TWI789762B - 生命體器官音聲收集系統 - Google Patents

Abstract

一種生命體器官音聲收集系統，主要包括：可相互拆裝組合之一可撓性片體其上至少設有一微型拾音單元，以貼附在一待測生命體器官所對應的體表；一音聲訊號處理單元其上設有一微處理器電路，以對微型拾音單元所收到待測生命體器官音聲進行處理及存取記錄，一通訊供電單元其上設有一無線通訊電路及一充電電池，藉以供電給該微型拾音單元及該音聲訊號處理單元，並將該微型拾音單元收到該音聲訊號處理單元的該待測生命體器官音聲資料，經該無線通訊電路向外傳輸到一終端應用設備，以供記錄該待測生命體器官音聲做收集比對監控。

Description

生命體器官音聲收集系統

本發明係有關生物音聲收集應用的技術領域，尤指一種生命體器官音聲收集系統。

人類能夠感覺的聲波頻率範圍約在20~200赫茲(Hz)之內，由於人體各部運作都存在細微而有節奏的聲音，其頻率一般為2~16Hz，如頭部為8~12Hz，內臟為4~6Hz等。聽診器是醫療領域很重要的儀器，它可以聽到人體內心臟和肺部等器官的聲音，目的就是檢查體內的正常人體機理有沒有病症。

傳統聲學聽診器只能通過空氣傳遞微弱的聲音，所以，醫生在聽診時很難發現患者體內器官聲音的微小變化，給聽診帶來了非常大的困難。而且傳統聽診也不能將聽診信號共用、保存和客觀分析評價，聲音信號很難在多個醫師間進行即時共用。

因此，後來發明了電子聽診器，其原理採用聲電/電聲轉換方式，即時的將患者或使用者對不同部位的器官聲音採集到設備內，可以重複複聽。並隨時發送到監護採集匯總/診斷的系統平台。供醫生對被採集人的體徵資訊進行有效判斷，必要時可以施予適當治療。現有習知的電子聽診器雖然能將採集到的體音進行放大處理，將被聽診者的聽診 資料保存起來有利於追溯其歷史健康狀況，有利於確定病情變化情況，但實際應用仍然避免不了環境雜訊的干擾和聲音失真的技術難題。

再者，現有習知的電子聽診器其整體結構設計仍欠完善，大都維持傳統聽診器的外觀，以致使用上受到很大的限制，無法有效提供更寬廣的應用。

有鑑於此，本發明之主要目的，在提供一種生命體器官音聲收集系統，主要包括：一可撓性片體其上至少設有一微型拾音單元，該微型拾音單元的一端設有一第一連接部，另一端設有一拾音部以貼附在一待測生命體器官所對應的體表；一音聲訊號處理單元其上設有一微處理器電路，其一端設有一第二連接部，使該微型拾音單元及該音聲訊號處理單元可相對組合，以第一連接部、第二連接部相接電連導通，以對微型拾音單元所收到待測生命體器官音聲進行處理及存取記錄，該音聲訊號處理單元另一端設有一第三連接部，以及；一通訊供電單元其上設有一無線通訊電路及一充電電池，該通訊供電單元一端設有一第四連接部與該第三連接部相接電連導通，藉以供電給該微型拾音單元及該音聲訊號處理單元，並將該微型拾音單元收到該音聲訊號處理單元的該待測生命體器官音聲資料，經該無線通訊 電路向外傳輸到一終端應用設備，以供記錄該待測生命體器官音聲做收集比對監控。

較佳實施，其中該可撓性片體及該微型拾音單元為可拋棄式，其中該音聲訊號處理單元的該微處理器電路進一步包括一COTEX-M4數位訊號處理器、以連接一DSP類比轉換器及一ADC類比數位轉換器，該DSP類比轉換器的一端與該ADC類比數位轉換器一端相連，該ADC類比數位轉換器的另一端與一MUX數據多工器的一端相連，該MUX數據多工器的另一端透過至少一AFE類比前端處理器與該微型拾音單元相連，其中該通訊供電單元具有一BLE藍芽模組，該充電電池並對應設有一電池充電座相接以進行充電。

較佳實施，其中該微型拾音單元至少由一個微型麥克風所構成，該MUX數據多工器的另一端透過該一AFE類比前端處理器與該一微型麥克風相連，但實際並不以此為限。

較佳實施，其中該微型拾音單元係由一複數個微型麥克風所構成，該MUX數據多工器的另一端進一步透過一複數AFE類比前端處理器與該複數微型麥克風相連，但實際並不以此為限。

較佳實施，其中該微型拾音單元由三個微型麥克風呈三角分佈配置所構成，但實際並不以此為限。

與現有習知技術相較，本發明所設之一種生命體器官音聲收集系統，其結構精簡而有效可相互拆裝組合應用，以收集待測生命體如嬰兒、人、竉物、及畜養動物器官的聲音如心、肺、腸、及胃等，傳到終端應用設備提供更多元寬廣的應用，譬如本發明該終端應用設備設有一 APP應用程式，可以用來偵測收集嬰兒腸胃音聲供做紀錄判斷嬰兒的腸胃狀態當成照護嬰兒輔助使用，或將本發明整合在VR穿載式設備上，用來偵測收集電競參賽者的心音作為比對評估參賽者的心臟狀態。或是在該終端應用設備設有一APP應用程式，以偵測收集心音供做紀錄判斷該待測生命體的心臟狀態當成醫療輔助使用。

1:可撓性片體

10:微型拾音單元

101:微型麥克風

11:第一連接部

12:拾音部

2:音聲訊號處理單元

20:微處理器電路

201:數位訊號處理器

202:類比轉換器

203:類比數位轉換器

204:數據多工器

205:類比前端處理器

21:第二連接部

22:第三連接部

3:通訊供電單元

30:無線通訊電路

301:藍芽模組

31:充電電池

310:電池充電座

32:第四連接部

4:終端應用設備

41、42、43:APP應用程式

S:心電傳導器

第1圖 為本發明生命體器官音聲收集系統的立體圖。

第2圖 為本發明生命體器官音聲收集系統的電路方塊圖。

第3圖 為本發明生命體器官音聲收集系統的第一應用例圖。

第4圖 為本發明生命體器官音聲收集系統的第二應用例圖。

第5圖 為本發明生命體器官音聲收集系統的第三應用例圖。

為方便對本發明之目的、結構組成、應用功能特徵及其功效，做更進一步之介紹與揭露，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：如第1圖至第2圖所示，本發明所設一種生命體器官音聲收集系統，主要包括：一可撓性片體1其上至少設有一微型拾音單元10，該微型拾音單元10的一端設有一第一連接部11，另一端設有一拾音部12以貼附在一待測生命體器官所對應的體表； 一音聲訊號處理單元2其上設有一微處理器電路20，其一端設有第二連接部21，使該微型拾音單元10及該音聲訊號處理單元2可相對組合，以第一連接部11、第二連接部21相接電連導通，以對微型拾音單元10所收到待測生命體器官音聲進行處理及存取記錄，該音聲訊號處理單元2另一端設有一第三連接部22，以及；一通訊供電單元3其上設有一無線通訊電路30及一充電電池31，該通訊供電單元3一端設有一第四連接部32與該第三連接部22相接電連導通，藉以供電給該微型拾音單元10及該音聲訊號處理單元2，並將該微型拾音單元10收到該音聲訊號處理單元2的待測生命體器官音聲資料經該無線通訊電路30向外傳輸到一終端應用設備4，以供記錄該待測生命體器官音聲做收集比對監控。

較佳實施，其中該可撓性片體1及該微型拾音單元10為可拋棄式，其中該音聲訊號處理單元2的該微處理器電路20進一步包括一COTEX-M4數位訊號處理器201、以連接一DSP類比轉換器202及一ADC類比數位轉換器203，該DSP類比轉換器202的一端與該ADC類比數位轉換器203一端相連，該ADC類比數位轉換器203的另一端與一MUX數據多工器204的一端相連，該MUX數據多工器204的另一端透過至少一AFE類比前端處理器205與該微型拾音單元10相連，其中該通訊供電單元3具有一BLE藍芽模組301，該充電電池31並對應設有一電池充電座310相接以進行充電。

較佳實施，其中該微型拾音單元10至少由一個微型麥克風101所構成，該MUX數據多工器204的另一端透過一AFE類比前端處理器205與該微型麥克風101相連。

較佳實施，其中該微型拾音單元10係由一複數個微型麥克風101所構成，該MUX數據多工器204的另一端進一步透過一複數AFE類比前端處理器205與該複數微型麥克風101相連。

較佳實施，其中該微型拾音單元10由三個微型麥克風101呈三角分佈配置所構成，但實際並不以此為限。

較佳實施，其中該可撓性片體1所設一微型拾音單元10可採用以下方法製成：(1)將聚偏二氟乙烯PVDF薄膜粘合到電路板PCB的一側。(2)將第二塊電路板PCB粘貼在相對的一側上。(3)以與薄膜的兩面進行電連接將聚二甲基矽氧烷PDMS層沉積到面向皮膚的一側，以進行機械阻抗匹配。(4)並在另一側施加矽膠以提高聲學靈敏度。其中並在(A)基於聚醯亞胺基材上直徑為2mm的聚偏二氟乙烯PVDF傳聲器的原型光刻膠PAG傳感器陣列，帶有矽樹脂皮膚耦合介面(PDMS)。(B)光刻膠PAG陣列的厚度小於1毫米。(C)並且具有柔韌性以符合血管通路形狀。(D)可以通過彎曲高達90度。(E)彎曲半徑為0.6cm，而不損壞陣列來測試陣列。同時搭配充電電池31續航時間長16小時充滿電只需40分鐘。藉此使用貼附在待測生命體器官所對應的皮膚上，能夠舒適地緊緊貼住於正確位置，藉以感測待測生命體器官中流動的氣體和液體所發出的生理訊號。

較佳實施，其中該可撓性片體1上也可具有心電傳導器S，以同時採集待測生命體的心電信號。

較佳實施，其中該待測生命體可選自以下包括嬰兒、人、竉物、及畜養動物等。

較佳實施，其中該待測生命體的器官可選自以下包括心、肺、腸、及胃。

本發明所設之一種生命體器官音聲收集系統，因為結構精簡有效可相互拆裝組合應用，以收集待測生命體如嬰兒、人、竉物、及畜養動物器官的聲音如心、肺、腸、及胃等，傳到終端應用設備4提供更多元寬廣的應用。

實施例一，如第1圖及第3圖所示，本發明該終端應用設備4進一步設有一APP應用程式41，提供作為一種嬰兒照護用的A1新生兒腸鳴音穿戴監測裝置，以偵測收集嬰兒腸胃音聲供做紀錄判斷嬰兒的腸胃狀態。對於新生兒父母，常因為嬰兒的哭聲擔心小寶貝是否安好，而讓自己緊張兮兮，大多數嬰兒的哭泣因飢餓而引起，如果有過度哭鬧現象都是由於飲食不當，或者是消化不良導致的這些哭泣現象，研究發現非常多腸道方面的病兆，例如消化系統方面疾病，腸道功能亢進，長時間飲食不當，都會引起腸鳴的產生。透過本發明該可撓性片體1軟性PCB上至少設有一微型拾音單元10，以及藍芽連結只要透過手機，就可讓父母隨時隨地掌握寶貝的狀況。

應用時，該可撓性片體1上所設的微型拾音單元10能夠靈活地連接到腹部表面，而不會在呼吸過程中性能下降。相當方便用於長期實時監測，並評估嬰兒胃腸聲，集成的三維列印彈性振動器與靈活的設備在捕捉腸道聲音特徵。此外，基於機器學習方法的柔性設備對腸道聲音的收集和分類演示，可作為常規胃腸道檢查系統在寶寶的哭聲和嬰兒腸道問題輔助診斷能應用的參考。行動裝置App接收到這些資訊之後，能夠以數字與圖表即時顯示新生兒的生理狀態，讓持有該行動裝置APP的幼兒家長能夠第一時間瞭解自己的身體狀況；而行動裝置APP同時也將接收到的訊息傳送至遠端監控中心，該中心的專業醫護人員研讀與分析該訊息，必要時給予使用者正確的指引與防護建議。

實施例二，如第1圖及第4圖所示，本發明終端應用設備4可進一步整合在一VR穿載設備5並設有一APP應用程式42，成為一款全新電競商品的心遊器，用來偵測收集電競參賽者的心音作為比對評估參賽者的心臟狀態。根據Vnyz Research的報告，COVID-19大流行造成遊戲化市場新的影響和機會。在預計的2020一2025年，AR和VR市場CAGR將增長48.8%。到2025年，收入將達到1611億。由於對AR和VR的接受度越來越高，以及對技術的回應能力提高，市場將會增長。心為人之本，心音為心臟震動產生之聲音，後疫情時代來臨與電競世界的快速發展，如何結合科技與醫學及電競世界安全訊息的運用及監測，重視玩家在遊戲時身體機能的變化，讓遊戲與健康產生互動為未來產業發展重要的方向。

本創新使用了新穎的設計，將貼片及晶片元件收納在耳機中，需要偵測時取出貼上，不需要時收納在耳機中即可完成充電。如此當使用VR設備時，可同時將兩片軟性貼片從耳機外殼中取出貼合在胸前，以持續測量心率，這些貼片利用皮膚感測器技術、微型硬體和軟性薄膜來適應患者的舒適度。使用polyvinylidene fluoride(PVDF)材質之壓電薄膜壓電式MEMS麥克風收集心音，數據可實時傳輸至用戶及家屬的手機App中，也會傳輸至醫護人員網頁端，即時知曉使用者的身體狀況。

心遊器的原理：聲音為動能，不同心音(S1/S2/S3/S4)會產生不同波型，透過心音即時訊息回饋，偵測玩家壓力與環境感受互動式訊息交流，確實掌握所有相關電競遊戲者的身體狀態。基本應用1.透過心遊器螢幕上即時訊息反饋，讓玩家體驗(心)感受。2.透過心遊器每日訊息彙整，啟動電腦時，螢幕能呈現當日健康訊息。3.透過醫學中心合作與資訊彙整，提供醫療建議。

實施三，如第1圖及第5圖所示，本發明該終端應用設備4可設有一APP應用程式43作為一種放心心證器，以偵測收集心音供做紀錄判斷該待測生命體的心臟狀態。在人口老齡化情況下，心血管疾病患病率進一步上升，擴大心血管慢性疾病管理市場，促進智慧硬體、AI和遠程醫療快速發展。35至65歲心血管患病比例明顯呈上升趨勢，相比老年人，中青年對新技術新產品接受程度更高，本發明有利於智慧硬體和遠程醫療市場發展。

本發明放心心證器可記錄沿心臟血管多個部位，量化心臟病位置和心臟病功能障礙程度，藍牙低功耗技術進行無線通信的子系統組成，以矽彈性體製成之軟性薄膜基板，同時利用積體電路技術及電路佈局技術製成可捲曲之軟性電子薄膜面板。內容結合雲端通訊、行動裝置、數據可視化，將心音視覺化，以圖像方式呈現，方便醫患之間互動溝通，增加理解度。過程經收集心跳聲信號、預處理、特徵提取、導入分析模型、最後以提高準確性，以對心音進行高頻，連續的採集和分析，提供多元化的服務，開發智慧手機聽診器應用程式。

本發明放心心證器應用優點：可監測用戶心音、輔助醫師判讀資訊，同時後台收集數據，為患者定制精準的診療方案。2.可多個操作系統相容的跨平台合作，監測到的數據可在多個終端設備上顯示。3.持續記錄用者數據，可讓醫師通過診斷篩查發現潛在風險並及時介入調整治療方案。

本發明放心心證器採用智慧硬體和遠程醫療能輔助醫師的診斷和制定治療方案，能有效的填補基層社區的長尾市場需求遠程醫療，可以輔助診斷心血管疾病和出院後的資訊服務。在患者的治療過程提供價值，為患者提供體徵數據分析和即使的問診服務，沉澱的數據可為醫 療研究，或用與保險公司和醫療機構合作提供巨大價值。為保險公司提供全面的數據，做風險管控。為醫療機構提供數據研究基礎，進而為患者提供從病前、病中、病後全方位的醫療服務和保險服務。

綜上所述，本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰依法提出專利申請。惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作簡單的等效變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:可撓性片體

10:微型拾音單元

11:第一連接部

12:拾音部

2:音聲訊號處理單元

20:微處理器電路

21:第二連接部

22:第三連接部

3:通訊供電單元

30:無線通訊電路

31:充電電池

310:電池充電座

32:第四連接部

S:心電傳導器

Claims (10)

1. 一種生命體器官音聲收集系統，主要包括：一可撓性片體其上至少設有一微型拾音單元，該微型拾音單元的一端設有一第一連接部，另一端設有一拾音部以貼附在一待測生命體器官所對應的體表；一音聲訊號處理單元其上設有一微處理器電路，其一端設有第二連接部，使該微型拾音單元及該音聲訊號處理單元可相對組合，以該第一連接部、該第二連接部相接電連導通，以對該微型拾音單元所收到待測生命體器官音聲進行處理及存取記錄，該音聲訊號處理單元另一端設有一第三連接部，其中該微處理器電路包括一COTEX-M4數位訊號處理器、以連接一DSP類比轉換器及一ADC類比數位轉換器，該DSP類比轉換器的一端與該ADC類比數位轉換器一端相連，該ADC類比數位轉換器的另一端與一MUX數據多工器的一端相連，該MUX數據多工器的另一端透過至少一AFE類比前端處理器與該微型拾音單元相連，以及；一通訊供電單元其上設有一無線通訊電路及一充電電池，該通訊供電單元一端設有一第四連接部與該第三連接部相接電連導通，藉以供電給該微型拾音單元及該音聲訊號處理單元，並將該微型拾音單元收到該音聲訊號處理單元的該待測生命體器官音聲資料，經該無線通訊電路向外傳輸到一終端應用設備，以供記錄該待測生命體器官音聲做收集比對監控。
2. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該可撓性片體及該微型拾音單元為可拋棄式，其中該通訊供電單元具有一BLE藍芽模組，該充電電池並對應設有一電池充電座相接以進行充電。
3. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該微型拾音單元至少由一個微型麥克風所構成，該MUX數據多工器的另一端透過一AFE類比前端處理器與該微型麥克風相連。
4. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該微型拾音單元係由一複數個微型麥克風所構成，該MUX數據多工器的另一端進一步透過一複數AFE類比前端處理器與該複數微型麥克風相連微型麥克風相連。
5. 如請求項4所述生命體器官音聲收集系統，其中該微型拾音單元由三個微型麥克風呈三角分佈配置所構成。
6. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該待測生命體係選自以下包括嬰兒、人、竉物、及畜養動物。
7. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該待測生命體的器官係選自以下包括心、肺、腸、及胃。
8. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該終端應用設備進一步設有一APP應用程式，以偵測收集嬰兒腸胃音聲供做紀錄判斷嬰兒的腸胃狀態。
9. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該終端應用設備進一步整合在VR穿載設備並設有一APP應用程式，以用來偵測收集電競參賽者的心音作為比對評估參賽者的心臟狀態。
10. 如請求項1所述生命體器官音聲收集系統，其中該終端應用設備進一步設有一APP應用程式，以偵測收集心音供做紀錄判斷該待測生命體的心臟狀態。

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