[发明专利]基于夜间心音分析的医疗系统及方法

权利要求书

1.一种基于夜间心音分析的医疗系统，其特征在于，该系统包括若干音频信号采集装置和监护服务端；所述音频信号采集装置置于床的不同位置，所有音频信号采集装置不能够置于同一平面中，将装置底部紧贴于放置面，放置面平整；

所述音频信号采集装置包括箱体和置于箱体内的第一通信模块、控制单元和信号放大模块；箱体的表面嵌有麦克风模块；所述第一通信模块与控制单元相连；麦克风模块经信号放大模块与控制单元相连；

所述麦克风模块包括声音探头、驻极体电容传声器和供电电路，声音探头固定于箱体的底部，紧贴放置的桌面或者物体，声音探头与驻极体电容传声器相连，供电电路为驻极体电容传声器提供电源；所述声音探头将采集的音频信息传递到驻极体电容传声器，驻极体电容传声器将音频信号转化为电信号，经过信号放大模块进行放大，经由第一通信模块发送到监护服务端；

所述监护服务端包括第二通信模块和数据分析模块，所述第二通信模块与第一通信模块进行通信，所述数据分析模块接收音频信号采集装置采集的音频信号，通过能量比定位方法对声源进行定位，从而实现人心音信号的定位；所述能量比定位方法利用不同位置音频信号采集装置采集信号的能量差异来估计声源的位置，具体如下：

假设音频信号采集装置X_i在床的三维模型中的坐标为(x_i,y_i,z_i)，声源S的坐标为(x,y,z)，根据能量随传播距离衰减的比例关系有表达式：

令则故当r≠1时，整理可知上式为球面方程，圆心坐标C₁₂(u,v,w)和半径R为：

故根据四个音频信号采集装置的窗口能量比即可确定被监测者心音信号的三维空间位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于夜间心音分析的医疗系统，其特征在于，所述声音探头为医用听诊头和橡胶软管组成的一体结构或麦克风。

3.根据权利要求1所述的一种基于夜间心音分析的医疗系统，其特征在于，所述数据分析模块除定位功能外，还具有分析被监测者心率的功能；心率分析具体如下：

(1)音频信号采集装置采集到心音信号波形，发送给监护服务端；

(2)监护服务端采用计算归一化平均香农熵的方法提取出心音包络线；

(3)门限的截取；所述门限的截取包括门限起点的定位、门限终点的定位、门限的提取，具体为：

(3.1)门限起点的定位：根据包络幅值设定2个软阈值，即大阈值Th1和小阈值Th2；对幅值大于Th1的包络段，以Th1为基准向前搜索，直到幅值小于Th2，此时的点为门限的起点；所述门限的起点分为s1的起点和s2的起点，在一个心音信号周期内，存在两次大振幅的心音震荡，对应第一心音和第二心音，s1的起点标记于第一心音的门限起点，s2的起点标记于第二心音的门限起点；

(3.2)门限终点的定位：对幅值大于Th1的包络段，以Th1的基准向后搜索，直到幅值小于Th2，此时的点为门限的终点；所述的门限的终点分为s1的终点和s2的终点，在一个心音信号周期内，存在两次大振幅的心音震荡，对应第一心音和第二心音，s1的终点标记于第一心音的门限终点，s2的终点标记于第二心音的门限终点；

(3.3)门限的提取：将起点和终点之间置1，终点到下一起点之间置0；

(4)根据相邻的s1起点标志之间的时间间隔识别出一次心音活动的完整周期，所述的心音活动完整周期包括第一心音Ss和第二心音Sd，所述第一心音Ss对应s1起点标志与s1终点标志之间的时间间隔，所述第二心音Sd对应s2起点标志与s2终点标志之间的时间间隔，根据单位时间内出现心音活动完整周期的次数确定人的心率。

4.根据权利要求3所述的一种基于夜间心音分析的医疗系统，其特征在于，该系统还包括警报模块，所述的警报模块与监护服务端相连，当监护服务端分析到心率超过给定的心率正常范围时，则向警报模块发送信息，启动警报模块，发出报警信息声寻求附近的人的帮助，同时监护服务端向监护者发送报警信息，达到及时监护的效果。