CN117119020A - 一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及监测物联网领域，具体涉及一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其app含调用手机麦克风接口功能，接收麦克风采集的声音；信号处理单元对接收到的声音数据进行处理，对背景音进行降噪处理，并将声音传输的信息放大，从而形成不同部位的听诊数据，由信号存储单元进行保存，并上传至云端服务器；系统设定接入HIS系统部分接口，便于医院直接调用监测信息。本发明直接采用智能手机麦克风作为诊断听筒，不必额外配置硬件设备，实现监测更为便捷；根据测定的心肺数据，为精准诊断提供更加完善的信息，不仅可以对心率，肺部进行听诊数据收集，还可以继续扩展到腹部听诊数据，血管听诊数据，孕妇听诊数据等。
Description
技术领域
本发明涉及监测物联网领域，具体涉及一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统。
背景技术
近年来，随着智能家居和物联网的发展以及生活医疗水平的提高，对于在家居环境中监测人体心脏活动的需求正在增长。心率作为一项重要的生理指标，在很大程度上能够反应出人体心血管系统中许多生理病理的血液特征。目前许多医疗设备可以检测心率，其中大多数是基于专业的测量设备，此类方法虽然可以获得较好的精确性，但缺点在于设备费用较昂贵且便携性较差，不利于监测的普及和推广；传统手机心率测量，均采用麦克风作为声音输入单元，声音从麦克风输入，音频经过处理后，变成数据文件，传递给手机基站。
传统手机心率测量方法是通过测量仪器与智能手机连接，将测量的健康数据同步到手机客户端，再在手机客户端中进行上传、删除、修正等操作，这种测量方法并非单独使用手机测量心率，手机只是起到数据管理的作用，在大多数户外情况下并不能提供复杂的测量仪器，仅利用手机进行心率测量的需求越来越迫切，但由于智能手机硬件优劣以及生产厂家标准不同，手机测量心率的准确性参差不齐。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种用手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其采用手机麦克风作为诊断听筒，不必额外配置硬件设备，实现监测更为便捷；根据app的功能，不仅可以对心率，肺部进行听诊数据收集，还可以继续扩展到腹部听诊数据，血管听诊数据，孕妇听诊数据等。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其结构包括app，所述app含调用手机麦克风接口功能；所述麦克风收音范围是20Hz-50KHz，足够在贴近人体处采集到心肺活动声音；所述app通过调用接口，接收来自手机屏幕的声音，将信号传输给信号处理单元；所述信号处理单元，根据系统提示的人体不同部位的采集数据，对接收到的声音数据进行处理，形成不同部位的听诊数据；所述信号处理单元连接信号降噪单元与信号放大心肺音凸现单元；其中，信号降噪单元对采集到的数据的背景音进行降噪处理，去掉背景音；所述信号放大心肺音凸现单元，将声音传输的信息放大，所以很多毛刺的声音信号凸显出来，从而获得了更多的信息内容；所获得的信息内容由信号存储单元进行保存，并上传至云端服务器；系统设定接入HIS系统部分接口，便于系统接入医院的HIS系统，直接调用监测信息。
所述信号处理包括：降噪、声音信号放大，算法对数据进行分类、处理，得出数据处理后形成的图谱或者记录。
所述信号放大心肺音凸现单元，对于人体声音的信息内容显得尤为适用，对于心脏部位，包括心率、心律、心音、额外心音及心脏杂音的信息采集；对于肺部，包括气管支气管与肺泡部位的呼吸音的采集，肺部还可能产生的额外声音如湿啰音、干啰音与胸膜摩擦音；此外，还包括腹部包块肠鸣音；血管包括颈部杂音、甲状腺连续杂音、大动脉收缩期杂音等。
所述云端服务器、信号存储单元：用于存储采集到的声音信息，为用户建立个人健康信息档案，输入用户的身高体重等个人信息，存储历史心肺数据，根据每次新采集的心肺数据信息，可以为用户个人建立健康模型，提醒特殊值、危险值、临界值等，并作为医生诊断用户情况的历史参考数据。
所述接入HIS系统部分接口；该系统也可直接接入医院的HIS系统，即医院信息系统；与病人的病历配套。并在医生诊断时，直接提供心肺的历史数据，以及用户健康建模数据。并且收集到医生的实时诊断信息，完善用户健康状况，生病状况，恢复状况等的心肺数据；后续接入医院系统、或者是别的系统不作为限定，是可以根据应用需求选定。
该产品的操作过程：用户静坐，身体略微前倾，将手机屏幕直接放在胸前五个不同位置，根据软件发音提示：位置一：二尖瓣听诊区，位置二：主动脉瓣听诊区，位置三：主动脉瓣第二听诊区，位置四：肺动脉瓣听诊区，位置五：三尖瓣听诊区，按下“录制”即可；用户可通过滑动应用中的滑块来调整麦克风的灵敏度，就可以实现麦克风增强，采集效果增强，但是对系统描述中没涉及到这一结构的说明，这个调节只是音量调节就能实现，以确保捕捉到自己跳动的心跳声；该应用程序有一个信号处理算法，对于采集到的心率，肺部声音等记录进行过滤，过滤方式采用工频干扰，工频率波，去基线漂移等方式，根据不同的人体部位，采用相对应较为有效除次干扰的方式进行过滤，从而消除一切背景噪音。采集处理后的信号，保存或发送心肺的录音至云端服务器，以及相应的医生处，进行病理诊断。该软件也可以接入医院的HIS系统，与病人的病历配套。
肺部听诊主要是用听诊器来听肺部呼吸音是否正常，有助于诊断呼吸系统疾病；肺部听诊6个位置一般指双侧的前胸部、侧胸部和背部三个区域，用户将手机贴近身体，根据软件发音提示：前胸部、侧胸部以及背部和区域内六个位置，按下“录制”即可。
本发明的有益效果是：直接采用智能手机麦克风作为诊断听筒，不必额外配置硬件设备，实现监测更为便捷；根据测定的心肺数据，建立个人健康模型，为精准诊断提供更加完善的信息，提供合理的诊断依据；系统具有很强的功能可扩展性，根据自主研发的app的功能，不仅可以对心率，肺部进行听诊数据收集，还可以继续扩展到腹部听诊数据，血管听诊数据，孕妇听诊数据等，同时能够实现对异常数据的警示提醒；经由与HIS系统相连，向医院进行报警急救。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是智能手机处理单元结构示意图：
图3是app结构示意图；
图4是app结构功能实现示意图；
图5是外接医院HIS系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对本申请进行说明，本申请所保护的系统结构包括但不限于实施例中所给出的单元结构。
如图1-5所示，本发明提供的手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，主要包括app系统、手机麦克风、app系统含调用手机麦克风接口功能；还包括：信号处理单元、信号降噪单元、信号放大心肺音凸现单元、云端服务器、信号存储单元与接入HIS系统部分接口；其中app可直接调用手机自带麦克风，接收信号传输给信号处理单元；信号处理单元连接信号降噪单元与信号放大心肺音凸现单元；所获得的信息内容由信号存储单元进行保存，并上传至云端服务器；系统设定接入HIS系统部分接口，便于系统接入医院的HIS系统，直接调用监测信息。
各部分特点说明：
（1）手机麦克风：收音范围可以达到20Hz-50KHz，足够在贴近人体处采集到心肺活动声音；
（2）app系统：可调用手机自带的麦克风功能，通过调用接口，接收来自手机屏幕的声音，将麦克风手机到的声音进行处理，去掉背景噪音，放大毛刺声音信号，存储声音，传送声音至云端服务器，连接与医院的系统接口，建立用户个人的健康档案；
（3）信号处理单元：根据系统提示的人体不同部位的采集数据，对接收到的声音数据进行处理，形成不同部位的听诊数据。数据处理：降噪、声音信号放大，算法对数据进行分类、处理，得出数据处理后形成的图谱或者记录；
（4）信号降噪单元：对采集到的数据的背景音进行降噪处理，去掉背景音；
（5）信号放大心肺音凸现单元：将声音传输的信息放大，将很多毛刺的声音信号凸显出来，从而获得更多的信息内容；对于人体声音的信息内容显得尤为适用，对于心脏部位，包括心率、心律、心音、额外心音、心脏杂音等的信息采集；对于肺部，包括气管，支气管，肺泡等部位的呼吸音，肺部还可能产生的额外声音如湿啰音、干啰音，胸膜摩擦音等；腹部包块肠鸣音；血管包括颈部杂音，甲状腺连续杂音及大动脉收缩期杂音；可以做到采集有用信息最大化处理，凸显有用信息，同时根据app的功能完善扩展到多个器官的听诊功能；
（6）云端服务器，信号存储单元：用于存储采集到的声音信息，为用户建立个人健康信息档案，输入用户的身高体重等个人信息，存储历史心肺数据，根据每次新采集的心肺数据信息，可以为用户个人建立健康模型，提醒特殊值，危险值，临界值等，并作为医生诊断用户情况的历史参考数据；
（7）接入HIS系统部分接口；该系统也可直接接入医院的HIS系统，与病人的病历配套；并可在医生诊断时，直接提供心肺的历史数据，以及用户健康建模数据；收集医生的实时诊断信息，完善用户健康状况，生病状况，恢复状况等的心肺数据；后续接入医院系统、或者是别的系统不作为限定，是可以根据应用需求选定。
该产品采用智能手机麦克风作为诊断听筒，不必额外配置硬件设备，实现监测更为便捷，具体操作过程如下。
1. 用户只需坐在一个安静的房间里，身体略微前倾，将手机屏幕直接放在胸前五个不同位置，根据软件发音提示：位置一， 二尖瓣听诊区；位置二，主动脉瓣听诊区；位置三，主动脉瓣第二听诊区；位置四，肺动脉瓣听诊区；位置五，三尖瓣听诊区；按下“录制”即可；可滑动应用中的滑块来调整麦克风的灵敏度，就可以实现麦克风增强，采集效果增强，但是对系统描述中没涉及到这一结构的说明，这个调节只是音量调节就能实现。以确保捕捉到自己跳动的心跳声。该应用程序有一个信号处理算法，对于采集到的心率，肺部声音等记录进行过滤，过滤方式采用工频干扰，工频率波，去基线漂移等方式，根据不同的人体部位，采用相对应较为有效除次干扰的方式进行过滤，从而消除一切背景噪音。由于心率信号不仅随机，而且是非平稳的，极易受到各种噪声源的干扰。因此上述三种去噪方式根据不同情况匹配出最佳收集声音，也是较于现在单一去噪方式单一设备的情况下，有所改进突破。
2. 肺部听诊主要是用听诊器来听肺部呼吸音是否正常，有助于诊断呼吸系统疾病。肺部听诊6个位置一般指双侧的前胸部、侧胸部和背部三个区域，用户将手机贴近身体，根据软件发音提示：前胸部、侧胸部以及背部和区域内六个位置，按下“录制”即可。
3. 保存或发送心肺的录音至云端服务器，以及相应的医生处，进行病理诊断。该软件也可以接入医院的HIS系统，与病人的病历配套。
本发明整体以app为基础，包含各个模块实现分析处理的过程；系统包括采集模块，选用手机麦克风，系统设置有增效模块，可以使得收音范围小的手机麦克风增效到一定范围；无需借助额外附加的硬件设备；采用5G技术，智能手机麦克风的功能，使用自主研发算法，采集到高质量的心跳声，同时也容易捕获到因为普通听诊器无法捕捉到的细小声音信号；使用信号处理算法，对心音记录进行过滤，从而消除一切背景噪音；还可提供筛查房颤所需的更多信息；无需听诊器与医院终端连接，只需采集到的数据通过自研发程序传输至医院终端；该技术利用智能手机的麦克风功能，下一步可以发展为智能机器人的麦克风设备，智能手环，智能戒指的听筒设备，只需下载app即可以使用监测，具有广阔的应用空间；日常监测可录音存储，对于心脏病患者的医用所需的日常监测数据；根据指定的听诊位置，可听诊心脏，肺部，腹部（肠鸣音），周围血管等诊断位置。
随着近些年全屏智能手机的发展，屏幕发声智能手机，是将国际领先的屏幕发声即“压电驱动器技术”应用于智能手机，使听筒功能与IPS高清屏幕完美融合的智能手机，无需在手机正面设置麦克风发声孔。当压电驱动器通电工作时，手机触摸屏随之产生振动，进而推动空气产生声音，使耳朵贴近屏幕任何一处即可听到高音质声音。由手机麦克风收集到的高清度声音的一大功用是判断一个人是否出现心脏杂音。另外，它还可能提供筛查房颤所需的更多信息。房颤指心脏快速而不规律跳动，是一种常见的心律失常，可能引发心衰等严重并发症。目前筛查房颤主要依靠心电图和超声心动图检查。约八成用户可以准确录制后续分析所需的高质量心跳录音，不过60岁以上者所需时间稍长。 心脏病患者和医生可以利用人们在家录下的音频来筛查心脏疾病或监测病情进展。
Claims (6)
1.一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其结构包括app，所述app含调用手机麦克风接口功能；所述麦克风收音范围是20Hz-50KHz，在贴近人体处采集心肺活动声音；所述app通过调用接口，接收来自手机屏幕的声音，并将信号传输给信号处理单元；所述信号处理单元，根据系统提示在人体的不同部位采集声音数据，对接收到的声音数据进行处理，形成不同部位的听诊数据；所述信号处理单元连接信号降噪单元与信号放大心肺音凸现单元，其中，信号降噪单元对采集到的数据背景音进行降噪处理，去掉背景音；所述信号放大心肺音凸现单元，将声音传输的信息放大，使毛刺的声音信号凸显出来，从而获得更多的信息内容；所获得的信息内容由信号存储单元进行保存，并上传至云端服务器；系统设定接入HIS系统部分接口，便于系统接入医院的HIS系统，直接调用监测信息；
所述信号处理包括：降噪、声音信号放大，算法对数据进行分类、处理，得出数据处理后形成的图谱或者记录；
所述信号放大心肺音凸现单元，适用于人体声音的信息内容，将采集到的信息最大化处理，凸显有用信息。
2.根据权利要求1所述的一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其特征在于：所述系统采集的声音信号，对于心脏部位，采集心率，心律，心音，额外心音及心脏杂音的信息；对于肺部，所采集的信息包括气管、支气管及肺泡部位的呼吸音；另外还包括：采集腹部包块肠鸣音，采集血管的颈部杂音、甲状腺连续杂音及大动脉收缩期杂音。
3.根据权利要求1所述的一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其特征在于：所述云端服务器、信号存储单元，存储采集到的声音信息，为用户建立个人健康信息档案，输入用户身高体重的个人信息，存储历史心肺数据；根据每次新采集的心肺数据信息，为用户个人建立健康模型，提醒特殊值、危险值及临界值。
4.根据权利要求1所述的一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其特征在于：所述接入HIS系统部分接口，可直接接入医院的HIS系统，与病人的病历配套；并且收集医生的实时诊断信息，完善用户健康状况、生病状况及恢复状况的心肺数据；后续接入数据系统根据应用需求选定调用。
5.根据权利要求1所述的一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其特征在于：所述系统麦克风关于心脏部位的收音位置包括：位置一：二尖瓣听诊区，位置二：主动脉瓣听诊区，位置三：主动脉瓣第二听诊区，位置四：肺动脉瓣听诊区，位置五：三尖瓣听诊区。
6.根据权利要求1所述的一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统，其特征在于：所述系统麦克风关于肺部听诊主要听诊6个位置，包括双侧的前胸部、侧胸部和背部三个区域。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311362433.7A Pending CN117119020A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种手机麦克风作为听诊器监测人体心肺活动状态系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117119020A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110720946A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-24 | 南通大学 | 一种基于深度学习的智能听诊系统 |
| CN111028937A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-17 | 珠海灏睿科技有限公司 | 一种实时远程听诊方法及系统 |
| CN116092533A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-09 | 上海市第一人民医院 | 基于5g网络的异常心肺听诊识别系统及其方法 |
| CN116665504A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-08-29 | 中国人民解放军总医院海南医院 | 一种心肺听诊系统及其应用方法 |
-
2023
- 2023-10-20 CN CN202311362433.7A patent/CN117119020A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110720946A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-24 | 南通大学 | 一种基于深度学习的智能听诊系统 |
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| CN116092533A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-09 | 上海市第一人民医院 | 基于5g网络的异常心肺听诊识别系统及其方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HONGXING LUO等: "Smartphone as an electronic stethoscope: factors influencing heart sound quality", 《EUROPEAN HEART JOURNAL - DIGITAL HEALTH，HTTPS://DOI.ORG/10.1093/EHJDH/ZTAC044》, pages 473 - 480 * |
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| PB01 | Publication | ||
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