專利名稱：一種心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及心音信號(hào)處理領(lǐng)域，具體是一種心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置。
技術(shù)背景心音是人體最重要的生理信號(hào)之一，是臨床評(píng)估心血管系統(tǒng)功能狀態(tài)的一種基本方法，是心臟及大血管機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀況的反映。心音信號(hào)包含了能反映心臟正?；蛘卟±淼呢S富的信息，正常的心音包含第一心音(Si)、第二心音(S2)、第三心音(s;3)和第四心音 (S4)四個(gè)心音成份，其中S1、S2是可聽到的部分，S3、S4強(qiáng)度很弱，幾乎不可聽到。如果心臟功能出現(xiàn)異常或者心血管出現(xiàn)病變，心音中將包含除Si、S2之外的其他外雜音成份，這些出現(xiàn)的雜音和畸變等重要的診斷信息，可以反映心血管疾病尚和一些難以產(chǎn)生臨床及病理改變以前的癥狀。心音信號(hào)中包含了這些豐富的信息，在檢測(cè)該類型疾病的領(lǐng)域，心音信號(hào)有著無可比擬的優(yōu)越性。同時(shí)心音信號(hào)的檢測(cè)方便、無創(chuàng)、花費(fèi)極小，可作為心臟病檢測(cè)、 預(yù)防的常規(guī)手段。然而傳統(tǒng)的心臟聽診技術(shù)是以人耳聽音來進(jìn)行的，這種方式依賴于人耳聽力的靈敏度和聽者的主觀經(jīng)驗(yàn)與判斷能力，其作用有很大的局限性。臨床上由于心音信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)隨著疾病類型和不同人的體質(zhì)有著較大的變化，導(dǎo)致心音傳感器獲得的信號(hào)質(zhì)量難以保證。心音信號(hào)較弱時(shí)，導(dǎo)致模數(shù)轉(zhuǎn)換之后信號(hào)信噪比降低，無法保證后續(xù)分段和診斷算法對(duì)信號(hào)信噪比的要求。如果信號(hào)過強(qiáng)，將會(huì)在信號(hào)的峰值附近導(dǎo)致心音信號(hào)的失真，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致后續(xù)處理無法完成。可以采用大線性度的放大器和高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器來克服前面的問題，但是這無疑會(huì)大大增加設(shè)備的成本。而且心音信號(hào)強(qiáng)度本身也是心音信號(hào)的重要特征之一，因此傳統(tǒng)的自動(dòng)增益控制電路用在心音采集領(lǐng)域也不適應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服心音信號(hào)強(qiáng)度變化大而對(duì)信號(hào)采集造成的困難， 提供一種通過程控放大濾波裝置使信號(hào)到達(dá)模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置時(shí)能量適中、并且真實(shí)的心音信號(hào)強(qiáng)度可以準(zhǔn)確的獲得的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置。本實(shí)用新型包括心音傳感器采集心音信號(hào)傳輸給程控放大濾波裝置，程控放大濾波裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行提高精度和濾除噪聲的處理，并將處理后的信號(hào)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸給中央處理器；中央處理器還連接控制程控放大濾波裝置。程控放大濾波裝置位于心音傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置之間，可以對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提高信號(hào)采集的精度和濾除部分噪聲。而通過中央處理器自適應(yīng)的設(shè)置程控放大濾波裝置的電平增益可以有效控制，這樣可以針對(duì)不同的人的心音強(qiáng)度情況進(jìn)行調(diào)整，提高信號(hào)采集質(zhì)量并防止信號(hào)失真。而且心音調(diào)整率可以通過中央處理器進(jìn)行評(píng)估，通過此裝置可以實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)范圍與模數(shù)轉(zhuǎn)換范圍的匹配。程控放大濾波裝置可以通過中央處理器靈活設(shè)置濾波模式(低通、高通、帶通、帶阻)，可以靈活設(shè)置帶寬、通帶頻率、阻帶頻率等，針對(duì)不同的采集環(huán)境進(jìn)行濾波的自適應(yīng)設(shè)置可以有效提高心音信號(hào)的質(zhì)量。進(jìn)一步的，所述程控放大濾波裝置包括依次連接的實(shí)現(xiàn)與心音傳感器之間的信號(hào)匹配的預(yù)處理放大裝置，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的帶外噪聲濾除的程控濾波裝置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大/壓縮的信號(hào)匹配放大裝置。上述預(yù)處理放大裝置實(shí)現(xiàn)與心音傳感器之間的信號(hào)匹配，通過自適應(yīng)程序控制將不同心音信號(hào)準(zhǔn)確控制在最佳的濾波器所需電平范圍內(nèi)，以達(dá)到最佳的濾波效果。此放大器應(yīng)具有低噪聲，高共模抑制比，低電平漂移，可程序控制等特點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)是容易的，具有多種方案，例如為集成程控增益放大器(如AD60;3)，具有集成度高、低漂移、低非線性、高共模抑制比和寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)；或者為集成運(yùn)算放大器(例如AD620)和程控電阻網(wǎng)絡(luò)(例如 ad5231)(或數(shù)字電位器)，具有設(shè)置靈活，器件豐富等特點(diǎn)。上述程控濾波裝置實(shí)現(xiàn)信號(hào)的帶外噪聲的濾除工作，可以根據(jù)需要設(shè)置工作模式如低通、高通、帶通、帶阻等，并可以設(shè)定通帶頻率、阻帶頻率等參數(shù)，在不同環(huán)境中濾除不同類型的噪聲實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的可靠采集。其實(shí)現(xiàn)是容易的，具有多種方案，例如通過集成程控濾波電路實(shí)現(xiàn)(如MAX^2)，MAX262可以通過改變輸入時(shí)鐘頻率完成直流到170KHz頻率范圍內(nèi)的高通、低通、帶通以及帶阻濾波器的設(shè)計(jì)，而且外圍電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序控制方便；或者通過集成運(yùn)算放大器(AD620)和開關(guān)電容實(shí)現(xiàn)程控濾波器。上述信號(hào)匹配放大裝置使濾波以后的信號(hào)能適合模數(shù)轉(zhuǎn)換的范圍，可以為固定放大倍數(shù)的低噪聲、低漂移運(yùn)算放大器。進(jìn)一步的，與所述預(yù)處理放大裝置和程控濾波裝置連接設(shè)置有信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置，信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置通過對(duì)采集到的心音信號(hào)的強(qiáng)度和信噪比等指標(biāo)進(jìn)行衡量和評(píng)估， 產(chǎn)生放大和濾波裝置的控制信號(hào)，并記錄原始心音信號(hào)的強(qiáng)度和信噪比指標(biāo)。上述信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置可以為中央處理器或者由一單片機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量的評(píng)估。進(jìn)一步的，與所述中央處理器連接設(shè)置有顯示裝置，可以顯示各種數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型提供的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置利用電子信息技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，通過程控放大濾波裝置實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)采集的模擬信號(hào)處理電路，提高心音信號(hào)采集的精度和可靠性，增加了心音信號(hào)采集設(shè)備的設(shè)計(jì)靈活性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電氣原理圖；圖2為圖1中程控放大濾波裝置的電氣原理圖；圖3為實(shí)施例中預(yù)處理放大裝置的電氣原理圖；圖4為實(shí)施例中程控濾波裝置的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
下面以非限定性的實(shí)施例來進(jìn)一步解釋、說明本技術(shù)方案。一種心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，如圖1及圖2所示，心音傳感器采集心音信號(hào)傳輸給程控放大濾波裝置，程控放大濾波裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行提高精度和濾除噪聲的處理，
4并將處理后的信號(hào)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸給中央處理器；中央處理器還連接控制程控放大濾波裝置，中央處理器連接有顯示裝置。程控放大濾波裝置包括依次連接的實(shí)現(xiàn)與心音傳感器之間的信號(hào)匹配的預(yù)處理放大裝置，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的帶外噪聲濾除的程控濾波裝置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大/壓縮的信號(hào)匹配放大裝置。與所述預(yù)處理放大裝置和程控濾波裝置連接設(shè)置有信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置， 通過對(duì)采集到的心音信號(hào)進(jìn)行評(píng)估產(chǎn)生預(yù)處理放大裝置和程控濾波裝置的控制信號(hào)，本例中信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置為中央處理器，利用中央處理器處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量的評(píng)估是已有技術(shù)，不在贅述。預(yù)處理放大裝置的實(shí)現(xiàn)是容易的，例如如圖3所示，采用集成運(yùn)算放大器AD620和程控電阻網(wǎng)絡(luò)ad5231 ；程控濾波裝置的實(shí)現(xiàn)是容易的，例如如圖4所示，采用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)算放大器AD620。采集信號(hào)時(shí)，心音傳感器采集心音信號(hào)，傳輸給預(yù)處理放大裝置進(jìn)行預(yù)處理，再將預(yù)處理后的信號(hào)傳輸給程控濾波裝置進(jìn)行帶外噪聲的濾除，再由信號(hào)匹配放大裝置進(jìn)行進(jìn)一步的放大，使濾波以后的信號(hào)能適合模數(shù)轉(zhuǎn)換的范圍，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸給中央處理器進(jìn)行評(píng)估，采集到合適的心音信號(hào)，并可由顯示裝置進(jìn)行顯示。
權(quán)利要求1.一種心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于包括心音傳感器采集心音信號(hào)傳輸給程控放大濾波裝置，程控放大濾波裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行提高精度和濾除噪聲的處理，并將處理后的信號(hào)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸給中央處理器；中央處理器還連接控制程控放大濾波裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于所述程控放大濾波裝置包括依次連接的實(shí)現(xiàn)與心音傳感器之間的信號(hào)匹配的預(yù)處理放大裝置，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的帶外噪聲濾除的程控濾波裝置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大/壓縮的信號(hào)匹配放大裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于所述預(yù)處理放大裝置為集成程控增益放大器或者為集成運(yùn)算放大器和程控電阻網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于所述程控濾波裝置為集成程控濾波電路或者為集成運(yùn)算放大器和開關(guān)電容組成的程控濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于所述信號(hào)匹配放大裝置為固定放大倍數(shù)的運(yùn)算放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于 與所述預(yù)處理放大裝置和程控濾波裝置連接設(shè)置有信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置，通過對(duì)采集到的心音信號(hào)進(jìn)行評(píng)估產(chǎn)生預(yù)處理放大裝置和程控濾波裝置的控制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于所述信號(hào)質(zhì)量評(píng)估裝置為中央處理器或者為一單片機(jī)模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于與所述中央處理器連接設(shè)置有顯示裝置。
專利摘要一種心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置，其特征在于包括心音傳感器采集心音信號(hào)傳輸給程控放大濾波裝置，程控放大濾波裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行提高精度和濾除噪聲的處理，并將處理后的信號(hào)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸給中央處理器；中央處理器還連接控制程控放大濾波裝置。本實(shí)用新型提供的心音信號(hào)采集程控放大濾波裝置利用電子信息技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，通過程控放大濾波裝置實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)采集的模擬信號(hào)處理電路，提高心音信號(hào)采集的精度和可靠性，增加了心音信號(hào)采集設(shè)備的設(shè)計(jì)靈活性。
文檔編號(hào)A61B7/04GK202005762SQ201120057149
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者劉峰, 劉振, 楊星海, 江海鷹, 王玉泰, 魏長(zhǎng)智 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)