CN206414285U - 一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，包括有信号采集端和信号处理端；信号采集端包括有ECG采集模块和音频采集模块；信号处理端包括有降噪处理模块、信号转换模块以及振动还原模块，信号处理端还包括有对比实时心率和心音信号的信号校准模块。本实用新型公开了一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统利用ECG采集模块和音频采集模块两种诊断模式独立诊断并对结果进行对比校准，提高了诊断精确度；通过振动转音频再转振动的方式，保证了远程诊断张降噪和放大效果的同时贴近传统听诊体验，提高了诊断精度；通过听诊数据的存储和无线传输实现了真正意义上的远程诊断功能。

Description

一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统

技术领域

本实用新型涉及一种医用诊断系统，尤其涉及一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统。

背景技术

传统物理医用听诊器：是通过体外获取人体内脏器官活动的声音的有效手段，它采用密闭的管路与人体耳蜗一起佩戴后形成一个密闭腔体，利用共振原理通过采集振膜吸收心肺振动能量，采集振膜与心肺产生同步振动后压缩密闭管道内的空气将该振动传导至耳蜗处的耳膜，使之产生相应的同步振动信号，从而让使用者能够听到心肺音，一些高端的变频物理听诊器，可以通过切换不同口径的腔道，实现一定程度上的音频信号放大。然而，传统听诊器存在由于压管压力问题导致的外耳道不适、音质易受干扰等弊端，同时，仅仅通过切换不同口径的腔道进行信号放大，其放大倍率就极其有限，物理的方式进行音频放大也会将背景噪音同步放大。致使医生无法及时做出诊断，且诊断的依据主要根据医师的经验，准确性较差。从另一角度讲，人耳对声音的敏感是声强与频率的综合效应，因而一些病理特征难以捕捉。这就需要设计出一种新颖的听诊器对听诊音进行定量、准确的分析。

医用电子听诊器：一般由装有微型拾音器的探音头、能将电信号转换为声信号的耳塞和一个由电子元件构成的放大器串接而成，它能实时探听人体脏器音，并且可以通过音频信号放大电路将探听到人体脏器音信号放大，使得轻微的生理性和病理性声音较传统物理听诊器音强更强，并能将这些声音存储回放，可供临床诊断分析和病历资料保存之用。但现有的医用电子听诊器均采用单拾音器进行声音的采集，因此噪音会比较大，而且仅仅通过信号放大提高音量，这样目标心音放大的同时，干扰噪音也会随之放大，因此容易在某些情况下一些病理特征难以捕捉甚至会造成误诊，有时其可靠程度甚至不如传统的物理听诊器。同时，振动信号经过拾音器采集之后形成数字化音频，无法有效还原原始振动信号的细节，通过传统空气振动扬声器即耳机进行信号还原失真严重，不利于医生的有效判断。

蓝牙电子听诊器：随着蓝牙技术的不断发展，出现了3M，EKO，Clinicould等一系列基于蓝牙无线技术的家用或医用蓝牙电子听诊器，它是在原有的电子听诊器的基础上将心脏、肺部和其他身体器官的音频信号无线传送到电脑或手持设备的app软件上进行存储，并可以通过软件将存储的声音文件以曲线形式显示，可以比此前的电子听诊器更准确地揭示患者心脏可能存在的异常现象。3M的3200BK系列的听诊器，还利用ANR技术做了降噪处理，提高医师听诊时的音频质量，也能够将回放速度降低一半来更仔细地分析问题，还能将文件保存到患者的检查结果中，并通过电子邮件、APP或远程交互软件将其发送给心脏病专家来实现远程诊断，确认诊断结果。使心脏声音可视化，便于随时随地的共享、整合保存电子病历。但此类听诊器无法实现声音的实时远程共享，必须将音频信号存储下来，再以文件的形式通过互联网络发送到远端才可实现远程的数据共享。其音频的实时性就比较差，无法针对患者进行实时的病理诊断，尤其是面对患者病情瞬息万变的危急情况下无法实时诊断会极大的延误对病情的诊断和耽误最佳的治疗时机。同时，该类产品基本上都保留了原有的听诊器外形和结构，或通过有线的耳机方可实现音频回放，这给医务人员的使用带来了一定的不便，同时数据采集过程中振动信号转换为音频数字信号，加上ANR降噪处理会对原始音频的损失进一步加大，导致音频信号与原始信号对比失真严重，其回放技术采用空气振动扬声器结合传统物理听诊器导管进行回放，扬声器振动压缩导管内空气，将声波传导至耳膜，容易导致在听诊时易产生空腔音频迟滞的听觉差，需要重新建立新的听诊体系方可有效识别病理状态。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，包括有信号采集端和信号处理端；信号采集端包括有人体实时心率的ECG采集模块和两个把人体心肺脏器的振动信号转换为音频信号的音频采集模块；信号处理端包括有用于降低音频信号中的环境噪音的降噪处理模块、把音频信号转换为数字信号的信号转换模块以及把数字信号转换为振动信号的振动还原模块，降噪处理模块、信号转换模块和振动还原模块依次连接，降噪处理模块的输入端连接两个音频采集模块，振动还原模块的输出端连接人体的耳膜；所述音频信号包括有心音信号和肺音信号，信号处理端还包括有对比实时心率和心音信号的信号校准模块。

优选的，还包括有能够把ECG采集模块采集到的实时心率以及音频采集模块采集到的音频信号通过无线传输方式传输到远程终端上的无线传输模块。

优选的，无线传输方式是蓝牙信号传输方式、互联网传输方式或ZIGBEE信号传输方式。

优选的，远程终端是信号处理端、手机端或PC端。

优选的，还包括有能够把ECG采集模块采集到的实时心率以及音频采集模块采集到的音频信号储存起来的数据储存模块，无线传输模块能够把数据储存模块中储存的实时心率及音频信号传输到远程终端上。

优选的，还包括有数据储存模块中储存的实时心率及音频信号的回放模块。

优选的，信号校准模块连接有校准后的实时心率和音频信号的显示模块。

优选的，信号校准模块包括有实时心率和心音信号对比过程中异常数据的提取单元。

优选的，振动还原模块包括有振动信号的放大单元。

优选的，还包括有无线充电模块。

有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统在结构上信号采集端和信号处理端之间可以相互分离的设置，相互之间通过无线技术来完成数据传递；同时，信号采集端采集到的信号还可以通过无线传输的方式实时传输到手机端，PC端，云端数据库等多个远程终端上，以实现数据信号的实时共享，甚至可以通过电子邮件、APP或远程交互软件将音频信息和实时心率发送给心脏病专家来实现远程诊断，确认诊断结果，使心脏声音可视化，便于随时随地的共享、整合保存电子病历，通过网络技术还可以实现音频信息和实时心率等数据的远程实时的云端共享，即可将患者的心肺音、ECG心率信号实时地在本地及远程的多个终端上同步重现出来，可以实现真正意义上的远程诊断功能。

通过降噪处理模块对两个不同位点的音频采集模块采集到的音频信号进行对比，找出环境噪音的波谱并通过函数处理的方式抵消掉93%以上的环境噪音，降噪后的音频信号再经过信号转换模块转换为数字信号，经过振动还原模块将数字信号还原为振动信号并能够直接反馈给人体，让使用者能够得到与传统物理医用听诊器使用感受最为接近且听诊效果更为清晰无干扰的使用体验，使得医生可以对人体的生理性和病理性的脏器音做出更有效的判断。

同时利用3个位点的ECG采集模块来收集人体的实时心率，与音频采集模块采集到的心音频率进行对比校准换算，使得实时心率的结果经过校准后形成更加准确有效的图形波谱并在显示模块中实时显示，比传统心率或纯心音采集回放波谱更加具有临床参考意义，更利于临床医生做出有效的判断。而且无线听诊系统还能够将实时心率及音频信号通过无线传输模块传输到回放模块、手机端、PC端中或云端网络服务器等设施上，手机端和PC端能够自动分析这些音频振动波谱信号，并通过音频信号和实时心率的校准算法与正常的标准心率心音曲线进行对比换算，通过提取单元将提示异常情况的信号准确的提取出来，相比传统的音频波谱提取更准确更可靠。

附图说明

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1 为无线听诊系统的模块连接示意图。

具体实施方式

无线听诊系统的整体有以下实施例：

实施例一

如图1所示，一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，包括有信号采集端1和信号处理端2；信号采集端1包括有人体实时心率的ECG采集模块11和两个把人体心肺脏器的振动信号转换为音频信号的音频采集模块12；信号处理端2包括有用于降低音频信号中的环境噪音的降噪处理模块21、把音频信号转换为数字信号的信号转换模块22以及把数字信号转换为振动信号的振动还原模块23，降噪处理模块21、信号转换模块22和振动还原模块23依次连接，降噪处理模块21的输入端连接两个音频采集模块12，振动还原模块23的输出端连接人体的耳膜；所述音频信号包括有心音信号和肺音信号，信号处理端2还包括有对比实时心率和心音信号的信号校准模块4。

进一步的有，无线听诊系统还包括有能够把ECG采集模块11采集到的实时心率以及音频采集模块12采集到的音频信号通过无线传输方式传输到远程终端上的无线传输模块3。无线传输方式可以是蓝牙信号传输方式、互联网传输方式或ZIGBEE信号传输方式，远程终端可以是信号处理端2、手机端或PC端。通过无线传输方式，信号采集端1和信号处理端2之间可以相互分离的设置，相互之间通过无线技术来完成数据传递；同时，信号采集端1采集到的信号还可以通过无线传输的方式实时传输到手机端，PC端，云端数据库等多个远程终端上，以实现数据信号的实时共享，甚至可以通过电子邮件、APP或远程交互软件将音频信息和实时心率发送给心脏病专家来实现远程诊断，确认诊断结果，使心脏声音可视化，便于随时随地的共享、整合保存电子病历，通过网络技术还可以实现音频信息和实时心率等数据的远程实时的云端共享，即可将患者的心肺音、ECG心率信号实时地在本地及远程的多个终端上同步重现出来，可以实现真正意义上的远程诊断功能。

实施例一中的降噪处理模块21、信号转换模块22以及振动还原模块23有以下实施例：

实施例二

本实施例的无线听诊系统通过ANC抗环境噪音技术的下链降噪算法有别于3M的ANR主动降噪技术，利用两个不同位点的音频采集模块12，线性的同步收集振膜处产生的心肺脏器振动音频信号以及背景环境噪音，通过DSP的函数处理产生声学反相波谱抵消噪声波谱，在算法上进行积分修正并降低93%以上的背景环境噪声的干扰，同时利用基频缺失的音质换算原理改善低音目标频率的重现效率。

实施例三

本实施例的无线听诊系统在音频信号经过降噪后，再经过CODEC与DSP进行电信号处理并最终转换为数字信号。

实施例四

本实施例的无线听诊系统在音频信号转换为数字信号之后，通过利用结合人脑振动频率回归转换功能识别算法HRTF，将数字信号还原为振动信号，让振膜采集到的信号能够再次回归转换为更为清晰的振动信号，让使用者能够得到与传统物理医用听诊器使用感受最为接近，且听诊效果更为清晰无干扰的使用体验，使得医生可以对人体的生理性和病理性的脏器音做出更有效的判断。

数字信号转换为振动信号的过程中优选地通过放大单元231对振动信号的振幅进行放大，使得医生的诊断效果更好。

实施例一中的实时心率和音频信号的处理方式有以下实施例：

实施例五

无线听诊系统包括有能够把ECG采集模块11采集到的实时心率以及音频采集模块12采集到的音频信号储存起来的数据储存模块，无线传输模块3能够把数据储存模块中储存的实时心率及音频信号传输到远程终端上。无线听诊系统还包括有数据储存模块中储存的实时心率及音频信号的回放模块5。信号校准模块4连接有校准后的实时心率和音频信号的显示模块6。信号校准模块4包括有实时心率和心音信号对比过程中异常数据的提取单元41。

本实施例的无线听诊系统在采集音频信号的同时，通过ECG采集模块11采集实时心率并形成ECG波形，音频信号包括有人体的心音信号和肺音信号，心音信号和实时心率在信号校准模块4的作用下进行对比校准换算，使得ECG波形在经过校准后能够形成更加准确有效的图形波谱，校准后的实时心率的ECG波形还可以和正常的标准心率心音曲线进行对比换算，通过提取单元41将提示异常情况的部分信号准确地提取出来，相比传统的音频波谱提取方式更准确更可靠，比传统心率或纯心音采集回放波谱更加具有临床参考意义，更利于临床医生做出有效的判断。

而且本实施例的无线听诊系统还能够将实时心率及音频信号通过无线传输模块3传输到回放模块5、手机端、PC端中或云端网络服务器等设施上，手机端和PC端能够自动分析这些音频振动波谱信号，并通过音频信号和实时心率的校准算法与正常的标准心率心音曲线进行对比换算，通过提取单元41将提示异常情况的信号准确的提取出来，相比传统的音频波谱提取更准确更可靠。

基于无线听诊系统的无线听诊设备有以下实施例：

实施例六

本实施例的无线听诊设备包括有听诊器主机与骨传导耳机，信号采集端1设置在听诊器主机上，信号处理端2设置在骨传导耳机上，听诊器主机包括有振膜。振膜上设置有音频采集模块12，ECG采集模块11直接设置在人体上，听诊器主机中还设置有无线传输模块3，无线传输模块3用于把ECG采集模块11采集到的实时心率和音频采集模块12采集到的音频信号通关蓝牙、互联网或者是其他的无线方式传输到骨传导耳机上的降噪处理模块21；实时心率和音频信号也可以储存在数据储存模块中，通过回放模块5进行回放或者通过无线传输模块3把数据发送给远程终端；实时心率和音频信号同样可以实时的通过无线传输模块3发送给远程终端。骨传导耳机配合听诊器主机的工作模式具备更好的便携性以及易用性，通过骨传导耳机上的信号处理端2能够把由振动信号转换成的音频信号重新还原为振动信号，并直接送到耳膜，比传统电子听诊器具备更强的信号还原效果。

实施例一至五均有，无线听诊系统还包括有无线充电模块，无线充电模块用于无线听诊系统整体的无线操作，方便快捷。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，包括有信号采集端（1）和信号处理端（2）；信号采集端（1）包括有人体实时心率的ECG采集模块（11）和两个把人体心肺脏器的振动信号转换为音频信号的音频采集模块（12）；信号处理端（2）包括有用于降低音频信号中的环境噪音的降噪处理模块（21）、把音频信号转换为数字信号的信号转换模块（22）以及把数字信号转换为振动信号的振动还原模块（23），降噪处理模块（21）、信号转换模块（22）和振动还原模块（23）依次连接，降噪处理模块（21）的输入端连接两个音频采集模块（12），振动还原模块（23）的输出端连接人体的耳膜；所述音频信号包括有心音信号和肺音信号，信号处理端（2）还包括有对比实时心率和心音信号的信号校准模块（4）。

2.根据权利要求1所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，还包括有能够把ECG采集模块（11）采集到的实时心率以及音频采集模块（12）采集到的音频信号通过无线传输方式传输到远程终端上的无线传输模块（3）。

3.根据权利要求2所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，所述无线传输方式是蓝牙信号传输方式、互联网传输方式或ZIGBEE信号传输方式。

4.根据权利要求2所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，所述远程终端是信号处理端（2）、手机端或PC端。

5.根据权利要求2所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，还包括有能够把ECG采集模块（11）采集到的实时心率以及音频采集模块（12）采集到的音频信号储存起来的数据储存模块，无线传输模块（3）能够把数据储存模块中储存的实时心率及音频信号传输到远程终端上。

6.根据权利要求5所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，还包括有数据储存模块中储存的实时心率及音频信号的回放模块（5）。

7.根据权利要求1所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，所述信号校准模块（4）连接有校准后的实时心率和音频信号的显示模块（6）。

8.根据权利要求1所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，所述信号校准模块（4）包括有实时心率和心音信号对比过程中异常数据的提取单元（41）。

9.根据权利要求1所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，所述振动还原模块（23）包括有振动信号的放大单元（231）。

10.根据权利要求1所述的一种基于双频采集及振动还原的无线听诊系统，其特征在于，还包括有无线充电模块。