專利名稱：便攜可視化心、肺音可分離的藍(lán)牙電子聽診器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)量心肺音的便攜醫(yī)療設(shè)備，尤其是能 有選擇地分離心肺音，并將心肺音傳輸至PC進(jìn)行顯示及儲(chǔ)存回放的聽診器。
背景技術(shù)：
長期以來心血管疾病一直是威脅人類生命的主要疾病，至今仍是人類導(dǎo)致死亡的 主要病因之一，心臟病是人類健康的頭號(hào)殺手。我國，每年有幾十萬人死于心臟病，心臟疾 病近年來上升趨勢(shì)很快。我省人民群眾心血管疾病及呼吸系統(tǒng)疾病的患病率正逐年增加。
在對(duì)心臟病的各種檢測(cè)手段中，心肺音聽診是診斷心肺疾病和了解心肺功能的一 種最古老也是最常用的方法。但是，在醫(yī)療領(lǐng)域沿用了多年的聽診器，外觀、原理、性能沒有 太大區(qū)別。并且，傳統(tǒng)聽診器往往難以捕捉到人體內(nèi)部臟器發(fā)出的一些微弱但卻非常重要 的生物聲，致使醫(yī)生無法及時(shí)做出診斷，且診斷的依據(jù)主要根據(jù)醫(yī)師的聽覺和經(jīng)驗(yàn)，主觀的 因素可能造成錯(cuò)判，準(zhǔn)確性較差。特別在惡劣的環(huán)境下，在凌亂的事故現(xiàn)場(chǎng)、繁忙的急救室 以及嘈雜的救護(hù)車上，要使用傳統(tǒng)的聽診器進(jìn)行有效地診斷幾乎是不可能的。目前的傳統(tǒng) 聽診器只有可聽功能而無可視功能，若能讓心肺音被記錄并且重現(xiàn)，將有利于心肺疾病的 診斷。 電子聽診器的研究起步較晚，真正意義上的具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)電子聽診器 產(chǎn)品沒有上市。目前國內(nèi)電子聽診器無論在功能還是科技含量方面與國外相比均具有較大 的差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種便攜可視化心、肺音可分離的藍(lán)牙電子 聽診器。 本發(fā)明包括心肺音傳感器、有源濾波器電路、濾波器接口電路、音頻功率放大電 路、耳機(jī)、電平轉(zhuǎn)換電路、總控單元電路和電源電路。 心肺音傳感器與有源濾波器電路輸入端信號(hào)連接，有源濾波器電路的輸出端與濾 波器接口電路輸入端信號(hào)連接，濾波器接口電路輸出端分別與音頻功率放大電路和電平轉(zhuǎn) 換電路信號(hào)連接，音頻功率放大電路與耳機(jī)信號(hào)連接，電平轉(zhuǎn)換電路與總控單元電路信號(hào) 連接，電源電路為有源濾波器電路、濾波器接口電路、音頻功率放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路、總 控單元電路提供電源； 所述的有源濾波器電路包括截止頻率為30Hz的高通濾波器電路、截止頻率為 100Hz的高通濾波器電路、截止頻率為500Hz的低通濾波器電路和截止頻率為1000Hz的低 通濾波器電路； 截止頻率為30Hz的高通濾波器電路的輸入端與心肺音傳感器的輸出端連接，截 止頻率為30Hz的高通濾波器電路的輸出端與截止頻率為500Hz的低通濾波器電路的輸入 端并聯(lián)后接濾波器接口電路第一輸入端；截止頻率為100Hz的高通濾波器電路的輸入端與
3心肺音傳感器的輸出端連接，截止頻率為100Hz的高通濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路第二輸入端連接；截止頻率為500Hz的低通濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路第三輸入端連接；截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路的輸入端分別與濾波器接口電路第一輸出端、第二輸出端連接，截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路第四輸入端連接；濾波器接口電路第三輸出端、第四輸出端并聯(lián)并與音頻功率放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連接； 所述的總控單元電路包括微控制器、按鍵電路、液晶屏電路和藍(lán)牙接口電路；按鍵電路、液晶屏電路和藍(lán)牙接口電路分別與微控制器的I/O 口連接，濾波器接口電路的四個(gè)使能端分別與微控制器的I/O 口連接；所述的按鍵電路包括模式切換按鍵電路和電源開關(guān)按鍵電路。 所述的電平轉(zhuǎn)換電路是將濾波器接口電路輸出的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為微控制器I/O口能接收的電平信號(hào)； 所述的電源電路包括± 5V電源電路和+3. 3V電源電路； 本發(fā)明的電子聽診器在有選擇地單獨(dú)聽取心音或肺音的同時(shí)，借助于與PC的藍(lán)牙無線連接，實(shí)時(shí)分析心肺聲音；能夠觀察心肺音波形、提供心率等生理參數(shù)，顯示、存儲(chǔ)與恢復(fù)心肺音。本發(fā)明的電子聽診器心、肺音量可調(diào)節(jié)，具有多模式選擇功能，且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中總控單元電路的示意圖； 圖3為圖2中微控制器ATmegal6L模塊示意圖； 圖4為圖1中濾波器接口電路所構(gòu)成的濾波器陣列示意圖； 圖5為圖4中截止頻率為30Hz高通濾波器電路示意圖； 圖6為圖4中截止頻率為100Hz高通濾波器電路示意圖； 圖7為圖4中截止頻率為500Hz低通濾波器電路示意圖； 圖8為圖4中截止頻率為1000Hz低通濾波器電路示意圖； 圖9為圖1中濾波器接口電路圖； 圖10為圖1中音頻功率放大電路圖； 圖11為圖1中電平轉(zhuǎn)換電路圖； 圖12為圖2中按鍵電路自動(dòng)關(guān)機(jī)原理示意圖； 圖13為圖2中按鍵電路圖； 圖14為圖2中液晶屏電路圖； 圖15為圖2中藍(lán)牙接口電路圖； 圖16為±5V電源電路圖； 圖17為+3. 3V電源電路圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，電子聽診器包括心肺音傳感器1、有源濾波器電路2、濾波器接口電路3、音頻功率放大電路4、耳機(jī)5、電平轉(zhuǎn)換電路6和總控單元電路7。 心肺音傳感器1與有源濾波器電路2輸入端信號(hào)連接，有源濾波器電路2的輸出端與濾波器接口電路3輸入端信號(hào)連接，濾波器接口電路3輸出端分別與音頻功率放大電路4和電平轉(zhuǎn)換電路6信號(hào)連接，音頻功率放大電路4與耳機(jī)5信號(hào)連接，電平轉(zhuǎn)換電路6與總控單元電路7信號(hào)連接，電源電路為有源濾波器電路2、濾波器接口電路3、音頻功率放大電路4、電平轉(zhuǎn)換電路6、總控單元電路7提供電源。 如圖2所示，總控單元電路7主要包括微控制器7-l、按鍵電路7-2、液晶屏電路7-3和藍(lán)牙接口電路7-4。按鍵電路7-2、液晶屏電路7-3和藍(lán)牙接口電路7_4分別與微控制器7-1的I/O 口連接，濾波器接口電路3的四個(gè)使能端分別與微控制器7-l的I/O 口連接；按鍵電路7-2包括模式切換按鍵電路和電源開關(guān)按鍵電路。 如圖3所示，微控制器7-1采用Atmel公司型號(hào)為ATmegal6的AVR單片機(jī)芯片。微控制器的12、13、14、15腳連接模擬開關(guān)器件U11的四個(gè)使能端，負(fù)責(zé)切換信號(hào)選擇濾波器。微控制器的31腳與電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，接受信號(hào)用來分析處理心肺音。微控制器的30腳連接模式切換按鍵電路，用來進(jìn)行心肺音的模式切換。微控制器的40、41、42、43、44、1、2、3腳連接液晶屏LCD12864，作為數(shù)據(jù)傳輸口，微控制器的33、34、35、36、37、4腳連接液晶屏LCD12864，用來控制液晶屏。微控制器的16腳連接第一三極管8050，用來導(dǎo)通或截止三極管，進(jìn)行電源的供給與截?cái)?。微控制器?、10、11、19、20、26連接藍(lán)牙接口電路，用來控制藍(lán)牙芯片的運(yùn)作。微控制器的1、2、3、4腳用做ISP 口，用來進(jìn)行程序的燒寫。微控制器的1、2、3、4、21、22、23、24腳用作JTAG 口，用來進(jìn)行仿真調(diào)試。
如圖4和圖9所示，有源濾波器電路2包括截止頻率為30Hz的高通濾波器電路2-l、截止頻率為100Hz的高通濾波器電路2-2、截止頻率為500Hz的低通濾波器電路2_3和截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路2-4。 截止頻率為30Hz的高通濾波器電路的輸入端與心肺音傳感器的輸出端連接，截止頻率為30Hz的高通濾波器電路的輸出端與截止頻率為500Hz的低通濾波器電路的輸入端并聯(lián)后接模擬開關(guān)器件Ull的0/14 口 ；截止頻率為100Hz的高通濾波器電路的輸入端與心肺音傳感器的輸出端連接，截止頻率為100Hz的高通濾波器電路的輸出端與模擬開關(guān)器件Ull的0/11 口連接；截止頻率為500Hz的低通濾波器電路的輸出端與模擬開關(guān)器件Ull的0/13 口連接；截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路的輸入端分別與模擬開關(guān)器件Ull的1/04 口、模擬開關(guān)器件U11的1/01 口連接，截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路的輸出端與模擬開關(guān)器件Ull的0/12 口連接；模擬開關(guān)器件Ull的1/03 口和1/02 口并聯(lián)后與音頻功率放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路連接； 當(dāng)開關(guān)key3合上，開關(guān)keyl、key2、key4斷開時(shí)，濾波器陣列輸出心音信號(hào)；當(dāng)開關(guān)key2和key4合上，開關(guān)keyl和key3斷開時(shí)，濾波器陣列輸出肺音信號(hào)；當(dāng)開關(guān)keyl和key4合上，開關(guān)key2和key3斷開時(shí)，濾波器陣列輸出心肺音混合信號(hào)，開關(guān)keyl、開關(guān)key2、開關(guān)key3、開關(guān)key4的開合由模擬開關(guān)器件Ull的四個(gè)使能端EN4、 EN1、 EN3和EN2決定。 如圖5所示，截止頻率為30Hz的高通濾波器電路2_1包括第一濾波電容Cl、第二濾波電容C4、第三濾波電容C5、第一濾波電阻Rl、第二濾波電阻R2、第三濾波電阻R3、第一電源濾波電容C2、第二電源濾波電容C3、第一分壓電阻R4、第二分壓電阻R5和第一運(yùn)放(由U1A和U1B組成)；第一濾波電容CI與第一運(yùn)放3腳連接，另一端接輸入信號(hào)；第一濾
波電阻Rl與第一運(yùn)放3腳連接，另一端接地；第二濾波電容C4正端與第三濾波電容C5負(fù)端連接，第二濾波電容C4負(fù)端與第一運(yùn)放1腳連接；第三濾波電容C5正端與第一運(yùn)放5腳連接；第二濾波電阻R2 —端與第二濾波電容C4正端連接，另一端與第一運(yùn)放7腳連接；第三濾波電阻R3 —端與第一運(yùn)放5腳連接，另一端接地，第一電源濾波電容C2 —端與第一運(yùn)放4腳連接，另一端接地；第二電源濾波電容C3 —端與第一運(yùn)放8腳連接，另一端接地；第一分壓電阻R4 —端與第一運(yùn)放6腳連接，另一端接地；第二分壓電阻R5 —端與第一運(yùn)放6腳連接，另一端與第一運(yùn)放7腳連接；第一運(yùn)放的7腳為輸出端。由此搭建成四階巴特沃茲高通濾波器。 如圖6所示，截止頻率為100Hz高通濾波器電路2-2包括第四濾波電容C6、第五濾波電容C7，第六濾波電容C10、第七濾波電容Cll、第四濾波電阻R6、第五濾波電阻R9、第六濾波電阻R10、第七濾波電阻Rl 1 、第三電源濾波電容C8、第四電源濾波電容C9、第三分壓電阻R7、第四分壓電阻R8、第五分壓電阻Rl2、第六分壓電阻Rl3和第二運(yùn)放U2A和U2B ;第四濾波電容C6的負(fù)端與第五濾波電容C7的正端連接，第四濾波電容C6正端為信號(hào)輸入端，第五濾波電容C7負(fù)端與第二運(yùn)放3腳連接，第四濾波電阻R6 —端與第二運(yùn)放3腳連接，另一端接地；第五濾波電阻R9 —端與第四濾波電容C6負(fù)端連接，另一端與第二運(yùn)放1腳連接；第六濾波電容C10正端與第七濾波電容Cll負(fù)端連接，第七濾波電容Cll正端與第二運(yùn)放5腳連接，第六濾波電容C10負(fù)端與第二運(yùn)放1腳連接，第六濾波電阻R10 —端與第六濾波電容C10正端連接，另一端與第二運(yùn)放7腳連接，第七濾波電阻Rll —端與第二運(yùn)放5腳連接，另一端接地；第三電源濾波電容C8 —端與第二運(yùn)放4腳連接，另一端接地；第四電源濾波電容C9 一端與第二運(yùn)放8腳連接，另一端接地；第三分壓電阻R7 —端與第二運(yùn)放2腳連接，另一端接地；第四分壓電阻R8 —端與第二運(yùn)放2腳連接，另一端與第二運(yùn)放1腳連接；第五分壓電阻R12 —端與第二運(yùn)放6腳連接，另一端接地；第六分壓電阻R13 —端與第二運(yùn)放6腳連接，另一端與第二運(yùn)放7腳連接；第二運(yùn)放的7腳為輸出端。
如圖7所示，截止頻率為500Hz的低通濾波器電路2_3包括第八濾波電阻R14、第九濾波電阻R15、第十濾波電阻R16、第i^一濾波電阻R17、第八濾波電容C12、第九濾波電容C13、第十濾波電容C16、第i^一濾波電容C17、第五電源濾波電容C14、第六電源濾波電容C15和第三運(yùn)放U3A和U3B ;第八濾波電阻R14 —端與第九濾波電阻R15 —端連接，另一端為輸入端；第九濾波電阻R15另一端與第三運(yùn)放3腳連接；第八濾波電容C12正端與第八濾波電阻R14和第九濾波電阻R15的共連端連接，負(fù)端與第三運(yùn)放1腳連接；第九濾波電容C13正端與第三運(yùn)放3腳連接，負(fù)端接地；第十濾波電阻R16 —端與第十一濾波電阻R17 —端連接，另一端與第三運(yùn)放1腳連接；第十一濾波電阻R17另一端與第三運(yùn)放5腳連接；第十濾波電容C16正端第十濾波電阻R16和第十一濾波電阻R17共連端連接，負(fù)端與第三運(yùn)放7腳連接；第十一濾波電容C17正端與第三運(yùn)放5腳連接，負(fù)端接地；第五電源濾波電容C14 一端與第三運(yùn)放4腳連接，另一端接地；第六電源濾波電容C15 —端與第三運(yùn)放8腳連接，另一端接地；第三運(yùn)放的7腳為輸出端。 如圖8所示，截止頻率為1000Hz低通濾波器電路2-4包括第十二濾波電阻R18、第十三濾波電阻R19、第十四濾波電阻R20、第十五濾波電阻R21、第十二濾波電容C18、第十三濾波電容C19、第十四濾波電容C22、第十五濾波電容C23、第七電源濾波電容C20、第八電源濾波電容C21和第四運(yùn)放U4A和U4B ;第十二濾波電阻R18 —端與第十三濾波電阻R19 —端連接，另一端為輸入端；第十三濾波電阻R19另一端和第四運(yùn)放3腳連接；第十二濾波電容C18正端與第十二濾波電阻R18和第十三濾波電阻R19共連端連接，負(fù)端第四運(yùn)放1腳連接；第十三濾波電容C19正端與第四運(yùn)放3腳連接，負(fù)端接地；第十四濾波電阻R20 —端與第十五濾波電阻R21—端連接，另一端與第四運(yùn)放1腳連接；第十五濾波電阻R21另一端與第四運(yùn)放5腳連接；第十四濾波電容C22正端與第十四濾波電阻R20和第十五濾波電阻R21共連端連接，負(fù)端與第四運(yùn)放7腳連接；第十五濾波電容C23正端與第四運(yùn)放5腳連接，負(fù)端接地；第七電源濾波電容C20 —端與第四運(yùn)放4腳連接，另一端接地；第八電源濾波電容C21 —端與與第四運(yùn)放8腳連接，另一端接地；第四運(yùn)放的7腳為輸出端。
如圖9所示，濾波器接口電路3主要包括模擬開關(guān)器件Ull和防輸入邏輯干擾第一限流電阻AR1、防輸入邏輯干擾第二限流電阻AR2、防輸入邏輯干擾第三限流電阻AR3、防輸入邏輯干擾第四限流電阻AR4 ;限流電阻AR1、AR2、AR3、AR4分別與模擬開關(guān)器件Ull的13腳、5腳、6腳和12腳連接，模擬開關(guān)器件U11的l腳和ll腳與截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路2-4的輸入端連接，2腳與截止頻率為100Hz的高通濾波器電路2-2的輸出端連接，3腳與截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路2-4的輸出端連接，10腳與截止頻率為30Hz的高通濾波器電路2-1的輸出端連接，9腳與截止頻率為500Hz的低通濾波器電路2_3的輸出端連接，4腳和8腳與音頻功率放大電路4和電平轉(zhuǎn)換電路6的輸入端連接。根據(jù)心肺音濾波器的設(shè)計(jì)要求，必須配合4個(gè)開關(guān)的切換組合成心肺音信號(hào)。采用一顆CMOS集成4通道模擬開關(guān)CD4066。 CD4066有四組獨(dú)立的模擬開關(guān)，每一組開關(guān)有兩個(gè)雙向的輸入輸出端(Y/Z)和一個(gè)高電平使能控制輸入端(E)。當(dāng)E連接到VDD時(shí)，Y和E處于低阻抗的導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)E連接到VSS或地，開關(guān)禁止，Y和E表現(xiàn)為高阻抗。把四組濾波器的輸入輸出端連接到模擬開關(guān)的輸入輸出端口 ，通過控制模擬開關(guān)的控制端電平，使信號(hào)分為三組心音信號(hào)、肺音信號(hào)、心肺音混合信號(hào)。 如圖10所示，音頻功率放大電路4包括第七分壓電阻R22、第八分壓電阻R24、第一偏置電阻R23、第九電源濾波電容C24、第十電源濾波電容C25和第五運(yùn)放U5A。第一偏置電阻R23 —端與第五運(yùn)放3腳連接，另一端接地；第七分壓電阻R22 —端與第五運(yùn)放2腳連接，另一端接地；第八分壓電阻R24為可調(diào)電阻，一端與第五運(yùn)放2腳連接，另一端和電阻可調(diào)端并聯(lián)后與第五運(yùn)放1腳連接；第九電源濾波電容C24正端與第五運(yùn)放8腳連接，負(fù)端接地；第十電源濾波電容C25負(fù)端與第五運(yùn)放4腳連接，正端接地；第五運(yùn)放3腳為輸入端，1腳為輸出端。通過濾波器的聲音信號(hào)相當(dāng)微弱，通過音頻功率放大后，將心音、肺音或者心肺音高質(zhì)量還原，輸出端接耳機(jī)，讓使用者真實(shí)地聽清心肺音。 如圖ll所示，電平轉(zhuǎn)換電路6是將濾波器接口電路輸出的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為微控制器I/O 口能接收的電平信號(hào)；電平轉(zhuǎn)換電路6包括第十五濾波電容C26，第九分壓電阻R25、第十分壓電阻R26、第十一分壓電阻R27、第十二分壓電阻R28和第五運(yùn)放U5B。第十五濾波電容C26負(fù)端為輸入端，正端與第九分壓電阻R25 —端連接；第九分壓電阻R25另一端與第五運(yùn)放6腳連接，第十分壓電阻R26 —端與第五運(yùn)放5腳連接，另一端接+5V ;第十一分壓電阻R27 —端與第五運(yùn)放5腳連接，另一端接地；第十二分壓電阻R28為可調(diào)電阻，一端與第五運(yùn)放6腳連接，另一端和電阻可調(diào)端并聯(lián)后與第五運(yùn)放7腳連接；第五運(yùn)放7腳為輸出端。經(jīng)過濾波后的心肺音信號(hào)還不能直接送入ATmegal6單片機(jī)進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，主要原
7因是ATmegal6單片機(jī)內(nèi)帶的10位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的要求是0V 2. 56V的電壓信號(hào)，濾波后的心肺音信號(hào)有半個(gè)周期在負(fù)電壓區(qū)間。所以通過電壓抬升電路將信號(hào)的基準(zhǔn)電壓上移到正電壓區(qū)間。采用的方法是用運(yùn)算放大器接成通用加法器電路。
如圖12所示，按鍵電路7-2的電源開關(guān)按鍵電路原理為當(dāng)開關(guān)Power ON開關(guān)有按鍵操作后，J1繼電器線圈得點(diǎn)，J1的一個(gè)常開觸點(diǎn)Jl-1吸合。當(dāng)釋放Power ON開關(guān)后，由于這個(gè)常開觸點(diǎn)的自鎖作用，Jl的線圈一直吸合。Jl的另一個(gè)觸點(diǎn)Jl-2起了一個(gè)電源開關(guān)的主用。開機(jī)成功后，當(dāng)用戶三分鐘沒有使用電子聽診器，單片機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘累加到時(shí)間到了 ，通過單片機(jī)的GPIO驅(qū)動(dòng)NPN的三極管導(dǎo)通，繼電器J2的線圈得電。J2的常開觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致繼電器Jl的線圈失電，Jl的常開觸點(diǎn)斷開，這個(gè)聽診器電路隨之失電。定時(shí)關(guān)機(jī)成功。 如圖13所示，按鍵電路7-2的電源開關(guān)按鍵電路包括第一按鍵AJ1、第一繼電器TQ1、第二繼電器TQ2、第一三極管8050。模式切換按鍵電路包括第二按鍵AJ2，第五限流電阻AJR。第一按鍵AJ1的1腳與第一繼電器TQ1的3腳和8腳、第二繼電器TQ2的1腳連接，第一按鍵AJ1的3腳分別與第一繼電器TQ1的4腳和第二繼電器TQ2的2腳連接，第一繼電器TQ1的1腳與第二繼電器TQ2的3腳連接，第二繼電器TQ2的10腳與第一三極管8050的集電極連接，第一三極管8050的基極與微控制器的16腳連接，發(fā)射極接地；第二按鍵AJ2的2腳與第五限流電阻AJR的一端連接，第五限流電阻AJR另一端接+3. 3V，第二按鍵AJ2的3腳接地。電源開關(guān)按鍵電路的設(shè)計(jì)比較特殊，主要是以三分鐘無人使用自動(dòng)關(guān)機(jī)為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)。關(guān)機(jī)后，整個(gè)電子聽診器全部電路斷電包括單片機(jī)。
如圖14所示，液晶屏電路7-3電路包括第十三分壓電阻R29和LCD12864插座U6 ;LCD12864插座1腳和20腳接地，2腳和19腳接+5V， 2腳還與第十三分壓電阻R29的3腳連接，LCD12864插座3腳與第十三分壓電阻R29的2腳連接，LCD12864插座18腳與第十三分壓電阻R29的1腳連接，剩余4至17腳與微控制器連接。為了能更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跟用戶的交互，使用戶能夠更好友好地使用電子聽診器，采用了 LCM12864液晶顯示模塊作為顯示交互。該類液晶顯示模塊使用KS0108B及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器例如HD61202作為行列驅(qū)動(dòng)器使用，圖中的可調(diào)電位器為點(diǎn)陣亮度值調(diào)整。該液晶模塊采用并行通信的方式與單片機(jī)的GPI0 口通信。 如圖15所示，藍(lán)牙接口電路7-4包括藍(lán)牙模塊插座U7和第六限流電阻R30 ;第六限流電阻R30的一端與藍(lán)牙模塊插座U7的29腳連接，另一端接地；藍(lán)牙模塊插座U7的1腳、17腳、19腳、20腳和36腳接地，18腳接+3. 3V， 11腳、12腳、16腳、23腳、25腳和27腳分別與微控制器連接。藍(lán)牙模塊利用了藍(lán)牙技術(shù)的ACL(無連接)物理連接方式，這種鏈接提供主單元與所有在匹克網(wǎng)中活動(dòng)從單元的分組交換鏈接。該方式適用于數(shù)據(jù)傳輸，由于其利用了分組重傳，可以確保數(shù)據(jù)的完整性。單片機(jī)控制A/D采樣和端口傳輸，PC主機(jī)通過RS232接口或USB接口連接藍(lán)牙設(shè)備，通過對(duì)端口數(shù)據(jù)的記錄，完成心肺音信號(hào)的采集工作。電子聽診器工作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)用戶的按鍵輸入，及時(shí)將數(shù)字化的心肺音二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過異步串行通信口發(fā)送給藍(lán)牙電路。在電子聽診器附近一臺(tái)已藍(lán)牙配對(duì)的PC電腦能夠通過USB藍(lán)牙Dongle接收到心肺音數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的在線實(shí)時(shí)通信。
如圖16所示，±5V電源電路包括第i^一電源濾波電容C27、第十二電源濾波電容C28、第十三電源濾波電容C29、第十四電源濾波電容C30、第十五電源濾波電容C31 、第十六
8電源濾波電容C32、外接電源輸入插針JP1、開關(guān)JP2、第一穩(wěn)壓模塊U8和第二穩(wěn)壓模塊U9 ; 外接電源輸入插針JP1的1腳接地，開關(guān)JP2的1腳與外接電源輸入插針JP1的2腳連接， 開關(guān)JP2的2腳和3腳并聯(lián)后與第一穩(wěn)壓模塊U8的1腳連接；第十一電源濾波電容C27 — 端、第十二電源濾波電容C28正端與第一穩(wěn)壓模塊U8的1腳連接；第十一電源濾波電容C27 另一端接地，第十二電源濾波電容C28負(fù)端接地；第一穩(wěn)壓模塊U8的3腳接地，2腳與第一 按鍵AJ1的1腳連接；第十三電源濾波電容C29的負(fù)端、第十四電源濾波電容C30的一端與 第一穩(wěn)壓模塊U8的3腳連接，第十三電源濾波電容C29的正端、第十四電源濾波電容C30 的另一端與第二穩(wěn)壓模塊U9的1腳連接；第十五電源濾波電容C31的正端與第二穩(wěn)壓模塊 U9的3腳連接，負(fù)端接地；第十六電源濾波電容C32的負(fù)端與第二穩(wěn)壓模塊U9的4腳連接， 正端接地；第二穩(wěn)壓模塊U9的5腳接地。第一穩(wěn)壓模塊U8采用穩(wěn)壓芯片78M05,第二穩(wěn)壓 模塊U9采用芯片ZY0505IASK。本實(shí)施例采用工業(yè)包裝的鋰聚合物電池作為其電源。鋰聚 合物電池單節(jié)電池電壓3. 7V，采用2節(jié)400mA時(shí)的電池，串聯(lián)成7. 4V作為外接電源，通過 78M05轉(zhuǎn)化為+5V電源，通過ZY0505IASK電源模塊逆變?yōu)?5V、_5V電源為運(yùn)算放大器提供 電源。 如圖17所示，+3. 3V電源電路包括第十七電源濾波電容C33、第十八電源濾波電 容C34、第十九電源濾波電容C35、第二十電源濾波電容C36、第二i^一電源濾波電容C37、第 二十二電源濾波電容C38和第三穩(wěn)壓模塊U10 ;第十七電源濾波電容C33的正端、第十八電 源濾波電容C34的一端與第二穩(wěn)壓模塊U9的3腳連接，為+5￥輸入口 ；第十七電源濾波電 容C33的負(fù)端接地，第十八電源濾波電容C34的另一端接地；第十九電源濾波電容C35的正 端、第二十電源濾波電容C36的一端與第三穩(wěn)壓模塊U10的4腳連接；第十九電源濾波電容 C35的負(fù)端接地，第二十電源濾波電容C36的另一端接地；第二十一電源濾波電容C37的正 端、第二十二電源濾波電容C38的一端與第三穩(wěn)壓模塊U10的2腳連接；第二十一電源濾波 電容C37的負(fù)端接地，第二十二電源濾波電容C38另一端接地；第三穩(wěn)壓模塊U10的1腳接 地，2腳和4腳為+3. 3V電壓輸出端。第三穩(wěn)壓模塊U10采用AMS1117穩(wěn)壓芯片，+5V電源 通過第三穩(wěn)壓模塊U10轉(zhuǎn)化為+3. 3V，為AVR單片機(jī)及藍(lán)牙模塊提供電源。
本發(fā)明的工作過程為用戶操作開關(guān)使聽診器開機(jī)，戴上耳機(jī)，并將聽診探頭置于 被使用者胸腔前，正常工作時(shí)，聽診器的心肺音傳感器將心肺音微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電 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；微控制器從鍵盤讀取用戶指 令控制濾波器陣列，合成心音、肺音、心肺音三種濾波器中的一種，從而得到所需要的心肺 音信號(hào)；該信號(hào)分成兩路， 一路經(jīng)音頻功率放大后驅(qū)動(dòng)耳機(jī)，讓醫(yī)生能實(shí)時(shí)聽到心肺音，另 一路經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路送至微控制器進(jìn)行數(shù)字化采集和心率計(jì)算，并在液晶屏幕上顯示 心率的值；微控制器根據(jù)用戶指令及時(shí)控制藍(lán)牙電路，將數(shù)字化后的心肺音信號(hào)經(jīng)藍(lán)牙無 線電傳送至上位機(jī)作進(jìn)一步處理。若久置無鍵盤操作三分鐘，電子聽診器將自動(dòng)斷電關(guān)機(jī)。
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權(quán)利要求
便攜可視化心、肺音可分離的藍(lán)牙電子聽診器，包括心肺音傳感器、有源濾波器電路、濾波器接口電路、音頻功率放大電路、耳機(jī)、電平轉(zhuǎn)換電路、總控單元電路和電源電路，其特征在于心肺音傳感器與有源濾波器電路輸入端信號(hào)連接，有源濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路輸入端信號(hào)連接，濾波器接口電路輸出端分別與音頻功率放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路信號(hào)連接，音頻功率放大電路與耳機(jī)信號(hào)連接，電平轉(zhuǎn)換電路與總控單元電路信號(hào)連接，電源電路為有源濾波器電路、濾波器接口電路、音頻功率放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路、總控單元電路提供電源；所述的有源濾波器電路包括截止頻率為30Hz的高通濾波器電路、截止頻率為100Hz的高通濾波器電路、截止頻率為500Hz的低通濾波器電路和截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路；截止頻率為30Hz的高通濾波器電路的輸入端與心肺音傳感器的輸出端連接，截止頻率為30Hz的高通濾波器電路的輸出端與截止頻率為500Hz的低通濾波器電路的輸入端并聯(lián)后接濾波器接口電路第一輸入端；截止頻率為100Hz的高通濾波器電路的輸入端與心肺音傳感器的輸出端連接，截止頻率為100Hz的高通濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路第二輸入端連接；截止頻率為500Hz的低通濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路第三輸入端連接；截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路的輸入端分別與濾波器接口電路第一輸出端、第二輸出端連接，截止頻率為1000Hz的低通濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路第四輸入端連接；濾波器接口電路第三輸出端、第四輸出端并聯(lián)并與音頻功率放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路連接；所述的總控單元電路包括微控制器、按鍵電路、液晶屏電路和藍(lán)牙接口電路；按鍵電路、液晶屏電路和藍(lán)牙接口電路分別與微控制器的I/O口連接，濾波器接口電路的四個(gè)使能端分別與微控制器的I/O口連接；所述的按鍵電路包括模式切換按鍵電路和電源開關(guān)按鍵電路；所述的電平轉(zhuǎn)換電路是將濾波器接口電路輸出的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為微控制器I/O口能接收的電平信號(hào)；所述的電源電路包括±5V電源電路和+3.3V電源電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜可視化心、肺音可分離的藍(lán)牙電子聽診器。傳統(tǒng)聽診器難以捕捉到人體內(nèi)部臟器發(fā)出的一些微弱但卻非常重要的生物聲。本發(fā)明中的心肺音傳感器與有源濾波器電路輸入端信號(hào)連接，有源濾波器電路的輸出端與濾波器接口電路輸入端信號(hào)連接，濾波器接口電路輸出端分別與音頻功率放大電路和電平轉(zhuǎn)換電路信號(hào)連接，音頻功率放大電路與耳機(jī)信號(hào)連接，電平轉(zhuǎn)換電路與總控單元電路信號(hào)連接，電源電路為有源濾波器電路、濾波器接口電路、音頻功率放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路、總控單元電路提供電源；本發(fā)明的電子聽診器在有選擇地單獨(dú)聽取心音或肺音的同時(shí)，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。
文檔編號(hào)A61B7/04GK101766493SQ20101010799
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者牟常青, 王瀚亮, 田偉峰, 趙治棟, 陳林, 駱懿 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)