[发明专利]一种手持式语音播报心音检测装置

摘要

本发明公开了一种手持式语音播报心音检测装置，通过采集心音信号，自动分析其心率和心音综合指数，并且采用语音播报分析结果，为用户自助检测心音提供一种新的平台。本装置具有语音播报、心率测量、心音综合指数测量、发送心音检测报告、存储异常心音的功能。本发明提出了心音综合指数，它是一种反应心音在时域和频域综合特性的量化指标，再通过检测心率，本装置能更加全面的检测心音的状态，为用户提供准确的检测结果。本发明的手持式结构和语音播报交互方式，能够给用户使用带来方便，提高用户体验。本发明为用户自助检测心音提供一种新的平台，能够广泛应用于生活、科研以及教学活动中。

主权项

1.一种手持式语音播报心音检测装置，采用手持式的便携结构，对采集的心音进行心音综合指数分析，并以语音播报的形式将分析结果告知用户；其特征在于：装置包括心音传感器(1)、手持柄(3)以及电源开关(4)、启动键(5)、短信发送键(6)、语音播报口(2)；装置内设有语音播报器、短信发送模块、采集器、存储器和微处理器MCU，所述语音播报口相连于所述语音播报器，所述短信发送键相连于所述短信发送模块，心音通过所述采集器的放大、滤波、数字化ADC进入所述微处理器MCU，所述微处理器MCU通过心率和心音综合指数计算方法得出结果，再通过所述语音播报器将结果通过所述语音播报口播报反馈回用户，如果结果判断为异常心音，则将异常心音存储到所述存储器中，并通过所述短信发送模块将本次的检测报告发送到指定手机；所述心音传感器(1)由圆形采集头加上具有放大、滤波功能的电路组成；所述语音播报口(2)下放置着以语音合成芯片为核心的语音播报模块；所述手持柄(3)由圆柱形的塑料材料制成，内部装着所述微处理器MCU、语音播报模快、短信发送模块、存储器；所述心音传感器(1)为圆形，位于装置的最前端，便于贴在胸腔位置采集心音；所述手持柄(3)位于所述心音传感器(1)后面，所述手持柄(3)为圆柱形，便于手握；所述语音播报口(2)位于所述手持柄(3)的靠近采集头位置，以便在使用时不被手指遮住；所述电源开关(4)、启动键(5)、短信发送键(6)位于所述手持柄(3)的尾部或底端，便于在手持时使用大拇指进行按键操作；所述语音播报模块能过和微处理器MCU通过串口通信，以既定的通信协议帧结构把需要播报的结果或提示音按字节发送，通过解码数模转换后扬声器播放；所述心音综合指数的计算方法，具体步骤为：步骤1:将心音信号ADC后的数字心音信号a(n)进行半降序排列，从而得到前50％数据是有序的序列b(m)m＝0，1,2,......N，n＝0，1,2,......N；然后计算阈值L：L＝b([αT0])；其中T0为采集时间，α为比例系数，本装置取α＝0.3s‑1，[]代表取整运算；步骤2:以K₀为预设峰值跨度，以a(0)为起点，在跨度内找到寻找最大值，如果该最大值大于阈值L，则该最大值为峰值，否则向后移动半个跨度，如此循环，直至寻找到第一个和第二个峰值a(x)、a(y)；K₀＝C·f_s其中为f_s采样频率，C＝0.5s；计算心率次/分钟，f_s为采样频率，η为单位换算系数，当f_s单位是赫兹，Q单位为1时，η＝60；步骤3：重复步骤2寻找全部峰值并计算出实测峰值跨度序列{K′i}，i＝1，2，......M，M为峰值的数目减1；步骤4：计算心率齐整偏差：i＝1，2，......M且i≠j；其中Max()为最大值函数，获取指定序列的最大值；{|K′_i‑K′_j|}指由K′_i和K′_j相减后取绝对值所得的序列；步骤5：对信号a(n)作FFT变换，并计算其在频域上的能量谱密度；步骤6：计算能量谱集中指标ε＝E1/E2；E1是能量谱密度在0～200Hz上的积分，E2是能量谱密度在0～700Hz上的积分，由于心音的频谱主要集中在700Hz以下，此处为了节省计算资源，使用E2代表总能量；步骤7:计算心率指数z1：当心率每分钟在50～60或100～110次时，心率指数为0.6；当心率每分钟在60～70或90～100次时，心率指数为0.8；当心率每分钟在70～90次时，心率指数为1.0；同时满足心率在50至110次每分钟范围内，心率超出此范围时，该心率指标已经不正常，没有量化的意义，不再计算该指标；步骤8:计算心率齐整指标z₂：ΔT是步骤4中的心率齐整偏差，T为心音周期，使用T＝60/v，v是心率，要求心率偏差不能超过20％，所以μ取0.2，超过则为心率不齐，不再计算该指标；步骤9:计算频域能量谱分布指标z₃：ε为能量谱集中指标，正常心音的能量集中在第一心音(40Hz～60Hz)和第二心音(60Hz～100Hz)，所以要求至少80％的能量集中在0～200Hz的范围内，所以取φ＝0.8，否则心音不正常，不再量化计算该指标；步骤10：计算心音综合指数Z＝100·∑ηizi，i＝1，2，3；且满足条件50

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