一种咳嗽记录装置及咳嗽诊断系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及医疗器械领域，特别涉及一种咳嗽记录装置及咳嗽诊断系统。


背景技术：

2.咳嗽是一种呼吸系统常见病症，其强度、发生频率、持续时间等参数可作为临床重要参考信息，对于某些疾病的诊断与治疗具有重要的临床意义。
3.现有技术中，通常采用麦克风收音的方式来采集人体的音频信号以识别和记录咳嗽数据，具体的，在人体喉咙附近设置一麦克风，通过连接线将麦克风连接到固定在人体腰间的采集盒，采集盒采集麦克风声音进行识别，生成咳嗽数据并存储。在使用这种方法收音时，有可能采集到人体发出的非咳嗽声音信号(如说话或打鼾)或周围环境的咳嗽声、说话声等，从而影响咳嗽识别的准确性。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种咳嗽记录装置和咳嗽诊断系统，能提高咳嗽识别的准确性。
5.为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：在第一方面，提供一种咳嗽记录装置，该咳嗽记录装置包括声音采集模块和肌电采集模块，声音采集模块包括声音采集单元和第一微处理器，肌电采集模块肌电采集单元和第二微处理器。
6.声音采集模块设置于人体喉部，声音采集单元与第一微处理器相连，声音采集单元用于采集第一音频信号并将第一音频信号传输至第一微处理器，声音采集单元为骨传导传感器；肌电采集模块设置于人体的膈肌部位，肌电采集单元与第二微处理器相连，肌电采集单元用于采集第一肌电信号，并将该第一肌电信号传输至第二微处理器。
7.在一些实施例中，咳嗽记录装置还包括数据存储模块。数据存储模块与第二微处理器相连，第二微处理器还用于接收第一微处理器发送的第一音频信号，并将该第一音频信号和第一肌电信号存储于数据存储模块中。
8.在一些实施例中，肌电采集单元包括第一电极片、第二电极片和导联线。第一电极片用于贴于人体膈肌的第一位置，第二电极片用于贴于人体膈肌的第二位置，第一电极片和第二电极片通过导联线将采集到的第一肌电信号传输至第二微处理器。
9.在一些实施例中，第一微处理器包括第一蓝牙芯片，第二微处理器包括第二蓝牙芯片。第一微处理器与第二微处理器通过第一蓝牙芯片与第二蓝牙芯片建立无线通讯连接。
10.在一些实施例中，声音采集模块还包括第一供电单元。第一供电单元与第一微处理器和声音采集单元分别相连，用于为第一微处理器和声音采集单元供电。
11.在一些实施例中，肌电采集模块还包括第二供电单元。第二供电单元与第二微处理器相连，用于为第二微处理器供电。
12.在一些实施例中，声音采集模块还包括第一开关单元。第一开关单元与第一微处理器相连，用于控制声音采集模块是否工作。
13.在一些实施例中，肌电采集模块还包括第二开关单元。第二开关单元与第二微处理器相连，用于控制肌电采集模块是否工作。
14.在一些实施例中，声音采集模块还包括第一指示单元，肌电采集模块还包括第二指示单元。第一指示单元与第一微处理器相连，用于指示声音采集模块的工作状态；第二指示单元与第二微处理器相连，用于指示所述肌电采集模块的工作状态。
15.在第二方面，提供一种咳嗽诊断系统，该咳嗽诊断系统包括上位机和咳嗽记录装置。上位机与咳嗽记录装置相连，用于获取咳嗽记录装置数据存储模块中的第一音频信号数据和第一肌电信号数据，并对该第一音频信号和第一肌电信号进行处理，以识别咳嗽信号。
16.本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术，本实用新型提出了一种咳嗽记录装置，该装置包括声音采集模块和肌电采集模块，声音采集模块中的声音采集单元为骨传导传感器。使用骨传导传感器进行声音采集的方式，可以有效降低周围环境声音的干扰；另外，由于人在咳嗽时，除声音外还有另一个明显的特征，即膈肌会明显上移，因此，可以通过监测膈肌肌电信号的方法进一步对咳嗽行为进行识别，通过参考肌电采集模块采集到的人体膈肌肌电信号，可将声音采集模块采集的音频信号中的干扰信号剔除，从而提高了对咳嗽识别的准确性。
附图说明
17.一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
18.图1a是本实用新型实施例提供的一种咳嗽记录装置的结构示意图；
19.图1b是本实用新型实施例提供的骨传导传感器的电路结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例提供的又一咳嗽记录装置的结构示意图；
21.图3a是本实用新型实施例提供的又一咳嗽记录装置的结构示意图；
22.图3b是本实用新型实施例提供的蓝牙芯片的电路结构示意图；
23.图4是本实用新型实施例提供的又一咳嗽记录装置的结构示意图；
24.图5是本实用新型实施例提供的一种咳嗽诊断系统的结构示意图；
25.图6是本实用新型实施例提供的一种咳嗽诊断系统的工作示意图。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。
27.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术
人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本技术。
28.需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
29.请参阅图1a，图1a为本实用新型实施例提供的一种咳嗽记录装置100的结构框图示意图，包括声音采集模块10和肌电采集模块11，声音采集模块10包括声音采集单元和第一微处理器，肌电采集模块11包括肌电采集单元和第二微处理器，声音采集单元为骨传导传感器。
30.声音采集模块10设置于人体喉部，声音采集单元与第一微处理器相连，声音采集单元用于采集第一音频信号并将该第一音频信号传输至第一微处理器。
31.肌电信号采集模块11设置于人体的膈肌部位，肌电采集单元与第二微处理器相连，肌电采集单元用于采集第一肌电信号，并将第一肌电信号传输至第二微处理器。
32.在一些实施例中，当第一微处理器检测到第一音频信号大于第一阈值时，则将该第一音频信号进行存储并记录当前时间作为第一时间；当检测到第一音频信号小于第一阈值时，停止存储并记录当前时间作为第二时间；根据第一时间和第二时间，获得第一音频信号的持续时间；当第一音频信号的持续时间超过第二阈值时，则将该第一音频信号定义为有效音频信号，并为该有效音频信号添加时间戳数据头。设置第一阈值的目的是为了尽可能减少周围环境声音的干扰以及人体自身所发出的非咳嗽声音(如说话、打鼾等)的干扰，设置第二阈值的目的是为了减少偶发性的咳嗽或声音对测量信号的干扰。
33.在一些实施例中，当第二微处理器检测到第一肌电信号大于第三阈值时，则将该第一肌电信号进行存储并记录当前时间作为第三时间；当检测到第一肌电信号小于第三阈值时，停止存储并记录当前时间作为第四时间；根据第三时间和第四时间，获得第一肌电信号的持续时间；当第一肌电信号的持续时间超过第四阈值时，则将该第一肌电信号定义为有效肌电信号，并为该有效肌电信号添加时间戳数据头。设置第三阈值的目的是为了尽可能减少其他非咳嗽引起的膈肌运动的干扰，设置第四阈值的目的是为了减少偶发性的由咳嗽引起的膈肌运动的干扰。
34.在一些实施例中，骨传导传感器的型号为lis25ba，其外围电路可参阅如图1b所示的电路的结构示意图。在本实施例中，骨传导传感器通过i2c总线将第一音频信号传输至第一微处理器。
35.本实用新型提出了一种咳嗽记录装置，该装置包括声音采集模块和肌电采集模块，声音采集模块中的声音采集单元为骨传导传感器。与一般的使用麦克风收音以及只根据声音信号来记录咳嗽行为的技术方案相比，使用骨传导传感器收音并增加肌电采集模块，利用骨传导的方式进行收音，可有效降低周围环境声音的干扰；另外，基于人体发生咳嗽行为时膈肌上移的特性，可以通过监测膈肌肌电信号的方法进一步对咳嗽行为进行识别，通过参考肌电采集模块采集到的人体膈肌肌电信号，可将声音采集模块采集的音频信号中的干扰信号剔除，从而提高了对咳嗽识别的准确性。
36.在一些实施例中，请再次参阅图1a，咳嗽记录装置100还包括数据存储模块12，数
据存储模块12与第二微处理器相连，第二微处理器还用于接收第一微处理器发送的第一音频信号，并将该第一音频信号和第一肌电信号存储于数据存储模块中。数据存储模块12为大容量的存储器件(如sd卡、移动硬盘等)，可用于根据实际需求存放接收于第二微处理器的多日多次的历史检测数据，保证数据的丰富性从而有助于后续的诊断分析。第一微处理器和第二微处理器以及第二微处理器和数据存储模块12之间可以通过有线或无线的方式相连，在此不做限定。
37.在一些实施例中，请参阅图2，肌电采集模块11中的肌电采集单元包括第一电极片、第二电极片和导联线。第一电极片用于贴于人体膈肌的第一位置，第二电极片用于贴于人体膈肌的第二位置，第一电极片和第二电极片用于采集人体的膈肌肌电信号，并通过导联线将信号传输至第二微控制器。
38.在一些实施例中，为了取得更精准的采样数据，将第一位置设置于人体第6根肋骨与第7根肋骨之间，且位于人体肋骨中垂线上，第二位置设置于人体的第6根肋骨与第7根肋骨之间，且位于人体肋骨中垂线偏右靠近心脏一侧处。
39.在一些实施例中，请参阅图3a，第一微处理器包括第一蓝牙芯片，第二微处理器包括第二蓝牙芯片，第一微处理器与第二微处理器通过第一蓝牙芯片和第二蓝牙芯片建立无线通讯连接。
40.在又一些实施例中，第一蓝牙芯片与第二蓝牙芯片可以选用相同或不同的蓝牙芯片。优选地，蓝牙芯片的型号可以为nrf52832，其外围电路可参阅如图3b所示的电路的结构示意图。
41.在一些实施例中，第一蓝牙芯片和第二蓝牙芯片的工作过程如下：当咳嗽记录装置100开始工作时，第一蓝牙芯片开启蓝牙广播，第二蓝牙芯片则开始扫描蓝牙广播，然后自动完成蓝牙连接。当第一蓝牙芯片与第二蓝牙芯片配对连接之后，第二蓝牙芯片通过蓝牙将本地时间和开始采集命令发送到第一蓝牙芯片，蓝牙发送成功后，第二蓝牙芯片在5秒后控制肌电采集单元进入信号采集状态，第一蓝牙芯片在收到蓝牙数据后，设置本地时间，在5秒后控制声音采集单元进入信号采集状态。
42.如果当前蓝牙为空闲状态，则第一蓝牙芯片将采集到的第一音频信号数据通过蓝牙传输到第二蓝牙芯片，如果蓝牙正处于传输状态，则将本条数据存入芯片的flash中，等待蓝牙空闲时再传。
43.在一些实施例中，请参阅图4，声音采集模块10还包括第一供电单元，肌电采集模块还包括第二供电单元。第一供电单元分别与第一微处理器和声音采集单元相连，用于为第一微处理器和声音采集单元供电；第二供电单元与第二微处理器相连，用于为第二微处理器供电。供电的形式在此不做限定，例如在一些实施例中，为了使咳嗽记录装置更小巧以及使用更便捷，可以使用锂电池作为第一供电单元和第二供电单元进行供电。
44.在一些实施例中，请再次参阅图4，声音采集模块10还包括第一开关单元，肌电采集模块11还包括第二开关单元；
45.第一开关单元与第一微处理器相连，用于控制声音采集模块10是否工作，第二开关单元与第二微处理器相连，用于控制肌电采集模块11是否工作。
46.在一些实施例中，请再次参阅图4，声音采集模块10还包括第一指示单元，肌电采集模块11还包括第二指示单元；
47.第一指示单元与第一微处理器相连，用于指示声音采集模块10的工作状态，第二指示单元与第二微处理器相连，用于指示肌电采集模块11的工作状态。
48.在一些实施例中，第一指示单元和第二指示单元为led灯，当启动声音采集模块10和肌电采集模块11后，led灯进入快闪状态，则表示声音采集模块10和肌电采集模块11正常工作，当led灯不亮时，则表示声音采集模块10和肌电采集模块11出现故障；当led灯进入慢闪状态时，则表示声音采集模块10和肌电采集模块11成功完成通讯连接；当led灯进入常亮状态时，则表示声音采集模块10和肌电采集模块11正在采集数据。
49.请参阅图5，图5为本实用新型实施例提供的一种咳嗽诊断系统1000的结构示意图。咳嗽诊断系统包括咳嗽记录装置100和上位机200，上位机200与咳嗽记录装置100通讯连接，在一些实施例中，可使用usb数据线进行数据的传输，在其他一些实施例中，也可以通过无线连接的方式进行数据的传输，数据传输的方式在此不做限定。
50.上位机200用于获取咳嗽记录装置100中的第二微处理器或数据存储器件中的数据，并利用算法对该数据进行进一步的处理，从而准确识别咳嗽信号，并根据该咳嗽信号的强度、发生频率、持续时间的参数生成报告，为医生提供诊断依据。
51.请参阅图6，图6为本实用新型实施例提供的一种咳嗽诊断系统的工作示意图。咳嗽诊断系统包括咳嗽记录装置和上位机，咳嗽记录装置包括声音采集模块、肌电采集模块和sd卡。
52.本实施例的咳嗽诊断系统的具体的工作过程如下：
53.声音采集模块和肌电采集模块内置锂电池供电，当进行咳嗽监测时，将咳嗽记录装置佩戴在人体的对应部位，声音采集模块粘贴在人体的喉咙处，肌电采集模块置于人体膈肌处。肌电采集模块的两片电极片分别贴在人体膈肌的p点和n点，p点位于人体的第6根肋骨与第7根肋骨之间，且位于人体的肋骨中垂线上，n点位于人体的第6根肋骨与第7根肋骨之间，且位于人体肋骨中垂线偏右靠近心脏一侧处。
54.长按声音采集模块的开关按键，声音采集模块开机，再长按肌电采集模块的开关按键，肌电采集模块开机，设备开机之后，led灯进入快闪状态。声音采集模块作为蓝牙从机，开机后，开始蓝牙广播，肌电采集模块作为蓝牙主机，开机后扫描蓝牙广播，自动识别蓝牙名称和uuid，自动进行蓝牙连接。蓝牙连接之后，led灯进入慢闪状态。
55.蓝牙成功配对连接后，短按肌电采集模块的开关按键，肌电采集模块通过蓝牙将本地时间和开始采集状态发送到声音采集模块。蓝牙发送成功5秒后，肌电采集模块开始进入信号采集状态；声音采集模块在收到蓝牙数据后，设置本地时间，在5秒后开始进入信号采集状态；进入采集状态后，两个采集模块的led灯进入常亮状态。
56.声音采集模块进入采集状态后，启动骨传导传感器采集声音信号。正常情况下只有底噪信号，当检测到音频信号高于阈值时，开始将该段音频信号数据进行存储并记录当前时间，当检测到音频信号低于阈值时，则停止存储并记录当前时间。计算这段音频信号的持续时间，如果持续时间超过阈值，则判定该段音频信号的数据有效并为其添加时间戳数据头。如果当前蓝牙空闲则将数据通过蓝牙传输到肌电采集模块中，如果蓝牙正在传输，则将本条数据存入芯片的flash中，等待蓝牙空闲时再传。
57.肌电采集模块进入采集状态后，启动肌电采集单元采集肌电信号。正常情况下只有底噪信号和心电信号，通过调用算法，对信号进行处理，去除心电信号。当检测到肌电信
号高于阈值时，则开始将该段数据进行存储并记录当前时间，当检测到肌电信号低于阈值时，则停止存储并记录当前时间。计算该段肌电信号的持续时间，如果持续时间超过阈值，则判定这段肌电信号的数据有效并为其添加时间戳数据头，并将数据存储到sd卡中。当肌电采集模块接收到声音采集模块的数据后，也将该数据存储到sd卡中。
58.数据采集完成后，短按肌电采集模块上的开关按键，肌电采集模块停止数据采集并通过蓝牙发送停止采集命令到声音采集模块，声音采集模块停止数据采集，led灯变为慢闪。然后长按声音采集模块和肌电采集模块的开关按键，将其关机。
59.咳嗽记录装置关机之后，插入usb线连接电脑，可读出sd卡中的数据。使用特定的上位机软件，导入sd卡中的数据，上位机软件通过文件的数据头的时间戳画出对应时间的音频信号图和肌电信号图。
60.上位机分析完咳嗽信号，生成对应的报告，供医生诊断和治疗。
61.需要说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。