听诊器放置在待测者的心脏听诊区域并且待测者将一侧手指触摸探头上方电极片，无需心电导联线便能同时快速监测待测者的心电信号和心肺音信号；能够实时显示心电波形以及播放心肺音音频，并能存储数据并建立待测者档案，方便医生后续的诊断；针对心音和肺音在时域和频域特点的不同，提供多种听诊模式，使得心肺音都可清晰明辨；蓝牙模块提供多人实时听诊功能以及与上位机无线通信功能。

Description

便携式多功能电子听诊器

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种电子听诊器。

背景技术

心音信号和肺音信号都是人体重要的生理信号，但是心音信号和肺音信号的频率分布区间是不同的，心音信号的频率主要分布于20-600Hz，且集中分布在20-100Hz；肺音信号的频率分布于100-2000Hz但信号强度较心音信号更弱，所以肺音信号往往会比心音信号更难被听到。

临床诊断中一般使用传统听诊器来获取心音和肺音，其结构主要是拾音部分、传导部分以及听音部分。传统听诊器体积较大，并且比较依赖医生的经验，无法做到将医生所听到的声音进行存储，可能会忽略关键信息，不利于医生后期的诊断。

心电图是通过人体特定位置的电极测量大量心肌细胞产生的电位信号，涵括了心脏的许多生理和病理信息，其检测和分析有助于心血管疾病的辅助治疗。临床诊断中，心电电极片往往会贴在患者的听诊区域，当医生使用听诊器进行听诊时可能会扪及电极片，从而干扰心电图。

同时，目前市场上现有的大部分电子听诊器只能做到记录数据，需要上传至终端设备才能播放音频，也不能实时针对心音信号和肺音信号频率分布和声音强度的不同而分别进行处理并播放，使用者也无法从电子听诊器上直观得进行交互。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种便携式智能电子听诊器，以解决上述背景技术中出现的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种便携式多功能电子听诊器，电子听诊器包括：心电电极片、心肺音心肺音传感器模块、信号处理模块、控制模块、蓝牙模块、电源模块、显示屏和终端；所述心电电极片与信号处理模块电性连接，所述心肺音传感器模块与信号处理模块电性连接，所述信号处理模块与控制模块电性连接，所述显示屏与控制模块电性连接，所述蓝牙模块与控制模块电性连接，所述蓝牙模块与终端通信连接，所述电源模块分别与信号处理模块、控制模块和蓝牙模块电性连接。

优选的，所述心肺音传感器模块包括薄膜、金属薄片、缓冲泡棉、压电陶瓷片、圆环形缓冲泡棉和隔音仓，所述隔音仓设置有圆形腔，所述金属薄片、缓冲泡棉、压电陶瓷片和圆环形缓冲泡棉依次粘接于一体，并将圆环形缓冲泡棉的一侧与隔音仓的圆形腔内壁相粘接，薄膜覆盖金属薄片的上表面和隔音仓的上表面。薄膜选用由气密性好、机械性能优良的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制成，金属薄片可选用韧性好、不易折断的不锈钢钢片，缓冲泡棉可选用由防震和缓冲性能优良的乙烯-醋酸乙烯共聚物材料制成，将金属薄片、缓冲泡棉和压电陶瓷片用黏合剂组装成一体并放入隔音仓的凹槽内，并用薄膜覆盖其表面。

优选的，所述隔音仓的圆形腔中设置有通孔，压电陶瓷片可通过圆环形缓冲泡棉的通孔与隔音仓的圆形腔中的通孔，与信号处理模块进行连接。

优选的，所述心电电极片分别设置于听诊器探头的上部与底部，上部设置一处心电电极片作为参考电极，底部设置两处心电电极片作为主要测量电极，通过计算电极之间的电位差得到检测者的心电信号。

优选的，所述信号处理模块包括前置放大电路、高通滤波电路、多级放大电路、开关电路和可调增益滤波电路，所述前置放大电路、高通滤波电路、多级放大电路和可调增益滤波电路依次连接，所述开关电路与多级放大电路连接，用于对心肺音传感器模块测得的心音或肺音信号按照控制模块设定的参数分别进行放大滤波调理，并用于对心电电极片测得的心电信号进行放大滤波调理。

优选的，所述控制模块包括微控制器、存储器、滤波电路、音频转换电路和控制按钮，所述滤波电路、微控制器、音频转换电路和耳机接口依次连接，存储器和控制按钮分别与微控制器相连接。

优选的，所述微控制器中运行有嵌入式软件系统，并且预设有算法将由信号处理模块调理后的心音或肺音信号进行分析处理。

优选的，所述控制模块能将关于检测者的检测结果显示于显示屏上，使用者可通过控制按钮和显示屏实现与听诊器之间的交互，使用者也可选择不同的听诊模式来听诊相应的部位；

优选的，所述蓝牙模块主要用于将音频信号发送给终端。

优选的，所述终端包括移动终端和电脑，用于接受电子听诊器传输的音频信号并可进一步地处理分析，也可显示检测者的检测结果。

优选的，所述电源模块包括电学连接接口、电池板和电源管理电路并依次连接。

本发明的技术效果和优点：

本发明电子听诊器将心肺音检测与心电检测集成于一体，体积小巧，便携能力高；心肺音传感器模块采用压电式传感器，代替传统电子听诊器的振膜片，可以提高电子听诊器的抗干扰能力，同时可以提高检测心肺音的灵敏度；信号处理模块采用增益可调的放大电以及截止频率可调的滤波电路，能够让心肺音都可清晰明辨；控制模块中使用微控制器芯片作为主控芯片，同时搭载有嵌入式软件系统，使得电子听诊器更加智能化，可在较多不同场景中独立使用，功能的拓展性更高，技术人员可在此平台较方便地设计相应的功能，显示屏可以让使用者更方便直观地使用该听诊器，蓝牙模块可以将检测得到的心肺音音频发送给终端，便于后期的反复查看和确认，且通过终端连接的终端耳机方便多个医生同时进行听诊，提高了听诊的精准度，为医护人员提供便利。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的模块流程图；

图2为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的结构图；

图3为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的仰视图；

图4为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的心肺音传感器模块结构图；

图5为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的信号处理模块流程图；

图6为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的控制模块流程图；

图7为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的电源模块流程图；

附图标记为：1心肺音传感器模块、2、心电电极片、3信号处理模块、4控制按钮、5控制模块、6显示屏、7蓝牙模块、8终端、9薄膜、10金属薄片、11缓冲泡棉、12压电陶瓷片、13环形缓冲泡棉、14隔音仓、15前置放大电路、16高通滤波电路、17多级放大电路、18开关电路、19可调增益滤波电路、20滤波电路、21控制按钮、22微控制器、23存储器、24音频转换电路、25耳机接口、26电学连接口、27电池板、28电源管理电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

图1为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的模块示意图；如图1所示，本发明提供一种便携式智能电子听诊器，电子听诊器包括：心肺音传感器模块、信号处理模块、控制模块、蓝牙模块、电源模块、显示屏和终端；所述心肺音传感器模块与信号处理模块电性连接，所述信号处理模块与控制模块电性连接，所述显示屏与控制模块电性连接，所述蓝牙模块与控制模块电性连接，所述蓝牙模块与终端通信连接，所述电源模块分别与信号处理模块、控制模块和蓝牙模块电性连接。

图2为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的结构图，图3为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的仰视图；如图2和图3所示，在听诊器探头的上部设置一片心电电极片作为参考电极，在听诊器探头的底部设置两片心电电极片作为主要测量电极，围绕底部圆心位置的心肺音传感器模块。待测者在测量心电信号时，需要将听诊器底部放置于心脏听诊部位，并且需要将一侧手指与听诊器探头上部的心电电极片相接触，形成电位差，得到待测者的心电信号。

图4为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的心肺音传感器模块结构图；如图4所示，所述心肺音传感器模块包括薄膜9、金属薄片10、缓冲泡棉11、压电陶瓷片12、环形缓冲泡棉13和隔音仓14，所述隔音仓14设置有圆形腔，金属薄10片、缓冲泡棉11、压电陶瓷片12和环形缓冲泡棉13依次粘接于一体，并将环形缓冲泡棉的一侧与隔音仓的圆形腔内壁相粘接，薄膜覆盖金属薄片的上表面和隔音仓的上表面。所述隔音仓的圆形腔中设置有通孔，压电陶瓷片可通过圆环形缓冲泡棉的通孔与隔音仓的圆形腔中的通孔，与信号处理模块进行连接。在实际应用中，薄膜可选用由气密性好、机械性能优良的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制成，金属薄片可选用韧性好、不易折断的不锈钢钢片，缓冲泡棉可选用由防震和缓冲性能优良的乙烯-醋酸乙烯共聚物材料制成，将金属薄片、缓冲泡棉和压电陶瓷片用黏合剂组装成一体并放入隔音仓的凹槽内，并用薄膜覆盖其表面。

图5为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的信号处理模块流程图；如图5所示，所述信号处理模块包括前置放大电路、高通滤波电路、多级放大电路、开关电路和可调增益滤波电路，所述前置放大电路、高通滤波电路、多级放大电路和可调增益滤波电路依次连接，所述开关电路与多级放大电路连接。所述前置放大电路分别将心肺音传感器模块和心电电极片测得进行放大，所述高通滤波电路主要将低于10Hz的低频环境噪声滤除，可调增益滤波电路主要根据控制模块输出的脉冲时钟信号来控制其滤波的范围，滤除心音信号频率在800Hz和肺音信号的频率在2000Hz以上的部分，滤除心电信号频率在100Hz以上的部分；所述开关电路接收由控制模块输出的信号，使得放大电路切换不同的放大倍数，心肺信号和心电信号经过前置放大电路后再经过多级放大电路分别将幅值放大一定的倍数。

图6为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的控制模块流程图；如图6所示，所述控制模块包括微控制器、存储器、滤波电路、音频转换电路、耳机接口和控制按钮，所述滤波电路、微控制器、音频转换电路和耳机接口依次连接，存储器和控制按钮分别与微控制器相连接。在实际应用中，可选用型号为STM32F301K8的微控制器，该微控制器体积比较小巧，功耗低，具有32位数据处理宽度，并集成有工作频率为72MHz的高性能ARMCortex M4内核，处理速度快，嵌入了数字信号处理指令、浮点运算单元、64kB的闪存存储器、16kB的静态随机存取存储器，该微控制器还提供一个12位A/D转换器、两个比较器、一个运算放大器、一个D/A通道、一个通用32位定时器和三个I2C接口等；所述滤波电路将信号处理模块输出的心肺音信号再次滤波，可以降低传输过程中的噪声对心肺音信号的影响。所述微控制器对控制按钮作出响应，并对信号处理模块的进行配置，从而切换不同的听诊模式，并驱动显示屏显示人机交互信息。所述微控制器的A/D转换器采集到滤波电路输出的心肺音信号后，对采集得到心音信号进行归一化处理，计算其香农能量包络，并进行香农能量平均滤波计算，用于突出心音信号中的第一心音信号，通过计算第一心音峰值之间的数据点数可以得到实时的心率数据，并可显示于显示屏上。所述显示屏，在实际应用中，可选用OLED屏幕，与微控制器之间实用I2C总线进行通信，用于显示微控制器相应的信息，显示的信息包括但不限于心电图、系统信息、听诊模式、音量大小以及蓝牙匹配信息。

所述音频转换电路，在实际应用中，可选用型号为TPA6130A2的耳机放大器，该耳机放大器体积尺寸比较小巧，具有由I2C总线控制的64级软件音量控制功能，不需要额外的电位计来实现控制音量，能以最大输出驱动音频源，并且该耳机放大器的静态电流约为4mA,关机后电流约为1uA，能够满足电子听诊器的低功耗要求，同时该器件提供放大器与扬声器间的直接路径，可以简化电路设计工作。该耳机放大器的主要指标如下：信噪比：98dB；共模抑制比：68dB；电源抑制比：大于100dB；

该耳机放大器支持立体声、单-双声道等耳机输出方式，在本实例中，其主要工作为采集微控制器输出的心肺音信号，左、右声道引脚分别与耳机接口的左右声道引脚连接，实时输出心肺音音频。

所述蓝牙模块，在实际应用中，可选用型号为XM-06的蓝牙芯片，该芯片内置12位A/D转换器，支持SPI、I2C等多种传输方式，并可以较快地完成整个模块的初始化工作，能够广泛兼容Windows、Android设备；该芯片的发送端、接收端分别与微控制器连接，主要工作是接收微控制器输出的心肺音音频信号，将其传输至匹配的蓝牙耳机或者终端设备上，该芯片的电源端与电源管理电路连接，微控制器通过控制电源管理电路来控制蓝牙模块的开启与关断。

所述终端包括移动终端和电脑，在实际应用中，可以开发相应操作平台的上位机软件，其功能包括但不限于，建立检测者的资料库，接收并保存电子听诊器传输的音频信号，进一步地处理分析患者的心肺音信号，进而得到并显示检测者的检测结果。

图7为本发明一实施例提供的一种便携式多功能电子听诊器的电源模块示意图；如图7所示，所述电源模块包括电学连接接口、电池板和电源管理电路并依次连接，在实际应用中，可选用续航能力长、使用寿命长的锂电池作为电子听诊器的供电电池，并可通过电学连接接口对电池进行充放电，电源管理电路用于将电池板提供的电压调整至信号处理模块、控制模块和蓝牙模块所在电路板中各个芯片所需的供电电压，并且在信号处理模块中，提供心音信号和肺音信号的1.5V直流分量电压，输入控制模块。

本发明电子听诊器将心肺音检测与心电检测集成于一体，体积小巧，便携能力高；心肺音传感器模块采用压电式传感器，代替传统电子听诊器的振膜片，可以提高电子听诊器的抗干扰能力，同时可以提高检测心肺音的灵敏度；信号处理模块采用增益可调的放大电以及截止频率可调的滤波电路，能够让心肺音都可清晰明辨；控制模块中使用微控制器芯片作为主控芯片，同时搭载有嵌入式软件系统，使得电子听诊器更加智能化，可在较多不同场景中独立使用，功能的拓展性更高，技术人员可在此平台较方便地设计相应的功能，显示屏可以让使用者更方便直观地使用该听诊器，蓝牙模块可以将检测得到的心肺音音频发送给终端，便于后期的反复查看和确认，且通过终端连接的终端耳机方便多个医生同时进行听诊，提高了听诊的精准度，为医护人员提供便利。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.便携式多功能电子听诊器，其特征在于，电子听诊器包括：心肺音传感器模块、信号处理模块、心电电极片、控制模块、蓝牙模块、电源模块、显示屏和终端；所述心肺音传感器模块与信号处理模块电性连接，所述信号处理模块与控制模块电性连接，所述显示屏与控制模块电性连接，所述蓝牙模块与控制模块电性连接，所述蓝牙模块与终端通信连接，所述电源模块分别与信号处理模块、控制模块和蓝牙模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述心肺音传感器模块从上到下依次包括薄膜、金属薄片、缓冲泡棉、压电陶瓷片、环形缓冲泡棉和隔音仓；

所述隔音仓设置有圆形腔，所述金属薄片、缓冲泡棉、压电陶瓷片和圆环形缓冲泡棉依次粘接于一体，并将圆环形缓冲泡棉的一侧与隔音仓的圆形腔内壁相粘接，薄膜覆盖金属薄片的上表面和隔音仓的上表面。

3.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述隔音仓的圆形腔中设置有通孔，压电陶瓷片通过圆环形缓冲泡棉的通孔与隔音仓的圆形腔中的通孔，与信号处理模块进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述心电电极片分别设置于听诊器探头的上部与底部，上部设置一处心电电极片作为参考电极，底部设置两处心电电极片作为主要测量电极，通过计算电极之间的电位差得到检测者的心电信号。

5.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述信号处理模块包括前置放大电路、高通滤波电路、多级放大电路、可调增益滤波电路和开关电路，所述前置放大电路、高通滤波电路、多级放大电路和可调增益滤波电路依次连接，所述开关电路与多级放大电路连接，用于对心肺传感器模块测得的心音或肺音信号按照控制模块设定的参数分别进行放大滤波调理。

6.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述控制模块包括微控制器、存储器、滤波电路、音频转换电路和控制按钮，所述滤波电路、微控制器、音频转换电路和耳机接口依次连接，存储器和控制按钮分别与微控制器相连接,微控制器中运行有嵌入式软件系统，并且预设有算法将由信号处理模块调理后的心音或肺音信号进行分析处理。

7.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述蓝牙模块主要用于将音频信号发送给终端。

8.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述终端包括移动终端和电脑，用于接受电子听诊器传输的音频信号并可进一步地处理分析，显示检测者的检测结果。

9.根据权利要求1所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，所述电源模块包括电学连接接口、电池板和电源管理电路并依次连接。

10.根据权利要求2所述的一种便携式多功能电子听诊器，其特征在于，薄膜选用聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，金属薄片选用不锈钢钢片，缓冲泡棉选用乙烯-醋酸乙烯共聚物材料，将金属薄片、缓冲泡棉和压电陶瓷片用黏合剂组装成一体并放入隔音仓的凹槽内，并用薄膜覆盖其表面。

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