專利名稱：一種電子聽診器的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械技術領域，特別涉及一種電子聽診器。
背景技術：
醫用聽診器是利用空氣作為媒介將微弱的聲音通過管道傳入人耳的。但由于人體內部臟器發出的一些微弱但卻非常重要的生物聲(例如不規律周期性和隨機性的強腸鳴音)，給臨床應用帶來了很大的困難，致使醫生無法及時做出診斷，且診斷的依據主要根據醫師的經驗，準確性較差。從另一角度講，人耳對聲音的敏感是聲強與頻率的綜合效應，因而僅通過傳統的醫用聽診器，一些病理特征難以捕捉。因此，需要設計出可對聽診音進行定量、準確分析的電子聽診器。例如，在《中國醫療器械雜志》2008年32卷第3期刊登的“基于C8051F340單片機的腸鳴音采集系統的設計”一文中公開了一種監聽腸鳴音的設備，該設 備選用C8051F340單片機作為微控制器，利用駐極體式電容傳聲器作為探頭來拾取腸嗚音信號。該系統在腸運動活躍的區域設計了 8個通道，并將這8個傳聲器固定在一張柔軟的腹帶上，實現對腸鳴音的實時采集、顯示與存儲。又例如，在《中國醫療設備》2008年第32卷第3期刊登了“基于HKY06A心音傳感器的心音信號提取”一文，公開了一種HKY06A型心音傳感器。該傳感器采用新型高分子聚合材料微音傳感元件采集心臟搏動和其它體表動脈搏動信號，再經過高度集成化信號處理電路處理。輸出低阻抗功率信號，可直接驅動耳機，也可以連接計算機進行錄音，并以Mp3或Wav格式存儲。通過錄音軟件可以記錄心音信號并且看到心音圖譜，進行圖譜分析。又例如，在申請號為200910199630. 5的中國專利申請“藍牙電子心音聽診器”中公開了一種由便攜終端機和PC機組成的心音聽診器，該心音聽診器不僅可實時播放心音和顯示心音圖，還可進行計算機輔助診斷。如上所述，利用人體臟器所發出的聲音進行醫療診斷，在目前已取得了一定的成就。但是，普遍存在的不足就是一種聽診器僅能聽診一種臟器發出的聲音，而不能聽診多種臟器所發出的多種頻率的聲音，且現有的數字化聽診器的設備結構都較為復雜，不適用于醫生單獨使用。此外，現有的電子聽診器容易受到外界噪聲影響，導致診斷不準確。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種結構簡單的多功能型電子聽診器，通過該電子聽診器，無需用耦合劑無輻射直接可監聽和記錄、心音、腸鳴音、肺音、胎心音等多種臟器發出的多種頻率的聲音，并可顯示這些聲音的相關信息。為了實現以上目的，本發明提供的電子聽診器包括聽診頭，其用于在聽診時與體表接觸，使臟器發出的經過體表輻射的聲信號產生諧振，并將諧振聲信號轉換為電信號；主機，其用于對通過聽診頭轉換的電信號進行放大和濾波處理，并將處理后的電信號轉換為聲信號；揚聲器，其用于播放通過主機轉換的聲信號。優選地，所述聽診頭包括諧振腔殼體，其用于使臟器發出的聲信號產生諧振，以得到諧振聲信號；諧振膜，其用于密封諧振腔殼體，并且在聽診時與體表接觸，使臟器發出的聲信號經體表輻射出來后推動諧振腔殼體內的空氣柱，使空氣柱產生膨脹和壓縮的不斷交替變換作用，從而產生諧振；音頻采集傳聲器，其用于采集通過諧振腔殼體得到的諧振聲信號，并將該諧振聲信號轉換為電信號。優選地，所述音頻采集傳聲器容納在諧振腔殼體內。優選地，所述音頻采集傳聲器與諧振膜相對地連接在諧振腔殼體的底部。優選地,所述諧振腔殼體外套有用于隔音的內層殼體，所述內層殼體與諧振膜一起密封諧振腔殼體與音頻采集傳聲器。優選地，所述內層殼體里的音頻采集傳聲器處于懸浮狀態。優選地，所述內層殼體內還設有用于包裹音頻采集傳聲器的吸音材料和用于將音 頻采集傳聲器和吸音材料固定在諧振腔殼體底部和內層殼體之間的壓板。優選地,所述內層殼體外設有外層殼體,所述內層殼體與外層殼體之間為封閉的空腔或者為進行真空處理或者注入惰性氣體的密閉腔。優選地，在所述內層殼體與外層殼體之間還設有彈性連接結構，以利用內層殼體與外層殼體之間的彈性連接使內層殼體及其里面的諧振腔殼體、音頻采集傳聲器和諧振膜整個處于懸浮狀態。優選地，所述彈性連接結構包括用于彈性連接內層殼體與外層殼體的連接環和支撐柱。優選地，所述連接環采用橡膠或硅膠或材質，所述支撐柱采用橡膠或硅膠。優選地，所述諧振腔殼體外部設有吸音材料。優選地，所述音頻采集傳聲器為駐極體電容式音頻采集傳聲器。優選地，所述諧振腔殼體由金屬材料或者非金屬材料形成。優選地，所述諧振腔殼體為以下中的一個柱形盆式諧振腔殼體、正方體或長方體諧振腔殼體、喇叭形諧振腔殼體。優選地，所述主機包括控制電路，其用于對通過音頻采集傳聲器轉換的電信號進行放大和濾波處理，并將處理后的電信號轉換為聲信號；電源部分，其用于為音頻采集傳聲器和控制電路提供電源。優選地，所述控制電路包括前置放大電路，其用于放大通過音頻采集傳聲器轉換的電信號；濾波電路，其用于對放大的電信號進行濾波；功率放大電路，其用于將經過濾波的電信號轉換為聲信號。優選地，所述控制電路還包括數字信號電路，其用于將所述經過濾波的電信號轉換為數字信號；和顯示屏，其用于顯示通過數字信號電路轉換的數字信號。本發明所提供的電子聽診器可監聽和記錄心音、腸鳴音、肺音、胎心音等多種臟器發出的多種頻率的聲音，并可顯示這些聲音的相關信息，適用于多種疾病的診斷，并且結構簡單，使用方法也簡單。此外，本發明所提供的電子聽診器可有效地隔絕外界噪聲，從而提高診斷的準確性。


圖I是根據本發明的第一實施例的電子聽診器的結構圖2a、圖2b和圖2c、圖2d是根據本發明的第一實施例的聽筒的剖面圖；圖3是根據本發明的第二實施例的電子聽診器的結構圖。
具體實施例方式本發明的目的是實現一種能夠監聽心音、腸鳴音、肺音、胎心音等多種臟器發出的多種頻率的聲音的電子聽診器。而在電子聽診器中，通常是利用音頻采集傳聲器來采集臟器發出的聲信號和將采集的聲信號轉換為電信號。因此，為了實現本發明的目的，需要整合不同臟器發出的經過體表輻射的不同頻率的聲信號，然后再將整合后的聲信號傳送到音頻采集傳聲器。整合方式取決于音頻采集傳聲器與體表之間的聲耦合方式。聲耦合方式可分為直接耦合方式和間接耦合方式。直接耦合方式是指將音頻采集傳聲器的剛性接收面直接與體表接觸來采集信號的方式，這種方式的缺點是限制皮膚表面的振動，減弱聲信號的輻射強度，同時音頻采集傳聲器與體表接觸時所產生的摩擦聲將會 干擾采集的聲信號。間接耦合方式是指音頻采集傳聲器的剛性接收面不直接與體表接觸來采集信號的方式，可通過空氣耦合和耦合劑耦合。這兩種耦合方式分別是以空氣和耦合劑作為傳導介質，將臟器發出的經過體表輻射后的聲音傳送到音頻采集傳聲器。在本發明中，為提高聲信號采集的準確性，采用空氣耦合方式。本發明的技術構思是利用諧振腔原理來實現本發明的目的。具體來講，設計一個柱形盆式、或正方體、或長方體、或喇叭形等形狀的腔體，將音頻采集傳聲器植入腔體內，用諧振膜將腔體密封，或者，將音頻采集傳聲器與諧振膜相對地連接在腔體的底部。在采集聲信號時，將諧振膜與體表接觸。當心音、肺音、腸鳴音、胎心音等臟器發出的聲音經過體表輻射出來后推動腔內空氣柱，使其空氣柱產生膨脹和壓縮的不斷交替變換，從而產生諧振，諧振聲信號被音頻采集傳聲器采集。這種方式可以減少諧振膜與體表接觸時產生的摩擦信號，提高信噪比。以下，將參照附圖和實施例對本發明進行描述。(第一實施例)圖I是根據本發明的第一實施例的電子聽診器的結構圖。如圖I所示，該電子聽診器包括聽診頭、主機和揚聲器。其中，聽診頭用于在聽診時與體表接觸，使臟器發出的經過體表輻射的聲信號產生諧振，并將諧振聲信號轉換為電信號。主機用于對通過聽診頭轉換的電信號進行放大和濾波處理，并將處理后的電信號轉換為聲信號。揚聲器用于播放通過主機轉換的聲信號。聽診頭進一步包括諧振腔殼體I、諧振膜(在圖2a中示為10)和音頻采集傳聲器
2。其中，諧振腔殼體I用于使臟器發出的聲信號產生諧振，以得到諧振聲信號。諧振膜10用于密封諧振腔殼體1，并且在聽診時與體表接觸，使臟器發出的聲信號經體表輻射出來后推動諧振腔殼體I內的空氣柱，使空氣柱產生膨脹和壓縮的不斷交替變換作用，從而產生諧振。音頻采集傳聲器2用于采集通過諧振腔殼體I得到的諧振聲信號，并將該諧振聲信號轉換為電信號。主機進一步包括控制電路3和電源部分5。其中，控制電路3用于對通過音頻采集傳聲器2轉換的電信號進行放大和濾波處理,并將處理后的電信號轉換為聲信號。電源部分5用于為音頻采集傳聲器2和控制電路3提供電源。控制電路3又進一步包括前置放大電路31、濾波電路32和功率放大電路33，其中，前置放大電路31用于放大通過音頻采集傳聲器2轉換的電信號；濾波電路32用于對放大的電信號進行濾波；功率放大電路33用于將經過濾波的電信號轉換為聲信號。揚聲器4將通過功率放大電路33轉換的聲信號傳入人耳。以下，將對本發明的電子聽診器的各個組成部分進行說明。(一 )音頻米集傳聲器在本發明中，音頻采集傳聲器優選駐極體電容式傳聲器，選用此傳聲器是因為
(I)它的頻率響應(20Hz-20KHz)以及阻抗適合于監聽多種臟器發出的聲音，具體來講，由于可聽到的心音、肺音、腸鳴音、胎心音等的頻率均在0-1500HZ以內，屬于音頻范圍的低頻階段，而駐極體電容式音頻米集傳聲器的頻率響應范圍遠大于人體的心音、肺音、腸鳴音、胎心音等的頻率范圍，所以可監聽肺音、腸鳴音、胎心音等多種頻率的聲音；(2)噪聲抑制 能力強。當然，本發明還可采用其它類型的音頻采集傳聲器，例如壓電陶瓷晶片。( 二 )諧振腔殼體本發明的諧振腔原理如下當音源(即，從臟器發出的經過體表輻射的聲音)的激勵通過體表輻射出來后推動由諧振腔殼體I限定的耦合腔體內的空氣柱，使其空氣柱產生膨脹和壓縮的不斷交替變換，從而產生諧振(共振)。在本發明中，當在諧振腔殼體I內產生諧振時，在諧振腔殼體I內的腔體中獲得平面波。以下，假設諧振腔殼體I為圓柱形管，對諧振腔殼體I內的耦合腔體的尺寸設計進行說明。按照柱形聲波導管傳播理論，由波動方程在柱坐標下求得耦合腔體的簡正頻率f = k -^r-
J mn mn 2W(I)其中，C0為聲速，取340m/s ；a為耦合腔體半徑；kmn為一個根值系數，取決于mn的值，(m, n)表示圓柱形波導管中的多少次簡正波,例如，當m = 0, n = 0時則表示沿直線傳播的(0，0)次平面波，可通過查表(例如，以下表I)獲得m，n的值。表I
kmnam = 0m = Im = 2
n = 001.8413.054
n = I3. 8325. 3226. 705考慮到心源和呼吸音源的不對稱性，要在耦合腔體中獲得平面波，我們可以確定圓柱形管中聲波導管耦合腔體的截止頻率為/c=(2)只有使f。大于聲源的工作頻率(測量頻率)的上限，即可使耦合腔體獲得平面波，結合(2)式得出耦合腔體的半徑
0.29 Ac (3)其中，X。為截止頻率的波長。確定腔體的長度時，要保證腔體內的聲壓均勻一致，根據聲場理論要使腔體內聲壓均勻必須滿足以下條件L/ 入 c < < I (4)其中，L為空氣柱的長度，實際試驗中根據不同的測量準確度而選定L/入。的值，在這里只要滿足(5)式，基本上就能夠在所要要求的測量頻率范圍內滿足耦合腔體內的聲壓均勻。
權利要求
1.一種電子聽診器，包括 聽診頭，其用于在聽診時與體表接觸，使臟器發出的經過體表輻射的聲信號產生諧振，并將諧振聲信號轉換為電信號； 主機，其用于對通過聽診頭轉換的電信號進行放大和濾波處理，并將處理后的電信號轉換為聲信號； 揚聲器，其用于播放通過主機轉換的聲信號。
2.根據權利要求I所述的電子聽診器，其特征在于，所述聽診頭包括 諧振腔殼體，其用于使臟器發出的聲信號產生諧振，以得到諧振聲信號； 諧振膜，其用于密封諧振腔殼體，并且在聽診時與體表接觸，使臟器發出的聲信號經體表輻射出來后推動諧振腔殼體內的空氣柱，使空氣柱產生膨脹和壓縮的不斷交替變換作用，從而產生諧振； 音頻采集傳聲器，其用于采集通過諧振腔殼體得到的諧振聲信號，并將該諧振聲信號轉換為電信號。
3.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述音頻采集傳聲器容納在諧振
4.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述音頻采集傳聲器與諧振膜相對地連接在諧振腔殼體的底部。
5.根據權利要求4所述的電子聽診器，其特征在于，所述諧振腔殼體外套有用于隔音的內層殼體，所述內層殼體與諧振膜一起密封諧振腔殼體與音頻采集傳聲器。
6.根據權利要求5所述的電子聽診器，其特征在于，所述內層殼體里的音頻采集傳聲器處于懸浮狀態。
7.根據權利要求6所述的電子聽診器，其特征在于，所述內層殼體內還設有用于包裹音頻采集傳聲器的吸音材料和用于將音頻采集傳聲器和吸音材料固定在諧振腔殼體底部和內層殼體之間的壓板。
8.根據權利要求5所述的電子聽診器，其特征在于，所述內層殼體外設有外層殼體，所述內層殼體與外層殼體之間為封閉的空腔或者為進行真空處理或者注入惰性氣體的密閉腔。
9.根據權利要求8所述的電子聽診器，其特征在于，在所述內層殼體與外層殼體之間還設有彈性連接結構，以利用內層殼體與外層殼體之間的彈性連接使內層殼體及其里面的諧振腔殼體、音頻采集傳聲器和諧振膜整個處于懸浮狀態。
10.根據權利要求9所述的電子聽診器，其特征在于，所述彈性連接結構包括用于彈性連接內層殼體與外層殼體的連接環和支撐柱。
11.根據權利要求10所述的電子聽診器，其特征在于，所述連接環采用橡膠或硅膠或PU材質，所述支撐柱采用橡膠或硅膠。
12.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述諧振腔殼體外部設有吸音材料。
13.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述音頻采集傳聲器為駐極體電容式音頻采集傳聲器。
14.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述諧振腔殼體由金屬材料或者非金屬材料形成。
15.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述諧振腔殼體為以下中的一個柱形盆式諧振腔殼體、正方體或長方體諧振腔殼體、喇叭形諧振腔殼體。
16.根據權利要求2所述的電子聽診器，其特征在于，所述主機包括 控制電路，其用于對通過音頻采集傳聲器轉換的電信號進行放大和濾波處理，并將處理后的電信號轉換為聲信號； 電源部分，其用于為音頻采集傳聲器和控制電路提供電源。
17.根據權利要求16所述的電子聽診器，其特征在于，所述控制電路包括 前置放大電路，其用于放大通過音頻采集傳聲器轉換的電信號； 濾波電路，其用于對放大的電信號進行濾波； 功率放大電路，其用于將經過濾波的電信號轉換為聲信號。
18.根據權利要求17所述的電子聽診器，其特征在于，所述控制電路還包括 數字信號電路，其用于將所述經過濾波的電信號轉換為數字信號；和 顯示屏，其用于顯示通過數字信號電路轉換的數字信號。
全文摘要
本發明提供一種電子聽診器，包括聽診頭，其用于在聽診時與體表接觸，使臟器發出的經過體表輻射的聲信號產生諧振，并將諧振聲信號轉換為電信號；主機，其用于對通過聽診頭轉換的電信號進行放大和濾波處理，并將處理后的電信號轉換為聲信號；揚聲器，其用于播放通過主機轉換的聲信號。根據本發明的電子聽診器可監聽和記錄心音、腸鳴音、肺音、胎心音等多種臟器發出的多種頻率的聲音，適用于多種疾病的診斷，并且結構簡單，使用方法也簡單，而且還可有效地隔絕外界噪聲，從而提高診斷的準確性。
文檔編號A61B7/04GK102772222SQ201110121758
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者徐志軍, 敬李, 毛愛華, 王智彪 申請人:重慶融海超聲醫學工程研究中心有限公司