CN111297393A - 基于压电薄膜传感器的电子听诊器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于压电薄膜传感器的电子听诊器，包括拾音部和握持部，拾音部包括用于采集并被转化生成代表声学振动电子信号的压电薄膜传感器以及用于增加声音拾取形成共腔室；握持部则包括用于控制声音的采集并接收代表声学振动的电子信号进行数据分析得出分析结果的控制单元、用于根据分析结果进行信息展示的显示单元以及用于为控制单元、传感器以及显示单元提供电能的储能单元；其中拾音部与握持部之间采用可拆卸式连接。该电子听诊器针对数字听诊器进行优化，使得其结构更加方便使用者握持并避免与患者接触的同时，还有利于操作人员进行后续清洁工作。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及基于压电薄膜传感器的电子听诊器。
背景技术
呼吸音俗称肺音，它能够反映肺部组织、气管及胸壁等传播媒介的声学特性。对呼吸音信号的准确分析以及分类，可对呼吸疾病诊断起到重要的决定性作用。在诊断标准中，肺部啰音(湿啰音、水泡音)对肺炎诊断有重要意义。与其他检测设备相比，听诊器不仅可以直接、简便、快捷、准确有效地获取疾病信息，而且价格低廉，具有非侵入性、无放射性、可重复性等优点。因此，作为临床最常用的疾病诊断工具之一，听诊器被广泛用于辅助诊断心呼吸和血管系统等疾病。然而，目前临床普遍使用的机械听诊器存在诸多弊端，如听诊效果易受环境噪音、患者配合度以及听诊者的水平等诸多人为因素和环境因素的影响，从而使听诊结果造成偏差，甚至产生误诊，使得临床医生不能结合呼吸音和心脏杂音的变化来及时掌握和判断患者病情变化。此外，利用呼吸音和心脏杂音听诊来诊断肺部疾病对人的身体无害，且十分便捷。因而在医患关系日益紧张的今天，听诊器应该发挥更大的作用。
20世纪下叶至21世纪，随着电子技术的高速发展，现代智能产品的应用与普及为电子听诊器的研发奠定了基础。比如，美国3MTM Littmann公司研制的3200型电子听诊器、美国Thinklabs公司研制的Thinklabs One电子听诊器等。与传统的机械听诊器相比，机械听诊器的听诊过程主要基于个人经验判断，不同的人得出的结果会存在一定的差异，不适宜标准化操作。而电子听诊器不仅可以检测到微弱声波，同时它能够将声音可视化，并且保存听诊声音供多人共同分析、学习。但是上述国外数字听诊器基本上基于国外的使用习惯进行设计，如专利201380069274.X提供一种电子听诊器拾取头拾，所述拾取头包含设于腔室内的声-电转换器，所述转换器被配置来生成代表声学振动的电子信号，其中所述腔室进一步包含影响声音的钟状物，所述钟状物界定空腔以提供所述转换器和连接至所述钟状物的外端的隔膜之间的空气连通，其中所述隔膜与所述转换器被声学地分离；所述拾取头还包含一个或多个通气空气路径，其作为提供所述空腔和所述腔室的外部之间的空气连通的唯一方式，其中所述空气路径被配置来限制通过所述空气路径的空气流动。其主要通过改进腔室结构增加空气路径来增强拾取声音的清晰度。但是该拾取头内部是利用麦克风进行声音的拾取，拾取过程会造成声音的损失进而影响诊断结果。同时根据医学研究发现，多达90％的听诊器带有感染性细菌，而该拾取头结构很小不方便握持，使得使用者在使用过程中很容易与患者进行身体接触，会造成细菌二次传染。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的问题是现有的机械听诊器听诊标准不统一，采用全新的数字听诊器代替，并针对数字听诊器进行优化，使得其结构更加方便使用者握持并避免与患者接触的同时，还有利于操作人员进行后续清洁工作。
(二)技术方案
本发明一个实施例中提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，包括拾音部和握持部，
拾音部包括用于采集并被转化生成代表声学振动电子信号的压电薄膜传感器以及用于增加声音拾取形成共腔室；
握持部则包括用于控制声音的采集并接收代表声学振动的电子信号进行数据分析得出分析结果的控制单元、用于根据分析结果进行信息展示的显示单元以及用于为控制单元、传感器以及显示单元提供电能的储能单元；
其中拾音部与握持部之间采用可拆卸式连接。
在一方面，所述拾音部采集面与握持部中轴线呈14°的夹角。
在一方面，所述拾音部与握持部之间采用螺栓连接，所述拾音部在与握持部的连接端设置有凸起插入端，而所述握持部在与拾音部的连接端设置有与插入端结构匹配的凹陷固定端，在插入端上设置有通孔且在固定端对应的位置上设置有与通孔匹配且内含螺纹的螺栓孔，二者之间通过螺栓连接。
在一方面，所述拾音部与握持部之间采用插扣式连接，所述拾音部在与握持部的连接端设置有凸起插入端，而所述握持部在与拾音部的连接端设置有与插入端结构匹配的凹陷固定端，在插入端或/和固定端上设置用于二者固定扣体。
在一方面，所述拾音部采集面采用圆形结构，压电薄膜传感器中膜片为圆形硅胶材质的膜片，膜片直径为40mm，通过外部壳体或硅胶套将膜片固定在拾音部的共腔室上方，并露出直径为35mm的采集面。
在一方面，所述储能单元位于握持部内部，其包括电池仓以及电池，电池与电池仓之间采用可拆卸或不可拆卸式连接，所述电池设置在电池仓中，通过电池仓为控制单元提供电能。
在一方面，所述显示单元嵌入在握持部表面。
在一方面，所述控制单元包括设置在握持部内部的控制芯片以及嵌入在握持部表面的按键控制单元，所述按键控制单元至少包括模式切换按键、音量调节“+”、“-”按键、通信传输按键以及听诊器开关按键。
在一方面，所述握持部内还包括无线和/或有线传输模块、存储模块以及收听模块，无线和/或有线传输模块、收听模块以及存储模块均与控制单元相连，无线和/或有线传输模块均可以无线或有线连接将分析结果以及声学振动的电子信号向外传输，存储模块用于存储分析结果以及声学振动的电子信号，而收听模块则用于将声学振动的电子信号转化进行播放。
在一方面，所述收听模块至少包括有线耳机、无线耳机以及扬声器中的一种。
(三)有益效果
首先，本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器采用数据采集模块进行振动收集并转化生成方便记录及分析电子信号形式，使得数字听诊器可每次采集的电子信号进行统一存储及分析，为后续大数据分析模型的建立积累基础，同时其电子信号为可视化可量化的数据，便于标准化诊断；
其次，本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器针对其对拾音部的结构进行优化，包括膜片的直径限定在40mm以及拾音部采集面与握持部中轴线呈14°的夹角，膜片尺寸的限定是为了更好的采集数据，膜片与传感器以及共腔室的结构也是为了更加精确采集声音，夹角的设计则是为了使用者握持并避免与患者接触的同时，方便其发力确保膜片与患者接触；
再次，本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器针对拾音部与握持部之间采用可拆卸式连接，使得使用者更加方便对拾音部进行消毒清洁工作；
最后，本发明提供基于压电薄膜传感器的电子听诊器内置有控制单元，可对采集的电子信号直接进行分析，并利用显示单元展示分析结果，使得患者可在测量后便了解结果。
附图说明
图1为本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器正视图；
图2为本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器侧视图；
图3为本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器剖视图；
图4为本发明提供的基于压电薄膜传感器的电子听诊器拆卸图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在一个实施例中，本发明提供了基于压电薄膜传感器11的电子听诊器，包括拾音部1和握持部2，所述拾音部1可以被用于在患者的身体表面上，用于采集振动并其转换成电子信号，该信号有线传输至控制单元22再向外传输，所述握持部2可以被医生或者检测人员握持在手中便于调节拾音部1接触的位置，其内部用于接收电子信号并通过分析得出分析结果，利用显示单元21展示分析结果，利用储能单元23提供电能。
拾音部1包括用于采集并被转化生成代表声学振动电子信号的压电薄膜传感器11以及用于增加声音拾取形成共腔室113。
在另一个方面，拾音部1整体大体采用蒜头状的设计，其中拾音部1与患者接触面采用圆形的饼状结构，外部壳体采用医用级别的树脂制备而成。而与患者接触面采用可开式的盖状结构12设计，二者之间可采用卡扣连接或者螺纹连接，使得使用者可以通过旋转盖状结构12或者打开卡扣的方式实现盖状结构12与壳体的分离，以便于使用者进行膜片111更换、消毒杀菌工序或者设备的检修。且盖状结构12采用中间镂空的设计，使得膜片111可与患者肌肤直接接触。
同时在拾音部1从与患者接触面从外到内依次包括盖状结构12、膜片111、传感器112以及将传感器112包裹的共腔室113。其中膜片111只有四周边部固定处与共腔室113接触，确保膜片111有充足的振动空间。压电薄膜传感器11中膜片111为圆形硅胶材质的膜片111，膜片111直径为40mm，通过外部壳体或硅胶套将膜片111固定在拾音部1的共腔室113上方，并露出直径为35mm的采集面，即盖状结构12中间的镂空部为直径为35mm圆形结构。
同时握持部2则包括用于控制声音的采集并接收代表声学振动的电子信号进行数据分析得出分析结果的控制单元22、用于根据分析结果进行信息展示的显示单元以及用于为控制单元22、传感器以及显示单元提供电能的储能单元23。
握持部2整体大体采用长条状结构，如圆柱状、条状，优选地，握持部2采用正反面两端均为半圆的矩形构建的柱状结构，正反两面采用平面设计，方便显示单元的观看以及按键控制单元22的操作，在握持部2两侧可以设置多个对外连接接口。如控制单元22数据传输的USB接口、储能单元23的充电接口、扬声器向外输出的3.5mm耳机接口或与USB接口整合在一起。
在另一方面，所述储能单元23位于握持部2内部，其包括电池仓231以及电池232，电池232与电池仓231之间采用可拆卸或不可拆卸式连接。采用可拆卸式连接，优选电池仓231嵌入在握持部2内部，封闭面则采用分离式设计，封闭面与握持部2外壳匹配，二者采用卡扣连接，类似日常使用需要安装外部电池232的设计结构。对应的电池232则采用外部电池232。而采用不可拆卸式连接，优选电池仓231完全设置握持部2内，其电池232采用锂电池232，并增加电池232管理芯片，便于后续安全充电或者在电池仓231外部增加无线充电线圈和对应电池232管理芯片方便其后续充电。其中充电口可设置在握持部2侧面。所述电池232设置在电池仓231中，通过电池仓231为控制单元22提供电能。
在另一方面，所述显示单元21嵌入在握持部2表面。显示单元21的显示屏有多种选择，包括但不限于以下：LCD屏幕、LED屏幕、OLED屏幕、IPS屏幕。
在另一方面，所述控制单元22包括设置在握持部2内部的控制芯片221以及嵌入在握持部2表面的按键控制单元222，所述按键控制单元222至少包括模式切换按键、音量调节“+”、“-”按键、通信传输按键以及听诊器开关按键。其中按键控制单元222设置于握持部2正面，即与拾音部1接触面的反面。优选地，按键控制单元222设置握持部2正面靠下的位置，这样可以使得操作人员在握持数字听诊器的过程中不会产生误触。
在另一方面，所述握持部2内还包括无线和/或有线传输模块、存储模块以及收听模块，无线和/或有线传输模块、收听模块以及存储模块均与控制单元22相连，无线和/或有线传输模块均可以无线或有线连接将分析结果以及声学振动的电子信号向外传输，存储模块用于存储分析结果以及声学振动的电子信号，而收听模块则用于将声学振动的电子信号转化进行播放。
其中无线传输模块可以采用蓝牙装置、WIFI、GPRS、3G、4G、5G、ZigBee、NB-IOT连接方式的一种或多种组合。而收听模块至少包括有线耳机、无线耳机以及扬声器中的一种。优选地，收听模块包括位于握持部2内部的小型扬声器，方便操作者直接外方接收的电子信号或者分析结果。同时在扬声器内置音频芯片上增设外部接口或者无线模块，外部接口用于与有线耳机相连，方便操作人员在吵杂的环境下进行收听，而无线模块选取支持蓝牙协议即可，用于与无线耳机配对以便收听。
于此同时，拾音部1与握持部2之间采用可拆卸式连接。
在一个实施例中，拾音部1与握持部2之间采用螺栓连接，所述拾音部1在与握持部2的连接端设置有凸起插入端13，而所述握持部2在与拾音部1的连接端设置有与插入端13结构匹配的凹陷固定端24，在插入端13上设置有通孔且在固定端24对应的位置上设置有与通孔匹配且内含螺纹的螺栓孔，二者之间通过螺栓连接。
拾音部1大体采用蒜头状结构，其中尾部正好设置有凸起插入端13，而握持部2采用正反面两端均为半圆的矩形构建的柱状结构，其在反面上设置有凹陷固定端24，二者之间可采用螺栓连接，即拾音部1插入端13的底面上设置有通孔，而对应的固定端24位置上设置有内含螺纹的螺纹孔，操作人员通过取出盖状结构12、压电薄膜传感器11以及共腔室113后便可看到通孔，利用螺栓插入并拧紧即可实现二者之间的固定。由于二者采用可拆式的连接造成了压电薄膜传感器11与控制单元22之间不能采用传统的线，二者之间需要在拾音部1与握持部2之间增设连接部，此连接方式也可采用3.5mm耳机接口的方式，即压电薄膜传感器11通过线连接在拾音部1插入端13上设置的金属条，而握持部2中控制单元22通过线连接在固定端24上设置的金属条，两个金属条接触实现了信号的传输。
在另一个实施例中，拾音部1与握持部2之间采用插扣式连接，所述拾音部1在与握持部2的连接端设置有凸起插入端13，而所述握持部2在与拾音部1的连接端设置有与插入端13结构匹配的凹陷固定端24，在插入端13或/和固定端24上设置用于二者固定扣体。
拾音部1大体采用蒜头状结构，其中尾部正好设置有凸起插入端13，而握持部2采用正反面两端均为半圆的矩形构建的柱状结构，其在反面上设置有凹陷固定端24，二者之间可采用类似于3.5mm耳机接口的连接方式，凸起插入端13上设置有若干个环形凹槽，而凹陷固定端24则在对应的位置上设置有匹配数量的凸起，利用环形凹槽与凸起构成固定扣体。其中环形凹槽底面可采用橡胶或者硅胶等软质防水材质环绕，而凸起可采用环形凸起或者对称的多点凸起，凸起选择硬质制备而成。由于二者采用可拆式的连接造成了压电薄膜传感器11与控制单元22之间不能采用传统的线，二者之间需要在拾音部1与握持部2之间增设连接部，此连接方式也可采用3.5mm耳机接口的方式，即压电薄膜传感器11通过线连接在拾音部1插入端13上设置的环形金属条上，环形金属条与环形凹槽错位排布，而握持部2中控制单元22通过线连接在固定端24上设置的凸起金属带，利用金属带配合环形凹槽时限卡扣连接，同时金属带与金属条接触实现了信号的传输。
在另一个实施中，拾音部1与握持部2之间采用螺栓连接和插扣式连接配合，即将上述两种方案综合在一起使用。
综上所述，上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.基于压电薄膜传感器的电子听诊器，包括拾音部和握持部，其特征在于：
拾音部包括用于采集并被转化生成代表声学振动电子信号的压电薄膜传感器以及用于增加声音拾取形成共腔室；
握持部则包括用于控制声音的采集并接收代表声学振动的电子信号进行数据分析得出分析结果的控制单元、用于根据分析结果进行信息展示的显示单元以及用于为控制单元、传感器以及显示单元提供电能的储能单元；
其中拾音部与握持部之间采用可拆卸式连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述拾音部采集面与握持部中轴线呈14°的夹角。
3.根据权利要求2所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述拾音部与握持部之间采用螺栓连接，所述拾音部在与握持部的连接端设置有凸起插入端，而所述握持部在与拾音部的连接端设置有与插入端结构匹配的凹陷固定端，在插入端上设置有通孔且在固定端对应的位置上设置有与通孔匹配且内含螺纹的螺栓孔，二者之间通过螺栓连接。
4.根据权利要求2所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述拾音部与握持部之间采用插扣式连接，所述拾音部在与握持部的连接端设置有凸起插入端，而所述握持部在与拾音部的连接端设置有与插入端结构匹配的凹陷固定端，在插入端或/和固定端上设置用于二者固定扣体。
5.根据权利要求3或4所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述拾音部采集面采用圆形结构，压电薄膜传感器中膜片为圆形硅胶材质的膜片，膜片直径为40mm，通过外部壳体或硅胶套将膜片固定在拾音部的共腔室上方，并露出直径为35mm的采集面。
6.根据权利要求5所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述储能单元位于握持部内部，其包括电池仓以及电池，电池与电池仓之间采用可拆卸或不可拆卸式连接，所述电池设置在电池仓中，通过电池仓为控制单元提供电能。
7.根据权利要求6所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述显示单元嵌入在握持部表面。
8.根据权利要求7所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述控制单元包括设置在握持部内部的控制芯片以及嵌入在握持部表面的按键控制单元，所述按键控制单元至少包括模式切换按键、音量调节“+”、“-”按键、通信传输按键以及听诊器开关按键。
9.根据权利要求8所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述握持部内还包括无线和/或有线传输模块、存储模块以及收听模块，无线和/或有线传输模块、收听模块以及存储模块均与控制单元相连，无线和/或有线传输模块均可以无线或有线连接将分析结果以及声学振动的电子信号向外传输，存储模块用于存储分析结果以及声学振动的电子信号，而收听模块则用于将声学振动的电子信号转化进行播放。
10.根据权利要求9所述的基于压电薄膜传感器的电子听诊器，其特征在于，所述收听模块至少包括有线耳机、无线耳机以及扬声器中的一种。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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2020
- 2020-03-04 CN CN202010143084.XA patent/CN111297393A/zh active Pending
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