基本信息
- 項目名稱：
- 基于藍牙的無線錄音聽診裝置研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設備是一種新型的聽診裝置，該裝置可以使普通聽診器具有錄音功能，并通過藍牙方式傳輸?shù)缴蠈咏邮諜C中，實現(xiàn)臨床檢查中對心肺音和腸鳴音的病案素材存檔。該裝置對現(xiàn)有的聽診器直接進行改造，成本低，使用方便，具有將所接收到的不同頻率聽診音通過計算機端控制然后發(fā)送到電腦端使用的特點。
- 詳細介紹：
- 設計本裝置的的目的是提供一種新型的聽診裝置，該裝置主要用于對現(xiàn)有的聽診器直接進行改造，實現(xiàn)電子化，同時具有將聲音信號通過藍牙無線轉發(fā)到計算機端并保存、處理的功能。即將聽診器的三通管打洞后放入拾音器，并用扣環(huán)將裝置與三通管固定住，用橡皮套將拾音器固定在三通管內，是可以直接在普通聽診器上改裝的聽診裝置，成本低，使用方便。根據國內科學結論，一般認為心音信號主要頻率范圍集中在30～500Hz之內，肺音頻率為100～l 000Hz腸鳴音為500～700Hz，首先聲音的采集的拾音器選用駐極體傳聲器[1]作為心肺音傳感器。首先對其放大，然后根據不同聲音的頻率特點，選擇不同的低通、高通濾波器，對心音信號進行濾波，分別接在所選TI公司的MSP430的ADC12的功能輸入端上，通過MSP430的A/D處理即可有效的采集和分離心音、肺音和腸鳴音。拾音器將三通管處的聲音轉化為模擬電信號，經過低噪聲前置放大器的信號調理后，送至濾波器陣列。MSP430通過藍牙傳輸從電腦端獲取用戶指令控制濾波器線路，選擇心音、肺音、腸鳴音3種濾波器中的一種，使用MSP430自帶的ADC功能進行采樣、量化，從而得到所需要的信號。該信號經處理后，由MSP430通過藍牙傳輸?shù)诫娔X端，再根據不同的需求進行一次數(shù)字濾波，可以實時收聽，也可以直接保存起來，并可與病人的病例相對應。單片機的所有指令均是由電腦通過藍牙控制。拾音器：駐極體傳聲器是一種微型聲一電換能器,用來將聲信號變換成電信號，它實際上是一種電容式換能器，其振動膜片一般由二氧化硅、多晶硅或高分子聚合物如聚四氟乙烯材料做成。這些物質經特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，當聲波傳到振膜時，振膜發(fā)生相應振動，導致電容器極板之間的距離d發(fā)生相應的變化。把聲壓轉換成了電壓，即心音信號轉化成了電信號。它也因為結構簡單、靈敏度高、動態(tài)響應特性好、適應性強、抗噪能力強及價格低廉等優(yōu)點，不僅廣泛應用于各種動態(tài)力、機械沖擊與振動測量以及聲學、力學、宇航等領域之中，而且在醫(yī)學方面得到了廣泛的應用。放大和濾波電路：聲音放大電路采用3級放大，第一級放大器的放大倍數(shù)為16倍；第二級為增益可調的放大電路，可選的放大倍數(shù)為1—51倍任意倍數(shù)；第三級放大器即起末級放大的作用，有進行直流電平提升?！?】經過3級放大之后采用4階巴特沃斯帶通濾波器（濾波電路見圖3-8）對聲音信號進行濾波，經心音濾波后，效果較好，正常人的第一第二心音效果明顯。得到的聲音經過濾波后更加清晰且沒有雜音，更適用于對病人病情的診斷。 A/D及藍牙傳輸：單片機采用的是美國TI公司的MSP430，A/D使用MSP430-149自帶的ADC12來實現(xiàn)，單片機的接收發(fā)送指令皆來自電腦端，藍牙傳輸功能則采用BF10-DS藍牙通信模塊實現(xiàn)，高靈敏性接收，低成本，體積小巧，低功耗，用于藍牙的數(shù)據傳輸領域。該模塊主要用于短距離的數(shù)據無線傳輸領域?？梢苑奖愕暮蚉C機（PDA手機）的藍牙設備相連，也可以兩個模塊之間的數(shù)據互通。避免繁瑣的線纜連接，能直接替代現(xiàn)有的串口線。 MSP430的程序設計: 在裝置外側不安裝任何鍵盤按鍵，指令來自電腦端，接收指令皆通過藍牙。依靠上層電腦的指令來安排各個A/D,藍牙的部件的工作。單片機程序目的是通過單片機的控制，合理有效地安排各個外圍的設備有序地按用戶的輸入指令工作。在整個固件程序中，首先由主函數(shù)初始化A／D、8M晶振、串口、藍牙模塊，然后打開定時器中斷。時鐘中斷每隔259印產生一次，在中斷服務程序中主要是檢測藍牙是否有接收聲音信號的指令，如果有，則調用AD函數(shù)，根據指令的不同改變電子聽診裝置的接收通道(心音通道，肺音通道，腸鳴音通道)。這樣就分離出了心音、肺音、或是腸鳴音信號。在時鐘中斷服務程序中使能AD轉換。當ADC完成轉換之后，直接通過藍牙向上位機發(fā)送數(shù)據。采集指令與標準接口：由于裝置上沒有控制接收的按鈕和控制端，所以需要由計算機或者PDA通過藍牙接口，發(fā)送標準指令到裝置端，裝置開始采集聲音信號，采集指令包含有校驗，采集通道選擇。標準接口主要指聲音的格式的對接，在標準中定義命令和校驗。上層終端軟件：主要提供用戶接聲音數(shù)據進行顯示、根據接收數(shù)據對其進行分析并在屏幕上顯示，同時還提供對聲音信號圖形移動的功能。本裝置經過AD轉化后經過標準化后傳輸?shù)降缴蠈咏K端，課由上層終端軟件對數(shù)據進行再一次濾波，保證聲音更加清晰且沒有雜音，之后轉化成MP3格式存儲起來存儲，存數(shù)方式可以是DB數(shù)據庫，也可以是SD卡，所述終端可以是計算機，也可以是基于Android系統(tǒng)的移動PDA、手機等等。在計算機端由Delphi進行開發(fā)軟件，在Android系統(tǒng)上使用Eclipse開發(fā)軟件。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本項目的研發(fā)目的是提供一種新型的聽診裝置，該裝置主要對現(xiàn)有的聽診器直接進行改造，使聽診器具有聲音采集功能，并能夠將聲音數(shù)據通過藍牙技術傳輸?shù)接嬎銠C端，進行處理并保存的功能。主要措施是在聽診器上的三通管上開一小洞，將裝置上拾音器置入三通管，并用扣環(huán)將裝置與三通管固定。通過上位機控制該裝置根據需要分別采集心音（30～500Hz）、肺音（100～1000Hz）和腸鳴音（500～700Hz），再由該裝置進行放大、濾波處理，進而通過藍牙技術傳輸?shù)缴衔粰C中進行保存。
科學性、先進性
- 本項目所研制的基于藍牙的無線錄音聽診裝置與同類發(fā)明或產品具有以下優(yōu)勢： 1．本裝置用于對現(xiàn)有普通聽診器的改造，使得普通聽診器具有錄音和無線傳輸功能； 2．本裝置的制造成本相比同類產品低很多，有利于普遍推廣和應用，有利于將心肺音、腸鳴音數(shù)據存儲入HIS，作為病案保存； 3．本裝置將聲音傳輸?shù)缴衔粰C后，可以使用相關的軟件對生物音信號進行處理和分析。因此比傳統(tǒng)的只能依靠耳朵辨別的聲音，更為有效的分析聲音數(shù)據并進行標準化研究。
獲獎情況及鑒定結果
- 發(fā)表論文：《基于藍牙的聽診器綜述》.《臨床醫(yī)學工程》[J]2011（4） 獲獎：獲校第七屆“創(chuàng)新杯”學生課外學術科技作品競賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 這種裝置可以安裝在普通聽診器上，以節(jié)約設備成本。目前普通的聽診器售價在100元以內，3M公司生產的藍牙聽診器售價399美元（約2600元），而待開發(fā)的藍牙心肺音采集裝置經估算材料成本不足200元，改造費用不足50元，因此可以大大降低心肺音采集裝置的配備成本。在設計完成后可以轉化為實際產品投放市場，成本遠低于進口產品。目前醫(yī)院的市場仍然是空白，可以開發(fā)醫(yī)院的市場。
同類課題研究水平概述
- 2003年，美國人Andrey Vyshedskly, William Kania, Raymond Murphy發(fā)明了一款多媒體適配聽診器。這款聽診器的主要功能雖然體現(xiàn)在錄音功能上，但是在它的專利說明書中，已然提到了將聽診內容通過藍牙傳輸?shù)男赂拍睢?008年，韓國人發(fā)明了一項運用多功能數(shù)碼聽診器的無線臨床聽診系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用藍牙進行無線傳輸技術，將電子聽診器的信號傳遞給耳機或者音響。2009年，美國人Luz M. Ocasio發(fā)明了一種具有錄音功能的便攜式擴音聽診器。該聽診器可用耳機或者藍牙無線傳輸?shù)姆绞竭M行聽診。在國內，2006年出現(xiàn)了第一個將藍牙與聽診器相結合的專利——藍牙聽診器。此實用型把藍牙技術運用于聽針頭與聽診耳機的聲音傳輸過程中，用藍牙無線傳輸技術代替了傳統(tǒng)膠管為載體的機械傳導方式。其后，一款醫(yī)用藍牙聽診器的主體是一個具備拾音功能和模數(shù)轉換、藍牙發(fā)射功能的主機，接受該主機發(fā)出的藍牙信號的可以是藍牙耳機，可以是計算機。前者可以直接聽診，后者可以存儲、分析、深度處理聲音。但是本發(fā)明注重于主機部分，對于后續(xù)的藍牙接收端計算機的軟件配備沒有詳細研究。藍牙電子心音聽診器，通過串口或藍牙發(fā)送模塊傳輸?shù)絇C機，PC機將接收的心音數(shù)據經PC端主控模塊處理后由PC屏實時顯示心音圖或根據需要由存儲模塊進行數(shù)據存儲和輔助診斷模塊進行計算機輔助診斷。本發(fā)明將藍牙技術運用于先進的電子聽診器，實現(xiàn)了從電子聽診器向計算機無線傳輸聲音信號的功能。便攜可視化心、肺音可分離的藍牙電子聽診器借助于與計算機的藍牙無線連接，實時分析心肺聲音，并對上位機軟件進行了設計思路的探討。但現(xiàn)有的相關電子聽診器價格都相當昂貴，且使用起來相當不方便，一般類似電子聽診器的控制端在聽診器上，聽診者需要一手先在胸口設定好所選功能，另一手要抓著聽診探頭，在這過程中造成許多時間的浪費，且難以操作。本裝置的控制端都是在電腦上，可以一手聽診，一手在電腦端控制，減輕了醫(yī)生的操作負擔。
