专利名称：蓝牙电子心音听诊器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数字医疗技术领域，具体地说是一种蓝牙电子心音听诊器。
背景技术：
医生在给病人看病时通常会使用传统的机械听诊器，机械听诊器它由听头 、胶管、 金属架、耳塞组成，其心音是通过听头的膜片振动，由连接的胶管将心音传到耳塞上，由于 构造的限制，传统听诊器只能供一人使用，耳廓长时间受到耳塞压力，容易产生疲劳，而且 传输距离受到很大限制。现在也研发了一些电子听诊器，它在传统听诊器的基础上有了一定的进步，可以 通过听诊头将心音信号放大处理，其中“简便清晰电子听诊器”(专利号01260188. 8)、“多 功能电子听诊器”(专利号02144276. 2)和“医用电子听诊器”(专利号200520069536. 5) 都具有一定的信号预处理功能，对加强信号的精度和准确度有一定改善，但是无法对获取 的信号进行传输，存储或分析。“远程电子听诊器”(专利号03241337. 8)和“无线电子听诊 器”(专利号200410012647. 2)在一定程度上改进了听诊器信号的传输功能。“无线电子听 诊器”(专利号200720119416.0)具有录音和放音功能。但是，这些电子听诊器都缺乏对获 取信号的数字化、显示心音图或者计算机辅助诊断。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种蓝牙电子心音听诊器，它 的便携终端机可以对病人的心音信号进行放大与滤波，可以由功率放大后喇叭实时播放， 同时经嵌入式处理器采样后液晶屏显示心音图，通过串口或蓝牙方式传输到PC机实时显 示心音图和心率，并对采集的信号进行计算机分析，对心动过速过缓、心律不齐及心脏瓣膜 的常见疾病给出诊断提示。实现本实用新型目的的具体技术方案是一种蓝牙电子心音听诊器，其特点是该 听诊器由便携终端机和PC机组成，便携终端机由传感器将采集的心音信号经初级放大、低 通滤波、二级放大后分两路输出，一路由功放模块进行实时心音播放，另一路由主控模块将 心音信号A/D转换后由液晶屏进行实时心音图显示，并通过串口或蓝牙发送模块传输到PC 机，PC机将接收的心音数据经PC端主控模块处理后由PC屏实时显示心音图或根据需要由 存储模块进行数据存储和辅助诊断模块进行计算机辅助诊断。所述初级放大和二级放大采用JRC4558D运算放大芯片，并可调节放大倍数以适 应不同检测对象的幅值。所述低通滤波采用MAX7410五阶巴特沃斯滤波芯片。所述主控模块为S3C2410嵌入式处理器。所述PC端主控模块可将心音图数据存储成文件或导出成WAV音频格式以兼容播 放器播放。所述辅助诊断模块为PC机终端软件根据心音图对常见的心动过速过缓、心律不齐及心脏瓣膜疾病进行计算机辅助诊断，并给出相应提示。本实用新型结构简单、使用方便，与现有技术相比具有以下有益效果(1)能对心音信号进行放大，喇叭实时播放，无需佩戴听诊器听筒或耳机，也可通 过音频接口外接音箱，用普通耳机进行听诊；(2)可以调节放大倍数，以便对不同患者的信号都获得良好效果；(3)便携式终端的液晶屏或PC机可实时显示心音图，给医生提供更直观的诊断数 据；(4)能通过蓝牙无线传输或串口传输到PC机，便于数字信号的保存和分析；(5)PC机终端的软件可以保存选定时间范围内的心音数据，包括心音图数据格式 和WAV音频格式两种，并可以相互转换；(6)基于心音信号的计算机辅助诊断，实现心率实时检测，对心动过速过缓、心律 不齐等常见心脏疾病给出诊断提示；(7)多种方式供电，便携式终端可以通过直流电源与充电电池两种方式供电，设备 插上直流电源可以对电池进行充电，达到电池重复循环使用的目的。
图1为本实用新型结构示意图图2为初级放大电路图图3为低通滤波电路图图4为二级放大电路图图5为功率放大电路图图6为主控模块及连接电路图图7为蓝牙传输流程图图8为蓝牙数据包格式图图9为PC机程序界面及心音波形图图10为Si、S2检测与心率检测图
具体实施方式
参阅附图1，本实用新型由便携终端机1和PC机2组成，便携终端机1包括传感 器3、初级放大4、低通滤波5，二级放大6、主控模块7、功放模块8、液晶屏9、蓝牙发送模块 10和串口 11 ；PC机2包括蓝牙接收模块12、串口 13、PC端主控模块14、存储模块15、辅助 诊断模块16和PC屏17，传感器3将采集的心音信号经初级放大4、低通滤波5、二级放大6 后分两路输出，一路由功放模块8进行实时心音播放，另一路由主控模块7将心音信号A/D 转换后由液晶屏9进行实时心音图显示，并通过串口 11或蓝牙发送模块10将心音信号传 输到PC机2，串口 13或蓝牙接收模块12将接收的心音数据经PC端主控模块14程序控制 处理后由PC屏17实时显示心音图，或者根据需要由存储模块15进行数据存储和通过辅助 诊断模块16进行计算机辅助诊断，并给出相应提示。以下结合具体的实施例对本实用新型作进一步详细描述，其具体步骤如下(一 )心音信号的初级放大[0032]参阅附图2，初级放大4为JRC 4558D运算放大芯片的电路，从传感器3采集的心 音信号，经初级放大4的信号放大，其中，电容Cl起到隔直耦合交流信号的作用。由于JRC 4558D采用单电源供电时必须对输入信号进行直流偏置，建立静态工作点，所以在Cl之后 再用电阻R1、电阻R2对信号进行2. 5V的直流偏置，并调整电阻R1、电阻R2的值，使上、下 摆幅趋于一致。电阻R5、电阻R6、电容C8、电容C6构成运算放大器的放大支路。电容C8、 电容C6的作用是使电路只放大交流信号而不放大直流信号。改变电阻R5的阻值可以改变 电路的放大倍数。该电路的放大倍数A可以参考下式<formula>formula see original document page 5</formula>[0034](二)心音信号的低通滤波参阅附图3，低通滤波5为MAX7410五阶巴特沃斯滤波芯片的电路，该电路可得到 较精确的截止频率和较高的阶数，以抑制或衰减来自20 600Hz心音信号的高频噪声。在 使用该芯片的内部时钟时需设置一个连地电容，其频率计算公式是<formula>formula see original document page 5</formula>[0037]滤波截止频率与时钟频率的关系<formula>formula see original document page 5</formula>[0039]其中:fCLK= fosc,由 fc = 600Hz，得 Cosc = 500pF。(三)心音信号的二级放大 参阅附图4、附图5，二级放大6的电路与初级放大4的电路基本相同，但输入无需 设置隔直电容与偏置电阻，其中，电阻R7为可调，用于调节放大倍数。心音信号经二级放大 6后设有两路输出，一路输出连接设有喇叭及音频输出接口的功放模块8进行实时播放，另 一路输出连接主控模块7，由于主控模块7的工作电压是3. 3V，故需重置静态工作点。(四)主控模块的设置参阅附图6，采集的心音信号经初级放大4、低通滤波5、二级放大6预处理后的心 音信号一路输出连接设有喇叭及音频输出接口的功放模块8进行实时播放，另一路输出连 接主控模块7，主控模块7采用S3C2410ARM嵌入式处理器，3. 3V供电。滤波放大后的心音信 号输入S3C2410的A/D采样端(AIN2引脚)，进行IK Hz的采样，S3C2410处理器通过VDO VD23等引脚与液晶屏相连。主控模块7的程序包括系统时钟、工作模式、输入、输出接口的初始化、UART初始 化、A/D采样、信号处理、定时控制、液晶屏显示、蓝牙模块初始化、蓝牙查询、建立连接、数据 传输、断开连接和错误响应。主控模块7设计的蓝牙传输数据为每5个采样数据打包进行一次发送，每隔5ms 发送一次，采用S3C2410的定时器T0UT0以中断方式控制。(五)心音数据的传输参阅附图7，经主控模块7处理的心音信号以串口 11或蓝牙发送模块10、串口 13 或蓝牙接收模块12传输给PC机2，串口 11、13采用RS232串行传输，蓝牙发送模块11、蓝 牙接收模块12采用CSR公司生产的BlueCorM-Rom芯片，并通过UART与主控模块7连接， 主控模块7通过hci_send_cmd()函数由蓝牙主控器接口(HCI)向蓝牙主控器发送各种命 令，并接收主控器返回的事件。HCI命令是以数据包的形式发送给主控器的。[0048]数据包的格式为指令操作码(OGF、0CF)、数据长度和具体命令数据，在UART (H4) 传输时还要在前面加上一个字节的HCI指示包，以区分是何种HCI分组。大多数指令在执 行后都会以事件分组的形式返回指令成功执行事件(Command Complete event)。具体的参 数可查阅蓝牙规范。整个HCI通信流程主要包括蓝牙模块初始化；蓝牙主设备查询；建立连接步骤。 完成心音数据的A/D采样后将数据前加入蓝牙发送所需要的分组头信息就可以通过主控 器发送给从设备。参阅附图8，蓝牙数据 包格式，分组头包括连接句柄、PB、BC标志(数据包分界标 志、数据广播标志)和数据长度。分组头实际形式为(16进制)022A20 01 00，共5个字节， 其中02表示是ACL数据包；2A 20为连接句柄及PB、BC标志，连接句柄占其2字节低12位， 在连接成功建立之后由蓝牙模块自动分配，且发送端与收收端必须一致，这里为0x002A ； BC、PB(ObOOlO)表示采用点对点的连接和单次数据模式；05 00表示之后的数据为5个字 节，即5个8位的A/D采样有效数据。接收端PC机2的PC端主控14主要完成蓝牙接收模 块12的初始化、HCI蓝牙上层协议实现、定时控制、数据接收等。(六)心音波形图的显示参阅附图9，心音数据的采样频率是1000Hz。在便携终端机1的液晶屏9上每隔 5ms在屏幕上绘制一次数据，每次(周期)描绘5个点，工作如下首先将整个屏幕的心音 波形右移一个象素(刚开始时屏幕为空)，在空出来的第一列上绘制刚刚接收到的5个数据 (根据幅值描点)。第一列的5个点之间相连，第一列第一个接收到的数据与第二列最后描 的点相连，以实现波形图的连续。如此快速反复以实现便携终端机1的液晶屏9动态示波， 液晶屏9显示选用L35T32液晶屏，与主控模块7的电路连接参阅附图6。PC机2通过串口 13或蓝牙接收模块12接收心音数据，由PC端主控模块14将接 收数字心音数据并图形化后在PC屏17进行实时心音动态示波。上述便携终端机1的蓝牙 传输也是一次传输5个采样数据，利用S3C2410的高精度定时器，每5ms发送一个数据包。 PC机2的接收端也是5ms接收一次数据，示波算法与便携终端机1类似，每个周期也是先将 整个波形先右移一个象素，在第一列描绘5个新接收到的点，快速周期重复，这样就实现了 PC屏17的动态示波。(七)心音数据的存取PC机2的存储模块15可以为用户截取并保存规定时间范围内的心音数据，供进一 步分析诊断。数据保存形式有心音图数据格式和WAV音频格式两种。用户也可以使用存储 模块15将已保存的心音图数据文件和WAV音频文件还原成波形图或播放。心音图数据文档后缀为.txt，采用PCM编码，每行一个整数，直接对应模拟声波被 量化的数字量。数据采样率为1000Hz，IByte(Sbit)，取值范围为-128 127。用户可以根据需要可以使用存储模块15将心音图数据导出成WAV音频格式以兼 容播放器播放。WAV为微软公司(Microsoft)开发的一种声音文件格式，也称为PCM(脉冲 编码调制)声音文件，是没有经过压缩的声波数据文件，数据直接对应模拟声波被量化的 数字量，每个量化值为IByte (Sbit)，取值范围为0 255。(八)计算机的辅助诊断参阅附图10，辅助诊断模块16将心音图数据利用希尔伯特_黄变换得到的解析信号-心音包络，通过设定合适的阈值，利用差分法对包络进行分段，得到第一心音，第二心 音的位置(开始点，最高点，结束点)，结合采样频率从而计算出心率。此外，根据心音Si， S2间期时间长短以及图中出现的杂音波形，对心动过速过缓、心律不齐等常见疾病给出医 学提示。 以上只是对本实用新型做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本实用 新型等 效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。
权利要求一种蓝牙电子心音听诊器，其特征在于该听诊器由便携终端机(1)和PC机(2)组成，便携终端机(1)由传感器(3)将采集的心音信号经初级放大(4)、低通滤波(5)、二级放大(6)后分两路输出，一路由功放模块(8)进行实时心音播放，另一路由主控模块(7)将心音信号A/D转换后由液晶屏(9)进行实时心音图显示，并通过串口(11)或蓝牙发送模块(10)传输到PC机(2)，PC机(2)将接收的心音数据经PC端主控模块(14)处理后由PC屏(17)实时显示心音图或根据需要由存储模块(15)进行数据存储和辅助诊断模块(16)进行计算机辅助诊断。
2.根据权利要求1所述蓝牙电子心音听诊器，其特征在于所述初级放大(4)和二级放 大(6)采用JRC4558D运算放大芯片，并可调节放大倍数以适应不同检测对象的幅值。
3.根据权利要求1所述蓝牙电子心音听诊器，其特征在于所述低通滤波(5)采用 MAX7410五阶巴特沃斯滤波芯片。
4.根据权利要求1所述蓝牙电子心音听诊器，其特征在于所述主控模块(7)为 S3C2410嵌入式处理器。
5.根据权利要求1所述蓝牙电子心音听诊器，其特征在于所述PC端主控模块(14)可 将心音图数据存储成文件或导出成WAV音频格式以兼容播放器播放。
6.根据权利要求1所述蓝牙电子心音听诊器，其特征在于所述辅助诊断模块(16)为 PC机终端软件根据心音图对常见的心动过速过缓、心律不齐及心脏瓣膜疾病进行计算机辅 助诊断，并给出相应提示。
专利摘要本实用新型公开了一种蓝牙电子心音听诊器，其特点是该听诊器由便携终端机和PC机组成，便携终端机由传感器将采集的心音信号经初级放大、低通滤波、二级放大后一路由功放模块进行实时心音播放，另一路由主控模块将心音信号A/D转换后由液晶屏进行实时心音图显示，并通过串口或蓝牙发送模块传输到PC机，PC机将接收的心音数据经PC端主控模块处理后由PC屏实时显示心音图或根据需要由存储模块进行数据存储和辅助诊断模块进行计算机辅助诊断。本实用新型与现有技术相比具有心音数据的保存和分析，实时显示心音图，给医生提供更直观的诊断数据，对心动过速过缓、心律不齐等常见心脏疾病给出诊断提示的优点。
文档编号A61B7/04GK201564501SQ20092021243
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者屠志海, 曹桂涛, 朱侃杰, 李皓, 汤洋 申请人:华东师范大学