本發(fā)明屬于醫(yī)療器械，涉及心肺信號檢測技術(shù)，具體涉及一種基于單傳感器的心肺多頻段機(jī)械波檢測裝置。

背景技術(shù)：

1、心臟和肺部的運(yùn)動是分不開的。心肺疾病是目前全球范圍內(nèi)威脅人們生命健康的重要因素之一，并且年輕化的趨勢日益凸顯。對心肺的日常監(jiān)測以及疾病的盡早預(yù)警是醫(yī)學(xué)中的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，這對檢測心肺的傳感器提出了新的要求。傳統(tǒng)的傳感技術(shù)包括心音、肺音聽診，呼吸波(呼吸引起的胸壁擴(kuò)張收縮)，心震信號(scg，心跳引起的胸壁局部震動)等心肺機(jī)械信息的單一檢測。心肺運(yùn)動是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動，包含不同頻率成份的機(jī)械波。但是上述單一的傳感技術(shù)只能反映心肺運(yùn)動的某個(gè)頻段，要想全面反映心肺的機(jī)械波運(yùn)動，需要對上述多個(gè)傳感器的信號進(jìn)行采集。同時(shí)，傳感器和人體胸壁的不同貼合程度會影響采集的機(jī)械波的效果，改變信號波形的形態(tài)和質(zhì)量，而目前的心肺振動監(jiān)測技術(shù)中并沒有將靜態(tài)壓力融合進(jìn)來以反映傳感器和人體胸壁的貼合程度。要想充分的通過振動波形反映心肺的機(jī)械活動信息，需要提取靜態(tài)壓力。

2、在傳感器的實(shí)現(xiàn)過程中，壓電薄膜的寬頻帶特性表現(xiàn)出可以同時(shí)檢測低頻到高頻的機(jī)械振動的潛力。這使得在單一傳感器上獲得以上多頻段心肺振動信號成為可能。本發(fā)明提出一種基于壓電薄膜的單傳感器心肺多頻段機(jī)械波檢測裝置，能同時(shí)提取出呼吸波、超低頻心動波信號、心震信號和心肺音信號。為反映傳感器和人體的貼合程度，使用絕對壓力傳感器采集傳感器和人體之間的靜態(tài)壓力，作為貼合程度的量化。本發(fā)明為全面了解心肺機(jī)械振動信息反映心肺活動和狀態(tài)提供了一種高效、便攜的方式，并可進(jìn)一步應(yīng)用在心肺的可穿戴、日常便攜式設(shè)備上，為心肺異常的提早發(fā)現(xiàn)和及時(shí)治療提供可能，幫助避免醫(yī)療成本的增加與醫(yī)療資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于單傳感器的心肺多頻段機(jī)械波檢測裝置，同步采集心肺胸腔位置的壓電信號和絕對壓力信號，并將壓電信號進(jìn)一步提取為呼吸波、超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號，多頻段反映心肺的機(jī)械振動信息。

2、一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于單傳感器的心肺多頻段機(jī)械波檢測裝置，包括單機(jī)械波傳感模塊、信號接收電路和多頻段信號提取模塊，其中，

3、單機(jī)械波傳感模塊用于同步采集心肺胸腔位置的壓電信號和絕對壓力信號，包括依次層疊設(shè)置的第一傳動部件、壓電薄膜、第二傳動部件、絕對壓力傳感器；

4、信號接收電路用于將所述單機(jī)械波傳感模塊采集的壓電信號和絕對壓力信號進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字壓電信號和數(shù)字絕對壓力信號；

5、多頻段信號提取模塊包括信號分解模塊和信號濾波模塊，其中，信號分解模塊用于將數(shù)字壓電信號分解得到呼吸波、超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號，信號濾波模塊用于對數(shù)字絕對壓力值信號進(jìn)行濾波得到靜態(tài)壓力值。

6、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，第一傳動部件，用于將人體胸腔的振動波傳遞給壓電薄膜；

7、壓電薄膜，用于檢測由第一傳動部件傳遞過來的壓力引發(fā)產(chǎn)生的模擬壓電信號；

8、第二傳動部件，用于作為中間件固定壓電薄膜和絕對壓力傳感器，并將所述壓力傳遞給絕對壓力傳感器；

9、絕對壓力傳感器，用于檢測由所述壓力引發(fā)產(chǎn)生的模擬絕對壓力信號。

10、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一傳動部件具體為：

11、采用適合接觸人體、具有良好機(jī)械波傳導(dǎo)能力的軟性絕緣材料制作；

12、采用上、下表面平行的規(guī)則形狀，其中，上表面接觸人體，下表面與壓電薄膜接觸；

13、下表面與壓電薄膜形狀相同，橫截面面積略小于壓電薄膜的面積。

14、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一傳動部件下表面與壓電薄膜采用中心對齊方式，邊緣粘合固定。

15、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二傳動部件具體為：

16、采用具有良好機(jī)械波傳導(dǎo)能力的硬質(zhì)絕緣材料制作；

17、采用上、下表面平行的規(guī)則形狀，其中，上表面與壓電薄膜接觸，下表面與絕對壓力傳感器接觸；

18、上表面與壓電薄膜形狀相同，橫截面面積略大于壓電薄膜的面積；

19、上表面具有凹槽或凸起，其中，所述上表面凹槽或凸起橫截面形狀和上表面相同，面積小于壓電薄膜面積；

20、下表面為凹槽或者平面，與絕對壓力傳感器敏感面接觸。

21、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二傳動部件上表面與壓電薄膜接觸固定方式為壓電薄膜蓋住上表面凹槽或凸起，邊緣粘合固定。

22、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二傳動部件形狀為規(guī)則形狀或規(guī)則形狀的組合，其中，

23、規(guī)則形狀為圓柱體、正方體、長方體或具有兩個(gè)平行表面的多邊體；

24、規(guī)則形狀的組合為同類或非同類的多個(gè)規(guī)則形狀以軸中心對稱、邊緣對齊、表面接觸固定為一個(gè)穩(wěn)定的整體。

25、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單機(jī)械波傳感模塊還包括固定部件，所述固定部件與所述第二傳動部件耦合固定，且絕對壓力傳感器敏感面與第二傳動部件下表面處于輕微受力接觸。

26、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號分解模塊在分解得到呼吸波、超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號后，還包括如下步驟：對呼吸波、超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號進(jìn)行單周期處理得到某一呼吸時(shí)長內(nèi)同步映射心臟振動頻率的三路同步單周期信號。

27、基于上述方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述對呼吸波、超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號進(jìn)行單周期處理得到一個(gè)呼吸周期內(nèi)同步映射心臟振動頻率的三路同步的超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號的單周期信號，包括：

28、通過尋峰函數(shù)對呼吸波進(jìn)行尋峰，獲取呼吸波的波峰；根據(jù)呼吸波的波峰位置對超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號進(jìn)行截?cái)?，獲取超低頻心臟振動信號、心震信號、心肺音信號的多個(gè)片段；

29、對每個(gè)所述片段，通過尋峰算法提取超低頻心動信號的波峰，再根據(jù)波峰位置各自截?cái)喑皖l心動信號、心震信號和心肺音信號，獲得多個(gè)長度不等的單周期超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號；

30、選取與所述心臟振動次數(shù)相同的單周期超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號的片段，基于上述各片段的周期求取周期平均值作為單周期超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號等長片段的周期長度；

31、利用三次樣條插值方法處理選取的各不等長的超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號的片段分別得到對應(yīng)的超低頻心動信號、心震信號、心肺音信號的等長單周期信號；

32、對超低頻心動信號、心震信號、心肺音信號的各等長單周期信號進(jìn)行時(shí)域平均，得到同步的超低頻心動信號、心震信號和心肺音信號的單周期信號。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下有益效果：

34、1、實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)傳感器上同時(shí)采集到四個(gè)頻段的心肺機(jī)械波，可以全面的反映心肺的機(jī)械振動信息。

35、2、在多頻段心肺振動檢測的基礎(chǔ)上增加絕對壓力傳感器采集靜態(tài)壓力信號，以反映傳感器和人體的貼合程度，并量化這個(gè)過程，使得多頻段機(jī)械波的檢測更加準(zhǔn)確高效。

36、3、采用的層疊式結(jié)構(gòu)可以有效的將壓電薄膜接收的振動傳遞給下方的絕對壓力傳感器，并實(shí)現(xiàn)信號的同步采集。

37、4、在第二傳動部件上增加了形變位移設(shè)計(jì)，有效的提升了壓電薄膜的采集靈敏度，為多頻段機(jī)械波的信號質(zhì)量提供了保障。

38、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實(shí)現(xiàn)和獲得。