一種采集體音信號(hào)的可穿戴卡貼的制作方法

本發(fā)明涉及一種采集體音信號(hào)的可穿戴卡貼。

背景技術(shù)：

人體的聲音信號(hào)中攜帶了大量的人體健康信息，如醫(yī)生可通過(guò)病人的心音與肺音，來(lái)判斷其心血管與肺部機(jī)能是否健康、完善。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，需要病人間歇性的到醫(yī)院聽(tīng)診，再由醫(yī)生判斷病人的具體情況，此種方式不具有前瞻性，不能在日常生活中，提示病人的病情；同時(shí)也需要病人遠(yuǎn)程到醫(yī)院等候與檢查。

現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)檢測(cè)設(shè)備需要病人長(zhǎng)時(shí)間停留在醫(yī)院等候，并且特別的儀器無(wú)法連續(xù)檢測(cè)，這樣很難做到疾病的準(zhǔn)確定位；傳統(tǒng)的聽(tīng)診器很難識(shí)別出比較細(xì)微的聲音，醫(yī)生在聽(tīng)診過(guò)程中也會(huì)受到環(huán)境的干擾；此外，還有一些人體的關(guān)節(jié)音與脈搏聲音是目前聽(tīng)診系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)聽(tīng)的，此類信號(hào)在醫(yī)學(xué)上同樣具有醫(yī)學(xué)價(jià)值。

因此，有必要建立一個(gè)比較完善的人體聲音信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，并將此系統(tǒng)與可穿戴配合，實(shí)現(xiàn)穿戴舒適的情況下，實(shí)時(shí)檢測(cè)，便捷檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采集體音信號(hào)的可穿戴卡貼。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種采集體音信號(hào)的可穿戴卡貼，包括柔性外殼、柔性電池與柔性電路模塊，所述柔性電路模塊包括設(shè)置于所述柔性外殼外的聲音傳感器和設(shè)置于所述柔性外殼內(nèi)的模擬傳感器接口、模擬濾波模塊、電源供電模塊、微處理器電路控制模塊、無(wú)線發(fā)送模塊，所述柔性外殼設(shè)置成適于直接貼于皮膚表面或附接在衣服內(nèi)側(cè)以使所述聲音傳感器與皮膚的緊密接觸，所述聲音傳感器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述模擬傳感器接口與所述聲音傳感器連接，將電信號(hào)傳送至所述模擬濾波模塊，所述模擬濾波模塊對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波調(diào)理、放大使其滿足a/d采樣的要求，所述微處理器電路控制模塊控制進(jìn)行所述a/d采樣，處理后的數(shù)據(jù)由所述無(wú)線發(fā)送模塊無(wú)線發(fā)送至上位機(jī)，所述電源供電模塊為所述柔性電路模塊供電。

進(jìn)一步地：

所述柔性外殼的材料為硅膠或tpu，通過(guò)鑄?；?d打印的方式完成，設(shè)置成全柔性的可直接放置于胸口、腹部、手腕、骨關(guān)節(jié)或韌帶連接處，通過(guò)所述聲音傳感器提取心音、肺音、呼吸音、腸蠕動(dòng)音、脈搏音、骨音、關(guān)節(jié)音。

所述模擬傳感器接口以fpc連接器的方式與所述聲音傳感器有線連接。

所述聲音傳感器封裝為薄片形的全柔結(jié)構(gòu)。

所述聲音傳感器為pvdf壓電薄膜傳感器。

所述聲音傳感器包括兩個(gè)pvdf壓電薄膜，分別置于心臟與手腕以檢測(cè)心音與脈音信號(hào)。

所述模擬濾波模塊包括依次連接的差分電路、4階-巴特沃斯低通濾波器和主放大電路，所述差分電路抑制共模信號(hào)并放大有效信號(hào)，所述4階-巴特沃斯低通濾波器消除高頻帶噪聲；所述主放大電路將信號(hào)調(diào)整至a/d采樣的可采范圍。

所述差分電路的放大倍數(shù)為30倍，所述4階-巴特沃斯低通濾波器的截止頻率為500hz。

所述微處理器電路控制模塊包含adc模塊和dsp模塊，所述adc模塊對(duì)所述模擬濾波模塊濾波處理后的信號(hào)進(jìn)行a/d采樣，所述dsp模塊控制adc模塊采樣，并對(duì)所述adc模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理。

對(duì)于采集中心音，所述dsp模塊包括通帶范圍為30hz～150hz的4階-巴特沃斯帶通濾波器；對(duì)于采集脈音，所述dsp模塊包括通帶范圍為通帶范圍30hz～90hz的4階-巴特沃斯帶通濾波器。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種采集體音信號(hào)的可穿戴卡貼。從醫(yī)學(xué)角度上講，人體的聲音信號(hào)是具有較大醫(yī)學(xué)價(jià)值的，如：心音、肺音、呼吸音、脈音、關(guān)節(jié)音等；各個(gè)器官的運(yùn)動(dòng)，體內(nèi)各組織會(huì)將振動(dòng)信號(hào)傳至體表；本發(fā)明采用柔性卡貼的方式將傳感器貼附于皮膚表面，只要其聲音的頻率在傳感器有效工作頻段內(nèi)，傳感器即可對(duì)該聲音信號(hào)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；再對(duì)信號(hào)進(jìn)行模擬濾波、放大、a/d采樣等處理，最后得到具有較大醫(yī)學(xué)價(jià)值的體音數(shù)據(jù)。本發(fā)明的卡貼貼附于人體皮膚表面或所穿服裝表面，可通過(guò)多個(gè)柔性節(jié)點(diǎn)電路，在人體的前胸、腹部、手腕、關(guān)節(jié)連接等地方，對(duì)人體的心音、肺音、蠕動(dòng)音、脈音、關(guān)節(jié)音等的聲音信號(hào)提取；實(shí)時(shí)地、多節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)人體聲音信號(hào)，再將信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)如手機(jī)或醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行處理、顯示與儲(chǔ)存，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳送給醫(yī)生或進(jìn)行進(jìn)一步醫(yī)學(xué)算法判斷，實(shí)現(xiàn)疾病的實(shí)時(shí)監(jiān)控與遠(yuǎn)程醫(yī)療檢測(cè)。

本發(fā)明實(shí)施例的具體優(yōu)點(diǎn)有：

1)卡貼全柔性材料制作，柔性基底材料使佩戴更加舒適，不影響使用者的工作與生活；

2)卡貼解決了以往檢測(cè)人體聲音信號(hào)時(shí)，檢測(cè)繁瑣、不便的困擾，無(wú)線的傳輸方式使檢測(cè)更加的便捷，可以做到隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)檢測(cè)；

3)卡貼不僅可檢測(cè)心音、肺音、呼吸音等的信號(hào)，也可檢測(cè)脈音、關(guān)節(jié)音等傳統(tǒng)設(shè)備不能檢測(cè)的聲音信號(hào)，為人體健康與人體信號(hào)的研究開(kāi)拓了基礎(chǔ)；

4)易實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)方式，在信息提取時(shí)，做到盡可能多的提取想要的聲音信息，且可以通過(guò)信號(hào)分析與處理的方式，找到個(gè)信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的可穿戴卡貼的電路方框圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試點(diǎn)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的卡貼內(nèi)部裝配圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的卡貼表面圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參閱圖1至圖4，在一種實(shí)施例中，包括柔性外殼08、柔性電池09與柔性電路模塊11，所述柔性電路模塊11包括設(shè)置于所述柔性外殼08外的聲音傳感器01和設(shè)置于所述柔性外殼08內(nèi)的模擬傳感器接口02、模擬濾波模塊03、電源供電模塊04、微處理器電路控制模塊(具體可包括adc模塊05和dsp模塊06)、無(wú)線發(fā)送模塊07，所述柔性外殼08設(shè)置成直接貼于皮膚表面或附接在衣服內(nèi)側(cè)以使所述聲音傳感器01與皮膚的緊密接觸，所述聲音傳感器01將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述模擬傳感器接口02與所述聲音傳感器01連接，將電信號(hào)傳送至所述模擬濾波模塊03，所述模擬濾波模塊03對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波調(diào)理、放大使其滿足a/d采樣的要求，所述微處理器電路控制模塊控制進(jìn)行所述a/d采樣，處理后的數(shù)據(jù)由所述無(wú)線發(fā)送模塊07無(wú)線發(fā)送至上位機(jī)10，所述電源供電模塊04為所述柔性電路模塊供電。

所述柔性外殼08可由硅膠、tpu等柔性材料，通過(guò)鑄?；?d打印的方式完成。所述柔性外殼08內(nèi)合理布置內(nèi)部器件的擺放，預(yù)留出傳感器的通信接口與電源輸入接口，此外，可預(yù)留好粘膠位置與所需要的紡織位置12。

外殼08為可直接貼于皮膚表面，也可使用紡織技術(shù)，將所述外殼08嵌套或貼敷在衣服內(nèi)側(cè)，保證傳感器與皮膚的緊密接觸。

整個(gè)設(shè)備可為全柔性的，可直接放置于胸口、腹部、手腕、骨關(guān)節(jié)或韌帶連接處，直接對(duì)放置位的人體聲音信號(hào)提取。

所述聲音傳感器01將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述模擬傳感器接口02以fpc或ffc連接器的方式，與所述聲音傳感器01有線連接，將電信號(hào)傳送至所述模擬濾波模塊03。

參閱圖2，根據(jù)在人體表面放置的位置不同，所述聲音傳感器01可提取的信號(hào)包括：呼吸音v1、肺音v2、心音v3、脈搏音v4、腸蠕動(dòng)音v5、肌肉音v6、關(guān)節(jié)音v7以及骨音等因人體器官運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲音信號(hào)。通過(guò)多個(gè)柔性節(jié)點(diǎn)電路，可在人體的前胸、腹部、手腕、關(guān)節(jié)連接等地方，對(duì)人體的心音、肺音、蠕動(dòng)音、脈音、關(guān)節(jié)音等聲音信號(hào)提取。聲音傳感器01封裝為薄片形、全柔結(jié)構(gòu)，傳感器外殼08材料對(duì)人體沒(méi)有刺激性，傳感器應(yīng)具有靈敏度高、工作帶寬寬、線性度較好等特性，適合于人體聲音信息的提取。選用的傳感器外形為薄片式、小封裝結(jié)構(gòu)，便于貼附。

所述模擬濾波模塊03對(duì)電信號(hào)調(diào)理、放大，使電信號(hào)滿足于a/d的采樣范圍；所述模擬濾波模塊03可選用4階-巴特沃斯濾波器，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行的預(yù)處理，做數(shù)字濾波的準(zhǔn)備。

所述模擬濾波模塊03可包括差分電路、4階-巴特沃斯低通濾波器和主放大電路。差分電路抑制共模信號(hào)，放大有效信號(hào)；4階-巴特沃斯低通濾波器消除高頻帶噪聲，保證濾波器通帶內(nèi)信號(hào)的完整性；主放大電路將信號(hào)調(diào)整至adc模塊05可采范圍。

由于所測(cè)信號(hào)較多，不同的信號(hào)處于不同的頻段，選用的濾波電路盡量的簡(jiǎn)單通用，濾除不必要的高頻噪聲，保證信號(hào)的完整性。

所述微處理器電路控制模塊可包含adc模塊05和dsp模塊06，dsp模塊06控制adc模塊05采樣濾波處理后的信號(hào)，根據(jù)所需要的信號(hào)類型，對(duì)adc模塊05處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理；處理后的數(shù)據(jù)由無(wú)線發(fā)送模塊07發(fā)送至上位機(jī)10再處理。

所述電源供電模塊04為柔性電路模塊供電，柔性電池09為3.7v，連接所述電源供電模塊04。柔性電路模塊內(nèi)的電源模塊可為電路節(jié)點(diǎn)提供：2v、3.3v、正負(fù)5v等不同需要電壓。

如圖1-圖4所示，一種具體實(shí)施例的可穿戴卡貼，包括：聲音傳感器01(pvdf壓電傳感器)、模擬傳感器接口02、模擬濾波模塊03、電源供電模塊04、adc模塊05、dsp模塊06、無(wú)線發(fā)送模塊07、柔性外殼08、09電池09；電路框圖如圖1所示。

可穿戴卡貼在使用時(shí)可在人體的不同部位同時(shí)檢測(cè)；使用時(shí)，上位機(jī)10可分別與檢測(cè)節(jié)點(diǎn)連接形成無(wú)線連接網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳輸采集各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的聲音數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，聲音傳感器01選用pvdf壓電薄膜，將兩個(gè)傳感器分別置于心臟與手腕，檢測(cè)心音與脈音信號(hào)。

fpc柔性電路模塊設(shè)有模擬傳感器接口02，pvdf壓電傳感器的2根信號(hào)線連接至模擬傳感器接口02，模擬傳感器接口02連接至模擬濾波模塊03的差分電路，差分電路抑制共模信號(hào)，放大有效信號(hào)，差分電路的差分放大器選用ti儀表放大器ina118，放大倍數(shù)30倍；再將信號(hào)通過(guò)模擬濾波模塊03的4階-巴特沃斯低通濾波器，截止頻率為500hz，消除高頻帶噪聲，保證濾波器通帶內(nèi)信號(hào)的完整性；最后將信號(hào)通過(guò)模擬濾波模塊03的主放大電路，將信號(hào)調(diào)整至adc模塊05可采范圍，再供給adc模塊05采樣。

adc模塊05采樣后，由于聲音信號(hào)一般在30hz～500hz左右，需要較高的采樣率，因此直接上原傳數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量過(guò)大，因此，先由dsp模塊06對(duì)adc模塊05采樣濾波處理后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，再由無(wú)線發(fā)送模塊07將處理后信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)10顯示與處理。本實(shí)施例，dsp模塊06針對(duì)中心音設(shè)置的dsp數(shù)字濾波器為4階-巴特沃斯帶通濾波器，通帶范圍30hz～150hz；dsp模塊06針對(duì)脈音設(shè)置的dsp數(shù)字濾波器為4階-巴特沃斯帶通濾波器，通帶范圍30hz～90hz。本實(shí)施例中，無(wú)線發(fā)送模塊07的芯片選用ticc2650低功耗、ble芯片。

手機(jī)等無(wú)線終端接收到無(wú)線發(fā)送模塊07發(fā)送的信號(hào)后，對(duì)信號(hào)儲(chǔ)存、顯示、再處理，所儲(chǔ)存的信號(hào)可供給手機(jī)算法判斷，也可及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳至醫(yī)生pc，算法或醫(yī)生對(duì)疾病進(jìn)行預(yù)判。

微處理器電路控制模塊和無(wú)線發(fā)送模塊可使用具有dsp與無(wú)線射頻功能的微處理器實(shí)現(xiàn)，微處理器的數(shù)量依據(jù)使用要求而定；若微處理器同時(shí)具有dsp與無(wú)線射頻功能，1片微處理器即可，若不是同時(shí)具有，則可選用2片微處理器，以近場(chǎng)有線或無(wú)線的方式通訊處理。

綜上所述，本發(fā)明記錄人體聲音信號(hào)的可穿戴卡貼，可通過(guò)以上方式，可對(duì)不同的人體聲音信號(hào)檢測(cè)與分析，具備高便攜性、實(shí)時(shí)性，并且可同時(shí)提取不同的聲音信號(hào)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對(duì)這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。