CN207624009U - 一种心肺音信号识别系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种心肺音信号识别系统,包括采集模块、双麦降噪模块、模拟信号调理模块、微控制器和电源模块。采集模块获取心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号。双麦降噪模块对心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号进行差分降噪处理,得到心音/肺音降噪信号,并输出至所述模拟信号调理模块。模拟信号调理模块包括放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路。心音/肺音降噪信号依次经过放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路后,形成心音/肺音模拟信号,并输出至所述微控制器。由此本实用新型能够提高心肺音信号的采集和识别精度,减少外围环境对心肺音信号的影响,成本低,体积小、便携性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种心肺音信号识别系统。
背景技术
听诊器是医生监听人体声音生理特征、诊断身体状况的重要辅助工具。第一款听诊器是法国医生雷纳克于1816年实用新型的木质中空直管听诊器,在临床应用中,听诊器虽然在应用过程中不断改进,但是由拾音部分、导管、听件组成的结构基本不变。因此,使用传统听诊器难以捕捉到人体内部的一些微小却非常重要的生理信号,并无法实时波形,信号的获取会受到人耳敏感局限的影响,且同一时间无法综合听诊多种信号,对于某些重复性小的生理特征无法实现采集储存和重现以进行后续分析。
进入21世纪,美国开始出现最初的数字听诊器,数字听诊器是利用电子技术放大身体的声音,以获得更好的聆听效果。2003年,美国人Andrey等人实用新型了一款多媒体适配听诊器,该听诊器具备录音功能,且数据可通过有线或无线的方式传输。2009年,美国人Luz M.设计了一种具有录音功能的便携式扩音听诊器,电子听诊器采集并放大声音信号,可通过或蓝牙无线传输的方式实现听诊。2014年,没有THinkLabs Medical发布了The One数字听诊器,可实现波形实时显示,同时支持移动端的录音和回放,但售价却高达499美元,难以普及到家庭应用中。其他一些公司如PULSONIC Sonoplus电子听诊器、惠普的Stethos电子听诊器、CADiscop听诊器及Allen公司的电子听诊器,均有各自特点,功能也各自迥异,但都只能用于信号的采集、数字化及传输,并无配套的应用软件,称不上智能设备;也难以捕捉到细微却重要的心肺音生理信号,无回溯功能,无法综合分析听诊信号。并且,心肺音信号复杂,容易受外围环境影响。
实用新型内容
为解决上述现有技术的缺点和不足,本实用新型提供了一种心肺音信号识别系统,以提高心肺音信号的采集和识别精度,减少外围环境对心肺音信号的影响,成本低,体积小、便携性高。
一种心肺音信号识别系统,其包括采集模块、双麦降噪模块、模拟信号调理模块、微控制器和电源模块;
所述采集模块包括两采集器件,分别用于获取心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号,并输出至所述双麦降噪模块;
所述双麦降噪模块对所述心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号进行差分降噪处理,得到心音/肺音降噪信号,并输出至所述模拟信号调理模块;
所述模拟信号调理模块包括放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路;所述心音/肺音降噪信号依次经过放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路后,形成心音/肺音模拟信号,并输出至所述微控制器;
所述电源模块为采集模块、双麦降噪模块、模拟信号调理模块和微控制器供电。
由此,本实用新型能够提高心肺音信号的采集和识别精度,减少外围环境对心肺音信号的影响,成本低,体积小、便携性高。
进一步,本实用新型心肺音信号识别系统还包括与微控制器电连接的蓝牙模块;以及所述微控制器将心音/肺音模拟信号转换成心音/肺音数字信号,通过蓝牙模块发送至绑定的用户移动终端,且微控制器对心音/肺音数字信号处理得到信号特征,并上传至服务器,由服务器存储。通过此处限定,有利于心肺音信号特征能够保存于服务器中,能够满足用户的回溯需求。
进一步,本实用新型心肺音信号识别系统还包括报警器;所述报警器与所述微控制器电连接。通过此处限定,有利于方便异常情况下的及时报警,实现在突发状况下的紧急救援。
进一步,每一采集器件都为ICS-40300型号的传感器。通过此处限定,有利于进一步提高采集精度。
进一步,所述双麦降噪模块包括第一降噪电阻、第二降噪电阻、第三降噪电阻、第四降噪电阻和低噪声双运算放大器;所述第二降噪电阻一端作为心音/肺音初检信号输入端,另一端与所述低噪声双运算放大器的同相输入端电连接;所述第三降噪电阻一端作为心音/肺音环境声音信号输入端,另一端与所述低噪声双运算放大器的反相输入端电连接;所述第一降噪电阻一端接地,另一端与所述低噪声双运算放大器的同相输入端电连接;所述第四降噪电阻一端与所述低噪声双运算放大器的反相输入端电连接,另一端与所述低噪声双运算放大器的输出端电连接;所述低噪声双运算放大器的输出端输出所述心音/肺音降噪信号。
进一步,所述放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路;
所述第一级放大电路包括第一首级电阻、第二首级电阻、第三首级电阻、第四首级电阻、第五首级电阻、首级运算放大器、第一首级电容、第二首级电容、第三首级电容和第四首级电容;所述第一首级电阻的一端为心音/肺音降噪信号输入端,另一端通过第二首级电阻与所述首级运算放大器的同相输入端电连接;所述第三首级电阻一端接地,另一端电连接于所述第一首级电阻和第二首级电阻之间的节点;所述第一首级电容一端电连接于所述第一首级电阻和第二首级电阻之间的节点,另一端与所述首级运算放大器的输出端电连接;所述第二首级电容一端接地,另一端与所述首级运算放大器的同相输入端电连接;所述首级运算放大器的反相输入端通过第五首级电阻接地;所述第四首级电阻的两端分别与首级运算放大器的反相输入端和输出端电连接;所述第三首级电容和第四首级电容一端分别与首级运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地;
所述第二级放大电路包括两次级电容、第一次级电阻、第二次级电阻、第三次级电阻、第四次级电阻和次级运算放大器;所述次级运算放大器的同相输入端依次通过两次级电容与所述首级运算放大器的输出端电连接,反相输入端通过第三次级电阻接地,输出端输出放大后的心音/肺音降噪信号;所述第一次级电阻一端电连接于所述两次级电容之间的节点,另一端与次级运算放大器的输出端电连接;所述第二次级电阻一端接地,另一端与次级运算放大器的同相输入端电连接;所述第四次级电阻两端分别与次级运算放大器的反相输入端和输出端电连接。
进一步,所述带通滤波电路包括第一滤波电阻、第二滤波电阻、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第五滤波电阻、第六滤波电阻、第七滤波电阻、第八滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第六滤波电容、第一运算放大器和第二运算放大器;所述第一运算放大器的同相输入端依次通过所述第四滤波电阻、第三滤波电阻、第二滤波电阻和第一滤波电阻接入放大后的心音/肺音降噪信号,且第一运算放大器的反相输入端与其输出端电连接,输出端依次通过第五滤波电阻和第六滤波电阻接地,并输出带通滤波后的心音/肺音降噪信号;所述第一滤波电容和第二滤波电容一端相互串联,第一滤波电容的另一端与第一滤波电阻中接入放大后的心音/肺音降噪信号的一端电连接,第二滤波电容的另一端电连接于第四滤波电阻和第一运算放大器的同相输入端之间的节点;所述第三滤波电容和第四滤波电容相互并联,且两者并联后的一端电连接于第二滤波电阻和第三滤波电阻之间的节点,另一端与第二运算放大器的输出端电连接;所述第五滤波电容和第六滤波电容一端分别与所述第一运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地;所述第二运算放大器的反相输入端与其输出端电连接,同相输入端电连接于第五滤波电阻和第六滤波电阻之间的节点,输出端依次通过第八滤波电阻和第七滤波电阻电连接于所述第一滤波电容和第二滤波电容之间的节点。
进一步,所述陷波滤波电路包括第一陷波电阻、第二陷波电阻、第三陷波电阻、第四陷波电阻、第五陷波电阻、第六陷波电阻、第一陷波电容、第二陷波电容、第一陷波运算放大器和第二陷波运算放大器;所述第一陷波运算放大器的反相输入端通过第一陷波电阻接入带通滤波后的心音/肺音降噪信号,同相输入端通过第二陷波电阻接地,输出端通过第四陷波电阻与所述第二陷波运算放大器的反相输入端电连接;所述第三陷波电阻两端分别与第一陷波运算放大器的反相输入端和输出端电连接;所述第一陷波电容和第二陷波电容一端分别与第一陷波运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地;所述第二陷波运算放大器的同相输入端通过第五陷波电阻接地,输出端输出陷波滤波后的心音/肺音降噪信号;所述第六陷波电阻两端分别与第二陷波运算放大器的反相输入端和输出端电连接。
进一步,所述电压偏置电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、两电容和运算放大器;所述运算放大器的同相输入端通过第一电阻接入陷波滤波后的心音/肺音降噪信号,反相输入端分别通过第二电阻和第三电阻接地和接入其输出端,输出端输出心音/肺音模拟信号;所述第四电阻和第五电阻一端相互电连接,另一端分别接入运算放大器的电源输入端和接地;所述两电容的一端分别与运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地。
进一步,所述微控制器为STM32处理器。通过此处限定,有利于减少微控制器的能耗。
为了更好地理解和实施,下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型的心肺音识别系统的结构框图;
图2为本实用新型的心肺音识别系统的任一采集器件的结构示意图;
图3为本实用新型的心肺音识别系统的双麦降噪模块的电路结构图;
图4为本实用新型的心肺音识别系统的模拟信号调理模块的电路结构图;
图5为本实用新型的心肺音识别系统的微控制器的电路结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1,本实用新型心肺音信号识别系统,包括采集模块1、双麦降噪模块2、模拟信号调理模块3、微控制器4和电源模块5。
所述采集模块1包括两采集器件,分别用于获取心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号,并输出至所述双麦降噪模块2。当需要获取心音初检信号和心音环境声音信号时,通过两采集器件的声音采集端分别贴近受试者心脏处和置于当前测试环境中,即可获取心音初检信号和心音环境声音信号。当需要获取肺音初检信号和肺音环境声音信号时,通过两采集器件的声音采集端分别贴近受试者的后背肺部处和置于当前测试环境中,即可获取肺音初检信号和肺音环境声音信号。
所述双麦降噪模块2对所述心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号进行差分降噪处理,得到心音/肺音降噪信号,并输出至所述模拟信号调理模块3。
所述模拟信号调理模块3包括放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路;所述心音/肺音降噪信号依次经过放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路后,形成心音/肺音模拟信号,并输出至所述微控制器4。
所述电源模块5为采集模块1、双麦降噪模块2、模拟信号调理模块3和微控制器4供电。
由此,即可实现将识别得到的心音/肺音模拟信号保存至微控制器4中,实现心音/肺音模拟信号的保存和日后的回溯。并且,通过采集模块1同时采集心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号,并由双麦降噪模块2进行差分降噪处理,从而滤除掉了心音/肺音初检信号中包含的环境信息,大大减少外围环境对心音/肺音信号的影响,提高采集和识别精度,并降低成本,且使得本系统集成便携设备后,具有体积小和便携性高的优点。
具体地,本实施例中,每一采集器件都为ICS-40300型号的传感器,如图2所示,在每一采集器件实现相关信息的采集后,其会输出相应的信号OUTPUT到双麦降噪模块2中。
请参阅图3,本实施例中,所述双麦降噪模块2包括第一降噪电阻R1、第二降噪电阻R2、第三降噪电阻R3、第四降噪电阻R4和低噪声双运算放大器。所述第二降噪电阻R2一端作为心音/肺音初检信号输入端,以接入心音/肺音初检信号I+(即接入采集心音/肺音初检信号的一采集器件的OUTPUT信号),另一端与所述低噪声双运算放大器的同相输入端电连接。所述第三降噪电阻R3一端作为心音/肺音环境声音信号输入端,以接入心音/肺音环境声音信号(即接入采集心音/肺音环境声音信号的一采集器件的OUTPUT信号),另一端与所述低噪声双运算放大器的反相输入端电连接。所述第一降噪电阻R1一端接地,另一端与所述低噪声双运算放大器的同相输入端电连接。所述第四降噪电阻R4一端与所述低噪声双运算放大器的反相输入端电连接,另一端与所述低噪声双运算放大器的输出端电连接。所述低噪声双运算放大器的输出端输出所述心音/肺音降噪信号。
请参阅图4,本实施例中,所述放大电路101包括第一级放大电路1011和第二级放大电路1022。
所述第一级放大电路1011包括第一首级电阻R17、第二首级电阻R18、第三首级电阻R19、第四首级电阻R25、第五首级电阻R28、首级运算放大器U6A、第一首级电容C25、第二首级电容C28、第三首级电容C33和第四首级电容C34。所述第一首级电阻R17的一端为心音/肺音降噪信号输入端,另一端通过第二首级电阻R18与所述首级运算放大器U6A的同相输入端电连接。所述第三首级电阻R19一端接地,另一端电连接于所述第一首级电阻R17和第二首级电阻R18之间的节点。所述第一首级电容C25一端电连接于所述第一首级电阻R17和第二首级电阻R18之间的节点,另一端与所述首级运算放大器U6A的输出端电连接。所述第二首级电容C28一端接地,另一端与所述首级运算放大器U6A的同相输入端电连接。所述首级运算放大器U6A的反相输入端通过第五首级电阻R28接地。所述第四首级电阻R25的两端分别与首级运算放大器U6A的反相输入端和输出端电连接。所述第三首级电容C33和第四首级电容C34一端分别与首级运算放大器U6A的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地。
所述第二级放大电路1022包括两次级电容(C26和C27)、第一次级电阻R15、第二次级电阻R23、第三次级电阻R27、第四次级电阻R22和次级运算放大器U6B。所述次级运算放大器U6B的同相输入端依次通过两次级电容(C26和C27)与所述首级运算放大器U6A的输出端电连接,反相输入端通过第三次级电阻R27接地,输出端输出放大后的心音/肺音降噪信号D1。所述第一次级电阻R15一端电连接于所述两次级电容(C26和C27)之间的节点,另一端与次级运算放大器U6B的输出端电连接。所述第二次级电阻R23一端接地,另一端与次级运算放大器U6B的同相输入端电连接。所述第四次级电阻R22两端分别与次级运算放大器U6B的反相输入端和输出端电连接。
请继续参阅图4,本实施例中,所述带通滤波电路102包括第一滤波电阻R31、第二滤波电阻R32、第三滤波电阻R33、第四滤波电阻R34、第五滤波电阻R40、第六滤波电阻R42、第七滤波电阻R38、第八滤波电阻R41、第一滤波电容C29、第二滤波电容C30、第三滤波电容C31、第四滤波电容C32、第五滤波电容C35、第六滤波电容C36、第一运算放大器U7A和第二运算放大器U7B。所述第一运算放大器U7A的同相输入端依次通过所述第四滤波电阻R34、第三滤波电阻R33、第二滤波电阻R32和第一滤波电阻R31接入放大后的心音/肺音降噪信号,且第一运算放大器U7A的反相输入端与其输出端电连接,输出端依次通过第五滤波电阻R40和第六滤波电阻R42接地,并输出带通滤波后的心音/肺音降噪信号X1。所述第一滤波电容C29和第二滤波电容C30一端相互串联,第一滤波电容C29的另一端与第一滤波电阻R31中接入放大后的心音/肺音降噪信号的一端电连接,第二滤波电容C30的另一端电连接于第四滤波电阻R34和第一运算放大器U7A的同相输入端之间的节点。所述第三滤波电容C31和第四滤波电容C32相互并联,且两者并联后的一端电连接于第二滤波电阻R32和第三滤波电阻R33之间的节点,另一端与第二运算放大器U7B的输出端电连接。所述第五滤波电容C35和第六滤波电容C36一端分别与所述第一运算放大器U7A的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地。所述第二运算放大器U7B的反相输入端与其输出端电连接,同相输入端电连接于第五滤波电阻R40和第六滤波电阻R42之间的节点,输出端依次通过第八滤波电阻R41和第七滤波电阻R38电连接于所述第一滤波电容C29和第二滤波电容C30之间的节点111。
请继续参阅图4,本实施例中,所述陷波滤波电路103包括第一陷波电阻R20、第二陷波电阻R26、第三陷波电阻R14、第四陷波电阻R21、第五陷波电阻R24、第六陷波电阻R16、第一陷波电容C37、第二陷波电容C38、第一陷波运算放大器U8A和第二陷波运算放大器U8B。所述第一陷波运算放大器U8A的反相输入端通过第一陷波电阻R20接入带通滤波后的心音/肺音降噪信号X1,同相输入端通过第二陷波电阻R26接地,输出端通过第四陷波电阻R21与所述第二陷波运算放大器U8B的反相输入端电连接。所述第三陷波电阻R14两端分别与第一陷波运算放大器U8A的反相输入端和输出端电连接。所述第一陷波电容C37和第二陷波电容C38一端分别与第一陷波运算放大器U8A的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地。所述第二陷波运算放大器U8B的同相输入端通过第五陷波电阻R24接地,输出端输出陷波滤波后的心音/肺音降噪信号。所述第六陷波电阻R16两端分别与第二陷波运算放大器U8B的反相输入端和输出端电连接。
请继续参阅图4,本实施例中,所述电压偏置电路104包括第一电阻R29、第二电阻R36、第三电阻R30、第四电阻R35、第五电阻R39、第六电阻R37、两电容(C39和C40)和运算放大器U9A。所述运算放大器U9A的同相输入端通过第一电阻R29接入陷波滤波后的心音/肺音降噪信号,反相输入端分别通过第二电阻R36和第三电阻R30接地和接入其输出端,输出端输出心音/肺音模拟信号ADC_IN。所述第四电阻R35和第五电阻R39一端相互电连接,另一端分别接入运算放大器U9A的电源输入端和接地。所述两电容(C39和C40)的一端分别与运算放大器U9A的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地。
请参阅图5,本实施例中,所述微控制器4为STM32处理器。并为了保证STM32处理器能够正常工作,其外围电路部分是不可缺少的,如晶振电路10A和复位电路10B,在此不再一一赘述。
优选地,所述低噪声双运算放大器为NE5532双路低噪声高速音频双运算放大器;所述模拟信号调理模块3中的所有运算放大器U9A都为OPA2277UA运算放大器U9A。
本实施例中,所述电源模块5包括供电电源、SPX3819稳压电源芯片和MAX660电源芯片。其中,所述SPX3819稳压电源芯片用于产生+3.3V的工作电压,所述MAX660电源芯片用于产生-3.3V的工作电压。另外,各芯片与供电电源及上述各个模块之间的电路连接方式与现有连接方式相同,故不赘述。
为提高本实用新型的智能性,优选地,本实用新型心肺信号识别系统还包括与微控制器4电连接的蓝牙模块;以及所述微控制器4将心音/肺音模拟信号转换成心音/肺音数字信号,通过蓝牙模块发送至绑定的用户移动终端,且微控制器4对心音/肺音数字信号处理得到信号特征,并上传至服务器,由服务器存储并发送至绑定的用户移动终端。在其他变形实施例中,还可以增设网络模块,则在将信号特征上传至服务器时,可以通过蓝牙模块上传,也可以通过网络模块上传。在本实施例中,所述蓝牙模块为DA14580蓝牙模块。
以下为微控制器4处理得到信号特征的原理:
(1)所述微控制器4根据心音模拟信号处理得到心音信号特征向量的原理为:对所述心肺音模拟信号依次进行数模转换、滤波和降采样处理,得到初步的心音数字信号;通过EMD算法提取所述心音数字信号中包含心音有效信息的频率分量,并去除心音数字信号中的噪声分量,得到心音降噪数字信号;通过高阶香农熵算法对所述心音降噪数字信号进行转换识别,并提取当前第一心音的宽度S1、当前第二心音的宽度S2、当前第一心音与下一第一心音的间距S11、当前第一心音与第二心音的间距S12;根据当前第一心音与下一第一心音的间距S11计算得出平均心率及心率异变参数SDNN、SDANN、rMSSD及PNN50,并通过快速傅里叶变换得到心率异变参数的频谱信号和功率信号;根据频谱信号和功率信号计算得到频域参数TP、HF、LF及LF/HF;将宽度S1、宽度S2、间距S11、间距S12、心率异变参数SDNN(standard diviation of NN intervals,全部窦性心搏RR间期,简称NN间期)、SDANN(standard diviation of NN intervals,RR间期平均值标准差)、rMSSD(root meansquare of successive differences,相邻RR间期差值的均方根)及PNN50(相邻NN间期之差>50ms的个数占总窦性心搏个数的百分比)、和频域参数TP(总功率谱)、HF(高频段)、LF(低频段)及LF/HF(低频与高频的比)组合形成一个十二维度的,输出并存储所述心音信号特征向量,实现心音信号的识别。
(2)所述微控制器4根据肺音模拟信号处理得到肺音信号特征向量的原理为:对所述肺音模拟信号依次进行数模转换、滤波和降采样处理,得到初步的肺音数字信号;通过小波分解获取肺音数字信号中不同频率段的4个呼气小波系数和4个吸气小波系数;根据各个小波系数与时域能量的对应关系,得到8个能量分布特征量,并对所述8个能量分布特征量进行max-min归一化处理,得到8个小波系数能量;将所述8个小波系数能量构建成一肺音信号特征向量,输出并存储所述肺音信号特征向量,实现肺音信号的识别。
上述微控制器4处理得到信号特征的原理的说明的目的是为使得本实用新型公开充分,其仅为其中一种微控制器4的工作原理,还可以采用其他原理时间信号特征提取,故不应该理解为本实用新型微控制器4处理得到信号特征仅局限于上述方法,也更不应理解为本实用新型必须依靠上述方法才能实现信号体征提取。
另外,在其它变形实施例中,本实用新型心肺音信号识别系统还可以包括用户移动终端和服务器;所述用户移动终端接收心音数字信号和/或肺音数字信号后,将心音数字信号和/或肺音数字信号分别转换成心音波形图和/或肺音波形图,并显示。
为方便用户操作,及时获取所需数据,及时得知突发情况而采取及时救援,作为一种更优的技术方案,本实用新型还包括报警器,所述报警器与所述微控制器电连接。当微控制器处理的信号特征异常时,表示受试者身体异常,则会触发报警器报警。其中,异常与否的判断可在微控制器中预设相关的阈值,当超过正常阈值或小于正常阈值时,即可判断得知异常。
相对于现有技术,本实用新型心肺音信号识别系统能够提高心肺音信号的采集和识别精度,减少外围环境对心肺音信号的影响,成本低,体积小、便携性高。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种心肺音信号识别系统,其特征在于:包括采集模块、双麦降噪模块、模拟信号调理模块、微控制器和电源模块;
所述采集模块包括两采集器件,分别用于获取心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号,并输出至所述双麦降噪模块;
所述双麦降噪模块对所述心音/肺音初检信号和心音/肺音环境声音信号进行差分降噪处理,得到心音/肺音降噪信号,并输出至所述模拟信号调理模块;
所述模拟信号调理模块包括放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路;所述心音/肺音降噪信号依次经过放大电路、带通滤波电路、陷波滤波电路和电压偏置电路后,形成心音/肺音模拟信号,并输出至所述微控制器;
所述电源模块为采集模块、双麦降噪模块、模拟信号调理模块和微控制器供电。
2.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:还包括与微控制器电连接的蓝牙模块;以及所述微控制器将心音/肺音模拟信号转换成心音/肺音数字信号,通过蓝牙模块发送至绑定的用户移动终端,且微控制器对心音/肺音数字信号处理得到信号特征,并上传至服务器,由服务器存储。
3.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:还包括报警器;所述报警器与所述微控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:每一采集器件都为ICS-40300型号的传感器。
5.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:所述双麦降噪模块包括第一降噪电阻、第二降噪电阻、第三降噪电阻、第四降噪电阻和低噪声双运算放大器;所述第二降噪电阻一端作为心音/肺音初检信号输入端,另一端与所述低噪声双运算放大器的同相输入端电连接;所述第三降噪电阻一端作为心音/肺音环境声音信号输入端,另一端与所述低噪声双运算放大器的反相输入端电连接;所述第一降噪电阻一端接地,另一端与所述低噪声双运算放大器的同相输入端电连接;所述第四降噪电阻一端与所述低噪声双运算放大器的反相输入端电连接,另一端与所述低噪声双运算放大器的输出端电连接;所述低噪声双运算放大器的输出端输出所述心音/肺音降噪信号。
6.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:所述放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路;
所述第一级放大电路包括第一首级电阻、第二首级电阻、第三首级电阻、第四首级电阻、第五首级电阻、首级运算放大器、第一首级电容、第二首级电容、第三首级电容和第四首级电容;所述第一首级电阻的一端为心音/肺音降噪信号输入端,另一端通过第二首级电阻与所述首级运算放大器的同相输入端电连接;所述第三首级电阻一端接地,另一端电连接于所述第一首级电阻和第二首级电阻之间的节点;所述第一首级电容一端电连接于所述第一首级电阻和第二首级电阻之间的节点,另一端与所述首级运算放大器的输出端电连接;所述第二首级电容一端接地,另一端与所述首级运算放大器的同相输入端电连接;所述首级运算放大器的反相输入端通过第五首级电阻接地;所述第四首级电阻的两端分别与首级运算放大器的反相输入端和输出端电连接;所述第三首级电容和第四首级电容一端分别与首级运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地;
所述第二级放大电路包括两次级电容、第一次级电阻、第二次级电阻、第三次级电阻、第四次级电阻和次级运算放大器;所述次级运算放大器的同相输入端依次通过两次级电容与所述首级运算放大器的输出端电连接,反相输入端通过第三次级电阻接地,输出端输出放大后的心音/肺音降噪信号;所述第一次级电阻一端电连接于所述两次级电容之间的节点,另一端与次级运算放大器的输出端电连接;所述第二次级电阻一端接地,另一端与次级运算放大器的同相输入端电连接;所述第四次级电阻两端分别与次级运算放大器的反相输入端和输出端电连接。
7.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:所述带通滤波电路包括第一滤波电阻、第二滤波电阻、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第五滤波电阻、第六滤波电阻、第七滤波电阻、第八滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容、第六滤波电容、第一运算放大器和第二运算放大器;所述第一运算放大器的同相输入端依次通过所述第四滤波电阻、第三滤波电阻、第二滤波电阻和第一滤波电阻接入放大后的心音/肺音降噪信号,且第一运算放大器的反相输入端与其输出端电连接,输出端依次通过第五滤波电阻和第六滤波电阻接地,并输出带通滤波后的心音/肺音降噪信号;所述第一滤波电容和第二滤波电容一端相互串联,第一滤波电容的另一端与第一滤波电阻中接入放大后的心音/肺音降噪信号的一端电连接,第二滤波电容的另一端电连接于第四滤波电阻和第一运算放大器的同相输入端之间的节点;所述第三滤波电容和第四滤波电容相互并联,且两者并联后的一端电连接于第二滤波电阻和第三滤波电阻之间的节点,另一端与第二运算放大器的输出端电连接;所述第五滤波电容和第六滤波电容一端分别与所述第一运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地;所述第二运算放大器的反相输入端与其输出端电连接,同相输入端电连接于第五滤波电阻和第六滤波电阻之间的节点,输出端依次通过第八滤波电阻和第七滤波电阻电连接于所述第一滤波电容和第二滤波电容之间的节点。
8.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:所述陷波滤波电路包括第一陷波电阻、第二陷波电阻、第三陷波电阻、第四陷波电阻、第五陷波电阻、第六陷波电阻、第一陷波电容、第二陷波电容、第一陷波运算放大器和第二陷波运算放大器;所述第一陷波运算放大器的反相输入端通过第一陷波电阻接入带通滤波后的心音/肺音降噪信号,同相输入端通过第二陷波电阻接地,输出端通过第四陷波电阻与所述第二陷波运算放大器的反相输入端电连接;所述第三陷波电阻两端分别与第一陷波运算放大器的反相输入端和输出端电连接;所述第一陷波电容和第二陷波电容一端分别与第一陷波运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地;所述第二陷波运算放大器的同相输入端通过第五陷波电阻接地,输出端输出陷波滤波后的心音/肺音降噪信号;所述第六陷波电阻两端分别与第二陷波运算放大器的反相输入端和输出端电连接。
9.根据权利要求1~8任一项所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:所述电压偏置电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、两电容和运算放大器;所述运算放大器的同相输入端通过第一电阻接入陷波滤波后的心音/肺音降噪信号,反相输入端分别通过第二电阻和第三电阻接地和接入其输出端,输出端输出心音/肺音模拟信号;所述第四电阻和第五电阻一端相互电连接,另一端分别接入运算放大器的电源输入端和接地;所述两电容的一端分别与运算放大器的两电源输入端电连接,另一端分别接地或共地。
10.根据权利要求1所述的心肺音信号识别系统,其特征在于:所述微控制器为STM32处理器。
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CN109459952A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-12 | 重庆科技学院 | 一种基于4g的远程医疗监护系统的采集终端及其系统 |
CN110226944A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-13 | 大连理工大学 | 基于mems技术的微型心音传感器及其应用 |
CN112545547A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-26 | 北京积水潭医院 | 呼吸音分析方法及呼吸音分析系统 |
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