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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于藍(lán)牙的無線錄音聽診裝置研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設(shè)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(lán)牙方式傳輸?shù)缴蠈咏邮諜C(jī)中，實(shí)現(xiàn)臨床檢查中對(duì)心肺音和腸鳴音的病案素材存檔。該裝置對(duì)現(xiàn)有的聽診器直接進(jìn)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(jì)算機(jī)端控制然后發(fā)送到電腦端使用的特點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 設(shè)計(jì)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(duì)現(xiàn)有的聽診器直接進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)電子化，同時(shí)具有將聲音信號(hào)通過藍(lán)牙無線轉(zhuǎn)發(fā)到計(jì)算機(jī)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(nèi)，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(jù)國內(nèi)科學(xué)結(jié)論，一般認(rèn)為心音信號(hào)主要頻率范圍集中在30～500Hz之內(nèi)，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(duì)其放大，然后根據(jù)不同聲音的頻率特點(diǎn)，選擇不同的低通、高通濾波器，對(duì)心音信號(hào)進(jìn)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(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，經(jīng)過低噪聲前置放大器的信號(hào)調(diào)理后，送至濾波器陣列。MSP430通過藍(lán)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(jìn)行采樣、量化，從而得到所需要的信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)處理后，由MSP430通過藍(lán)牙傳輸?shù)诫娔X端，再根據(jù)不同的需求進(jìn)行一次數(shù)字濾波，可以實(shí)時(shí)收聽，也可以直接保存起來，并可與病人的病例相對(duì)應(yīng)。單片機(jī)的所有指令均是由電腦通過藍(lán)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(hào)變換成電信號(hào)，它實(shí)際上是一種電容式換能器，其振動(dòng)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(zhì)經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，當(dāng)聲波傳到振膜時(shí)，振膜發(fā)生相應(yīng)振動(dòng)，導(dǎo)致電容器極板之間的距離d發(fā)生相應(yīng)的變化。把聲壓轉(zhuǎn)換成了電壓，即心音信號(hào)轉(zhuǎn)化成了電信號(hào)。它也因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、適應(yīng)性強(qiáng)、抗噪能力強(qiáng)及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，不僅廣泛應(yīng)用于各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖擊與振動(dòng)測量以及聲學(xué)、力學(xué)、宇航等領(lǐng)域之中，而且在醫(yī)學(xué)方面得到了廣泛的應(yīng)用。放大和濾波電路：聲音放大電路采用3級(jí)放大，第一級(jí)放大器的放大倍數(shù)為16倍；第二級(jí)為增益可調(diào)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(jí)放大器即起末級(jí)放大的作用，有進(jìn)行直流電平提升?！?】經(jīng)過3級(jí)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(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行濾波，經(jīng)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(jīng)過濾波后更加清晰且沒有雜音，更適用于對(duì)病人病情的診斷。 A/D及藍(lán)牙傳輸：單片機(jī)采用的是美國TI公司的MSP430，A/D使用MSP430-149自帶的ADC12來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)的接收發(fā)送指令皆來自電腦端，藍(lán)牙傳輸功能則采用BF10-DS藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)，高靈敏性接收，低成本，體積小巧，低功耗，用于藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無線傳輸領(lǐng)域?？梢苑奖愕暮蚉C機(jī)（PDA手機(jī)）的藍(lán)牙設(shè)備相連，也可以兩個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)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(shè)計(jì): 在裝置外側(cè)不安裝任何鍵盤按鍵，指令來自電腦端，接收指令皆通過藍(lán)牙。依靠上層電腦的指令來安排各個(gè)A/D,藍(lán)牙的部件的工作。單片機(jī)程序目的是通過單片機(jī)的控制，合理有效地安排各個(gè)外圍的設(shè)備有序地按用戶的輸入指令工作。在整個(gè)固件程序中，首先由主函數(shù)初始化A／D、8M晶振、串口、藍(lán)牙模塊，然后打開定時(shí)器中斷。時(shí)鐘中斷每隔259印產(chǎn)生一次，在中斷服務(wù)程序中主要是檢測藍(lán)牙是否有接收聲音信號(hào)的指令，如果有，則調(diào)用AD函數(shù)，根據(jù)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(hào)。在時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中使能AD轉(zhuǎn)換。當(dāng)ADC完成轉(zhuǎn)換之后，直接通過藍(lán)牙向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。采集指令與標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)或者PDA通過藍(lán)牙接口，發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)指令到裝置端，裝置開始采集聲音信號(hào)，采集指令包含有校驗(yàn)，采集通道選擇。標(biāo)準(zhǔn)接口主要指聲音的格式的對(duì)接，在標(biāo)準(zhǔn)中定義命令和校驗(yàn)。上層終端軟件：主要提供用戶接聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、根據(jù)接收數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析并在屏幕上顯示，同時(shí)還提供對(duì)聲音信號(hào)圖形移動(dòng)的功能。本裝置經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化后經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后傳輸?shù)降缴蠈咏K端，課由上層終端軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再一次濾波，保證聲音更加清晰且沒有雜音，之后轉(zhuǎn)化成MP3格式存儲(chǔ)起來存儲(chǔ)，存數(shù)方式可以是DB數(shù)據(jù)庫，也可以是SD卡，所述終端可以是計(jì)算機(jī)，也可以是基于Android系統(tǒng)的移動(dòng)PDA、手機(jī)等等。在計(jì)算機(jī)端由Delphi進(jìn)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(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本項(xiàng)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(duì)現(xiàn)有的聽診器直接進(jìn)行改造，使聽診器具有聲音采集功能，并能夠?qū)⒙曇魯?shù)據(jù)通過藍(lán)牙技術(shù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，進(jìn)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(jī)控制該裝置根據(jù)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(jìn)行放大、濾波處理，進(jìn)而通過藍(lán)牙技術(shù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中進(jìn)行保存。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本項(xiàng)目所研制的基于藍(lán)牙的無線錄音聽診裝置與同類發(fā)明或產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢： 1．本裝置用于對(duì)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(chǎn)品低很多，有利于普遍推廣和應(yīng)用，有利于將心肺音、腸鳴音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入HIS，作為病案保存； 3．本裝置將聲音傳輸?shù)缴衔粰C(jī)后，可以使用相關(guān)的軟件對(duì)生物音信號(hào)進(jìn)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(jù)并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 發(fā)表論文：《基于藍(lán)牙的聽診器綜述》.《臨床醫(yī)學(xué)工程》[J]2011（4） 獲獎(jiǎng)：獲校第七屆“創(chuàng)新杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)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(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 這種裝置可以安裝在普通聽診器上，以節(jié)約設(shè)備成本。目前普通的聽診器售價(jià)在100元以內(nèi)，3M公司生產(chǎn)的藍(lán)牙聽診器售價(jià)399美元（約2600元），而待開發(fā)的藍(lán)牙心肺音采集裝置經(jīng)估算材料成本不足200元，改造費(fèi)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(shè)計(jì)完成后可以轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品投放市場，成本遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)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(nèi)容通過藍(lán)牙傳輸?shù)男赂拍睢?008年，韓國人發(fā)明了一項(xiàng)運(yùn)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(yīng)用藍(lán)牙進(jìn)行無線傳輸技術(shù)，將電子聽診器的信號(hào)傳遞給耳機(jī)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(kuò)音聽診器。該聽診器可用耳機(jī)或者藍(lán)牙無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行聽診。在國內(nèi)，2006年出現(xiàn)了第一個(gè)將藍(lán)牙與聽診器相結(jié)合的專利——藍(lán)牙聽診器。此實(shí)用型把藍(lán)牙技術(shù)運(yùn)用于聽針頭與聽診耳機(jī)的聲音傳輸過程中，用藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)代替了傳統(tǒng)膠管為載體的機(jī)械傳導(dǎo)方式。其后，一款醫(yī)用藍(lán)牙聽診器的主體是一個(gè)具備拾音功能和模數(shù)轉(zhuǎn)換、藍(lán)牙發(fā)射功能的主機(jī)，接受該主機(jī)發(fā)出的藍(lán)牙信號(hào)的可以是藍(lán)牙耳機(jī)，可以是計(jì)算機(jī)。前者可以直接聽診，后者可以存儲(chǔ)、分析、深度處理聲音。但是本發(fā)明注重于主機(jī)部分，對(duì)于后續(xù)的藍(lán)牙接收端計(jì)算機(jī)的軟件配備沒有詳細(xì)研究。藍(lán)牙電子心音聽診器，通過串口或藍(lán)牙發(fā)送模塊傳輸?shù)絇C機(jī)，PC機(jī)將接收的心音數(shù)據(jù)經(jīng)PC端主控模塊處理后由PC屏實(shí)時(shí)顯示心音圖或根據(jù)需要由存儲(chǔ)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和輔助診斷模塊進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助診斷。本發(fā)明將藍(lán)牙技術(shù)運(yùn)用于先進(jìn)的電子聽診器，實(shí)現(xiàn)了從電子聽診器向計(jì)算機(jī)無線傳輸聲音信號(hào)的功能。便攜可視化心、肺音可分離的藍(lán)牙電子聽診器借助于與計(jì)算機(jī)的藍(lán)牙無線連接，實(shí)時(shí)分析心肺聲音，并對(duì)上位機(jī)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)思路的探討。但現(xiàn)有的相關(guān)電子聽診器價(jià)格都相當(dāng)昂貴，且使用起來相當(dāng)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(shè)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(shí)間的浪費(fèi)，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(fù)擔(dān)。
