[发明专利]基于双控制器的电子听诊器

说明书

技术领域

本发明涉及医疗诊断设备领域，特别涉及一种基于双控制器的电子听诊器。

背景技术

心音是心脏及大血管机械运动状况的反映，心音听诊是医生评估心脏功能状态最基本的方法之一。虽然目前已经有心电图(ECG)测量、超声检测等检查手段，但是心音听诊安全、费用低，而且当心血管疾病尚未发展到足以产生其它症状(如心电图ECG异常)之前，心音中出现的杂音和畸变就是唯一的诊断信息，因此，心音听诊是评估心血管疾病，特别是心瓣膜病、先天性心脏病和心率失常的重要手段。

传统的心音听诊器由听头、胶管、金属架、耳塞组成，心音通过听头的膜片振动，由连接的胶管将心音传到耳塞。通过这样的听诊器进行诊断，缺少心音图的定量分析，诊断的准确性依赖于诊断医生的经验，主观性强。目前也出现了一些电子听诊器，在传统听诊器的基础上增加了电子分析模块，将心音信号经过放大、滤波处理后，将振动信号转变成线条图形记录下来输出心音图，超过人耳听觉敏感度所能分辨的心音和杂音也能被监测到，结合心音图的定量分析可以做出更准确的诊断结果，且不依赖于经验。更进一步改进的电子听诊器还增设了主控模块，处理后的心音信号经过主控模块可传输至PC机，进行进存储。目前的电子听诊器采用的是通过电子元器件选型和电路设计来实现自动测试，电子听诊器既能检测普通的心音信号，也能捕捉特殊的心音和肺音等相关信息，但是对于心音中出现的杂音和畸变很难真实的反应出来，导致诊断信息不能反映出杂音和畸变信息。然而心音中的杂音和畸变是反应心脏早期病变的有用信息，因此目前的电子听诊器不能实现更早的发现病变的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的不能检测到心音中出现的杂音和畸变信息的不足，提供一种基于双控制器的电子听诊器，采用PID控制器和模糊控制器实现心音中的杂音和畸变信息检测。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于双控制器的电子听诊器，包括用于实时采集心音信号的心音探头，所述心音探头连接信号调理电路，实时采集的心音信号经过信号调理电路调理后输入至主控模块；所述主控模块包括A/D转换器、比较器、PID控制器和模糊控制器，调理后的心音信号经A/D转换后输入至比较器，比较器将转换后的心音信号与给定心音信号进行比较，并将比较结果输出至PID控制器或模糊控制器，PID控制器或模糊控制器对比较结果进行控制处理后，输出得到实时反应心音特点的输出心音信号，该输出心音信号同时作为给定心音信号返回至比较器。

进一步的，所述给定心音信号的初始值为一设定信号。

进一步的，比较器将经A/D转换后心音信号与给定心音信号进行幅度比较，得到偏差e；如果偏差e大于阈值n且小于等于设定参数m，则将偏差e输入至PID控制器；如果偏差e大于设定参数m，则将偏差e输入至模糊控制器。

进一步的，所述PID控制器对接收到的偏差e进行处理，再根据经A/D转换后的心音信号U_i得到输出心音信号U_o，U_o=U_i*u(k)，K_p为比例系数，e_k为第k个采样点的偏差量,T_K为积分系数，T_D为微分系数。

进一步的，所述模糊控制器为二维模糊控制器，以偏差e及偏差变化率e_c作为输入量，模糊化后转化为模糊集合；然后根据模糊控制规则对模糊集合进行模糊推理；然后将模糊推理得到的模糊量进行去模糊化，得到输出控制量u，输出控制量u经过比例因子ku修正后得到输出量U，U=ku*u；最后根据经A/D转换后的心音信号U_i得到输出心音信号U_o，U_o=U_i*U。

进一步的，如果偏差e小于等于阈值n，则经A/D转换后的心音信号U_i经过零处理函数f(β)修正后得到输出心音信号U_o，U_o=U_i*f(β)，f(β)=β*δu(k)，δu(k)=K_p(e_k-e_k-1)+K_ie_k，K_i为积分系数。

进一步的，所述信号调理电路包括初级放大器、低通滤波器和主放大器，信号调理电路对采集的心音信号进行功率放大和滤波处理。