一种智能听诊器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种智能听诊器，智能听诊器包括依次电连接的传感器、滤波器、模数转换器和微控制器，以及分别与微控制器电连接的数据分析模块、显示模块和听音模块；传感器采集到声音信号后传输至滤波器；滤波器选择出特定频段的声音信号，并传输至模数转换器；模数转换器将特定频段的声音信号转换成数字音频信号，并传输至微控制器；微控制器将数字音频信号传输至数据分析模块；数据分析模块对数字音频信号进行大数据计算和自学习算法分析，将分析结果反馈至微控制器；微控制器将数字音频信号的波形图和分析结果传输至显示模块进行显示；将数字音频信号传输至听音模块进行播放。本发明提高了听诊结果获取的实时性和听诊器操作的便捷性。
【专利说明】
一种智能听诊器
技术领域
[0001]本发明涉及医疗仪器技术领域，具体而言，涉及一种智能听诊器。
【背景技术】
[0002]听诊器是内外妇儿医师最常用的诊断用具，且听诊器是通过声音诊断疾病，这是一种对人体伤害最小的诊断手段。听诊器自从被应用于临床以来，外形及传音方式有不断的改进，但其基本结构变化不大，主要由拾音部分(胸件)，传导部分(胶管)及听音部分(耳件)组成。
[0003]现有的听诊器大多采用空气传导形式，类型主要有单用听诊器、双用听诊器、立式听诊器、多用听诊器以及最近出现的电子听诊器。现有的大多数听诊器功能单一;医生在操作听诊器时，需要手动记录听诊信息，操作缺少便捷性;且听诊器拾音噪声多，影响听诊效果O
[0004]针对上述听诊器功能单一、操作缺少便捷性的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种智能听诊器，以提高听诊结果获取的实时性和听诊器操作的便捷性。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种智能听诊器，该智能听诊器包括依次电连接的传感器、滤波器、模数转换器和微控制器，以及分别与微控制器电连接的数据分析模块、显示模块和听音模块;上述传感器采集到声音信号后传输至滤波器;该滤波器从接收到的声音信号中选择出特定频段的声音信号，将特定频段的声音信号传输至模数转换器;该模数转换器将特定频段的声音信号转换成数字音频信号，并将数字音频信号传输至微控制器;该微控制器将数字音频信号传输至数据分析模块;该数据分析模块对数字音频信号进行大数据计算和自学习算法分析，将分析结果反馈至微控制器;该微控制器接收到分析结果后，将数字音频信号的波形图和分析结果传输至显示模块进行显示;将数字音频信号传输至听音模块进行播放。
[0007]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述智能听诊器还包括与微控制器电连接的存储器，用于存储数字音频信号和分析结果。
[0008]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述智能听诊器还包括与微控制器电连接的通信模块;上述微控制器通过通信模块将数字音频信号传输至云端的数据服务器。
[0009]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述通信模块通过无线保真WIF1、蓝牙或紫蜂zigbee技术连接云端的数据服务器、检测设备、计算机或者互联网。
[0010]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述智能听诊器还包括与上述微控制器电连接的手动按键操作器，该手动按键操作器设置有开关按键、音量调节按键和模式选择按键;上述微控制器接收到手动按键操作器的按键电信号后，执行按键电信号对应的处理。
[0011]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述智能听诊器还包括与微控制器电连接的触摸屏操作器，该微控制器接收到触摸屏操作器的触摸电信号后，执行触摸电信号对应的处理，其中，该触摸电信号为用户点触触摸屏操作器的触摸屏显示的操作区产生的。
[0012]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述滤波器选择频段包括用于采集心脏声音信号的10赫兹至500赫兹、用于采集肺部声音信号的300赫兹至1000赫兹以及用于采集心脏和肺部声音信号的全频段。
[0013]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述听音模块包括双声道耳机;该双声道耳机的灵敏度大于或等于120dB/mV。
[0014]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述传感器包括压电传感器;该压电传感器采用非直接接触皮肤的方式采集声音信号。
[0015]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，上述模数转换器输出的数字音频信号为大于或等于16位的数字信号。
[0016]本发明提供的一种智能听诊器，通过传感器、滤波器和模数转换器获得特定频段的心脏或肺部的数字音频信号，通过数据分析模块对上述数字音频信号进行计算分析，可以获得对心脏或肺部疾病的预诊断结果;通过上述显示模块，可以实时显示上述数字音频信号的波形、上述预诊断结果;通过上述听音模块，可以实时播放上述数字音频信号；上述装置可以实时显示听诊结果，操作便捷且可实现疾病的预诊断。
[0017]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1示出了本发明实施例所提供的一种智能听诊器的结构图；
[0020]图2示出了本发明实施例所提供的一种智能听诊器的具体结构图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]考虑到现有的听诊器功能单一、操作缺少便捷性的问题，本发明实施例提供了一种智能听诊器，该技术可以采用相关的软件和硬件实现，下面通过实施例进行描述。
[0023]实施例1
[0024]参见图1所示的一种智能听诊器的结构图。
[0025]该智能听诊器包括依次电连接的传感器10、滤波器11、模数转换器12和微控制器13，以及分别与该微控制器13电连接的数据分析模块14、显示模块15和听音模块16。
[0026]上述传感器10采集到声音信号后传输至上述滤波器11;该滤波器11从接收到的声音信号中选择出特定频段的声音信号，将特定频段的声音信号传输至上述模数转换器12;该模数转换器12将特定频段的声音信号转换成数字音频信号，并将数字音频信号传输至上述微控制器13;该微控制器13将数字音频信号传输至上述数据分析模块14;该数据分析模块14对数字音频信号进行大数据计算和自学习算法分析，将分析结果反馈至上述微控制器13;该微控制器13接收到分析结果后，将数字音频信号的波形图和分析结果传输至上述显示模块15进行显示;将数字音频信号传输至上述听音模块16进行播放。
[0027]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0028]上述微控制器也可以是单片机、微计算机或者微处理器等。
[0029]上述大数据计算所应用到的处理分析工具包括:(l)Hadoop，该Hadoop是一种能够对大量数据进行分布式处理的软件框架;该Hadoop具有可靠性较高、处理速度较快、处理成本低等优点；(2)Storm，该Storm是一种自由开源软件，也是一种分布式、容错的实时计算系统；该Storm可以可靠地处理庞大的数据流；(3)RapidMiner，该RapidMiner是一种优秀的数据挖掘解决方案;该RapidMiner进行数据挖掘的范围广泛，并且能简化数据挖掘过程中的设计和评价步骤，数据挖掘功能过程简单、直观。
[0030]上述自学习算法包括人工神经网络算法、遗传算法和蚁群算法等。
[0031]本发明实施例提供的一种智能听诊器，通过传感器、滤波器和模数转换器获得特定频段的心脏或肺部的数字音频信号，通过数据分析模块对上述数字音频信号进行计算分析，可以获得对心脏或肺部疾病的预诊断结果;通过上述显示模块，可以实时显示上述数字音频信号的波形、上述预诊断结果;通过上述听音模块，可以实时播放上述数字音频信号；上述装置可以实时显示听诊结果，操作便捷且可实现疾病的预诊断。
[0032]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
[0033]考虑到用户有时会查看历史信息，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器还包括与上述微控制器电连接的存储器，该存储器用于存储数字音频信号和分析结果。
[0034]通过上述存储器可以将数字音频信号和预诊断结果保存，方便用户随时查看相关?目息O
[0035]考虑到需要将智能听诊器中的数字音频信号和预诊断结果发送至数据服务器，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器还包括与上述微控制器电连接的通信模块;上述微控制器通过该通信模块将数字音频信号传输至云端的数据服务器。
[0036]优选地，上述通信模块的设计方式可以有如下特点:(I)采用低功耗设计，实时在线平均电流小于或等于10毫安；(2)支持短消息、专线、VPN专网等多种组网方式，且支持域名解析功能；(3)支持UDP、TCP协议，且支持数据透明传输。
[0037]通过上述通信模块可以将上述数字音频信号和预诊断结果传输至云端的数据服务器，进而实现数据的保存和再处理。
[0038]考虑到上述通信模块在传输数据时需要多种通信方式，上述通信模块通过无线保真WIF1、蓝牙或紫蜂zigbee技术连接云端的数据服务器、检测设备、计算机或者互联网。
[0039]通过上述多种通信方式，可以使上述智能听诊器与多种服务器、设备、计算机或者网络连接，方便、快捷地实现上述智能听诊器与外界的多种数据交换。
[0040]考虑到用户需要对上述智能听诊器进行操作，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器还包括与微控制器电连接的手动按键操作器，该手动按键操作器设置有开关按键、音量调节按键和模式选择按键;微控制器接收到手动按键操作器的按键电信号后，执行按键电信号对应的处理。其中，上述模式选择按键用于选择上述滤波器的滤波频段。
[0041]通过上述手动按键操作器可以实现用户对上述智能听诊器的开关机操作、音量调节以及模式选择，实现用户与上述智能听诊器的交互，提高了上述听诊器的便捷性。
[0042]进一步，为了更好地方便用户的操作，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器还包括与上述微控制器电连接的触摸屏操作器，上述微控制器接收到该触摸屏操作器的触摸电信号后，执行触摸电信号对应的处理，其中，触摸电信号为用户点触触摸屏操作器的触摸屏显示的操作区产生的。
[0043]通过上述触摸屏操作器，可以使用户方便地对上述智能听诊器进行控制，提高了上述智能听诊器的操作便捷性。
[0044]考虑到用户会针对不同器官进行听诊，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器中的滤波器选择频段包括用于采集心脏声音信号的10赫兹至500赫兹、用于采集肺部声音信号的300赫兹至1000赫兹以及用于采集心脏和肺部声音信号的全频段。
[0045]在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值
[0046]上述滤波器还与上述微控制器连接；用户通过上述手动按键操作器或者触摸屏操作器发送选择频段指令后，该微控制器接收选择指令，并控制所述滤波器，使该滤波器根据上述选择频段指令进行频段选择。
[0047]通过设置上述滤波器的选择频段，可以实现用户对不同器官听诊的功能，提高了上述智能听诊器的听诊针对性，进而提升用户的使用体验。
[0048]为了使用户能够清楚地听诊到器官的声音信号，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器的听音模块包括双声道耳机，该双声道耳机的灵敏度大于或等于120dB/mV。
[0049]通过设置高灵敏度的耳机，能够使用户清晰地听诊到各器官的声音信号，进而使用户更准确地判断器官健康状况。
[0050]为了更准确地采集器官的声音信号，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器传感器包括压电传感器;该压电传感器采用非直接接触皮肤的方式采集声音信号。
[0051]上述压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。其中，压电效应是上述压电传感器的主要工作原理。在上述压电传感器中，压力和电信号的转化主要由该压力传感器的核心部件完成，该核心部件主要包括压力检测体和放大电路。
[0052]上述压电传感器可以采集人体表面的震动，形成高清模拟听诊音频信号，且该压电传感器可以不直接接触皮肤就能采集到清晰地听诊信号，且有效屏蔽周围环境噪声，提高了听诊效果。
[0053]进一步地，为了形成更加精确的数字音频信号，本发明实施例在实际实现时，上述智能听诊器的模数转换器输出的数字音频信号为大于或等于16位的数字信号。
[0054]优选地，上述模数转换器可以是如下几种类型:(I)积分型模数转换器，该积分型模数转换器是将输入电压转换成时间或频率，由定时器或者计数器获得数字值；(2)逐次比较型模数转换器，该逐次比较型模数转换器由一个比较器和数模转换器通过逐次比较逻辑构成；(3)压频变换型模数转换器，该压频变换型模数转换器通过间接转换方式实现模数转换，其首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。
[0055]通过上述16位数字处理的模数转换器，可以将上述压电传感器采集到的高清模拟信号转换成精确的数字音频信号，进而方便信号的存储和再处理。
[0056]实施例2
[0057]参见图2所示的一种智能听诊器的具体结构图。
[0058]该智能听诊器包括依次电连接的压电传感器20 (相当于上述实施例1中的传感器10)、电子滤波器21(相当于上述实施例1中的滤波器11)、AD转换模块22(相当于上述实施例1中的模数转换器12)和MCU模块23 (相当于上述实施例1中的微控制器13)，以及分别与该MCU模块23电连接的控制模块24、存储模块25、通信模块26、人工智能数据分析模块27 (相当于上述实施例1中的数据分析模块14)、显示模块15和听音模块16;其中，上述电子滤波器21还与上述MCU模块23电连接。
[0059]上述电子滤波器21可以通过电子控制进而实现滤波器滤波频率的选择;上述滤波频率分三个频段范围，包括10赫兹至500赫兹，该频段用于采集心音；300赫兹至1000赫兹，该频段用于采集肺音；10赫兹至1000赫兹，该频段是全频段，用于同时听心音和肺音。上述频段范围的选择可以通过上述控制模块24中的模式选择键，一键控制模式选择，使用户操作更简单方便。
[0060]上述压电传感器20用于采集人体表面的震动信号，将该震动信号转化为音频信号;该压电传感器20可以不直接接触患者皮肤，中间隔着衣物等仍然可以采集到准确的音频信号，从而获得清晰的听诊结果;该压电传感器20还能有效地屏蔽环境噪音的干扰，提高听诊效果。
[0061]上述AD转换模块22具有16位数字处理能力，将采集到的高清模拟信号转化为数字信号。
[0062]上述M⑶模块23，用于处理控制信息，并执行上述人工智能数据分析模块27的分析结果;该MCU模块23处理效率较高且延迟低。
[0063]上述存储模块25用于存储采集到的高清音频文件和上述人工智能数据分析模块27的分析结果。
[0064]上述人工智能数据分析模块27通过使用大数据和自学习算法，够针对哮喘等呼吸系统疾病以及有心脏杂音症状的心脏疾病，实现病灶特征的筛选与识别，进而帮助用户进行疾病的初步判断。
[0065]上述显示模块15可以将采集到的音频数据进行实时的波形显示;该显示模块15还可以显示上述人工智能数据分析模块27对病灶位置的自动标记结果以及疾病的初步判断结果；另外，该显示模块15还可以显示用户的相关信息，并显示存储在上述存储模块25的、相关用户的历史音频数据的波形。
[0066]上述通信模块26的通信方式包括WIFI，蓝牙，zigbee，移动网络等;通过该通信模块26，上述智能听诊器可以连接其他的检测设备、计算机、云端数据库和其他相关网络等，从而实现数据的导入、交互等。
[0067]上述控制模块24包括开机键，音量键与模式选择键;该控制模块24还包括触摸屏；用户通过该触摸屏，可以进行相关的软件上的操作与输入;上述MCU模块23接收到该触摸屏的触摸电信号后，执行触摸电信号对应的处理。
[0068]上述听音模块16通过灵敏度120dB/mV的高品质双声道耳机实现，可以使用户听到高清音质，且听诊效果优于传统的机械式听诊器。
[0069]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0070]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0071]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0072]所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(R0M，Read-0nly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0073]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种智能听诊器，其特征在于，包括依次电连接的传感器、滤波器、模数转换器和微控制器，以及分别与所述微控制器电连接的数据分析模块、显示模块和听音模块； 所述传感器采集到声音信号后传输至所述滤波器； 所述滤波器从接收到的所述声音信号中选择出特定频段的声音信号，将特定频段的声音信号传输至所述模数转换器； 所述模数转换器将所述特定频段的声音信号转换成数字音频信号，并将所述数字音频信号传输至所述微控制器； 所述微控制器将所述数字音频信号传输至所述数据分析模块； 所述数据分析模块对所述数字音频信号进行大数据计算和自学习算法分析，将分析结果反馈至所述微控制器； 所述微控制器接收到所述分析结果后，将所述数字音频信号的波形图和所述分析结果传输至所述显示模块进行显示;将所述数字音频信号传输至所述听音模块进行播放。2.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述智能听诊器还包括与所述微控制器电连接的存储器，用于存储所述数字音频信号和所述分析结果。3.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述智能听诊器还包括与所述微控制器电连接的通信模块;所述微控制器通过所述通信模块将所述数字音频信号传输至云端的数据服务器。4.根据权利要求3所述的智能听诊器，其特征在于，所述通信模块通过无线保真WIF1、蓝牙或紫蜂zigbee技术连接所述云端的数据服务器、检测设备、计算机或者互联网。5.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述智能听诊器还包括与所述微控制器电连接的手动按键操作器，所述手动按键操作器设置有开关按键、音量调节按键和模式选择按键;所述微控制器接收到所述手动按键操作器的按键电信号后，执行所述按键电信号对应的处理。6.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述智能听诊器还包括与所述微控制器电连接的触摸屏操作器，所述微控制器接收到所述触摸屏操作器的触摸电信号后，执行所述触摸电信号对应的处理，其中，所述触摸电信号为用户点触所述触摸屏操作器的触摸屏显示的操作区产生的。7.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述滤波器选择频段包括用于采集心脏声音信号的10赫兹至500赫兹、用于采集肺部声音信号的300赫兹至1000赫兹以及用于采集心脏和肺部声音信号的全频段。8.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述听音模块包括双声道耳机;所述双声道耳机的灵敏度大于或等于120dB/mV。9.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述传感器包括压电传感器;所述压电传感器采用非直接接触皮肤的方式采集所述声音信号。10.根据权利要求1所述的智能听诊器，其特征在于，所述模数转换器输出的所述数字音频信号为大于或等于16位的数字信号。
【文档编号】A61B7/04GK105943080SQ201610502425
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】王君, 周宏远, 甘小方, 张云光, 袁成林
【申请人】上海拓萧智能科技有限公司