基于ZigBee无线传输技术的电子听诊器

　　引言

　　听诊器是医生进行疾病诊断必不可少的工具，它能够获取心脏瓣膜震动的声音数据，是医生进行初步诊断的得力助手，在临床医疗中发挥着重要的作用。但是，传统的听诊器存在着信息量少、干扰大、听诊范围小等缺点，医生在对病人听诊时也面临着被传染的风险。随着电子技术和无线传输技术的发展，远程医疗和身体状态实时监控正成为现代医疗发展的主要趋势，各种基于蓝牙传输协议的多功能的电子听诊器纷纷被设计出来，投入到市场应用当中。但是蓝牙传输技术也存在着通信距离短、复杂度高、功耗高、成本高等缺点。本文对传统听诊器进行改造，引入基于ZigBee协议的无线电子通信技术，设计出一款可以对人体心音数据进行实时采集、处理和无线收发的电子听诊器，从而以较低的功耗扩大了听诊范围，降低了医生在听诊时被病人传染的机率。

　　1 ZigBee协议的优势

　　ZigBee是一种近距离、低复杂度、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，工作在2.4 GHz ISM免费频段，主要适合自动控制、传感、监控和远程控制等领域，同时也支持地理定位功能。ZigBee联盟在制定ZigBee标准时，采用了IEEE 802.15.4作为其物理层和媒体接入层规范。在其基础之上，ZigBee联盟制定了数据链路层(DLL)、网络层(NWK)和应用编程接口(API)规范。同蓝牙技术相比较，ZigBee技术在功耗、传输距离和设备成本等方面均存在着明显的优势。ZigBee与蓝牙传输协议各参数比较如表1所列。

　　2 系统整体设计思路

　　无线电子听诊器的结构框图如图1所示。采用麦克风来获取人体心音信号，并转换成模拟的电信号。经过放大和滤波处理后，信号送入到主控模块进行A/D转换，将模拟信号转换成数字信号。主控模块通过无线收发模块将转换完成的数字信号并发送出去。电源模块则负责为

　　各个模块供电。接收端采用深圳无线龙通信科技有限公司设计的C51RF～CC2530-PK无线ZigBee网络开发平台。它通过USB同上位机相连，向上位机传递其接收到的数据，用于显示和分析处理。系统分为软件和硬件两部分：硬件部分包括信号调理、数据采集处理、无线传输、无线收发和电源模块;软件部分包括Firmware中的软件和上位机软件。

　　3系统各硬件模块的实现

　　3.1 心音采集模块

　　心音是在心动周期内，由于心机收缩和舒张、瓣膜启闭、血流冲击心室壁和大动脉等因素引起的机械振动。通常有效的人体心音信号频率为0～600 Hz，由于心音信号比较微弱，周围环境干扰以及其他各种人为因素常常会带来大量的干扰杂音，直接用麦克风采集心音效果并不好。为了更好地隔离杂音干扰，增强采集端心音强度，加入了心音听诊头，如图2所示。