基于蓝牙的心肺音采集系统

　　0 引言

　　在医疗领域沿用了多年的听诊器，外观、原理性能没有太大区别。听诊器听诊心肺音虽然方法简单，但往往难以捕捉到人体内部脏器发出的一些微弱但却非常重要的生物声，致使医生无法及时做出诊断，且诊断的依据主要根据医师的听觉和经验，主观的因素可能造成错判，准确性较差。特别在恶劣的环境下，在凌乱的事故现场、繁忙的急救室以及嘈杂的救护车上，要使用传统的听诊器进行有效地诊断几乎是不可能的。由于心肺音是一组随时间动态变化的信号，此刻所发生的心肺音可能下一时刻就会消失于无形，而目前的传统听诊器只有可听功能而无可视功能，若能让心肺音被纪录并且重现，将有利于心肺疾病的诊断[2,6]。

　　随着医疗高新科技的发展，医务人员越来越关注听诊器结构的改良。目前国内与国外电子听诊器产品在价格、功能上的差异较大，自行开发和研制功能强大，性能优良，价格低廉的新型电子听诊器具有重要的临床意义。

　　1 心肺音采集系统总体设计

　　本系统包括信号采集模块、信号放大滤波分离模块、信号处理模块、信号无线传输模块和上位机(PC 等)信号处理模块。整体系统结构如图 1 所示

　　本系统的硬件设计采用模拟和数字 2 部分。模拟部分包括声音信号的提取和聚焦、微弱小信号的放大滤波处理和电源电路。数字电路部分包括处理器(MCU)、液晶显示电路、信号选择电路和蓝牙无线传输电路[1]

　　1.1 模拟电路设计

　　1.1.1 声音信号的提取和聚焦模块

　　根据国内外的理论研究结果显示，心音信号的主要频率范围主要集中在 0~500Hz 之内，肺音频率为 100~1500Hz 之内，均在人耳所能听到的声音范围的中低频率段，故选用驻极体传声器作为声音传感器，此传感器灵敏度高，抗干扰能力强[4]。

　　1.1.2 微弱小信号放大滤波处理模块

　　根据心肺音信号的频率，结合理论和实际测试发现在 0~50Hz、1000Hz~1500Hz 频带内基本上没有心肺音信号 , 为了达到更好的滤出带外噪声和分离出心音、心肺音和肺音 3 组信号的目的，我们对所使用滤波器做了相应的处理，设计了 4 组滤波器：30Hz 巴特沃斯高通滤波器、100Hz 巴特沃斯高通滤波器、500Hz 巴特沃斯低通滤波器、1000Hz 巴特沃斯低通滤波器。

　　1.1.3 电源模块

　　本系统电源共 3 组 ：+5V、-5V 和 +3.3V。供电电源由 2 块 3.7V 的锂电池提供，通过 78M05 转化为 +5V 电源，通过 ZY0505IASK 电源模块逆变为 -5V、-5V 电源为运算放大器提供电源。+5V 电源通过 LDO-AMS1117 转化为 +3.3V, 为 AVR 单片机及蓝牙模块提供电源。