基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统的制作方法

本发明涉及医学电子技术领域，特别涉及一种基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统。

背景技术：

在对新型冠状肺炎等高传染性疾病病人进行诊治过程中，穿着防护服的医务人员难以常规使用传统听诊器完成听诊，或需脱下防护帽和面罩破坏防护面才能听诊，导致对病人的呼吸音听诊极度不方便，既限制了医务人员对病人的监测不能及时听诊检测的同时，又增加了医务人员感染风险及更换防护服的负担。另外因为大多数肺部听诊是要在背部进行，所以对于许多重症病人来说，常对其翻身进行听诊会有加重其病情的风险并增加其不适感。

近年来发展的电子数字听诊器大部分不能无线接收，仍需戴耳机听诊，而个别可无线接收听诊信号的电子数字听诊器存在杂音干扰大、没有智能分析。并且，每次听诊仍需医生将听诊器放置在病人身上，存在不能对病人进行多体位听诊、不能对病人多体位呼吸音作连续听诊监护、每次听诊对病人干扰较多等缺点。而临床实践中最危重的i级病人需持续进行病情评估，次危重的ii级病人需每15分钟进行一次病情评估，有风险的iii级病人需每30分钟进行一次病情评估。但在实际操作中，要让穿着全套防护装置的医护人员这么频繁地脱换防护服来进行听诊，既来不及，被感染的风险又相当大，且危重病人也不可能被经常翻身听诊。临床上不但需要对不同部位的呼吸音进行检测，而且如可对不同部位呼吸音同时检测比较其区别并进行连续监测，对各种呼吸性疾病的诊治和研究具有十分重要的意义。为此，新冠肺炎等传染性强疾病及各种呼吸性疾病的诊疗都强烈需要一种呼吸音多通听诊穿戴装置，可以让医护人员在不用脱换防护服情况下，快速及时对病人多部位呼吸音进行听诊，甚至是最好能进行连续动态监测，然而至今基本未见有此类研发报道或产品。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统，该系统可以非接触地连续采集病人多部位呼吸音，降低感染风险，听诊更方便准确。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统，包括穿戴式装置和移动终端，其中，

穿戴式装置具有穿戴本体、设置于穿戴本体的拾音模块、信号控制处理模块、第一无线传输模块和带无线遥控开关的电源模块，拾音模块由设置在穿戴本体不同位置的多个呼吸音探头组成，用于在人体不同部位检测呼吸音；信号控制处理模块连接并控制各个呼吸音探头，信号控制处理模块通过第一无线传输模块无线连接移动终端，并向其发送所处理的呼吸音检测信号；电源模块通过无线遥控开关连接各个模块并为各个模块供电；

移动终端具有第二无线传输模块和监测应用程序，监测应用程序无线连接并控制无线遥控开关，以及通过第二无线传输模块和第一无线传输模块向信号控制处理模块发送控制指令和接收信号控制处理模块根据控制指令处理的呼吸音检测信号，并对信号进行频谱波形分析、特征提取、波形显示、差分比较及结果显示和存储。

优选的，穿戴本体为由防水透气耐磨布制成的有夹里的背心或者背贴，并且所述穿戴本体在各呼吸音探头和其他各模块之间均填充隔音棉。

优选的，所述拾音模块由6～16个呼吸音探头组成；呼吸音探头分布在穿戴本体对应于人体后背左右两侧的肺尖、肺门、肺底部位的位置，或者还有穿戴本体对应于人体前胸左右两侧的肺尖、肺门、肺底部位，以及腋中线两侧的上、下部的位置，并且，在所设的位置上呼吸音探头个数为1个或者1个以上。

优选的，所述呼吸音探头包括拾音腔和微型拾音传感器，微型拾音传感器置于拾音腔内。

优选的，所述信号控制处理模块包括前置差分放大滤波模块和微处理器芯片，微处理器芯片通过前置差分放大滤波模块连接各呼吸音探头，并控制各呼吸音探头进行拾音和控制前置差分放大滤波模块对呼吸音检测信号的前置放大、差分比较分析、去噪和带通滤波，微处理器芯片通过第一无线传输模块无线连接移动终端，并根据移动终端的控制指令按照设定次序序贯向移动终端传送处理后的各呼吸音探头的检测信号或按需要传送特定呼吸音探头的检测信号。

更进一步的，在前置差分放大滤波模块中，呼吸音检测信号的带通为100～1500hz。

优选的，所述电源模块包括电源，无线遥控开关和充电插口，充电插口连接电源；所述无线遥控开关具有连接电源的wifi无线开关电路模块，无线遥控开关通过wifi无线遥控开关电路模块控制电源供电或者断电；

所述移动终端上对应设置有wifi无线传输模块，wifi无线传输模块通过wifi连接无线遥控开关的wifi无线遥控开关电路模块。

更进一步的，所述电源由多个可充电柔性锂电池构成，多个可充电柔性锂电池通过串联和并联结合的连接方式为穿戴式装置的其他各模块提供对应的电压和电流。

优选的，第一无线传输模块和第二无线传输模块均为蓝牙无线传输模块；所述移动终端包括智能手机、笔记本电脑、平板电脑、多媒体设备和流媒体设备。

优选的，同一个移动终端分别连接多个不同的穿戴式装置，并且通过监测应用程序将穿戴式装置的检测信号和分析结果无线传输至医院中心监控平台、远程会诊平台、云数据库或者云服务器。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统，包括穿戴式装置和移动终端，穿戴式装置具有穿戴本体、设置于穿戴本体的拾音模块、信号控制处理模块、第一无线传输模块和带无线遥控开关的电源模块，拾音模块由设置在穿戴本体不同位置的多个呼吸音探头组成，用于在人体不同部位检测呼吸音；信号控制处理模块连接并控制各个呼吸音探头，信号控制处理模块通过第一无线传输模块连接移动终端，并向其发送所处理的呼吸音检测信号；电源模块通过无线遥控开关连接各个模块并为各个模块供电；移动终端具有第二无线传输模块和监测应用程序，监测应用程序无线连接无线遥控开关并控制无线遥控开关接通或断开电源，以及通过第二无线传输模块和第一无线传输模块向信号控制处理模块发送控制指令和接收信号控制处理模块根据控制指令处理的呼吸音检测信号，并对信号进行频谱波形分析、特征提取、波形显示、差分比较及结果显示和存储。可见，医护人员通过移动终端即可随时方便地无线启动病人身上的穿戴式装置来完成无接触多通道呼吸音听诊，减少医护人员为完成听诊而与传染性疾病病人近距离接触的时间和次数，减轻医护人员受感染的风险。此外，病人一次穿戴上穿戴式装置后可连续多天使用，可以减少为进行听诊而改变病人体位的次数和幅度，避免因此而使病人难受甚至呼吸困难和加重病情的风险，也有利于对病人状况的检测分析。

(2)本发明系统通过设置前置差分放大滤波模块，既能克制共模噪声，又突出各部位呼吸音的差别，有利于提高检测信号的质量和处理效率。

(3)本发明系统具有多通道同时听诊和比较分析以及连续监测功能，并可获得对肺炎等呼吸性疾病不同部位及随时间变化情况，能够结合呼吸音频谱量化分析，显示呼吸音信号频谱波形并获得更为丰富的信息，使听诊更为精准与量化，有助于对各种呼吸性疾病的诊断和研究，揭示不同的呼吸音特性与各种呼吸性疾病及病症状况的关系和规律。

(4)本发明系统通过监测应用程序可以存储各部位的多道呼吸音信号，便于追溯性收听并作随空间与时间变化的比较分析，由此获得关于呼吸性疾病更为丰富的信息，并且本发明系统可以云传输呼吸音检测信号和监测应用程序的分析结果来实现疾病数据共享，对呼吸性疾病研究具有重要意义，也便于对有关病情变化、痰液潴留、插管深度等问题采取及时的应对措施和统筹防护工作。

(5)本发明系统可以通过移动终端或者所连接平台上的人工智能专家系统来智能识别分析各种特殊心肺信号功能，使一些普通听诊器或一般医生难以收听或容易错过的呼吸音特征信号都能准确接收和分析，并给出智能诊断意见或对有痰液潴留、插管深度等问题提出警报信号，既提高了诊断的准确性，也有助于研究和揭示不同的呼吸音频谱特性与各种呼吸性疾病及病症状况的关系和规律。

附图说明

图1是本发明基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统的示意图。

图2是图1系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统，如图1和图2所示，包括穿戴式装置和移动终端1。

其中，穿戴式装置具有穿戴本体、设置于穿戴本体的拾音模块、信号控制处理模块、第一无线传输模块和带无线遥控开关的电源模块。

穿戴本体为由防水透气耐磨布制成的有夹里的背心2或者背贴3，并且所述穿戴本体在各呼吸音探头和其他各模块之间均填充隔音棉，既可起到隔音作用，又能固定各部件且使穿戴式装置穿戴时更舒服顺贴。

拾音模块4由设置在穿戴本体不同位置的多个呼吸音探头41组成，可起到在人体不同部位检测呼吸音的作用。在本实施例中，拾音模块由6～16个呼吸音探头组成，实现6～16通道的不同部位呼吸音监测。呼吸音探头分布在穿戴本体对应于人体后背左右两侧的肺尖、肺门、肺底部位的位置，或者除了这些位置之外，还可以分布在穿戴本体对应于人体前胸左右两侧的肺尖、肺门、肺底部位，以及腋中线两侧的上、下部的位置。并且，在所设的位置上呼吸音探头个数为1个或者1个以上。

每个呼吸音探头包括用于集音的拾音腔和置于其内部的微型拾音传感器，微型拾音传感器具体可以是微机电数字式麦克风，也可以是微型压电麦克风。

如图1所示，所述背心2为耐磨布制成的双层夹里，总厚度为3～5毫米，可通过魔术贴固紧穿在使用者身上，背心在对应于人体前胸与后背左右两侧的肺尖、肺门、肺底部位，以及腋中线两侧上下部分别设置了呼吸音探头41。所述背贴3为耐磨布制成的薄夹袋，宽度为200～300毫米，长度为300～400毫米，厚度为3～5毫米，可通过两侧带魔术贴的束带固紧在使用者身上。背贴及其束带上共有6～8个呼吸音探头41，分别设置在对应于人体后背两侧的肺尖、肺门、肺底部位，有其余的呼吸音探头还可以设置在腋中线两侧。

信号控制处理模块可用于对呼吸音检测信号进行处理，该模块连接并控制各个呼吸音探头，且通过第一无线传输模块无线连接移动终端，并向其发送所处理的呼吸音检测信号。

如图2所示，所述信号控制处理模块具体包括前置差分放大滤波模块5和微处理器芯片6，微处理器芯片通过前置差分放大滤波模块连接各呼吸音探头，并控制各呼吸音探头进行拾音和控制前置差分放大滤波模块对呼吸音检测信号的前置放大、差分比较分析、去噪和带通滤波。前置差分放大滤波模块既能克制共模噪声，又突出各部位呼吸音的差别，并且带通100～1500hz的呼吸音检测信号。

微处理器芯片通过第一无线传输模块7无线连接移动终端1，并根据移动终端的控制指令按照设定次序序贯向移动终端传送处理后的各呼吸音探头的检测信号或按需要传送特定呼吸音探头的检测信号。

本实施例的第一无线传输模块7为蓝牙无线传输模块，当然，在其他实施例中，也可以是能够实现与移动终端无线通信的其他传输模块。

电源模块8通过无线遥控开关连接穿戴式装置的其他各个模块并为各个模块供电。所述电源模块除了具有无线遥控开关9，还包括电源10和充电插口11。所述电源由多个可充电柔性锂电池构成，多个可充电柔性锂电池通过串联和并联结合的连接方式为穿戴式装置的其他各模块提供对应的电压和电流。所述充电插口连接电源，负责为电源充电输入。

在图1所示的背心2中，电源由12个4.2v的可充电锂电池构成，一次充电可供穿戴式装置连续工作4小时；在背贴3中，电源由9个4.2v的可充电锂电池构成，一次充电可供穿戴式装置连续工作8小时。

所述无线遥控开关具有连接电源的wifi无线遥控开关电路模块，无线遥控开关通过wifi无线遥控开关电路模块控制电源供电或者断电。

移动终端1具有第二无线传输模块和监测应用程序，监测应用程序无线连接并控制无线遥控开关，以及通过第二无线传输模块和第一无线传输模块向穿戴式装置的信号控制处理模块发送控制指令和接收信号控制处理模块根据控制指令处理的呼吸音检测信号，并对信号进行频谱波形分析、特征提取、波形显示、差分比较各部位呼吸音的特征差别，以及将最后的分析结果进行显示和存储。

所述移动终端上对应设置有wifi无线传输模块，wifi无线传输模块通过wifi连接无线遥控开关9的wifi无线遥控开关电路模块。

所述第二无线传输模块为蓝牙无线传输模块，当然，在其他实施例中，也可以是能够实现与第一无线传输模块无线通信的其他传输模块。

在本实施例中，所述移动终端包括智能手机、笔记本电脑、平板电脑、多媒体设备和流媒体设备，所述监测应用程序具体可以是app客户端，也可以是微信小程序。

多个不同的穿戴式装置可以连接同一个移动终端，因此该移动终端可以分别监测多个不同的穿戴式装置。移动终端还可以通过监测应用程序将穿戴式装置的检测信号和分析结果无线传输至医院中心监控平台、远程会诊平台、云数据库或者云服务器，以此实现疾病数据共享。

本实施例中，基于移动终端的多通差分呼吸音智能穿戴式监测系统的工作过程如下：

s1、肺炎等呼吸性疾病病人先穿上穿戴式装置。

s2、医护人员在移动终端上打开监测应用程序，然后通过wifi开启遥控开关和下发对应的控制指令，使电源模块供电，各模块开始工作：

呼吸音探头连续采集病人多部位呼吸音，信号控制处理模块对呼吸音检测信号进行前置放大、差分比较分析、去噪和带通滤波，然后把处理后的各呼吸音探头的检测信号或特定呼吸音探头的检测信号按照设定次序序贯无线传输给移动终端。

当穿戴式装置在电量不足时，通过充电线缆与充电插口配合对电源模块进行充电。

s3、医护人员在监测应用程序上接收和播放呼吸音检测信号声音及显示信号波形，并且对信号进行频谱波形分析、特征提取、波形显示、差分比较，以此获得对肺炎等呼吸性疾病病人的呼吸音在不同部位和随时间变化的情况，同时，还将这些数据进行云传输。

可见，医护人员可以在监测应用程序上即时收听收看或追溯性收听收看病人多部位呼吸音，在无接触病人的情况下快速及时地对病人多部位呼吸音进行听诊、分析和连续动态监测，使听诊更为精准与量化。此外，还可以通过移动终端或者所连接平台上的人工智能专家系统智能识别分析各种特殊心肺信号功能，给出有关诊断意见或对有痰液潴留、插管深度等问题提出警报信号，也有助于研究和揭示不同的呼吸音频谱特性与各种呼吸性疾病及病症状况的关系和规律。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。