柔性电子听诊装置、体音确定装置及听诊系统转让专利

申请号 : CN202010217141.4

文献号 : CN111388003B

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发明人 : 冯雪王刚马寅佶

申请人 : 清华大学

摘要 :

本公开涉及一种柔性电子听诊装置、体音确定装置及听诊系统,听诊装置电连接于体音确定装置,所述装置包括:信号采集单元,用于采集被检测对象的多个第一声音信号,信号处理单元,用于对多个第一声音信号进行处理,得到多个第二声音信号,信号传输单元,用于传输多个第二声音信号至所述体音确定装置,以使得体音确定装置确定所述待检测信号,并确定待检测信号在被检测对象的发声位置,柔性电路板,柔性封装单元,用于封装柔性电路板、信号采集单元、信号处理单元、信号传输单元。通过以上装置,本公开实施例可以实现主动降噪,并且,可以利用多个第二声音信号确定待检测信号的发声位置,从而实现声源定位。

权利要求 :

1.一种多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,其特征在于,电连接于体音确定装置,所述装置包括:信号采集单元,用于采集被检测对象的多个第一声音信号,其中,所述信号采集单元包括M个拾音传感器,M为大于或等于3的奇数,所述多个第一声音信号包括噪声信号和混合声音信号,所述混合声音信号为待检测信号与噪声信号的混合,所述M个拾音传感器的其中之一用于采集噪声信号,其余的M-1个拾音传感器用于采集混合声音信号,所述待检测信号包括肠鸣音、心音、肺音中的至少一种;

信号处理单元,电连接于所述信号采集单元,用于对所述多个第一声音信号进行处理,得到多个第二声音信号;

信号传输单元,电连接于所述信号处理单元,用于传输所述多个第二声音信号至所述体音确定装置,以使得所述体音确定装置确定所述待检测信号,并确定所述待检测信号在被检测对象的发声位置;

柔性电路板,由第一柔性材料制成,所述信号采集单元、所述信号处理单元、所述信号传输单元设置于所述柔性电路板上,柔性封装单元,由第二柔性材料制成,用于封装所述柔性电路板、所述信号采集单元、所述信号处理单元、所述信号传输单元;

其中,所述柔性封装单元从上至下依次包括第一封装层、第二封装层、第三封装层、第四封装层,所述第一封装层为所述柔性封装单元的顶层,所述第四封装层为所述柔性封装单元的底层,所述柔性电路板设置于所述第二封装层和所述第三封装层之间,所述第一柔性材料包括聚酰亚胺,所述柔性电路板的厚度≤0.5mm,最小弯曲半径≥

2mm,

所述第二柔性材料包括柔性聚合物材料和柔性声学超材料,所述第一封装层及所述第四封装层由所述柔性聚合物材料制成,所述第二封装层和所述第三封装层由所述柔性声学超材料制成;

其中,所述柔性声学超材料包括PI薄膜、EVA泡棉,所述第二封装层包括PI薄膜层和EVA泡棉层,所述第二封装层的EVA泡棉层设置有多个条形槽,所述第三封装层包括EVA泡棉层,所述柔性电路板设置于所述第二封装层的EVA泡棉层与所述第三封装层的EVA泡棉层之间,所述柔性聚合物材料包括硅胶、聚二甲基硅氧烷PDMS、共聚酯Ecoflex中的至少一种,所述第四封装层远离所述第三封装层的一侧设置有多个环状槽。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,M个拾音传感器设置于所述柔性电路板被所述第二封装层覆盖的一侧的中心线上,各个相邻拾音传感器之间的距离相等,M-1个听筒与除中间的拾音传感器以外的M-1个拾音传感器一一对应地设置于所述柔性电路板的另一层,且贯通所述第三封装层和所述第四封装层,在M-1个听筒与M-1个拾音传感器之间设置有开孔,其中,所述中间的拾音传感器用于采集噪声信号,除所述中间的拾音传感器以外的M-1个拾音传感器用于采集混合声音信号。

3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述拾音传感器包括MEMS麦克风、驻极体麦克风、压电传感器,所述听筒为膜型或钟型,所述听筒的长度为1.8mm 2.5mm,所述听筒由~亚克力制成,各个听筒与各个拾音传感器通过粘结剂粘接。

4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述信号传输单元包括无线传输模块,所述信号传输单元利用无线传输模块将所述多个第二声音信号传输至所述体音确定装置。

5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括存储单元,所述存储单元电连接于所述信号处理单元和信号传输单元,用于存储所述多个第二声音信号。

6.一种体音确定装置,其特征在于,电连接于如权利要求1 5任一项所述的多通道主动~降噪的柔性电子听诊装置,所述多通道主动降噪的柔性电子听诊装置用于获取并传输被检测对象的多个第二声音信号,所述体音确定装置包括:无线传输单元,用于接收所述多个第二声音信号;

运算单元,电连接于所述无线传输单元,用于:

将所述多个第二声音信号中的噪声信号及混合声音信号进行自适应滤波处理,以滤除噪声信号,得到待检测信号,所述待检测信号包括肠鸣音、心音、肺音中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述运算单元,还用于:

利用所述多个第二声音信号确定多个待检测信号;

将每个待检测信号进行加窗分帧处理,并对得到的各个帧进行短时FFT变换,得到待检测信号的互功率谱函数;

对所述互功率谱函数进行处理,得到时延估计值;

根据最小二乘法及所述时延估计值对被检测对象的声源位置进行定位,以确定所述待检测信号在被测对象的发声位置。

8.一种听诊系统,其特征在于,所述系统包括:

如权利要求1 5任一项所述的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,用于获取并传输~被检测对象的多个第二声音信号;

如权利要求6或7所述的体音确定装置,电连接于所述多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,以得到待检测信号,并确定所述待检测信号在被检测对象的发声位置。

说明书 :

柔性电子听诊装置、体音确定装置及听诊系统

技术领域

[0001] 本公开涉及电子器件技术领域,尤其涉及一种柔性电子听诊装置、体音确定装置及听诊系统。

背景技术

[0002] 身体的各种体音是人体重要的生理信号之一,例如,肠鸣音是小肠运动状态的反映,也是检测胃肠道疾病的一个重要指标,如消化道疾病(肠易激综合征、炎性肠病)判断,摄入物对肠胃刺激的判断,腹腔手术后恢复情况(术后肠梗阻)判断等。但肠鸣音不似心音、肺音那样比较有规律性,它的声音信号具有非周期性、随机性强、噪声大、信号弱、个体差异性大,因此给肠鸣音检测和信号处理带来很大困难。
[0003] 相关技术中的电子听诊器在人处于运动或工作状态下,采集到的微弱肠鸣音信号会混有听诊器和皮肤和衣服摩擦噪声、周围环境各种噪声,同时也会受到人体内心肺音、血流声、呼吸等噪声干扰,而且这些噪声有时甚至远大于肠鸣音强度,其频段也和肠鸣音存在一些共享的频段,通过传统的滤波等信号处理手段均很难消除这些噪声,是目前肠鸣音监测最大的难题之一。目前市场上的电子听诊器普遍是单通道听头,且大部分部件都是硬质刚性,设备重量体积较大,集成度低,不能实现肠鸣音降噪和定位功能。
[0004] 可见,相关技术中的电子听诊器已经不能满足肠鸣音信号听诊需求。

发明内容

[0005] 有鉴于此,本公开提出了一种多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,电连接于体音确定装置,所述装置包括:
[0006] 信号采集单元,用于采集被检测对象的多个第一声音信号,其中,所述信号采集单元包括M个拾音传感器,M为大于或等于3的奇数,所述多个第一声音信号包括噪声信号和混合声音信号,所述混合声音信号为待检测信号与噪声信号的混合,所述M个拾音传感器的其中之一用于采集噪声信号,其余的M-1个拾音传感器用于采集混合声音信号,所述待检测信号包括肠鸣音、心音、肺音中的至少一种;
[0007] 信号处理单元,电连接于所述信号采集单元,用于对所述多个第一声音信号进行处理,得到多个第二声音信号;
[0008] 信号传输单元,电连接于所述信号处理单元,用于传输所述多个第二声音信号至所述体音确定装置,以使得所述体音确定装置确定所述待检测信号,并确定所述待检测信号在被检测对象的发声位置;
[0009] 柔性电路板,由第一柔性材料制成,所述信号采集单元、所述信号处理单元、所述信号传输单元设置于所述柔性电路板上,
[0010] 柔性封装单元,由第二柔性材料制成,用于封装所述柔性电路板、所述信号采集单元、所述信号处理单元、所述信号传输单元。
[0011] 在一种可能的实施方式中,所述柔性封装单元从上至下依次包括第一封装层、第二封装层、第三封装层、第四封装层,所述第一封装层为所述柔性封装单元的顶层,所述第四封装层为所述柔性封装单元的底层,所述柔性电路板设置于所述第二封装层和所述第三封装层之间,
[0012] 所述第一柔性材料包括聚酰亚胺,所述柔性电路板的厚度≤0.5mm,最小弯曲半径≥2mm,
[0013] 所述第二柔性材料包括柔性聚合物材料和柔性声学超材料,所述第一封装层及所述第四封装层由所述柔性聚合物材料制成,所述第二封装层和所述第三封装层由所述柔性声学超材料制成。
[0014] 在一种可能的实施方式中,所述柔性声学超材料包括PI薄膜、EVA泡棉,所述第二封装层包括PI薄膜层和EVA泡棉层,所述第二封装层的EVA泡棉层设置有多个条形槽,所述第三封装层包括EVA泡棉层,所述柔性电路板设置于所述第二封装层的EVA泡棉层与所述第三封装层的EVA泡棉层之间,所述柔性聚合物材料包括硅胶、聚二甲基硅氧烷PDMS、共聚酯Ecoflex,所述第四封装层远离所述第三封装层的一侧设置有多个环状槽。
[0015] 在一种可能的实施方式中,M个拾音传感器设置于所述柔性电路板被所述第二封装层覆盖的一侧的中心线上,各个相邻拾音传感器之间的距离相等,
[0016] M-1个听筒与除中间的拾音传感器以外的M-1个拾音传感器一一对应地设置于所述柔性电路板的另一层,且贯通所述第三封装层和所述第四封装层,在M-1个听筒与M-1个拾音传感器之间设置有开孔,
[0017] 其中,所述中间的拾音传感器用于采集噪声信号,除所述中间的拾音传感器以外的M-1个拾音传感器用于采集混合声音信号。
[0018] 在一种可能的实施方式中,所述拾音传感器包括MEMS麦克风、驻极体麦克风、压电传感器,所述听筒为膜型或钟型,所述听筒的长度为1.8mm~2.5mm,所述听筒由亚克力制成,各个听筒与各个拾音传感器通过粘结剂粘接。
[0019] 在一种可能的实施方式中,所述信号传输单元包括无线传输模块,所述信号传输单元利用无线传输模块将所述多个第二声音信号传输至所述体音确定装置。
[0020] 在一种可能的实施方式中,所述装置还包括存储单元,所述存储单元电连接于所述信号处理模块和信号传输模块,用于存储所述多个第二声音信号。
[0021] 根据本公开的另一方面,提出了一种体音确定装置,电连接于所述的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,所述多通道主动降噪的柔性电子听诊装置用于获取并传输被检测对象的多个第二声音信号,所述体音确定装置包括:
[0022] 无线传输单元,用于接收所述多个第二声音信号;
[0023] 运算单元,电连接于所述无线传输单元,用于:
[0024] 将所述多个第二声音信号中的噪声信号及混合声音信号进行自适应滤波处理,以滤除噪声信号,得到待检测信号,所述待检测信号包括肠鸣音、心音、肺音中的至少一种。
[0025] 在一种可能的实施方式中,所述运算单元,还用于:
[0026] 利用所述多个第二声音信号确定多个待检测信号;
[0027] 将每个待检测信号进行加窗分帧处理,并对得到的各个帧进行短时FFT变换,得到待检测信号的互功率谱函数;
[0028] 对所述互功率谱函数进行处理,得到时延估计值;
[0029] 根据最小二乘法及所述时延估计值对被检测对象的声源位置进行定位,以确定所述待检测信号在被测对象的发声位置。
[0030] 根据本公开的另一方面,提出了一种听诊系统,所述系统包括:
[0031] 所述的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,用于获取并传输被检测对象的多个第二声音信号;
[0032] 所述的体音确定装置,电连接于所述多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,以得到待检测信号,并确定所述待检测信号在被检测对象的发声位置。
[0033] 通过以上装置,本公开实施例可以利用M个拾音传感器采集包括噪声信号和混合声音信号的多个第一声音信号,并对多个第一声音信号进行处理得到多个第二声音信号后,传输给体音确定装置,以使得体音确定装置利用多个第二声音信号得到去除噪声信号的待检测信号,从而实现主动降噪,并且,可以利用多个第二声音信号确定待检测信号的发声位置,从而实现声源定位,另外,柔性电路板和柔性封装单元均采用柔性材料制成,可以使得多通道主动降噪的柔性电子听诊装置呈现出轻、薄、柔等特性,携带方便,生物兼容性好、异物感弱,具有较高的延展性,可以贴敷在被检测对象的身体部位实现信号采集。并且,通过所述柔性封装单元,所述装置还可以实现被动降噪,将一些噪声信号滤除,这样,本公开实施例的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置可以结合主动和被动降噪,以使得得到的待检测信号更加纯净。
[0034] 根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

[0035] 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。
[0036] 图1示出了根据本公开一实施方式的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置的示意图。
[0037] 图2示出了根据本公开一实施方式的柔性电路板的示意图。
[0038] 图3示出了根据本公开一实施方式的封装单元的示意图。
[0039] 图4示出了根据本公开一实施方式的体音确定装置。
[0040] 图5示出了根据本公开一实施方式的确定待检测信号的示意图。
[0041] 图6示出了根据本公开一实施方式的声源定位的示意图。

具体实施方式

[0042] 以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
[0043] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0044] 另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。
[0045] 相关技术中的电子听诊器无法实现主动降噪,并且肠鸣音产生的部位较多,例如包括大肠、小肠、结肠等,也需要对发出声音信号的声源位置进行定位,相关技术中的电子听诊器同样无法做到对声源位置进行定位。
[0046] 请参阅图1,图1示出了根据本公开一实施方式的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置的示意图。
[0047] 如图1所示,多通道主动降噪的柔性电子听诊装置电连接于体音确定装置,所述装置包括:
[0048] 信号采集单元10,用于采集被检测对象的多个第一声音信号,其中,所述信号采集单元10包括M个拾音传感器(图1未示出),M为大于或等于3的奇数,所述多个第一声音信号包括噪声信号和混合声音信号,所述混合声音信号为待检测信号与噪声信号的混合,所述M个拾音传感器的其中之一用于采集噪声信号,其余的M-1个拾音传感器用于采集混合声音信号,所述待检测信号包括肠鸣音、心音、肺音中的至少一种;
[0049] 信号处理单元20,电连接于所述信号采集单元10,用于对所述多个第一声音信号进行处理,得到多个第二声音信号;
[0050] 信号传输单元30,电连接于所述信号处理单元20,用于传输所述多个第二声音信号至所述体音确定装置,以使得所述体音确定装置确定所述待检测信号,并确定所述待检测信号在被检测对象的发声位置;
[0051] 柔性电路板40,由第一柔性材料制成,所述信号采集单元10、所述信号处理单元20、所述信号传输单元30设置于所述柔性电路板40上,
[0052] 柔性封装单元50,由第二柔性材料制成,用于封装所述柔性电路板40、所述信号采集单元10、所述信号处理单元20、所述信号传输单元30。
[0053] 通过以上装置,本公开实施例可以利用M个拾音传感器采集包括噪声信号和混合声音信号的多个第一声音信号,并对多个第一声音信号进行处理得到多个第二声音信号后,传输给体音确定装置,以使得体音确定装置利用多个第二声音信号得到去除噪声信号的待检测信号,从而实现主动降噪,并且,可以利用多个第二声音信号确定待检测信号的发声位置,从而实现声源定位,另外,柔性电路板和柔性封装单元均采用柔性材料制成,可以使得多通道主动降噪的柔性电子听诊装置呈现出轻、薄、柔等特性,携带方便,生物兼容性好、异物感弱,具有较高的延展性,可以贴敷在被检测对象的身体部位实现信号采集。并且,通过所述柔性封装单元,所述装置还可以实现被动降噪,将一些噪声信号滤除,这样,本公开实施例的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置可以结合主动和被动降噪,以使得得到的待检测信号更加纯净。
[0054] 请参阅图2,图2示出了根据本公开一实施方式的柔性电路板的示意图。
[0055] 如图2所示,在一种可能的实施方式中,在柔性电路板上设置有信号采集单元,包括M个拾音传感器,这里以M为3进行示例性说明,信号采集单元包括拾音传感器102、103、104,拾音传感器102~104设置与柔性电路板的中心线上,且,拾音传感器103到拾音传感器
102的距离与到拾音传感器104的距离相等,其中拾音传感器103用于采集噪声信号,拾音传感器102和拾音传感器104用于采集混合声音信号。
[0056] 如图2所示,在一种可能的实施方式中,在柔性电路板上设置有信号处理模块,信号处理模块可以包括滤波及放大组件106、AD转换组件105,滤波及放大组件106可以将采集得到的第一声音信号进行滤波放大处理;AD转换组件105可以将滤波及放大组件106输出的信号进行模拟数字转换处理,从而将模拟信号转换为数字信号,得到多个第二声音信号。当然,信号处理模块20还可以包括其他用于信号处理的组件,在此不做限定,并且,本公开实施例对AD转换组件105、滤波及放大组件106的具体实现方式不做限定,本领域技术人员可以根据需要选择和确定。
[0057] 如图2所示,在一种可能的实施方式中,在柔性电路板上设置有信号传输单元,信号传输单元可以包括蓝牙芯片组件100和天线组件101,信号传输单元可以通过蓝牙将多个第二声音信号传输到体音确定装置2。当然,应该明白的是,以上虽然已蓝牙为例对信号传输单元进行了说明,但是,在其他的实施方式中,信号传输单元还可以包括其他无线通信模块,例如WiFi模块,ZigBee模块等,对此,本公开实施例不做限定。
[0058] 本公开实施例通过设置信号传输单元为无线传输方式,使得装置的连线配置较有线传输方式更为简洁,从而减小了装置体积,装置可以被设置为贴片形式,较为轻薄,便于长期监测体音,提高了用户体验。
[0059] 如图2所示,在一种可能的实施方式中,所述装置还可以包括存储单元107,所述存储单元107也可以设置于柔性电路板上,所述存储单元107电连接于所述信号处理模块和信号传输模块,用于存储所述多个第二声音信号。
[0060] 如图2所示,在一种可能的实施方式中,所述装置还可以包括供电单元108,供电单元108可以为所述装置的各个单元和组件提供电能,在一个示例中,供电单元108可以为可充电锂电池,为减小体积,锂电池可以选择轻薄类型的锂电池,为了方便电池充电,充电端口的金属触点可以延伸至柔性封装单元50的表面。
[0061] 在一种可能的实施方式中,所述拾音传感器可以包括MEMS麦克风、驻极体麦克风、压电传感器或者他们的组合。
[0062] 在一种可能的实施方式中,所述第一柔性材料包括聚酰亚胺PI材料,所述柔性电路板40的厚度≤0.5mm,最小弯曲半径≥2mm,由第一柔性材料作为衬底制成柔性电路板,可以承担电路板弯曲和拉伸变形,从而提高电路板的延展性。
[0063] 请参阅图3,图3示出了根据本公开一实施方式的封装单元的示意图。
[0064] 在一种可能的实施方式中,如图3所示,所述柔性封装单元从上至下依次可以包括第一封装层301(第一层)、第二封装层302(第二层)、第三封装层303(第三层)、第四封装层304(第四层),所述第一封装层301为所述柔性封装单元50的顶层,所述第四封装层304为所述柔性封装单元50的底层,所述柔性电路板40设置于所述第二封装层302和所述第三封装层303之间,通过柔性封装单元的多层设计,以对柔性电路板进行封装,可以实现较佳的被动降噪,并可以提高装置的延展性。在制作柔性封装单元时,可以首先制作封装模具,再向模具中灌注第二柔性材料(例如硅胶),待第二柔性材料固化封装成型,在模具下表面形成一些环状降噪结构,以进一步实现噪声隔离、被动降噪。
[0065] 在一种可能的实施方式中,所述第二柔性材料可以包括柔性聚合物材料和柔性声学超材料,所述第一封装层301及所述第四封装层304可以由所述柔性聚合物材料制成,所述第二封装层302和所述第三封装层303可以由所述柔性声学超材料制成。
[0066] 在一个示例中,所述柔性声学超材料可以包括PI薄膜、EVA泡棉,所述第二封装层302可以包括PI薄膜层和EVA泡棉层,所述第二封装层302的EVA泡棉层设置有多个条形槽,所述第三封装层303包括EVA泡棉层,所述柔性电路板40设置于所述第二封装层302的EVA泡棉层与所述第三封装层303的EVA泡棉层之间,所述柔性聚合物材料包括硅胶、聚二甲基硅氧烷PDMS、脂肪族芳香族无规共聚酯Ecoflex,所述第四封装层304远离所述第三封装层303的一侧设置有多个环状槽。
[0067] 在一个示例中,如果3所示,在第四封装层304的底部,设置了多个环状槽,通过设置多个环状槽,本公开实施例可以进一步隔绝外部环境产生的噪声信号,实现被动降噪。在一个实例中,环状槽可以设置在听筒底部。
[0068] 在一种可能的实施方式中,如图3所示,M个拾音传感器可以设置于所述柔性电路板被所述第二封装层302覆盖的一侧的中心线上,各个相邻拾音传感器之间的距离相等,[0069] M-1个听筒与除中间的拾音传感器以外的M-1个拾音传感器一一对应地设置于所述柔性电路板的另一层,且贯通所述第三封装层303和所述第四封装层304,在M-1个听筒与M-1个拾音传感器之间设置有开孔,
[0070] 其中,所述中间的拾音传感器用于采集噪声信号,除所述中间的拾音传感器以外的M-1个拾音传感器用于采集混合声音信号。
[0071] 在一个示例中,也可以将用于采集环境噪声信号的拾音传感器设置在柔性电路板的另一层。
[0072] 在一种可能的实施方式中,所述听筒可以为膜型或钟型,为了实现低频的待检测信号(例如肠鸣音)的聚拢,可以选取圆柱状或圆台状的钟型听筒,所述听筒的长度可以设置为1.8mm~2.5mm,通过将听筒的长度设置为较浅(1.8mm~2.5mm),可以实现装置的轻薄化。
[0073] 在一个示例中,所述听筒由亚克力制成。
[0074] 在一个示例中,各个听筒与各个拾音传感器可以通过粘结剂(例如树脂胶水等)粘接,通过将听筒粘接到柔性电路板上拾音传感器背面开孔处,可以达到增强采集的声音信号,并消除一部分环境噪声信号的作用。
[0075] 在实施时,听筒可以与被检测对象的接触面(例如腹部皮肤)形成一个封闭的空腔,聚拢经腹部皮肤传导出的肠鸣音信号,同时隔绝听筒外的一部分噪声信号。
[0076] 通过以上装置,本公开实施例可以通过设计柔性电路、柔性封装结构实现装置的轻柔性、延展性,并且,可以利用结构设计消除噪声信号,实现被动降噪,通过M个拾音传感器采集多个第一声音信号进行处理后,传输多个第二声音信号到体音确定装置,可以使得体音确定装置消除混合声音信号中的噪声信号,实现主动降噪,大幅度消除噪声信号,得到待检测信号,并且,可以对待检测信号的声源位置进行定位。
[0077] 请参阅图4,图4示出了根据本公开一实施方式的体音确定装置。
[0078] 如图4所示,所述体音确定装置2电连接于所述的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置1,所述多通道主动降噪的柔性电子听诊装置1用于获取并传输被检测对象的多个第二声音信号,所述体音确定装置2包括:
[0079] 无线传输单元80,用于接收所述多个第二声音信号;
[0080] 运算单元90,电连接于所述无线传输单元80,用于:
[0081] 将所述多个第二声音信号中的噪声信号及混合声音信号进行自适应滤波处理,以滤除噪声信号,得到待检测信号,所述待检测信号包括肠鸣音、心音、肺音中的至少一种。
[0082] 请参阅图5,图5示出了根据本公开一实施方式的确定待检测信号的示意图。
[0083] 如图5所示,第二声音信号可以包括噪声信号V0(n)和混合声音信号xl(n),其中,噪声信号V0(n)和混合声音信号xl(n)由多通道主动降噪的柔性电子听诊装置的不同的拾音传感器采集处理后传输到体音确定装置,体音确定装置中的运算单元90将噪声信号V0(n)和混合声音信号xl(n)通过自适应滤波器进行自适应滤波后可以得到消除噪声信号V0(n)的待检测信号(例如肠鸣音信号),从而实现主动降噪。
[0084] 当然,本公开实施例可以利用多个拾音传感器采集的声音信号确定多个待检测信号,并将多个待检测信号进行平均化处理,从而进一步消除噪声信号。
[0085] 本公开实施例的待检测信号主动降噪是通过双麦克风自适应滤波来实现,一个主麦克拾取肠鸣音和环境噪音,另一个副麦克主要拾取环境噪音,将这两个麦克拾取的声音做自适应的减法处理,得到的就是降噪后的肠鸣音了。本公开实施例通过柔性听诊信号的柔性结构封装的被动降噪和算法上的主动降噪,能大幅度消除噪声,使得即使在在嘈杂或运动等复杂环境下,待检测信号也能被很好识别出,不会被噪音所掩盖。
[0086] 请参阅图6,图6示出了根据本公开一实施方式的声源定位的示意图。
[0087] 在一种可能的实施方式中,如图6所示,所述运算单元90,还可以用于:
[0088] 利用所述多个第二声音信号确定多个待检测信号(s^1(n),s^2(n));
[0089] 将每个待检测信号进行加窗分帧处理,并对得到的各个帧进行短时FFT变换,得到待检测信号的互功率谱函数;
[0090] 对所述互功率谱函数进行处理,得到时延估计值;
[0091] 根据最小二乘法及所述时延估计值对被检测对象的声源位置进行定位,以确定所述待检测信号在被测对象的发声位置。
[0092] 在一个实例中,所述对所述互功率谱函数进行处理,得到时延估计值,可以包括:
[0093] 对所述互功率谱函数依次进行频域加权、离散FFT逆变换、时延估计,得到实验估计值,其中,时延估计例如可以采用峰值检测的方法。
[0094] 应该说明的是,本公开实施例对加窗分帧、短时FFT、计算互功率谱、频域加权、离散FFT逆变换、时延估计、最小二乘法的具体实施方式不作限定,本领域技术人员可以通过相关技术实现。
[0095] 本公开实施例的声源定位是通过多通道麦克风通道的肠鸣音采集来实现,基于多通道肠鸣音信号之间的时延估计确定声源位置。算法上可以使用各种广义互相关的方法,得到主动降噪后多通道肠鸣音信号的互功率谱函数,然后通过离散傅里叶逆变换得到互相关函数,根据互相关函数的峰值检测来得到时延估计值,进一步根据最小二乘法来得到肠鸣音声源的定位。
[0096] 本公开实施例提出的多通道主动降噪的柔性电子听诊装置,可以适用于运动等复杂噪声环境下,能够对人体体内各种听诊的声音信号进行长期监测的柔性贴片式器件,例如心音、肺音和肠鸣音等,以肠鸣音作为示例,通过将多通道主动降噪的柔性电子听诊装置贴合在腹部,在不影响人正常工作、生活情况下,可以长时间持续地监测肠鸣音活动情况,然后将采集的声音信号无线传输终端(例如体音确定装置)、或云端共享,最终实现家庭化的移动医疗,从而不需要去医院排队等候医生听诊,占用太多紧张的医疗资源。体音确定装置可以配合时频谱分析、小波变换降噪,人工神经网络,对肠鸣音信号的特征进行识别与分类,建立临床的各类胃肠疾病患者肠鸣音特征的数据库,将肠鸣音与各类胃肠疾病关联,结合人工智能AI技术,自动得到临床诊断报告。
[0097] 例如,在一个示例中,可以将柔性电子听诊装置采集的体音信号输入训练好的神经网络模型或其他人工智能模型中,通过模型对体音信号进行分析,从而自动得到临床诊断报告。比如:对腹部外科大手术后住院患者肠鸣音信号持续监测,配合人工智能算法,可以密切关注其肠道生理状态的变化,从而更有效地指导术后进食时机。
[0098] 以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。