專利名稱：基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)信號檢測與傳輸領(lǐng)域，特別涉及一種利用手機音頻接口采集心音 信號并與社區(qū)服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交互的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在我國的醫(yī)療衛(wèi)生改革發(fā)展中，面向家庭、社區(qū)以及基層的醫(yī)療技術(shù)成為重 心，提早診斷和預(yù)防疾病是技術(shù)的重點。在眾多疾病中，心臟類疾病成為危機人類健康的重 要疾病，并有著可防可治的特點，因此心臟類疾病的及早診斷非常重要。心臟某些異?；?動可以產(chǎn)生雜音或其它異常心音，聽取心音或記錄心音圖對于心臟疾病的診斷有一定的意 義，心音信號監(jiān)測設(shè)備成為研究的重點。在傳統(tǒng)的心音檢測中，心臟聽診是評估心臟功能狀態(tài)的基本方法，但這種方法和 相關(guān)設(shè)備只適用于有豐富臨床經(jīng)驗的專業(yè)醫(yī)護人員，很難作為常用檢測設(shè)備普及到大多數(shù) 家庭中。目前，隨著計算機硬件和數(shù)字信號處理的迅猛發(fā)展，使心音更易于記錄和分析，自 動心音分析儀的研究進入了新的趨勢。因此，需要開發(fā)一種用戶可以隨時隨地檢測自己的 心音信號，操作簡單、移動性強，非常適合普通家庭使用，對于及早的診斷心臟類疾病有很 好的效果的心音檢測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)及其 檢測方法，本發(fā)明的系統(tǒng)可用于家庭中心臟類疾病的診斷，具有操作簡單、移動性強等優(yōu) 點，可實現(xiàn)足不出戶的醫(yī)療診斷，具體技術(shù)方案如下。一種基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)，其包括
心音信號采集處理模塊，用于采集用戶的心音信號，進行濾波、放大后通過耳機接口傳 輸?shù)绞謾C上；
支持Java MIDP協(xié)議的手機，用于將心音信號采集處理模塊輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號并在手機上顯示心音圖，手機還與社區(qū)中心服務(wù)器之間通過移動網(wǎng)絡(luò)進行通訊，將 采集到的數(shù)字心音信號以流媒體的形式上傳到社區(qū)中心服務(wù)器；
社區(qū)中心服務(wù)器，用于接收手機傳送的心音數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進一步處理以判斷心音圖 是否正常，當用戶通過所述手機發(fā)出查看結(jié)果的請求時，社區(qū)中心服務(wù)器會將心音圖結(jié)果 反饋給用戶，最后將檢測到的心音數(shù)據(jù)儲存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。上述的手機心音檢測系統(tǒng)中，所述心音信號采集處理模塊包括心音傳感器和放大 濾波電路。上述的手機心音檢測系統(tǒng)中，所述支持Java MIDP協(xié)議的手機包括 音頻A/D轉(zhuǎn)換器，用于接收采集到心音信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
顯示屏，用于顯示用戶的心音圖波形；
WLAN芯片，通過HTTP協(xié)議連接移動網(wǎng)絡(luò)用于把采集到的心音數(shù)據(jù)上傳到社區(qū)中心服務(wù)器。上述檢測系統(tǒng)的檢測方法是，通過心音信號采集處理模塊中的心音傳感器進行心 音信號的采集，信號處理模塊對信號進行濾波和放大，信號通過手機耳機接口傳入手機；手 機通過自身音頻A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，創(chuàng)建媒體播放器調(diào)用數(shù)字音頻心 音數(shù)據(jù)，在手機上顯示動態(tài)的心音波形圖；同時，用戶能通過所述手機將自己的心音數(shù)據(jù)上 傳到社區(qū)中心服務(wù)器；社區(qū)中心服務(wù)器通過WEB實時接收手機傳送的數(shù)據(jù)，同時將心音數(shù) 據(jù)與標準的心音數(shù)據(jù)進行對比，建立數(shù)據(jù)庫，隨時記錄心音數(shù)據(jù)；用戶通過手機發(fā)出一個查 看結(jié)果的請求時，社區(qū)中心服務(wù)器會自動響應(yīng)，并反饋一個檢測結(jié)果到用戶手機上。上述的檢測方法中，社區(qū)中心服務(wù)器對所述手機傳送來的仍有失真的數(shù)據(jù)進一步 處理，包括濾波、心音信號的特征提取，再將心音數(shù)據(jù)與標準的心音數(shù)據(jù)進行對比。上述的檢測方法中，手機上的A/D轉(zhuǎn)換器運用PCM編碼的方法對模擬心音信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，并以流媒體的形式存儲。上述的檢測方法中，手機對模擬信號進行采集并經(jīng)過量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換 后的心音信號是采樣頻率為11250Hz、16位采樣、單聲道的Wav格式數(shù)據(jù)；所述Wav數(shù)據(jù)中 的每個采樣點數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)，前44個字節(jié)的數(shù)據(jù)為文件的描述，從第44個字節(jié)開始為心 音信號的數(shù)據(jù)。本發(fā)明中，采用J-XH有源心音脈搏傳感器進行心音信號的采集，具有靈敏度高、 抗過載、沖擊能力強、抗干擾能力極強、操作簡便等特點。信號處理模塊對信號進行濾波和 放大，信號通過手機音頻接口傳入手機。手機通過自身音頻A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號，創(chuàng)建媒體播放器調(diào)用數(shù)字音頻心音數(shù)據(jù)，在手機上顯示動態(tài)的心音波形圖。同 時，用戶可以將自己的數(shù)據(jù)上傳到社區(qū)中心服務(wù)器，以便做出診斷。這一過程操作簡便，便 于用戶自行在家中或其他場所測量。社區(qū)中心服務(wù)器部署一個WEB應(yīng)用，實時接收手機傳 送的數(shù)據(jù)，同時將這些數(shù)據(jù)與標準的心音數(shù)據(jù)進行對比，對于仍有失真的數(shù)據(jù)進一步處理， 包括濾波、心音信號的特征提取。建立數(shù)據(jù)庫，隨時記錄心音數(shù)據(jù)，具有持久保存、更新快、 方便查詢的特點。用戶發(fā)出一個查看結(jié)果的請求時，服務(wù)器會自動響應(yīng)，并反饋一個結(jié)果到 用戶手機上?？偟膩碚f，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的效果
(1)本發(fā)明利用手機耳機接口采集心音信號，其音頻A/D轉(zhuǎn)換采樣頻率高，信號失真度
(2)本發(fā)明以手機作為心音波形的顯示平臺，用戶可以隨時隨地檢測自己的心音信號， 操作簡單、移動性強，非常適合普通家庭使用，對于及早的診斷心臟類疾病有很好的效果；
(3)本發(fā)明將手機編程與服務(wù)器通訊技術(shù)運用到社區(qū)居民心音監(jiān)測系統(tǒng)中，具有實時 性強、效率高、應(yīng)用范圍廣、開發(fā)成本低、可靠性強等特點；
(4)本發(fā)明實現(xiàn)了心音信號監(jiān)測、顯示、傳輸、診斷一體化，應(yīng)用基于社區(qū)服務(wù)器的信號 處理、數(shù)據(jù)存儲和自診斷體系，解決了信號不能實時顯示和不能及時做出診斷的難題。


圖1是本發(fā)明實施例的檢測系統(tǒng)總體框圖。圖2是心音信號放大濾波電路。
圖3是本發(fā)明實施例的手機波形顯示和數(shù)據(jù)傳輸流程圖。圖4是本發(fā)明實施例的社區(qū)中心服務(wù)器工作流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施作進一步地描述，但本發(fā)明的保護范圍和 實施不限于此。如圖1所示基于耳機接口手機心音檢測系統(tǒng)，包括心音信號采集處理模塊、支持 Java MIDP協(xié)議的手機、社區(qū)中心服務(wù)器。心音信號采集處理模塊包括心音脈搏傳感器和放 大濾波電路(見圖2)，對采集的心音信號進行濾波和放大，并通過手機耳機接口傳入信號。 手機中包括音頻A/D轉(zhuǎn)換器、顯示屏和。社區(qū)中心服務(wù)器的功能包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和 數(shù)據(jù)反饋，用于診斷心音信號是否異常并把結(jié)果及時反饋給用戶。本實施例中，采用J-XH有源心音脈搏傳感器進行心音信號的采集，信號處理模塊 對信號進行濾波和放大，信號通過手機音頻接口傳入手機。手機通過自身音頻A/D轉(zhuǎn)換器 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，創(chuàng)建媒體播放器調(diào)用數(shù)字音頻心音數(shù)據(jù)，在手機上顯示動態(tài) 的心音波形圖。同時，用戶可以將自己的數(shù)據(jù)上傳到社區(qū)中心服務(wù)器，以便做出診斷。這一 過程操作簡便，完全使用于用戶自行在家中測量。社區(qū)中心服務(wù)器部署一個WEB應(yīng)用，實時 接收手機傳送的數(shù)據(jù)，同時將這些數(shù)據(jù)與標準的心音數(shù)據(jù)進行對比，對于仍有失真的數(shù)據(jù) 進一步處理，包括濾波、心音信號的特征提取。建立數(shù)據(jù)庫，隨時記錄心音數(shù)據(jù)，具有持久保 存、更新快、方便查詢的特點。用戶通過手機發(fā)出一個查看結(jié)果的請求時，服務(wù)器會自動響 應(yīng)，并反饋一個結(jié)果到用戶手機上。本實施例的心音信號放大濾波電路如圖2所示，Input為信號輸入端，輸入端電阻 R0、第一集成運算放大器UlA為電壓跟隨器，具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點，調(diào)高電 路的帶載能力，起到整流的作用。第一電容Cl，第二電容C2，第一電阻R1，第二電阻R2，第 二集成運算放大器U2A構(gòu)成，壓控電壓源二階高通濾波電路，第三電阻R3，第四電阻R4構(gòu) 成同相比例放大電路，高通濾波器的截止頻率為20HZ。第五電阻R5，第六電阻R6，第七電阻 R7，第八電阻R8，第三電容C3，第四電容C4與第三集成運算放大器U3A構(gòu)成無限增益多路 反饋型濾波器電路，其中低通部分為反相濾波，經(jīng)過低通濾波后信號增益放大10倍，截止 頻率1000Hz，頻帶為20 1000Hz。第十三電阻R13，第十四電阻R14與第四集成運算放大 器構(gòu)成放大電路，Output為信號輸出端。本實施例的手機心音波形顯示和數(shù)據(jù)傳輸流程如圖3所示，手機上的A/D轉(zhuǎn)換器 運用PCM編碼的方法對模擬心音信號進行轉(zhuǎn)換，并以流媒體的形式存儲。通過Java Me手 機編程，建立流媒體控制器，對模擬信號進行采集并經(jīng)過量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，此時的心音 信號是采樣頻率為11250Hz，16位采樣，單聲道的Wav格式數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)的特點是每個采 樣點數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)，前44個字節(jié)的數(shù)據(jù)為文件的描述，從第44個字節(jié)開始為心音信號的 數(shù)據(jù)。打開手機上的Java程序，進入手機顯示主界面，控制命令按鈕進行心音信號采集，點 擊“否”，重新回到主界面。啟動線程，將數(shù)字心音信號保存在緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)的容量可以 根據(jù)需要自行控制。執(zhí)行顯示波形的命令，調(diào)用緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成整型數(shù) 據(jù)，在手機屏幕上顯示動態(tài)的波形。執(zhí)行上傳命令，調(diào)用緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，打開網(wǎng)路連接將 數(shù)據(jù)流傳送到社區(qū)中心服務(wù)器上。每個過程都有單獨的線程控制，可以重復(fù)進行采集、顯示、上傳的功能，點擊“退出”，程序執(zhí)行完畢。本實施例的社區(qū)中心服務(wù)器工作流程如圖4所示，在社區(qū)中心服務(wù)器上搭建TOB 應(yīng)用支持的容器Tomcat，利用J2EE編程技術(shù)對服務(wù)器進行部署，包括虛擬目錄、端口的配 置。構(gòu)造Tomcat下的Web應(yīng)用程序，判定是否接受數(shù)據(jù)如果接受到的數(shù)據(jù)為空返回初始化 應(yīng)用程序。接受手機，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流，保存在緩沖區(qū)中。利用MATLAB中的外部接口，對含有 心音數(shù)據(jù)處理和計算方法的文件進行打包，以能適用在Web應(yīng)用程序下順利運行。提取緩 存區(qū)中的數(shù)據(jù)，并與標準心音波形圖對比，得出診斷結(jié)果。同時，將Web應(yīng)用與SQL Server 數(shù)據(jù)庫連接，創(chuàng)建用戶信息，并記錄相應(yīng)的診斷結(jié)果，以便用戶查詢。當用戶發(fā)出請求時，服 務(wù)器判定是否將診斷的結(jié)果反饋給用戶，如果執(zhí)行返回結(jié)果命令，將診斷結(jié)果反饋到用戶 手機上，如果“否”程序執(zhí)行完畢?？偟膩碚f，當用戶進行信號采集時將傳感器放在胸口，傳感器的電源采用5-15V 的直流電源。信號處理模塊對采集的信號進行預(yù)處理，電路由高通濾波器和放大器組成，去 除了呼吸音、肺音的干擾，最終產(chǎn)生2. 5-3V的心音模擬信號。手機的音頻接口作為心音信 號的輸入端，信號經(jīng)過手機音頻A/D轉(zhuǎn)換器生成數(shù)字信號。在手機上用java me建立心音 信號顯示與傳輸系統(tǒng)，實時顯示動態(tài)心音圖。另外，建立社區(qū)中心服務(wù)器用于檢測數(shù)據(jù)的處 理和存儲。心音信號監(jiān)測完畢，用戶可以將檢測到的心音數(shù)據(jù)上傳到中心服務(wù)器，對數(shù)據(jù)做 出進一步的處理，有效解決了手機不能對數(shù)據(jù)進行處理的弊端。最后，服務(wù)請將會根據(jù)采集 的心音圖做出判斷，當用戶發(fā)出查看結(jié)果的指令時，服務(wù)器就會將診斷的結(jié)果反饋給用戶， 如果出現(xiàn)異常就會通知用戶及時到醫(yī)院就診。
權(quán)利要求
1.一種基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)，其特征包括心音信號采集處理模塊，用于采集用戶的心音信號，進行濾波、放大后通過耳機接口傳 輸?shù)绞謾C上；支持Java MIDP協(xié)議的手機，用于將心音信號采集處理模塊輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號并在手機上顯示心音圖，手機還與社區(qū)中心服務(wù)器之間通過移動網(wǎng)絡(luò)進行通訊，將 采集到的數(shù)字心音信號以流媒體的形式上傳到社區(qū)中心服務(wù)器；社區(qū)中心服務(wù)器，用于接收手機傳送的心音數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進一步處理以判斷心音圖 是否正常，當用戶通過所述手機發(fā)出查看結(jié)果的請求時，社區(qū)中心服務(wù)器會將心音圖結(jié)果 反饋給用戶，最后將檢測到的心音數(shù)據(jù)儲存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)，其特征在于所述心音 信號采集處理模塊包括心音傳感器和放大濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)，其特征在于所述支持 Java MIDP協(xié)議的手機包括音頻A/D轉(zhuǎn)換器，用于接收采集到心音信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；顯示屏，用于顯示用戶的心音圖波形；WLAN芯片，通過HTTP協(xié)議連接移動網(wǎng)絡(luò)用于把采集到的心音數(shù)據(jù)上傳到社區(qū)中心服務(wù)器。
4.權(quán)利要求1所述檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于通過心音信號采集處理模塊中的 心音傳感器進行心音信號的采集，信號處理模塊對信號進行濾波和放大，信號通過手機耳 機接口傳入手機；手機通過自身音頻A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，創(chuàng)建媒體播 放器調(diào)用數(shù)字音頻心音數(shù)據(jù)，在手機上顯示動態(tài)的心音波形圖；同時，用戶能通過所述手機 將自己的心音數(shù)據(jù)上傳到社區(qū)中心服務(wù)器；社區(qū)中心服務(wù)器通過WEB實時接收手機傳送的 數(shù)據(jù)，同時將心音數(shù)據(jù)與標準的心音數(shù)據(jù)進行對比，建立數(shù)據(jù)庫，隨時記錄心音數(shù)據(jù)；用戶 通過手機發(fā)出一個查看結(jié)果的請求時，社區(qū)中心服務(wù)器會自動響應(yīng)，并反饋一個檢測結(jié)果 到用戶手機上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測方法，其特征在于社區(qū)中心服務(wù)器對所述手機傳送來的 仍有失真的數(shù)據(jù)進一步處理，包括濾波、心音信號的特征提取，再將心音數(shù)據(jù)與標準的心音 數(shù)據(jù)進行對比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測方法，其特征在于手機上的A/D轉(zhuǎn)換器運用PCM編碼的 方法對模擬心音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并以流媒體的形式存儲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于手機對模擬信號進行采集并經(jīng)過量化 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換后的心音信號是采樣頻率為11250Hz、16位采樣、單聲道的Wav格式 數(shù)據(jù)；所述Wav數(shù)據(jù)中的每個采樣點數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)，前44個字節(jié)的數(shù)據(jù)為文件的描述，從 第44個字節(jié)開始為心音信號的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于耳機接口的手機心音檢測系統(tǒng)及其檢測方法。檢測系統(tǒng)包括用于采集用戶的心音信號的心音信號采集處理模塊、支持JavaMIDP協(xié)議的手機和社區(qū)中心服務(wù)器。所述檢測方法通過心音傳感器進行心音信號的采集，信號通過手機耳機接口傳入手機；手機在手機上顯示動態(tài)的心音波形圖；同時，用戶能通過所述手機將自己的心音數(shù)據(jù)上傳到社區(qū)中心服務(wù)器；社區(qū)中心服務(wù)器通過WEB實時接收手機傳送的數(shù)據(jù)，同時將心音數(shù)據(jù)與標準的心音數(shù)據(jù)進行對比；用戶通過手機發(fā)出一個查看結(jié)果的請求時，社區(qū)中心服務(wù)器會自動響應(yīng)，并反饋一個檢測結(jié)果到用戶手機上。本發(fā)明操作簡便、實時性和移動性強，便于用戶自行在家中或其他場所做心音檢測。
文檔編號A61B5/00GK102125442SQ201110046618
公開日2011年7月20日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者吳效明, 張培壘 申請人:華南理工大學(xué)