CN212489943U - 体音采集装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种体音采集装置及系统，体音采集装置包括柔性电路模块及柔性壳体，柔性电路模块包括柔性电路板、信号处理电路、至少一第一声音传感器及至少一第二声音传感器，柔性壳体包覆在柔性电路模块的外部，第一声音传感器和第二声音传感器的拾音孔分别设置在柔性壳体的相对两侧，其中，第一声音传感器用于采集体音，第二声音传感器用于采集环境噪音。体音采集系统包括终端与体音采集装置，终端用于显示和/或分析体音采集装置的采集数据。本申请的体音采集装置具有柔性，并采用多个声音传感器同时采集体音和环境噪音，适合长时间佩戴采集，且能提升采集信号的质量。

Description

体音采集装置及系统

技术领域

本申请涉及体音采集技术领域，具体涉及一种体音采集装置及系统。

背景技术

部分人体器官在生理活动期间会相应地产生一些体音，例如心脏跳动时产生的心音，肺进行呼吸活动时产生的肺音，腹部内肠道蠕动时产生的肠鸣音等，体音中携带了大量的人体健康信息，当人体器官正常运转时，产生的体音称为生理性体音，而当这些器官的结构和功能发生变化时，产生的体音称为病理性体音。因此，针对人体音的听诊是临床医护人员用来初步诊断人体器官是否出现病变的一种有效方式。

目前，临床医护人员可以采用的听诊工具主要分为传统听诊器与电子听诊器，但均不适合长时间佩戴来采集体音，且采集信号的质量较差，不利于对体音进行准确监测。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请提供一种体音采集装置及系统，适合长时间佩戴采集体音，且能提升采集信号的质量。

为解决上述技术问题，本申请提供一种体音采集装置，包括柔性电路模块及柔性壳体，所述柔性电路模块包括柔性电路板、信号处理电路、至少一第一声音传感器及至少一第二声音传感器，所述信号处理电路、所述第一声音传感器、所述第二声音传感器设置在所述柔性电路板上，所述柔性壳体包覆在所述柔性电路模块的外部，所述第一声音传感器和所述第二声音传感器的拾音孔分别设置在所述柔性壳体的相对两侧，其中，所述第一声音传感器用于采集体音，所述第二声音传感器用于采集环境噪音。

其中，所述体音采集装置为片状，所述柔性壳体一体成型在所述柔性电路模块的外部。

其中，第一声音传感器的数量大于或等于两个，所述第二声音传感器的数量为一个，所述第一声音传感器对称设置在所述第二声音传感器的周围。

其中，所述柔性电路板包括可弯折区与不可弯折区，所述信号处理电路、所述第一声音传感器及所述第二声音传感器设置在所述不可弯折区。

其中，所述柔性电路板在所述不可弯折区设有刚性材料层。

其中，所述柔性壳体在对应所述第一声音传感器的位置处凹陷形成拾音腔，所述拾音腔的顶部设有所述拾音孔，所述第一声音传感器经所述拾音孔与所述拾音腔连通。

其中，所述柔性电路板在所述第一声音传感器的位置处设有拾音筒，所述拾音筒露出所述柔性壳体。

其中，所述柔性壳体包括体表接触侧，所述体表接触侧设有粘贴层。

其中，所述体音采集装置还包括电源电路，所述信号处理电路包括依次连接的模拟放大电路、A\D电路、微处理器电路及无线通讯电路。

本申请还提供一种体音采集系统，包括终端与如上所述的体音采集装置，所述终端用于显示和/或分析所述体音采集装置的采集数据。

本申请的体音采集装置及系统，体音采集装置包括柔性电路模块及柔性壳体，柔性电路模块包括柔性电路板、信号处理电路、至少一第一声音传感器及至少一第二声音传感器，信号处理电路、第一声音传感器、第二声音传感器设置在柔性电路板上，柔性壳体包覆在柔性电路模块的外部，第一声音传感器和第二声音传感器的拾音孔分别设置在柔性壳体的相对两侧，其中，第一声音传感器用于采集体音，第二声音传感器用于采集用于对体音进行降噪的环境噪音。体音采集系统包括终端与体音采集装置，终端用于显示和/或分析体音采集装置的采集数据。本申请的体音采集装置具有柔性，并采用多个声音传感器同时采集体音和环境噪音，适合长时间佩戴采集，且能提升采集信号的质量。

附图说明

图1是根据一实施例示出的体音采集装置沿垂直厚度的方向的剖视示意图；

图2是根据一实施例示出的体音采集装置中的柔性电路模块的结构示意图；

图3是根据一实施例示出的体音采集装置沿厚度方向的剖视示意图；

图4是根据另一实施例示出的体音采集装置沿厚度方向的剖视示意图；

图5是根据一实施例示出的体音采集装置的佩戴状态示意图；

图6是根据一实施例示出的体音采集系统的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

图1是根据一实施例示出的体音采集装置沿垂直厚度的方向的剖视示意图。请参考图1，本实施例的体音采集装置10包括柔性电路模块11及柔性壳体19，柔性壳体19包覆在柔性电路模块11的外部。

体音采集装置10具有厚度为0.3cm左右的薄片型外形，柔性壳体19一体成型在柔性电路模块11的外部，使得柔性壳体19均匀包裹柔性电路模块11，且柔性壳体19与柔性电路模块11紧密贴合，两者之间没有间隙，提高整体的结构稳定性。

柔性壳体19可以但不限于是硅胶壳体，硅胶具有柔软亲肤的特性，通过将硅胶硬度调整到20度左右，可以制作成轻薄柔软的外壳，与人体皮肤的贴合性较好，易于实现体音采集装置10的可穿戴性，为长时间持续舒适地采集体音提供保障。

请结合图2，柔性电路模块11包括柔性电路板111、信号处理电路12、至少一第一声音传感器13及至少一第二声音传感器15，信号处理电路12、至少一第一声音传感器13、至少一第二声音传感器15设置在柔性电路板111上，其中，柔性电路板111、信号处理电路12部分可以被柔性壳体19完全包裹，第一声音传感器13和第二声音传感器15的拾音孔分别设置在柔性壳体19的相对两侧，拾音孔为柔性壳体19上设置的通孔，从而使与第一声音传感器13和第二声音传感器15可以与外部连通以进行声音采集。在本实施例中，第一声音传感器13用于采集体音，第二声音传感器15用于采集环境噪音，通过结合环境噪音对体音进行处理，可对体音进行降噪，提升声音质量。可以理解，第一声音传感器13和第二声音传感器15的拾音孔分别设置在柔性壳体19的相对两侧，而第一声音传感器13和第二声音传感器15则可以设置在柔性电路板111的同一侧或不同侧，当第一声音传感器13或第二声音传感器15与其对应的拾音孔位于柔性电路板111的不同侧时，可通过在柔性电路板111上设置贯穿通孔以使声音传感器与对应的拾音孔连通。柔性电路板111可以是以PI为基底制成的、尺寸不超过8.6cm*2.8cm且厚度不大于0.12mm的柔性电路板，信号处理电路12包括依次连接的模拟放大电路121、A\D电路122、微处理器电路123及无线通讯电路124，第一声音传感器13和第二声音传感器15分别与模拟放大电路121连接，信号处理电路12所需的元器件及第一声音传感器13、第二声音传感器15均焊接于柔性电路板111上，并且对这些元器件在柔性电路板111上的位置进行合理的布局，整个柔性电路模块11的厚度不超过0.2cm，可使整个柔性电路模块11实现柔软可弯曲，提高整个装置与人体皮肤的贴合度。

为提高柔性电路模块11的可靠性，保证其具有较长的无故障使用寿命，在本实施例中，柔性电路板111包括可弯折区17与不可弯折区18，布置时，相邻两个不可弯折区18之间设置一个可弯折区17，信号处理电路12、第一声音传感器13及第二声音传感器15分别设置在不可弯折区18，柔性电路板111在不可弯折区18设有刚性材料层以在一定程度上提高不可弯折区18的刚性。实际实现时，刚性材料层例如为厚度不超过0.1mm的白钢板，其可通过粘贴的方式贴附在柔性电路板111的背面，也即贴附在未设置有电路元器件或电路元器件较少的一侧，从而可以增加柔性电路模块11的不可弯折区18的强度，使整个柔性电路模块11在经过多次弯折之后不发生器件脱落，可以理解，不同不可弯折区18对应的刚性材料层可位于柔性电路板111的同一侧或不同侧，只需在对柔性电路模块11进行加强的同时，与柔性电路板111上的电路不相互干涉即可。除此之外，还可以通过其它措施提高柔性电路模块11的可靠性，包括但不限于：选择合适的器件封装形式，使其与柔性电路板111之间的连接更为牢固；选择性能优秀的器件，使其具有更好的稳定性和低温漂特性。

第一声音传感器13的个数大于或等于2个，第二声音传感器15为1个，第一声音传感器13对称设置在第二声音传感器15的周围。在本实施例中，第一声音传感器13的个数为2个，第二声音传感器15为1个，且第一声音传感器13对称设置在第二声音传感器15的两侧。通过将第一声音传感器13对称设置在第二声音传感器15的两侧，使得三个声音传感器位于柔性电路板111的同一面的同一条水平线上，且采集环境声的声音传感器位于两个采集体音的声音传感器的连线中点处，便于对两个第一声音传感器13所采集到的音频数据进行等效的降噪处理，得到更真实更准确的人体音。需要说明的是，用于采集体音和采集环境噪音的传感器的数量及设置的位置均是可选的，不限于对称设置，只需根据传感器的位置和数量调整对应的降噪算法，即可得到准确的人体音。

第一声音传感器13和第二声音传感器15可以采用MEMS(Micro ElectroMechanical System，微机电系统)麦克风、驻极体麦克风及动圈式麦克风中的一种或几种。并且，本实施例的体音采集装置10中的声音传感器可以有多种麦克风类型的组合方式。根据本实施例的体音采集装置10常用的应用场景，声音传感器的组合方式优选均采用MEMS麦克风，MEMS麦克风具有体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等特点，非常适合应用于本实施例的体音采集装置10，并且，采用同一型号的多个声音传感器，既便于简化电源系统，还便于器件的管理及采购。

为增加声音传感器采集到的声音信号的强度，本实施例的体音采集装置10进一步设置了拾音结构。拾音结构主要用于增加第一声音传感器13采集到的体音信号的强度，而在第二声音传感器15处可选择不设置。如图3所示，在一实施方式中，柔性壳体19在对应第一声音传感器13的位置处凹陷形成拾音腔191，拾音腔191的顶部设有设有拾音孔193，第一声音传感器13经拾音孔193与拾音腔191连通，此外，为使拾音腔191与皮肤表面20更充分贴合，柔性壳体19可围绕拾音腔191的底部设置一圈凸起192。在另一实施方式中，如图4所示，柔性电路板111在第一声音传感器13的位置处设有拾音筒195，拾音筒195固定在柔性电路板111上并露出柔性壳体19，拾音筒195可选用的材料可以但不限于是塑料、金属、硅胶。为达到不同的增强效果，拾音腔191或拾音筒195的形状可以但不限于是U形、弧形等。柔性壳体19的用于与体表接触的一侧为体表接触侧，柔性电路板111具有相对的第一侧与第二侧，其中第一侧与柔性壳体19的体表接触侧对应，第一声音传感器13可设置在柔性电路板111的第二侧，其拾音结构设置在柔性壳体19的体表接触侧。第二声音传感器15对应的拾音孔设置在柔性壳体19的背向人体接触侧的一侧，当第二声音传感器15设置在柔性电路板111的第一侧时，可通过在柔性电路板111上设置贯穿通孔以使第二声音传感器15与对应的拾音孔连通。

A\D电路122可选用多个通道同时采样的超低功耗IC，以在降低功耗的同时可同步消除噪声，A\D电路122优选使用的IC可为TI公司的ADS129X系列AFE。微处理器电路123和无线通讯电路124可以分别选用IC实现，也可以选择组合功能型IC，例如超低功耗的NRF528XX、QN908X。第一声音传感器13与第二声音传感器15采集的声音信号，依次经过模拟放大电路121、A\D电路122、微处理器电路123和无线通讯电路124，由无线通讯电路124将处理后的信号发送至一终端进行显示，该终端包含特定算法用于识别特征体音。实际实现时，柔性电路模块11中可选择添加存储器来保存采集的数据，提高本实施例的体音采集装置10在不同应用场景中的适用性。

如图2所示，本实施例的体音采集装置10还包括电源电路16。电源电路16可采用灵活的便携的供电方式，包括但不限于纽扣电池或小型超薄可充电锂电池。当使用小型超薄可充电锂电池时，可将锂电池的正负极焊接于柔性电路板111上合适的位置，使得整个体音采集装置10的柔软可弯曲性能够得以保持，只要在柔性壳体19上预留充电接口，即可实现体音采集装置10循环使用。当使用纽扣电池时，可将电池座的正负极焊接于柔性电路板111上合适的位置，使得整个体音采集装置10的柔软可弯曲性能够得以保持，在柔性壳体19上设置电池座，电池座可整体露出柔性壳体19以保证柔性壳体19的柔性，且便于更换电池达到循环使用体音采集装置10。上述的两种供电方式均使得本实施例的体音采集装置10可随身携带，随用随测，极大提高了体音采集在时间和空间上的灵活性。

在柔性电路板111上布置信号处理电路12、第一声音传感器13、第二声音传感器15及电源电路16时，请参考图2，在柔性电路板111的长度方向上，第一声音传感器13、模拟放大电路121、A\D电路122、微处理器电路123及无线通讯电路124设置在柔性电路板111一端的不可弯折区18中，另一第一声音传感器13设置在柔性电路板111另一端的不可弯折区18中，电源电路16及第二声音传感器15设置在柔性电路板111中间部分的不可弯折区18中。其中，柔性壳体19的用于与体表接触的一侧为体表接触侧，柔性电路板111具有相对的第一侧与第二侧，其中第一侧与柔性壳体19的体表接触侧对应，第一声音传感器13、电源电路16、第二声音传感器15、信号处理电路12可以分别根据需要设置在柔性电路板111的第一侧或第二侧，此时可根据电路元器件的安装位置对应将刚性材料层设置在柔性电路板111的第一侧或第二侧，并调整刚性材料层的图案，使得刚性材料层与柔性电路板111上的电路元器件之间不发生干涉。

使用本实施例的体音采集装置10时，需将其一面贴合于人体皮肤表面。在本实施例中，请参考图5，柔性壳体19的体表接触侧设有粘贴层101，体音采集装置10通过粘贴层101贴附在人体皮肤表面20，粘贴层101避开拾音腔191或拾音筒195的部分设置。实际实现时，粘贴层101例如为水凝胶粘贴层，水凝胶粘贴层的一面完全贴合体音采集装置10，另一面完全贴合人体皮肤表面20，水凝胶可增强体音信号的传导，提高体音采集装置10获取到的信号质量，且水凝胶具有良好的生物相容性，可将体音采集装置10长时间贴合在人体皮肤表面20持续采集体音而无不适感。实际实现时，为便于体音采集装置10的重复使用，粘贴层101也可不直接设置在体音采集装置10上，在需要佩戴体音采集装置10时，利用粘贴层101的两面粘贴面将体音采集装置10固定在人体皮肤表面20的相应位置。可以理解，体音采集装置10与人体皮肤表面20还可以有其他连接方式，例如捆绑、压力附着等。

本实施例的体音采集装置具有如下有益效果：

(1)采用柔性壳体、柔性电路模块，便于长时间贴合于人体皮肤表面进行体音采集；

(2)采用便携式的供电电源，可以随用随带，随时进行体音采集；

(3)采用多声音传感器的设计，不但可采集人体音，还可以采集环境噪声，经识别算法处理从而得到更准确的体音数据；

(4)多声音传感器采集到的多路声音电信号可同时进行信号转换，在消除噪声方面具有良好的同步性；

(5)轻薄、柔软可弯曲，可通过合适的粘贴介质，牢固贴合于人体皮肤表面并无任何不适感。

图6是根据一实施例示出的体音采集系统的结构示意图。请参考图6，本实施例的体音采集系统，包括终端30与如上所述任一结构的体音采集装置10，终端30与体音采集装置10可通过无线或有线的方式进行连接以传输数据。

终端30用于显示和/或分析体音采集装置10的采集数据，便于数据查看及进行相应的分析，例如识别特征体音、病理性体音等，此外还可对采集的数据进行存储。

本申请的体音采集系统，应用具有柔性且多声音传感器的体音采集装置，适合长时间佩戴采集，且能提升采集信号的质量，与此同时，可选择无线传输、本地数据保存、数据分析，提高体音采集、分析、监测的便利性及数据可利用性。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种体音采集装置，其特征在于，包括柔性电路模块及柔性壳体，所述柔性电路模块包括柔性电路板、信号处理电路、至少一第一声音传感器及至少一第二声音传感器，所述信号处理电路、所述第一声音传感器、所述第二声音传感器设置在所述柔性电路板上，所述柔性壳体包覆在所述柔性电路模块的外部，所述第一声音传感器和所述第二声音传感器的拾音孔分别设置在所述柔性壳体的相对两侧，其中，所述第一声音传感器用于采集体音，所述第二声音传感器用于采集环境噪音。

2.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，所述体音采集装置为片状，所述柔性壳体一体成型在所述柔性电路模块的外部。

3.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，第一声音传感器的数量大于或等于两个，所述第二声音传感器的数量为一个，所述第一声音传感器对称设置在所述第二声音传感器的周围。

4.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，所述柔性电路板包括可弯折区与不可弯折区，所述信号处理电路、所述第一声音传感器及所述第二声音传感器设置在所述不可弯折区。

5.根据权利要求4所述的体音采集装置，其特征在于，所述柔性电路板在所述不可弯折区设有刚性材料层。

6.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，所述柔性壳体在对应所述第一声音传感器的位置处凹陷形成拾音腔，所述拾音腔的顶部设有所述拾音孔，所述第一声音传感器经所述拾音孔与所述拾音腔连通。

7.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，所述柔性电路板在所述第一声音传感器的位置处设有拾音筒，所述拾音筒露出所述柔性壳体。

8.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，所述柔性壳体包括体表接触侧，所述体表接触侧设有粘贴层。

9.根据权利要求1所述的体音采集装置，其特征在于，还包括电源电路，所述信号处理电路包括依次连接的模拟放大电路、A\D电路、微处理器电路及无线通讯电路。

10.一种体音采集系统，其特征在于，包括终端与如权利要求1-9中任一项所述的体音采集装置，所述终端用于显示和/或分析所述体音采集装置的采集数据。

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