[0001] 本实用新型属于医疗检测技术领域，具体涉及一种用互联网+AI技术的一体式无线心音心电同步采集装置。技术背景

[0002] 先天性心脏病（简称先心病）是危害儿童、青少年身体健康的主要心血管疾病。先心病的临床治疗原则为及早发现、及早治疗，才能有效治愈。目前对先心病早期临床检查和初诊，主要依靠心脏听诊和心电图检查为主。在大规模先心病筛查，尤其是上山下乡进行先心病筛查时，由于既要实施心脏听诊又要做心电图检查，操作流程复杂、耗时，且携带心电图仪不便，因此目前先心病筛查多以心脏听诊为主。通过医生的经验和主观意识并结合听取的心音和心电进行诊断，这需要一定的专业知识和临床经验。对于筛查出的疑似患者再进行“超声心动图”等医学影像设备方可确诊。目前在偏远的山区和医疗设备匮乏的基层社区医院、乡镇卫生院，这些设备体积庞大，价格昂贵，需要专业人员操作的医疗设备还难以普及，并且由于不便携带，难以在上山下乡进行先心病筛查中使用，以致不能及时筛查和发现先心病患者并进行医疗干预。

[0003] 目前对于心音的机器辅助分析的一般步骤为：心音信号预处理，特征提取和分类识别；在这些步骤中，预处理阶段的心动周期分割准确性对于心音分类性能至关重要。单独使用心音本身进行心动周期分割常用方法有：归一化香农能量包络法、希尔伯特包络法、维奥拉积分包络法等进行分割，算法复杂，分割效果相比采用心电信号作为心动周期标志进行分割效果差，所以关于心音心电同步采集对于心音分类中显得尤为重要。

[0004] 中国专利申请号201921645022.8公开了一种基于Arduino的便携式心电装置，该装置包括心电模块、Arduino主控模块、SD存储器、LCD显示器、WIFI模块。采用三导联线与人体连接，导联线与心电模块相连，Arduino主控模块对心电模块进行采样，再将采样值通过LCD显示器进行实时显示，同时将数据存储在SD卡中，也可将数据通过WIFI传输至服务器存储，便于医生进行诊断。该装置采用三导联采集心电信号，相比12导联线更为简洁，实现了心电信号的实现显示、存储、便携性，但该装置无法实现辅助诊断，需要专业的医生根据采集的心电信号才能诊断，也无法同步采集心音信号。

[0005] 中国专利申请号 201921929240.4 公开了一种基于微控制器STM32 的心音信号无线采集系统，该系统包括心音传感器模块、STM32模块、AD7606 模块和JDY‑31模块。通过 AD7606 模块对来自心音传感器的模拟信号进行采样，再将采样值通过蓝牙装置无线传送给手机移动端，在手机移动端实现了数据的可视化。但该设备无法采集心电数据。发明内容

[0006] 本实用新型的目的是在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种无线心音心电一体化同步采集装置。

[0007] 本实用新型所述的无线心音心电一体化同步采集装置由心音传感器、心电电极、锂电池、信号采集板和设备壳体构成；设备壳体为钟形，在底面外缘有一与底面连为一体的圆环，心音传感器置于圆环的中心位置，与圆环为紧配合；信号采集板由电源管理电路、心电信号调理电路、模数转换器电路、Cortex‑M3微控制器最小系统电路和双模蓝牙HC‑04模块电路构成，与可充电的聚合物锂电池一并放入设备壳体内；心电电极为三个，其中两个电极紧靠在心音传感器的最大直径处，另一个位于与这两个电极水平连线的正下方，紧靠在心音传感器边缘，三个电极均嵌在所述的圆环上；所述的三个电极分别经屏蔽导线和心电信号调理电路的输入端连接，心电信号调理电路输出的模拟信号和心音传感器输出的模拟信号分别通过导线与模数转换器的输入端口连接，模数转换器的输出采用SPI总线方式和Cortex‑M3微控制器的输入相连并通信，微控制器以串行总线的方式与蓝牙模块连接，电源电路的输入与Micro USB充电接口相连，其输出分别与可充电的聚合物锂电池、心电信号调理电路、模数转换器电路、微控制器、蓝牙模块、电源开关和电源指示灯相连；所述的Micro USB充电接口、电源开关和电源指示灯装在设备壳体的外表面上。

[0008] 所述的心音传感器、心电电极、心电信号的调理芯片，模数转换器、Cortex‑M3微控制器以及双模蓝牙HC‑04模块在市场上均容易购买且电路设计简单，容易实现。

[0009] 系统工作简述：本采集装置可适用于先天性心脏病等其他心脏疾病的临床初诊。采集信号时，将采集装置放置于被采集者的胸部心脏听诊区，心音传感器的感应面和三个心电电极紧贴患者胸部心脏听诊的相应位置，经心电调理电路动态调节放大倍数，心音传感器和心电信号调理电路将心音信号和心电信号转换成模拟电信号；模数转换器将模拟的心音和心电信号转换为数字信号，采用SPI总线的方式将数据传输给微控制器，微控制器将接收到的数字信号采用串行总线的方式经过蓝牙模块发送给智能移动终端，而智能移动终端对接收的信号进行显示，同时利用无线网络把接收的信号传输到云端服务器进行诊断，云端服务器将诊断的结果回传到智能移动终端，并将诊断结果显示在智能移动终端。

[0010] 本实用新型所述的无线心音心电一体化同步采集装置，可以同步采集心音、心电信号，并进行实时显示，相对于单一使用心音信号，能提取到更丰富的病理特征，且心电信号为心动周期的标志，有助于对心音实施心动周期的准确分割，有利于心音进行辅助诊断时，对心音信号的心动周期进行精确分割，减少心音分割的算法复杂度，提高辅助诊断的准确率。同时使用心音、心电信号并借助人工智能技术，有助于提升对先心病等心血管疾病的诊断分类准确率。本实用新型的装置采用简捷的一体化结构设计，无线传输信号，携带方便，可在大规模的先心病筛查中采用。

[0011] 本实用新型为采用Cortex‑M3微控制器的先心病等其他心脏病的初诊设备。心电电极与心电信号调理电路相连，将人体的心电信号转化为可采集的模拟电信号，并和心音传感器输出的人体模拟心音电信号，分别与模数转换器的第1、2输入端相连；模数转换器将模拟电信号转换为数字信号，与微控制器之间采用SPI总线方式进行数据传输和通信；微控制器与蓝牙模块之间采用串行总线方式相连，并且微控制器内置有实时降噪算法，微控制器从模数转换器获取同步心音心电的数字信号，同时微控制器对获取的数字信号进行实时降噪处理，将处理后的数字信号打包经蓝牙模块传输给移动终端进行实时显示；智能移动终端通过无线网络将采集的心音和心电信号上传云端进行诊断处理，并将分析结果回传于智能移动终端并显示云端诊断结果。有效简化诊断的流程，提高诊断的准确性，有效减少医生因主观意识造成的误诊。

[0012] 本实用新型解决了现有技术中心电电极和心音听诊器与采集设备之间需要采用传统导联线和音频电缆连接的缺陷，取消了心电电极与心电采集电路间长达几十厘米的传统导联线连接，改用内部电路板之间毫米级的屏蔽导线连接，减少了导线串扰并大大简化了采集设备，降低了成本，携带方便，操作便捷。解决了在偏远山区进行先心病及相关心血管疾病筛查时设备体积庞大，价格昂贵，使用不便等一系列问题。所述的一体式无线心音心电信号同步采集装置，采集的心音和心电信号不易受噪声干扰，抗干扰性强、功耗低、便于携带，适用于临床医生使用。

[0013] 本实用新型与目前市面上的采集系统相比，本实用新型提供了一种无需外接心电导联线即可实现心音和心电同步采集的装置，具有体积较小、成本低、使用简单、可同步采集心音、心电信号。适用于先心病及其他心脏病的临床初诊，适合在先心病高发地区和医疗条件匮乏的乡镇医院进行推广使用。附图说明

[0014] 图1是本实用新型结构示意图。

[0015] 图2是本实用新型的底部结构示意图。

[0016] 图3是本实用新型系统整体功能框图。

[0017] 图4 是本实用新型所述的采集装置采集信号时放置示意图。

[0018] 图中：1‑模数转换器的输入端口，2‑模数转换器的输入端口，10‑心音传感器，20 ‑电极，其中201‑RL电极，202‑RA电极，203‑LA电极，30‑信号采集板， 40‑设备外壳，401‑圆环，50‑电源开关，60‑Micro USB充电接口，70‑电源指示灯，80‑锂电池。

[0019] 图4中：M‑二尖瓣听诊区，E‑主动脉瓣第二听诊区，P‑肺动脉瓣听诊区，A‑主动脉瓣听诊区，T‑三尖瓣听诊区。实施方式

[0020] 以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

[0021] 如图1所示，本实用新型由8个部分构成：心音传感器10、心电电极20、信号采集板30、设备外壳40、Micro USB充电接口60、电源开关50、电源指示灯70、锂电池80。

[0022] 如图1所示，心音传感器10采用美国Thinklabs ONE或国产同类心音传感器（电子听诊器），心电电极20为导电金属电极，连接线采用导线连接。采集信号时，患者仰卧或坐姿，本装置底部紧贴被采集者心脏，心音传感器10正好位于被采集者的心脏听诊区，输出的人体心音模拟电信号通过音频信号线与模数转换器的输入端口1连接。位于设备外壳40底部的三个电极，分别是LA电极203、RA电极202和RL电极201，三个电极在设备体内部经屏蔽导线与心电信号调理电路输入端连接，通过心电信号调理电路将人体微弱的心电模拟电信号进行放大，并且可根据心电信号的大小，对心电调理电路进行程控放大，其输出与模数转换器的输入端口2连接。模数转换器对心音和心电两个模拟电信号进行同步采样，将模拟电信号转换为数字信号，输出的数字信号通过SPI总线方式传输给微控制器。微控制器通过串行总线的方式与蓝牙模块相连，整个装置由微控制器进行控制。设备壳体40的外面固定有一个Micro USB充电接口60、一个电源开关50和一个LED电源指示灯70，LED电源指示灯用于显示系统电源工作状态。装置由可充电的聚合物锂电池80通过电源管理电路进行供电，电源管理电路包含电池充电电路和放电电路，放电电路提供适合的电压为心电信号调理电路，微控制器最小系统、蓝牙模块供电，并具有电池过放保护功能；充电电路可由Micro USB充电接口对电池和心音传感器进行充电，并具有过充保护功能。本实施例所述的蓝牙模块将经过微控制器处理的心音和心电数据发送到智能移动终端，智能移动终端可通过无线连接上传云端进行诊断处理，并将诊断结果在智能移动终端进行实时显示。

[0023] 本实用新型所述的无线心音心电一体化同步采集装置的使用方法具体如下：

[0024] 按下开关50，电源指示灯70亮，电池为信号采集板30供电，信号采集板30经蓝牙模块与智能移动终端进行通讯；采集装置放置时RA、LA电极平行于人体两肩，RL电极朝向于双脚方向；受试者处仰卧姿势时依靠装置的自重使心电电极与人体进行接触，受试者处坐姿时需要采集信号者用手轻扶装置贴紧在听诊位置；信号采集板根据获取的心音和心电两路同步信号经蓝牙模块传输至智能移动终端进行实时显示和存储，便于实时观察心音图和心电图；采集装置依次放置于二尖瓣听诊区M，主动脉瓣第二听诊区E，肺动脉瓣听诊区P，主动脉瓣听诊区A，三尖瓣听诊区T，共五个听诊区；每个听诊区均可通过智能移动终端设置听诊时长，五个听诊区听诊结束后，将所有数据打包经无线网络发送至云端服务器进行机器辅助诊断，最后云端服务器将辅助诊断结果经无线网络发送给智能移动终端进行实时显示。