專(zhuān)利名稱(chēng)：一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
咳嗽是醫(yī)學(xué)上100多種疾病及病理的常見(jiàn)和重要臨床癥狀之一，監(jiān)測(cè)評(píng)估咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度以及咳嗽患者身體盡可能多的健康數(shù)據(jù)可為醫(yī)生提供寶貴的臨床資料，有利于醫(yī)生對(duì)病人的病情做出及時(shí)、全面的診斷和治療，也可作為治療效果評(píng)估的依據(jù)，國(guó)際上對(duì)咳嗽的評(píng)估主要靠主觀措施，由于人為監(jiān)測(cè)咳嗽的工作量大、監(jiān)測(cè)緩慢、監(jiān)測(cè)參數(shù)有限，且易受人為因素而出錯(cuò)，而患者對(duì)自身咳嗽特征的描述通常缺乏專(zhuān)業(yè)性和完整性，另夕卜，幼兒、聾啞人等特殊患者也無(wú)法描述。因此研究智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)尤為重要。國(guó)外雖出現(xiàn)了一些咳嗽監(jiān)測(cè)裝置，但目前的咳嗽監(jiān)測(cè)裝置主要通過(guò)記錄咳嗽聲音或同時(shí)記錄咳嗽聲音和胸壁EMG來(lái)監(jiān)測(cè)咳嗽。其主要缺點(diǎn)如下I.監(jiān)測(cè)信號(hào)單一且將無(wú)用的說(shuō)話、打鼾、外界汽車(chē)、音響等聲音信號(hào)也加以記錄，人工分析困難，需采用復(fù)雜的算法從記錄信號(hào)中分離出咳嗽音頻信號(hào)，易出現(xiàn)咳嗽信號(hào)漏記、錯(cuò)記現(xiàn)象；2.未記錄咳嗽患者在咳嗽時(shí)是否有痰液及痰液數(shù)量信息,也未記錄咳嗽患者呼吸道溫度信息，不利于醫(yī)生對(duì)咳嗽患者的病情及病情輕重的綜合判定；3.未記錄咳嗽患者是以何種姿勢(shì)咳嗽及咳嗽困難程度，不利于醫(yī)生對(duì)咳嗽患者咳嗽的嚴(yán)重度和身體狀態(tài)的綜合判定；4.無(wú)網(wǎng)路通訊接口使所記錄的信號(hào)無(wú)法自動(dòng)遠(yuǎn)程傳送，不利于異地專(zhuān)家會(huì)診。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有主觀措施評(píng)估咳嗽時(shí)存在的工作量大、監(jiān)測(cè)緩慢、監(jiān)測(cè)參數(shù)有限、不適應(yīng)特殊患者等方面的不足，以及現(xiàn)有咳嗽監(jiān)測(cè)裝置存在的監(jiān)測(cè)信號(hào)種類(lèi)少而無(wú)用信號(hào)多、咳嗽音頻信號(hào)分離繁瑣困難、不利于異地專(zhuān)家會(huì)診等方面的不足，提出能自動(dòng)判斷咳嗽并自動(dòng)獲取咳嗽患者咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度、咳出的痰液、體溫、體態(tài)等信息并通過(guò)咳嗽分析處理軟件對(duì)咳嗽得出綜合評(píng)價(jià)的一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是它包括一個(gè)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I、咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6、痰液采集器7、電源轉(zhuǎn)換電路8、電池9、咳嗽分析判定系統(tǒng)10。多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I、咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6、痰液采集器7、電源轉(zhuǎn)換電路8、電池9集成在一個(gè)盒子11中并佩戴或安置在咳嗽患者身上；咳嗽分析判定系統(tǒng)10放置在醫(yī)護(hù)人員工作場(chǎng)所。多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I由單片機(jī)及其I/O接口、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)通訊接口電路、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路等組成，其中單片機(jī)的I/O接口輸入端分別與咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6各自的輸出信號(hào)端相連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端與痰液采集器7的輸出信號(hào)端相連接，只有當(dāng)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的單片機(jī)接收到咳嗽判斷模塊2發(fā)出的低電平信號(hào)后才根據(jù)單片機(jī)控制軟件對(duì)其各I/O通道的數(shù)據(jù)和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集；計(jì)算機(jī)通訊接口電路輸入端可與咳嗽分析判定系統(tǒng)10對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)通訊接口連接，用于咳嗽分析判定系統(tǒng)10獲取多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I存儲(chǔ)的信息；網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路輸入端可與網(wǎng)絡(luò)接口連接，用于異地網(wǎng)路計(jì)算機(jī)獲取多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I存儲(chǔ)的信息?？人耘袛嗄K2用來(lái)感應(yīng)即將發(fā)生的咳嗽動(dòng)作，它包含壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)和固定夾，其中固定夾用來(lái)將壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)固定在患者臉部下頜骨與顴骨的交匯處的臉外表面上且微動(dòng)開(kāi)關(guān)隨人體臉部下頜骨的移動(dòng)而閉合或斷開(kāi)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的一端有兩個(gè)分支，一個(gè)分支通過(guò)一個(gè)限流電阻R連接到5V直流電源的高電平端，另一分支接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中單片機(jī)的一個(gè)I/O接口上，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的另一端連接到5V直流電源的低電平端，當(dāng)人體咳嗽前人體臉部的下頜骨發(fā)生移動(dòng)使微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使與所連接的單片機(jī)的I/O接口信號(hào)從高電平5V變?yōu)榈碗娖?V，完成咳嗽的判斷功能。振動(dòng)采集模塊3由不少于兩個(gè)的加速度計(jì)、柔性固定裝置等組成，其中加速度計(jì)用來(lái)感應(yīng)人體因咳嗽而產(chǎn)生的身體振動(dòng)信號(hào)，柔性固定裝置用來(lái)將多個(gè)加速度計(jì)緊貼在人體的胸部、腹部、喉部等部位且保證各加速度計(jì)的敏感軸與人體表面的夾角約為90°，各加速度計(jì)的輸·出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口上。音頻采集模塊4由麥克風(fēng)、音頻放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、固定支架等組成,麥克風(fēng)用來(lái)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，麥克風(fēng)電信號(hào)的輸出端連接到音頻放大器的輸入端，音頻放大器的輸出端接入V/F轉(zhuǎn)換器的輸入端，V/F轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口上，固定支架用來(lái)將麥克風(fēng)固定在人體嘴巴所在空間附近，體位檢測(cè)模塊5由三軸加速度計(jì)、柔性固定裝置等組成，其中三軸加速度計(jì)用來(lái)檢測(cè)患者咳嗽時(shí)身體正面相對(duì)于大地水平面的位置，柔性固定裝置用來(lái)將三軸加速度計(jì)緊貼在咳嗽者身體的胸部或腹部且保證三軸加速度計(jì)中的某一加速度計(jì)的敏感軸與人體表面的夾角約為90°，三軸加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中單片機(jī)的I/O接口上。溫度采集模塊6由兩個(gè)溫度傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、固定裝置等組成，一個(gè)溫度傳感器通過(guò)固定裝置安放到咳嗽患者身體表面，用來(lái)檢測(cè)咳嗽患者體溫，另一個(gè)溫度傳感器通過(guò)固定裝置安放到儀器盒子11外側(cè)表面，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度。兩個(gè)溫度傳感器通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c溫度值大小對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口。痰液采集器7由痰液采集容器、采集容器密封塞、容器固定器、重力傳感器等組成，痰液采集容器為一個(gè)上部開(kāi)口、底部密封的容器，用來(lái)收集痰液，容器固定器用來(lái)安放痰液采集容器、固定重力傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中痰液采集容器的底面與容器固定器上表面平行，重力傳感器用膠或螺釘緊固在固定器上表面且重力傳感器敏感面的正表面可與痰液采集容器的底表面相接觸，重力傳感器用來(lái)檢測(cè)痰液采集容器和痰液兩者的總重量，則痰液重量=總重量_(痰液采集容器重量+采集容器密封塞重量)。信號(hào)轉(zhuǎn)換器用來(lái)將重量傳感器敏感的重量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c該重量值大小對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。電源轉(zhuǎn)換電路8通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器將電池9的單一 DC電源電壓轉(zhuǎn)換為多個(gè)DC電壓，滿足各環(huán)節(jié)對(duì)DC電源的需求?？人苑治雠卸ㄏ到y(tǒng)10由計(jì)算機(jī)及咳嗽分析處理軟件組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口或網(wǎng)絡(luò)接口從多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中獲取所采集到的振動(dòng)、音頻、體位、溫度、痰液等信息，并從這些信息中統(tǒng)計(jì)出咳嗽患者咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度、體溫變化情況、痰液量等信息，并參考所采集的外部環(huán)境溫度、患者體位變化情況等信息，結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)對(duì)咳嗽患者咳嗽的嚴(yán)重度和身體健康狀況得出綜合判定。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是依據(jù)人體即將咳嗽時(shí)面部動(dòng)作變化的特點(diǎn)提出了一種能自動(dòng)判斷咳嗽發(fā)生的裝置和方法，可大大減少無(wú)用信號(hào)的采集量，在相同存儲(chǔ)空間的條件下提高了存儲(chǔ)有用信息的時(shí)間并簡(jiǎn)化了后續(xù)對(duì)咳嗽信號(hào)篩選的難度和準(zhǔn)確性；該實(shí)用新型根據(jù)醫(yī)院臨床需要監(jiān)測(cè)了與咳嗽相關(guān)的身體振動(dòng)、音頻、體位、環(huán)境溫度、體溫、痰液量等多種信息并通過(guò)咳嗽分析處理軟件可對(duì)患者咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度、嚴(yán)重度及身體健康狀況得出綜合性的判定，同時(shí)還具有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異地專(zhuān)家會(huì)診功能。

圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種咳嗽判斷模塊組成方框圖；圖3是本實(shí)用新型中加速度計(jì)測(cè)量身體體態(tài)原理的敘述用圖； 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖I、圖2、圖3及圖4，它包括一個(gè)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I、咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6、痰液采集器7、電源轉(zhuǎn)換電路8、電池9、咳嗽分析判定系統(tǒng)10。多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I、咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6、痰液采集器7、電源轉(zhuǎn)換電路8、電池9集成在一個(gè)盒子11中并佩戴或安置在咳嗽患者身上；咳嗽分析判定系統(tǒng)10放置在醫(yī)護(hù)人員工作場(chǎng)所。多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I由單片機(jī)及其I/O接口、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)通訊接口電路、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路等組成，其中單片機(jī)的I/O接口輸入端分別與咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6各自的輸出信號(hào)端相連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端與痰液采集器7的輸出信號(hào)端相連接，只有當(dāng)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的單片機(jī)接收到咳嗽判斷模塊2發(fā)出的低電平信號(hào)后才根據(jù)單片機(jī)控制軟件對(duì)其各I/o通道的數(shù)據(jù)和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集；計(jì)算機(jī)通訊接口電路輸入端可與咳嗽分析判定系統(tǒng)10對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)通訊接口連接，用于咳嗽分析判定系統(tǒng)10獲取多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I存儲(chǔ)的信息；網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路輸入端可與網(wǎng)絡(luò)接口連接，用于異地網(wǎng)路計(jì)算機(jī)獲取多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I存儲(chǔ)的信息?？人耘袛嗄K2用來(lái)感應(yīng)即將發(fā)生的咳嗽動(dòng)作，它包含壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)和固定夾，其中固定夾用來(lái)將壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)固定在患者臉部下頜骨與顴骨的交匯處的臉外表面上且微動(dòng)開(kāi)關(guān)隨人體臉部下頜骨的移動(dòng)而閉合或斷開(kāi)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的一端有兩個(gè)分支，一個(gè)分支通過(guò)一個(gè)限流電阻R連接到5V直流電源的高電平端，另一分支接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中單片機(jī)的一個(gè)I/O接口上，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的另一端連接到5V直流電源的低電平端，當(dāng)人體咳嗽前人體臉部的下頜骨發(fā)生移動(dòng)使微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使與所連接的單片機(jī)的I/O接口信號(hào)從高電平5V變?yōu)榈碗娖?V，完成咳嗽的判斷功能。振動(dòng)采集模塊3由不少于兩個(gè)的加速度計(jì)、柔性固定裝置等組成，其中加速度計(jì)用來(lái)感應(yīng)人體因咳嗽而產(chǎn)生的身體振動(dòng)信號(hào)，柔性固定裝置用來(lái)將多個(gè)加速度計(jì)緊貼在人體的胸部、腹部、喉部等部位且保證各加速度計(jì)的敏感軸與人體表面的夾角約為90°，各加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口上。人體咳嗽時(shí)，固定在人體上的加速度計(jì)將感應(yīng)出咳嗽引起的加速度計(jì)所在身體區(qū)域的加速度信號(hào)，通過(guò)對(duì)加速度計(jì)的輸出信號(hào)進(jìn)行一次積分運(yùn)算就可獲知該加速度計(jì)所在區(qū)域身體的運(yùn)動(dòng)速度，通過(guò)對(duì)加速度計(jì)的輸出信號(hào)進(jìn)行二次積分運(yùn)算就可獲知該加速度計(jì)所在區(qū)域身體的變化位移。音頻采集模塊4由麥克風(fēng)、音頻放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、固定支架等組成，麥克風(fēng)用來(lái)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，麥克風(fēng)電信號(hào)的輸出端連接到音頻放大器的輸入端，音頻放大器的輸出端接入V/F轉(zhuǎn)換器的輸入端，V/F轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口上，固定支架用來(lái)將麥克風(fēng)固定在人體嘴巴所在空間附近，體位檢測(cè)模塊5由三軸加速度計(jì)、柔性固定裝置等組成，其中三軸加速度計(jì)用來(lái)檢測(cè)患者咳嗽時(shí)身體正面相對(duì)于大地水平面的位置，柔性固定裝置用來(lái)將三軸加速度計(jì)緊貼在咳嗽者身體的胸部或腹部且保證三軸加速度計(jì)中的某一加速度計(jì)的敏感軸與人體表面的夾角約為90°，三軸加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中單片機(jī)的I/O接口上。體位檢測(cè)模塊5通過(guò)三軸加速度計(jì)檢測(cè)患者身體正面相對(duì)于大地水平面位置的原理地球上的物體都受到一個(gè)重力的作用而產(chǎn)生一個(gè)加速度，加速度計(jì)可測(cè)定變化或恒定的加 速度，當(dāng)人體體位改變時(shí)，固定在人體身上的加速度計(jì)的三個(gè)敏感軸相對(duì)于重力場(chǎng)發(fā)生變化，加速度計(jì)的敏感軸輸出重力在其相應(yīng)方向產(chǎn)生的重力分量信號(hào)。參見(jiàn)圖3，在靜止?fàn)顟B(tài)下，加速度計(jì)三個(gè)軸向的輸出為重力加速度分別在三個(gè)軸向的分量，輸出的大小與三個(gè)軸向與垂直地面方向的夾角有關(guān)，軸向與垂直地面方向的夾角越小，其輸出越大，反之，輸出就越小。因此通過(guò)三個(gè)軸向加速度計(jì)輸出的大小，就可以推出三個(gè)軸向與垂直地面方向的夾角，從而解算出相關(guān)的傾角信息即人體表面相對(duì)與地面的體位。溫度采集模塊6由兩個(gè)溫度傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、固定裝置等組成，一個(gè)溫度傳感器通過(guò)固定裝置安放到咳嗽患者身體表面，用來(lái)檢測(cè)咳嗽患者體溫，另一個(gè)溫度傳感器通過(guò)固定裝置安放到儀器盒子11外側(cè)表面，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度。兩個(gè)溫度傳感器通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c溫度值大小對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口。痰液采集器7由痰液采集容器、采集容器密封塞、容器固定器、重力傳感器等組成，痰液采集容器為一個(gè)上部開(kāi)口、底部密封的容器，用來(lái)收集痰液，容器固定器用來(lái)安放痰液采集容器、固定重力傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中痰液采集容器的底面與容器固定器上表面平行，重力傳感器用膠或螺釘緊固在固定器上表面且重力傳感器敏感面的正表面可與痰液采集容器的底表面相接觸，重力傳感器用來(lái)檢測(cè)痰液采集容器和痰液兩者的總重量，則痰液重量=總重量_(痰液采集容器重量+采集容器密封塞重量)。信號(hào)轉(zhuǎn)換器用來(lái)將重量傳感器敏感的重量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c該重量值大小對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。電源轉(zhuǎn)換電路8通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器將電池9的單一DC電源電壓轉(zhuǎn)換為多個(gè)DC電壓，滿足各環(huán)節(jié)對(duì)DC電源的需求。咳嗽分析判定系統(tǒng)10由計(jì)算機(jī)及咳嗽分析處理軟件組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口或網(wǎng)絡(luò)接口從多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中獲取所采集到的振動(dòng)、音頻、體位、溫度、痰液等信息，并從這些信息中統(tǒng)計(jì)出咳嗽患者咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度、體溫變化情況、痰液量等信息，并參考所采集的外部環(huán)境溫度、患者體位變化情況等信息，結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)對(duì)咳嗽患者咳嗽的嚴(yán)重度和身體健康狀況得出綜合判定。實(shí)施例I下面列舉本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例參見(jiàn)圖4，它包括一個(gè)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I、咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6、痰液采集器7、電源轉(zhuǎn)換電路8、電池9、咳嗽分析判定系統(tǒng)10。多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I、咳嗽判斷模塊2、振動(dòng)采集模塊3、音頻采集模塊4、體位檢測(cè)模塊5、溫度采集模塊6、痰液采集器
7、電源轉(zhuǎn)換電路8、電池9集成在一個(gè)盒子11中并佩戴在咳嗽患者身上；咳嗽分析判定系統(tǒng)10放置在醫(yī)護(hù)人員工作場(chǎng)所。多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I由89C51單片機(jī)及其I/O接口、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)RS232通訊接口電路、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路等組成，其中89C51單片機(jī)的INTl中斷接口輸入端通過(guò)導(dǎo)線與咳嗽判斷模塊2的開(kāi)關(guān)K與IOK限流電阻連接端相連接，89C51單片機(jī)的PI. UPl. 2,Pl. 3通過(guò)導(dǎo)線與振動(dòng)采集模塊3中的三個(gè)信號(hào)輸出端連接、89C51單片機(jī)的Pl. 4通過(guò)導(dǎo)線與音頻采集模塊4的輸出信號(hào)端相連接、89C51單片機(jī)的Pl. 5、P1.6、P1. 7通過(guò)導(dǎo)線與體位檢測(cè)模塊5的三個(gè)信號(hào)輸出端連接、89C51單片機(jī)的P2. I、P2. 2通過(guò)導(dǎo)線與溫度采集模塊6的二個(gè)信號(hào)的輸出信號(hào)端相連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端與痰液采集器7的輸出信號(hào)端相連接，只有當(dāng)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)189C51單片機(jī)的中斷端接收到咳嗽判斷模塊2發(fā)出的低電平信號(hào)后才對(duì)其P1、P2接口上的數(shù)據(jù)和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集；計(jì)算機(jī)RS232通訊接口電路輸入端RS232數(shù)據(jù)線可與咳嗽分析判定系統(tǒng)10的計(jì)算機(jī)RS232通訊接口連接，用于咳嗽分析判定系統(tǒng)10獲取多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I存儲(chǔ)的 信息；咳嗽判斷模塊2用來(lái)感應(yīng)即將發(fā)生的咳嗽動(dòng)作，它包含壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)K和固定夾，其中固定夾用來(lái)將壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)K固定在患者臉部下頜骨與顴骨的交匯處的臉外表面上且微動(dòng)開(kāi)關(guān)K隨人體臉部下頜骨的移動(dòng)而閉合或斷開(kāi)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)K的一端有兩個(gè)分支，一個(gè)分支通過(guò)一個(gè)IOK限流電阻R連接到5V直流電源的高電平端，另一分支接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中單片機(jī)的INTl中斷接口上，微動(dòng)開(kāi)關(guān)K的另一端連接到5V直流電源的低電平端，當(dāng)人體咳嗽前人體臉部的下頜骨發(fā)生移動(dòng)使微動(dòng)開(kāi)關(guān)K動(dòng)作，使與所連接的單片機(jī)的INTl中斷接口信號(hào)從高電平5V變?yōu)榈碗娖?V，單片機(jī)便開(kāi)始對(duì)Pl、P2接口上的數(shù)據(jù)和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集。振動(dòng)采集模塊3由三個(gè)MEMS加速度計(jì)、柔性固定裝置等組成，其中加速度計(jì)用來(lái)感應(yīng)人體因咳嗽而產(chǎn)生的身體振動(dòng)信號(hào)，柔性固定裝置用來(lái)將多個(gè)加速度計(jì)緊貼在人體的胸部、腹部、喉部等部位且保證三個(gè)加速度計(jì)的敏感軸與人體表面的夾角約為90°，加速度計(jì)的三個(gè)輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中89C51單片機(jī)的PL UPl. 2,Pl. 3接口上。人體咳嗽時(shí)，固定在人體上的加速度計(jì)將感應(yīng)出咳嗽引起的加速度計(jì)所在身體區(qū)域的加速度信號(hào)，通過(guò)對(duì)加速度計(jì)的輸出信號(hào)進(jìn)行一次積分運(yùn)算就可獲知該加速度計(jì)所在區(qū)域身體的運(yùn)動(dòng)速度，通過(guò)對(duì)加速度計(jì)的輸出信號(hào)進(jìn)行二次積分運(yùn)算就可獲知該加速度計(jì)所在區(qū)域身體的變化位移。音頻采集模塊4由MEMS麥克風(fēng)、音頻放大器、V/F轉(zhuǎn)換器、固定支架等組成,麥克風(fēng)用來(lái)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，麥克風(fēng)電信號(hào)的輸出端連接到音頻放大器的輸入端，音頻放大器的輸出端接入V/F轉(zhuǎn)換器的輸入端，V/F轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的I/O接口上，固定支架用來(lái)將麥克風(fēng)固定在人體嘴巴所在空間附近，體位檢測(cè)模塊5由MEMS三軸加速度計(jì)、柔性固定裝置等組成，其中三軸加速度計(jì)用來(lái)檢測(cè)患者咳嗽時(shí)身體正面相對(duì)于大地水平面的位置，在咳嗽患者直立的條件下，用柔性固定裝置將三軸加速度計(jì)平貼在咳嗽者身體的胸部且保證三軸加速度計(jì)中的X敏感軸方向垂直指向地面、Y敏感軸方向指向咳嗽者左手臂向左邊伸直后的左方向，則Z敏感軸方向指向人體胸部正前方(這時(shí)其與人體表面的夾角約為90° )，三軸加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中89C51單片機(jī)的Pl. 5,Pl. 6,Pl. 7接口上，在靜止?fàn)顟B(tài)下，加速度計(jì)三個(gè)軸向的輸出為重力加速度分別在三個(gè)軸向的分量，輸出的大小與三個(gè)軸向與垂直地面方向的夾角有關(guān)，通過(guò)采集三個(gè)軸向加速度計(jì)輸出的大小，就可以推出三個(gè)軸向與垂直地面方向的夾角，從而解算出相關(guān)的傾角信息即人體表面相對(duì)與地面的體位。例如當(dāng)X敏感軸方向加速度計(jì)的輸出為+lg，Y敏感軸方向和Z敏感軸方向加速度計(jì)的輸出較小約等于其零位輸出值(如γ敏感軸方向加速度計(jì)輸出為O. 003g，Z敏感軸方向加速度計(jì)輸出O. 008g)時(shí)，人體胸部為直立狀態(tài)；當(dāng)Y敏感軸方向加速度計(jì)的輸出為-lg，X敏感軸方向和Z敏感軸方向加速度計(jì)的輸出較小約等于其零位輸出值(如X敏感軸方向加速度計(jì)輸出為-O. 005g. Z敏感軸方向加速度計(jì)輸出O. 002g)時(shí)，人體為右臥狀態(tài)。溫度采集模塊6由兩個(gè)MEMS溫度傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、固定裝置等組成，一個(gè)溫度傳感器通過(guò)固定裝置安放到咳嗽患者腹部表面，用來(lái)檢測(cè)咳嗽患者體溫，另一個(gè)溫度傳感器通過(guò)固定裝置安放到儀器盒子11外側(cè)表面，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度。兩個(gè)溫度傳感器通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c溫度值大小對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中89C51單片機(jī)的P2. I、P2. 2接口上。痰液采集器7由痰液采集容器、采集容器密封塞、容器固定器、MEMS重力傳感器等組成，痰液采集容器為一個(gè)上部開(kāi)口、底部密封的容器，用來(lái)收集痰液，容器固定器用來(lái)安放痰液采集容器、固定重力傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中痰液采集容器的底面與容器固定器上表面平行，重力傳感器用膠或螺釘緊固在固定器上表面且重力傳感器敏感面的正表面可與痰液采集容器的底表面相接觸，重力傳感器用來(lái)·檢測(cè)痰液采集容器和痰液兩者的總重量，則痰液重量=總重量_(痰液采集容器重量+采集容器密封塞重量)。信號(hào)轉(zhuǎn)換器用來(lái)將重量傳感器敏感的重量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c該重量值大小對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。電源轉(zhuǎn)換電路8通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器將電池9的單一 DC電源電壓轉(zhuǎn)換為多個(gè)DC電壓，滿足各環(huán)節(jié)對(duì)DC電源的需求?？人苑治雠卸ㄏ到y(tǒng)10由計(jì)算機(jī)及咳嗽分析處理軟件組成，通過(guò)計(jì)算機(jī)RS232接口從多通道信號(hào)采集系統(tǒng)I中獲取所采集到的振動(dòng)、音頻、體位、溫度、痰液等信息，并從這些信息中統(tǒng)計(jì)出咳嗽患者咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度、體溫變化情況、痰液量等信息，并參考所采集的外部環(huán)境溫度、患者體位變化情況等信息，結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)對(duì)咳嗽患者咳嗽的嚴(yán)重度和身體健康狀況得出綜合判定，例如對(duì)某咳嗽患者的結(jié)論是該患者，24小時(shí)共咳嗽了 62次，體溫在夜間較高，最高為38. 2°C，咳嗽時(shí)胸部振動(dòng)劇烈，咳嗽的體態(tài)在右臥狀態(tài)發(fā)生了 31次，痰液較少(24小時(shí)咳出的痰液量為12克)，其咳嗽程度為嚴(yán)重級(jí)，需進(jìn)入監(jiān)護(hù)室觀察。
權(quán)利要求1.一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于它包括一個(gè)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)、咳嗽判斷模塊(2)、振動(dòng)采集模塊(3)、音頻采集模塊(4)、體位檢測(cè)模塊(5)、溫度采集模塊(6)、痰液采集器(7)、電源轉(zhuǎn)換電路(8)、電池(9)、咳嗽分析判定系統(tǒng)(10)，其中多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)、咳嗽判斷模塊(2)、振動(dòng)采集模塊(3)、音頻采集模塊(4)、體位檢測(cè)模塊(5)、溫度采集模塊(6)、痰液采集器(7)、電源轉(zhuǎn)換電路(8)、電池(9)集成在一個(gè)盒子(11)中并佩戴或安放在咳嗽患者身上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于咳嗽判斷模塊(2)包含壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)和固定夾，固定夾將壓力微動(dòng)開(kāi)關(guān)固定或粘貼在患者臉部下頜骨與顴骨交匯處的臉外表面上且微動(dòng)開(kāi)關(guān)會(huì)隨人體臉部下頜骨的移動(dòng)而閉合或斷開(kāi)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的一端有兩個(gè)分支，一個(gè)分支通過(guò)一個(gè)限流電阻R連接到+5V直流電源的高電平端，另一分支接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)中單片機(jī)的一個(gè)I/O接口輸入端，微動(dòng)開(kāi)關(guān)的另一端連接到5V直流電源的低電平端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)包括單片機(jī)及其I/o接口、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)通訊接口電路、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路，其中單片機(jī)的I/O接口輸入端分別與咳嗽判斷模塊(2)、振動(dòng)采集模塊(3)、音頻采集模塊(4)、體位檢測(cè)模塊(5)、溫度采集模塊(6)各自的輸出信號(hào)端相連接，A/D轉(zhuǎn)換器輸入端與痰液采集器(7)的輸出信號(hào)端相連接，當(dāng)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)中的單片機(jī)接收到咳嗽判斷模塊(2)發(fā)出的低電平信號(hào)后根據(jù)單片機(jī)控制軟件對(duì)其各I/O通道的數(shù)據(jù)和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于振動(dòng)采集模塊(3)包括不少于兩個(gè)的加速度計(jì)、柔性固定裝置，其中加速度計(jì)通過(guò)柔性固定裝置將多個(gè)加速度計(jì)緊貼在人體的胸部、腹部、喉部部位且保證各加速度計(jì)的敏感軸與所貼人體表面的夾角為90°，各加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)中單片機(jī)的I/O接口輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于體位檢測(cè)模塊(5)包括三軸加速度計(jì)、柔性固定裝置，柔性固定裝置用來(lái)將三軸加速度計(jì)緊貼在咳嗽者身體的胸部或腹部且保證三軸加速度計(jì)中的某一加速度計(jì)的敏感軸與所在人體表面的夾角為90°，三軸加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)中單片機(jī)的I/O接口輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于痰液采集器(7)包括痰液采集容器、采集容器密封塞、容器固定器、重力傳感器，其中痰液采集容器為一個(gè)上部開(kāi)口、底部密封的容器，用來(lái)收集痰液，容器固定器用來(lái)安放痰液采集容器以及固定重力傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中痰液采集容器的底面與容器固定器上表面平行，重力傳感器用膠或螺釘緊固在容器固定器上表面且重力傳感器敏感面的正表面可與痰液采集容器的底表面相接觸，信號(hào)轉(zhuǎn)換器用來(lái)將重量傳感器敏感的重量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c該重量值大小對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端接入多通道信號(hào)采集系統(tǒng)(I)中的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，屬于醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，它包括一個(gè)多通道信號(hào)采集系統(tǒng)、咳嗽判斷模塊、振動(dòng)采集模塊、音頻采集模塊、體位檢測(cè)模塊、溫度采集模塊、痰液采集器、電源轉(zhuǎn)換電路、電池、咳嗽分析判定系統(tǒng)。本實(shí)用新型提出了一種能自動(dòng)判斷咳嗽并自動(dòng)獲取咳嗽患者咳嗽發(fā)生的頻率、強(qiáng)度、咳出的痰液、體溫、體態(tài)等信息并通過(guò)咳嗽分析處理軟件對(duì)咳嗽得出綜合評(píng)價(jià)的智能咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，本實(shí)用新型還具有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異地專(zhuān)家會(huì)診功能，其實(shí)用性強(qiáng)、實(shí)施簡(jiǎn)單方便，可滿足對(duì)不同患者的咳嗽監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)需求。
文檔編號(hào)A61B5/103GK202723829SQ20122014363
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者肖遙 申請(qǐng)人:肖遙