專利名稱：智能人體音圖儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)學(xué)診斷用儀器，更確切地說是涉及一種利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、控制技術(shù)檢查人體臟器聲音用以輔助診斷疾病的測(cè)量記錄儀器。
人體臟器在活動(dòng)過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，以聲波形式通過組織傳到體表，通過聽診器可以聽診人體臟器在活動(dòng)中的聲音，如果用聲電傳感器檢測(cè)聲音并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再以線條圖形描記在記錄紙上即形成音圖，如肺音圖、心音圖、吞水音圖(人咽水后，水經(jīng)口腔、咽腔、食管、賁門進(jìn)入胃腔，所產(chǎn)生的聲音為吞水音)等。所制作的專用儀器就是人體音圖儀。
現(xiàn)有技術(shù)中的音圖儀主要由錄音部分和重放描記部分組成。錄音部分的主要功能是完成聲電轉(zhuǎn)換并通過錄音機(jī)將信號(hào)記錄在磁帶上，重放描記部分的主要功能是恢復(fù)聲音信號(hào)并通過熱筆記錄器將音圖描記在紙帶上。由于所測(cè)聲音的最高頻率可達(dá)1000Hz，而熱筆記錄器的最高響應(yīng)頻率為100Hz，因而同期錄音、描記是不可能的。現(xiàn)有技術(shù)中采用了快錄、慢放的方法，即控制錄音機(jī)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速變化，使之快速錄制，低帶速回放描記。
由于采用錄音機(jī)的快錄慢放來描記波形，馬達(dá)轉(zhuǎn)速不易準(zhǔn)確控制從而導(dǎo)致波形失真，大夫根據(jù)音圖形狀人工推算臨床診斷疾病的基本依據(jù)參數(shù)也極不方便準(zhǔn)確，因此采用錄音機(jī)快錄慢放地描記音圖，實(shí)際使用效果不佳。
本實(shí)用新型的目的是采用先進(jìn)的微處理器數(shù)據(jù)采集存貯技術(shù)以代替用錄音機(jī)快錄慢放地描記音圖，集監(jiān)聽、監(jiān)視、描記音圖于一體并能統(tǒng)計(jì)、分析、判斷測(cè)試結(jié)果，給出各種測(cè)試參數(shù)，使音圖儀成為精度高、功能完善、臨床使用效果好的醫(yī)學(xué)診斷用儀器。
為保證測(cè)試精度采樣頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于所測(cè)聲音頻率，本實(shí)用新型選用8088／8086作為中心控制器CPU，完成數(shù)據(jù)濾波、計(jì)算參數(shù)等。采用8253定時(shí)器控制采樣，即輸出某一固定頻率fa作為A／D模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存貯在隨機(jī)存貯器RAM中。并仍以該8253定時(shí)器控制CPU將RAM中的數(shù)據(jù)經(jīng)D／A數(shù)／模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬值，供熱筆記錄器描記，即以另一個(gè)比fa低整數(shù)倍的固定頻率fb作為D／A轉(zhuǎn)換器的工作頻率，實(shí)現(xiàn)了類似于“快”錄“慢”放的功能。如果取fa＝10fb，即A／D轉(zhuǎn)換器與D／A轉(zhuǎn)換器的工作頻率之比為10，則相當(dāng)于在描記音圖時(shí)將信號(hào)頻率降低了10倍或者說將音圖的時(shí)間軸拉長了10倍。
為使醫(yī)生能用多種手段進(jìn)行診斷，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)以控制信號(hào)流向，如將放大的聲音信號(hào)送耳機(jī)、示波器進(jìn)行實(shí)時(shí)聽診、視診，或在復(fù)現(xiàn)時(shí)將D／A轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)送耳機(jī)、示波器進(jìn)行重新聽診、視診，還可送熱筆記錄器描記音圖對(duì)紙帶波形進(jìn)行分析。
附


圖1、智能人體音圖儀模板結(jié)構(gòu)圖附圖2、A／D、D／A轉(zhuǎn)換板電路結(jié)構(gòu)圖附圖3、多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)電路圖
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)。音圖儀由六塊功能模板組成并配置了聲電傳感器、耳機(jī)、示波器，熱筆記錄器及微型打印機(jī)。各模板及配置件間通過數(shù)據(jù)、地址、控制總線連接，如附
圖1所示。
功能模板1為CPU模板，包括中心控制器8088／8086，定時(shí)器8253，中斷控制器8259，并行接口芯片8255，串引接口芯片8251和EPROM芯片。定時(shí)器8253產(chǎn)生定時(shí)時(shí)鐘脈沖，包括控制A／D轉(zhuǎn)換器采樣的工作頻率fa和控制D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的工作頻率fb。中斷控制器用以控制主程序分別跳轉(zhuǎn)至五個(gè)中斷服務(wù)程序吞程中斷服務(wù)程序，數(shù)據(jù)采集中斷服務(wù)程序，噪聲標(biāo)記中斷服務(wù)程序，計(jì)算監(jiān)控中斷服務(wù)程序和描記復(fù)現(xiàn)中斷服務(wù)程序。并行接口用于與鍵盤聯(lián)絡(luò)通訊，串行接口用于與PC機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試通訊，EPROM用于存放程序。
功能模板2為內(nèi)存板，640KRAM空間用于存放采集的聲音數(shù)據(jù)。
功能模板3為A／D、D／A轉(zhuǎn)換板，由A／D轉(zhuǎn)換器ADC0804和D／A轉(zhuǎn)換器DAC0832組成。A／D轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過放大的聲音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其采樣工作頻率fa由功能模板1的定時(shí)器程序控制給出，D／A轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過數(shù)字化處理的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)供描記或重新監(jiān)聽、監(jiān)視，其轉(zhuǎn)換工作頻率fb也由功能模板1的定時(shí)器在程序控制下給出。
功能模板4為前放板，由集成運(yùn)算放大器阻容濾波電路和吞咽起始信號(hào)控制器組成。集成運(yùn)放將聲電傳感器的微弱信號(hào)放大為前放信號(hào)，阻容濾波電路濾去1000Hz以上的噪聲，吞咽起始信號(hào)控制器即為吞咽起始觸發(fā)器，使吞咽開始即自動(dòng)開啟數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序。
功能模板5為功放及多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)板，包括功率放大Ⅰ、Ⅱ和多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)。集成功率放大器Ⅰ對(duì)D／A輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大輸出驅(qū)動(dòng)耳機(jī)，集成功率放大器Ⅱ?qū)⒎糯蟮腄／A輸出信號(hào)送至熱筆記錄器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)控制D／A輸出信號(hào)的流向，流向耳機(jī)示波器進(jìn)行重新監(jiān)聽、監(jiān)視、流向熱筆記錄器進(jìn)行音圖描記，或直接控制前放信號(hào)流向耳機(jī)示波器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽、監(jiān)視。
功能模板6為鍵盤板，包括按鍵、數(shù)據(jù)顯示器和狀態(tài)指示燈。按鍵包括0－9十個(gè)數(shù)字鍵，二十個(gè)參數(shù)鍵用以顯示某個(gè)參數(shù)值，描記、示波器顯示等七個(gè)功能鍵，用以執(zhí)行某種功能，數(shù)碼顯示器顯示參數(shù)值，狀態(tài)指示燈用以指示描記狀態(tài)或顯示參數(shù)狀態(tài)。微型打印機(jī)可打印各種參數(shù)值。
附圖2為A／D、D／A轉(zhuǎn)換板的電路結(jié)構(gòu)圖。由附
圖1中功能模板4輸出的前放信號(hào)，一路送附圖3所示的多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，供實(shí)時(shí)監(jiān)聽、監(jiān)視，另一路送附圖2所示的采樣保持器Lf398的輸入端。A／D轉(zhuǎn)換器ADC0804的模擬輸入端接至采樣保持器輸出端，由CPU輸出指令控制A／D轉(zhuǎn)換開始。本實(shí)施例中，當(dāng)采集信號(hào)時(shí)，CPU模板定時(shí)器輸出4KHz－－5KHz(fa)時(shí)鐘脈沖，即程序每隔250μS－200μS啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器一次，執(zhí)行一次數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序。用寫命令啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器，地址譯碼器輸入的地址線ADD0與讀WR線同時(shí)有效，A／D轉(zhuǎn)換器ADC0804的WR端有效，開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。同時(shí)ADD0WR信號(hào)經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)器74LS74翻轉(zhuǎn)，其輸出Q狀態(tài)使采樣保持器Lf398變至保持狀態(tài)。當(dāng)ADC0804完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后，其INTR端變?yōu)榈碗娢唤?jīng)二級(jí)反相使D觸發(fā)器74LS74復(fù)位，Q狀態(tài)使采樣保持器恢復(fù)至采樣(跟隨)狀態(tài)。CPU用讀命令取得模數(shù)轉(zhuǎn)換值，即ADD。RD有效，ADC0804D0－D7八位數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB送CPU控制存貯，同時(shí)INTR輸出端變?yōu)楦唠娢?。SYSRESET為系統(tǒng)復(fù)位線，其作用是使采樣保持器為采樣(跟隨)狀態(tài)。
人體音圖儀在完成描記復(fù)現(xiàn)功能時(shí)，D／A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，也同樣由CPU輸出指令控制轉(zhuǎn)換開始，本實(shí)施例中，當(dāng)描記復(fù)現(xiàn)時(shí)，CPU模板的定時(shí)器輸出400Hz－－500Hz(fb)時(shí)鐘脈沖，即程序每隔2.5ms－2ms執(zhí)行一次描記復(fù)現(xiàn)中斷服務(wù)程序，用寫命令將待轉(zhuǎn)換的8位數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線送至D／A轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)端，當(dāng)?shù)刂肪€ADD1和寫WR線同時(shí)有效時(shí)，DAC0832的WR端有效，鎖存數(shù)據(jù)并啟動(dòng)D／A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的模擬量，圖中運(yùn)算放大器1和2的作用是完成電平轉(zhuǎn)換即將0－5V電平轉(zhuǎn)換為±5V電平，輸出至多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)。
由于在復(fù)現(xiàn)描記時(shí)，D／A轉(zhuǎn)換器的工作頻率是A／D轉(zhuǎn)換器工作頻率的1／10，故復(fù)現(xiàn)描記的聲音信號(hào)頻率也降低了10倍，音圖時(shí)間軸拉長了10倍，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的工作頻率比可根據(jù)需要通過程序調(diào)整。
當(dāng)復(fù)現(xiàn)監(jiān)聽、監(jiān)視功能時(shí)，D／A轉(zhuǎn)換器的工作頻率fb則不必降低，同A／D轉(zhuǎn)換器的工作頻率一樣，即每隔250μS－200μS執(zhí)行一次描記復(fù)現(xiàn)中斷服務(wù)程序。
附圖3為多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)電路圖。多路電子開關(guān)電路的作用是控制信號(hào)流向，使音圖儀具有在采集信號(hào)的同時(shí)耳機(jī)示波器的實(shí)時(shí)監(jiān)聽監(jiān)視功能；所記錄存貯信號(hào)的復(fù)現(xiàn)監(jiān)聽、監(jiān)視功能及熱筆描記音圖的功能。
采用4052雙1－4路模擬開關(guān)作為主要的控制元件。當(dāng)音圖儀進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)，程序發(fā)出寫命令，4D觸發(fā)器74LS175的Q1Q2輸出為00狀態(tài)，4052的AA’開關(guān)閉合，電子開關(guān)A使熱筆功放輸入接地，電子開關(guān)A’使由功能模板4輸出的前放信號(hào)接至耳機(jī)功放電路及示波器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)聽、監(jiān)視。當(dāng)音圖儀對(duì)已記錄存貯的聲音信號(hào)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)監(jiān)聽、監(jiān)視時(shí)，程序發(fā)出另一條寫命令，4D觸發(fā)器74LS175Q1Q2輸出01狀態(tài)、4052的BB’開關(guān)閉合，電子開關(guān)B使熱筆功放輸入接地，電子開關(guān)B’使經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器復(fù)現(xiàn)的聲音信號(hào)經(jīng)1KHz低通濾波器接至耳機(jī)功放電路及示波器，執(zhí)行上述功能時(shí)，4D觸發(fā)器的Q3Q4輸出均為00狀態(tài)，熱筆不加熱，描記儀電機(jī)不動(dòng)作。
當(dāng)音圖儀對(duì)已記錄存貯的聲音信號(hào)進(jìn)行熱筆描記音圖時(shí)，程序發(fā)出另一條寫命令，4D觸發(fā)器74LS175Q1Q2輸出為10狀態(tài)，4052的CC’開關(guān)閉合，電子開關(guān)C使經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器復(fù)現(xiàn)并變頻后的聲音信號(hào)經(jīng)100Hz低通濾波器接至熱筆功放電路，電子開關(guān)C’使耳機(jī)功放及示波器輸入接地，此時(shí)，4D觸發(fā)器的Q3Q4輸出狀態(tài)為11，使熱筆加熱，描記儀電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型在臨床使用時(shí)，先將聲電傳感器固定于病人的相應(yīng)部位，監(jiān)測(cè)吞水音時(shí)令病人含水吞咽，功能模板4的吞咽起始信號(hào)控制器通過功能模板1的中斷控制器8259使程序自動(dòng)進(jìn)入吞程中斷服務(wù)程序，結(jié)束后再進(jìn)入數(shù)據(jù)采集中斷服務(wù)程序，啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器，采集數(shù)據(jù)，醫(yī)生可實(shí)時(shí)監(jiān)聽監(jiān)視并隨時(shí)作出噪音標(biāo)記，采樣結(jié)束后，程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入計(jì)算監(jiān)控中斷服務(wù)程序，通過各功能鍵顯示打印參數(shù)或描記音圖、重新監(jiān)聽、監(jiān)視等，本實(shí)用新型可用于監(jiān)測(cè)記錄吞水音、肺音和心音，可用于普查初篩早期癌癥。
權(quán)利要求1.一種醫(yī)學(xué)用智能人體音圖儀，包括由中心控制器、定時(shí)器、中斷控制器、存放程序的EPROM、接口芯片組成的CPU模板，存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存模板，完成模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換的A/D、D/A轉(zhuǎn)換模板，完成聲電轉(zhuǎn)換并放大的前放模板，將D/A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)放大，控制信號(hào)流向的功放及多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)模板，由數(shù)字鍵、功能鍵、參數(shù)鍵組成的鍵盤模板及將各模板和配置的耳機(jī)、示波器、熱筆記錄器連接起來的數(shù)據(jù)、地址、控制總線，其特征在于A/D、D/A轉(zhuǎn)換模板的地址譯碼器輸出的ADD。WR信號(hào)接至A/D轉(zhuǎn)換器的WR端，地址譯碼器輸出的ADD1WR信號(hào)接至D/A轉(zhuǎn)換器的WR端，當(dāng)熱筆記錄器描記音圖時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器WR端輸入的數(shù)模轉(zhuǎn)換工作頻率比A/D轉(zhuǎn)換器WR端輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換工作頻率低整數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)用智能人體音圖儀、其特征在于所述的功放及多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)模板的多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，輸入端分別接前放信號(hào)、D／A轉(zhuǎn)換器輸出和地，輸出端分別接耳機(jī)電路、示波器、熱筆功放電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制技術(shù)檢查記錄人體臟器聲音用以輔助診斷疾病的儀器。由六塊功能模板組成并配置有耳機(jī)、示波器、熱筆記錄器等。包括CPU、內(nèi)存、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、前放、功放及多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)和鍵盤板。耳機(jī)示波器可實(shí)時(shí)監(jiān)聽監(jiān)視，也可將記錄存貯的聲音信號(hào)復(fù)現(xiàn)監(jiān)聽監(jiān)視，熱筆記錄器可描記出音圖。音圖儀是通過控制A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的工作頻率解決聲音信號(hào)頻率高而記錄器頻率低的矛盾的。
文檔編號(hào)A61B8/00GK2062605SQ89218249
公開日1990年9月26日 申請(qǐng)日期1989年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月24日
發(fā)明者朱增梁, 朱云瑞, 侯傳斌, 陳荔香, 潘學(xué)義, 李志俊, 于浩 申請(qǐng)人:陳荔香, 朱云瑞, 朱增梁, 李志俊, 侯傳斌, 潘學(xué)義, 于浩