KR20010081039A - Sound pickup sensor - Google Patents

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KR20010081039A
KR20010081039A KR1020017006659A KR20017006659A KR20010081039A KR 20010081039 A KR20010081039 A KR 20010081039A KR 1020017006659 A KR1020017006659 A KR 1020017006659A KR 20017006659 A KR20017006659 A KR 20017006659A KR 20010081039 A KR20010081039 A KR 20010081039A
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sound
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viscoelastic
acoustic
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Application number
KR1020017006659A
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Korean (ko)
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비르게르 오르텐
Original Assignee
비, 오르텐
메디트론 에이에스
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B7/02Stethoscopes
    • A61B7/04Electric stethoscopes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/46Special adaptations for use as contact microphones, e.g. on musical instrument, on stethoscope
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

전자 청진기(15)에 바람직하게 사용하기 위한 센서(10)는 경질의 백 피이스(1)와 타이트하게 맞물리며 압전 부재, 예를 들어 음압을 전기적 신호로 변환시키는 하나 또는 두 개의 압전 호일(4, 7)에 의해 타이트하게 둘러싸인 실질적으로 원통형의 점탄성 접촉 및 전달 몸체(20)를 포함한다.The sensor 10 for use with the electronic stethoscope 15 is preferably tightly engaged with the hard back piece 1 and converts one or two piezoelectric foils 4, which convert piezoelectric members, for example sound pressure, into electrical signals. A substantially cylindrical viscoelastic contact and transfer body 20 enclosed tightly by 7).

Description

소리 포착 센서{SOUND PICKUP SENSOR}Sound capture sensor {SOUND PICKUP SENSOR}

청각 원리에 기초한 청진기는 이미 공지되어 있으며 널리 사용되고 있다. 전자 증폭 기능이 추가된 종래의 청각 청진기도 알려져 있다. 수중에서 동물로부터의 소리를 기록하는 수중 청음기(hydrophone)는 해상 동물의 생물학적 연구로부터 알려져 있다. 이러한 기술들은 본 발명의 배경을 이루며, 이들 기술은 다음의 방식으로 이해될 수 있다.Stethoscopes based on auditory principles are already known and widely used. Conventional hearing stethoscopes with added electronic amplification are also known. Underwater hydrophones, which record sounds from animals underwater, are known from biological studies in marine animals. These techniques form the background of the present invention and these techniques can be understood in the following manner.

종래의 청진기는 공기 및 여러 종류의 호스나 튜브를 통해 전달된 소리를 기초로 하고 있다. 이것은 음파가 신체 조직으로부터 공기로 전달되는 것과 연관된다. 공기의 압축이 청취자의 귀에 감지된다. 때때로, 장치의 선단부에 격판(diaphragm)이 있기도 하지만, 여전히 공기로의 전달이 이루어진다. 이러한 유형의 기술의 예로는 소위 리트만(Littman) 청진기가 있다.Conventional stethoscopes are based on sound transmitted through air and various types of hoses or tubes. This is associated with the transmission of sound waves from body tissues into the air. Compression of air is detected in the listener's ear. Sometimes there is a diaphragm at the tip of the device, but still delivery to the air takes place. An example of this type of technology is the so-called Litman stethoscope.

종래의 청진기는, 때로는, 공기로 운반되는 소리를 포착하여 전자적으로 증폭하기 위한 마이크로폰을 구비하고 있다. 이 경우에도, 신체 조직으로부터 공기로 그리고 공기로부터 다양한 유형의 마이크로폰 센서로 소리가 전달된다. 이러한 청진기의 제조업체들은 예를 들어 Littman 및 Ariel이 있으며, 또한 일본 제조업체들도 있다.Conventional stethoscopes are sometimes equipped with microphones for capturing and electronically amplifying sounds carried by air. Even in this case, sound is transmitted from the tissue to the air and from the air to various types of microphone sensors. Manufacturers of such stethoscopes are, for example, Littman and Ariel, and there are also Japanese manufacturers.

본 출원인은 피부와 직접 접촉하게 되는 경질 재료의 핀 또는 페그(peg)를 구비한 청진기 변환기를 이미 제조한 바 있으며, 이 변환기에서는 소리가 신체 조직으로부터 경질 재료의 페그를 통해 센서 내로 직접 전달된다.Applicant has already produced a stethoscope transducer with pins or pegs of hard material in direct contact with the skin, in which sound is transmitted directly from the body tissues through the pegs of hard material into the sensor.

또한, 동물, 지층 및 기계 제품으로부터 수중의 소리를 포착하는 수중 청음기가 공지되어 있다. 이러한 수중 청음기는 인간 및 동물에 대하여 생체(living body)의 내외측에서 진단 목적으로 사용될 수 없다.In addition, hydrophones are known which capture underwater sounds from animals, strata and mechanical products. Such hydrophones cannot be used for diagnostic purposes both inside and outside the living body for humans and animals.

진단 분야에서는 초음파 기구들이 널리 사용되고 있으며, 이들 기구는 주로 피부와 일종의 점성 접촉(viscous contact)을 이룬다. 그러나, 점성 접촉은 통상적으로 일종의 겔, 즉 기구 자체의 일부를 구성하지 못하며 기구를 피부에 놓기 전에 피부에 바르는 겔에 의해 이루어진다.Ultrasonic instruments are widely used in the diagnostic field, and these instruments mainly make a kind of viscous contact with the skin. However, viscous contact is typically made by a kind of gel, ie a gel that does not form part of the device itself and is applied to the skin before placing the device on the skin.

Kroll이 출원한 미국 특허 제4,672,976호에는, 환자의 신체 위에 올려놓고 심장 소리를 듣고 저주파 음파를 검출하는 수단이 개시되어 있다. 이 수단은 피부에 직접 접촉하며 신체 윤곽에 맞추어진 유연성 격판을 구비한다. 이 수단의 하우징(housing) 내부에는 유체가 채워져 있으며, 이 유체 내측에 수중 청음기 유닛이 들어있다. Kroll 수단의 특징은 청음 수단 내의 재료와 신체 조직간의 음향차를 최소화함으로써 수중 청음기 내로 항상 양호한 연결성(coupling)을 제공하는 것이다. 또한, 수중 청음기를 둘러싸는 유체는 기포가 없는 액체 매질, 즉 "수중 청음기식 겔"이라는 점이 중요하다.U. S. Patent No. 4,672, 976, filed by Kroll, discloses a means for placing on a patient's body to listen to heart sounds and to detect low frequency sound waves. This means has a flexible diaphragm in direct contact with the skin and adapted to body contours. The housing of this means is filled with a fluid, which contains a hydroacoustic unit inside the fluid. A feature of the Kroll means is to always provide good coupling into the hydrophone by minimizing the acoustic difference between the material in the listening means and body tissues. It is also important that the fluid surrounding the hydrophone is a bubble-free liquid medium, i.e., "a hydrophone gel".

Kroll은 상술한 바와 같은 사상을 더욱 정교화시킨 Brewer 등의 미국 특허 제4,947,859호의 공동 발명자이기도 하다. 미국 특허 제4,947,859호에서는, 음향 변환기가 더욱 발전되어, 환자의 피부 위에 놓을 수 있는 "퍽(puck)"과 유사한 장치에 중앙으로 배치된 센서 유닛 주위에 액체 용액이나 겔 대신 폴리머 물질을 사용한다. 폴리머 물질은 실질적으로 음향적으로 신체 조직에 알맞게 적응된다. 이상의 두 특허는 음향적 특성에 대해 신체 조직을 모방하도록 의도된 적응 물질을 이용하는 것이 이미 알려져 있음을 명확히 교시한다. 그러나, 이러한 적응은 그 이상 더 발전할 수는 없다. 벌크 폴리머(bulk polymer)에 내장된 센서 유닛은 이를테면 모든 곳으로부터의 소리에 의해 영향을 받을 것이며, 이것은 어떠한 지향 또는 증폭 능력도 가지지 않을 것이다. Brewer 등의 청음 수단은 신체에 맞게 성형될 수 있을 만큼 부드럽다. 이것은, 피부와 가까이 맞대는 예를 들어 단단한 격판을 갖는 부분이 있는 일부의 경우에는 결합 면에서 유리하지 않다. Brewer 등은 "퍽"의 외측에서 신호 처리를 수행하도록 되어 있으며, 청음 장치 구성은 내측으로 방사된 전기적 잡음을 차단하는 기능을 제공하지 못한다.Kroll is also a co-inventor of US Pat. No. 4,947,859 to Brewer et al., Which further refines the idea described above. In US Pat. No. 4,947,859, acoustic transducers are further developed, using polymer materials instead of liquid solutions or gels around sensor units centrally placed in a "puck" -like device that can be placed on the patient's skin. The polymeric material is substantially acoustically adapted to body tissue. The above two patents clearly teach that it is already known to use adaptation materials intended to mimic body tissue for acoustic properties. However, this adaptation cannot go further. Sensor units embedded in bulk polymers will be affected by sounds from everywhere, for example, which will not have any directivity or amplification capability. Listening means, such as the Brewer, are soft enough to fit the body. This is not advantageous in terms of bonding in some cases where there is a part with, for example, a rigid diaphragm that is in close contact with the skin. Brewer et al. Are designed to perform signal processing outside of the "puck," and the listening device configuration does not provide the ability to block electrical noise radiated inside.

본 발명은 청진(聽診)에 관한 것으로서, 특히 동물이나 인간의 신체에서 발생된 소리(음)를 포착하여 전기적 출력 신호로 변환시키는 센서에 관한 것이다. 본 발명은 또한 완전한 전자 청진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stethoscope, and more particularly, to a sensor for capturing a sound generated in an animal or a human body and converting it into an electrical output signal. The invention also relates to a complete electronic stethoscope.

도 1은 본 발명에 따른 센서부를 구성하는 점탄성 유닛의 일 예를 도시한 도면.1 is a view showing an example of a viscoelastic unit constituting a sensor unit according to the present invention.

도 2는 도 1의 점탄성 유닛에 적합하게 설계된 백 피이스를 도시한 도면.2 shows a back piece designed for a viscoelastic unit of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 센서의 일 실시예로서, 센서에 포함된 부분들을 명확히 도시한 분해도.Figure 3 is an exploded view clearly showing the parts included in the sensor as an embodiment of the sensor according to the present invention.

도 4는 청진기 모듈 내로 장착된 도 3에 도시한 센서의 동일한 실시예를 도시한 도면.4 shows the same embodiment of the sensor shown in FIG. 3 mounted into a stethoscope module.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 따라서, 본 발명의 제1 특징에 따르면, 소리 진동을 전기적 출력 신호로 변환시키는 음향 전기 변환기 부재, 및 신체 표면과 변환기 부재간에 적응 매체(adaptation medium)로서 배열되되 정면이 신체 표면과 직접 맞대어지도록 배열되는 점탄성(viscoelastic) 유닛을 포함하여 신체로부터의 소리를 포착하는 센서가 제공된다. 이 센서에서, 음향 전기 변환기 부재는 점탄성 유닛의 측면을 타이트하게(tightly) 둘러싸는 적어도 하나의 압전 부재로 구성되고, 점탄성 유닛은 원통형 외형을 가지며, 점탄성 유닛은 배후 단부 영역에서 경질의 백 피이스(back piece)와 타이트하게 맞물린다The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above. Thus, according to a first aspect of the invention, an acoustic-electric transducer member for converting sound vibrations into an electrical output signal, and is arranged as an adaptation medium between the body surface and the transducer member, with the front face directly facing the body surface. A sensor is provided that captures sound from the body, including a viscoelastic unit. In this sensor, the acoustic-electric transducer member consists of at least one piezoelectric member that tightly surrounds the side of the viscoelastic unit, the viscoelastic unit has a cylindrical shape, and the viscoelastic unit has a hard back piece in the rear end region. tightly meshes with (back piece)

본 발명의 일 실시예에서, 음향 변환기 부재는 전기 전도성 호일이 개재되는 두 개의 동축으로 배열된 압전 호일로 구성된다. 이러한 중간의 전기 전도성 호일은 양면 접착 전기 전도성 테이프로 구성될 수 있다.In one embodiment of the invention, the acoustic transducer member consists of two coaxially arranged piezoelectric foils interposed with an electrically conductive foil. This intermediate electrically conductive foil may consist of a double sided adhesive electrically conductive tape.

일 실시예에서, 압전 호일은 인접하는 단부들이 접착 테이프에 의해 고정되는 방식으로 점탄성 유닛 주위에 놓인 편평한 호일로 구성될 수 있다. 또 다른 방식으로서, 압전 호일은 원통형이며 점탄성 유닛 상에 타이트하게 끼워질 수 있다.In one embodiment, the piezoelectric foil may consist of a flat foil laid around the viscoelastic unit in such a way that adjacent ends are fixed by adhesive tape. As another way, the piezoelectric foil is cylindrical and can be tightly fitted on the viscoelastic unit.

센서의 또 다른 실시예에서, 음향 변환기 부재는 압전 효과를 갖는 세라믹 링으로 구성될 수 있다.In another embodiment of the sensor, the acoustic transducer member may be composed of a ceramic ring having a piezoelectric effect.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 배후 단부 영역에서 백 피이스 및 점탄성 유닛은 실질적으로 원추형이며 전방을 가리키는 계면을 포함하는 정확히 상보적인 형상을 가진다.In a preferred embodiment of the invention, the back piece and the viscoelastic unit in the rear end region have an exactly complementary shape that includes a substantially conical and forward pointing interface.

상기한 센서는 전자 청진기의 센서 소자로서 양호하게 사용될 수 있다.The sensor described above can be suitably used as a sensor element of an electronic stethoscope.

본 발명의 다른 실시예에서, 확성기를 가진 이어폰을 구비한 헤드셋, 센서 소자 및 전자 증폭기 회로를 구비한 휴대형 소리 포착 모듈, 및 모듈과 헤드셋간의 접속 배선을 포함하는 전자 청진기가 제공되며, 이 전자 청진기는 센서 소자가 앞서 가장 일반적인 방식으로 정의한 바와 같은 센서이다.In another embodiment of the present invention, there is provided an electronic stethoscope comprising a headset having an earphone with a loudspeaker, a portable sound capture module having a sensor element and an electronic amplifier circuit, and a connection wiring between the module and the headset. Is the sensor as defined by the sensor element in the most general manner above.

예를 들어 인체에서 자연스러운 방식으로 생성된 소리는 대부분 수분을 포함하는 조직 내에서의 압력 변동이다. 소리는 다양한 기관들에서 발생하며 신체 내에서의 유체 흐름 이외에 각 기관의 움직임, 수축, 팽창 등에 의해 발생한다. 이들 소리는 신체를 통해 산란되며, 특정 위치에서 측정된 주파수들은 신체 내측에서의 다양한 감쇠 및 증폭 가능성 및 음원(sound source) 모두에 의존할 것이다. 본 발명에 따른 점탄성 센서의 목적은, 신체로부터의 음파를 음향 적응/변환 매체를 직접 통하여 내장형 센서 소자/음향 전기 변환기 유닛 내로 전달하고, 음압이 변환기 부재의 소리 수신 영역에 균일하게 분포되는 방식으로 변환기 부재에 전달하는 것이다. 이 이외에, 변환기 부재 내로 청취 가능 소리의 범위를 가능한 한 넓히고 감쇠를 최소화하고자 한다.For example, sounds produced in a natural way in the human body are mostly pressure fluctuations in tissues that contain water. Sound is produced in various organs and is caused by the movement, contraction, and expansion of each organ in addition to the fluid flow in the body. These sounds are scattered through the body, and the frequencies measured at specific locations will depend on both the various attenuation and amplification possibilities and sound sources inside the body. The object of the viscoelastic sensor according to the invention is to transmit sound waves from the body directly through the acoustic adaptation / conversion medium into the built-in sensor element / acoustic transducer unit, in such a way that the sound pressure is evenly distributed in the sound receiving region of the transducer member. To the transducer member. In addition, it is intended to widen the range of audible sounds as much as possible and to minimize attenuation within the transducer element.

상기한 설계는 소리가 공기를 통해 전달되는 모든 공지된 센서 시스템과는 명확히 다르며, 신체로부터의 소리 수신 영역이 훨씬 큰 페그를 통해 접촉하는 것과 명확히 다르다. 본 발명은 또한 점탄성 센서가 다룰 수 있는 한계를 훨씬 넘는 주파수로 동작하는 초음파형 장치와도 구별되며, 초음파 시스템은 전술한 바와 같이 피부에 대한 접촉을 제공하는 완전히 다른 방식의 겔을 이용한다.The above design is clearly different from all known sensor systems in which sound is transmitted through the air, and distinctly from the sound receiving area from the body being contacted through a much larger peg. The present invention is also distinguished from ultrasound-type devices that operate at frequencies well beyond the limits that viscoelastic sensors can handle, and ultrasound systems use gels in a completely different way to provide contact with the skin as described above.

또한, 본 발명의 주요 특징은 매우 상이한 기하학적 특징으로 이루어지므로, Kroll/Brewer 등에 속하는 미국 특허에 개시된 바와 같은 점성 요소에서의 소리 전달과도 구별된다.In addition, since the main features of the present invention consist of very different geometrical features, they are distinguished from sound transmission in viscous elements as disclosed in the US patents belonging to Kroll / Brewer et al.

종래의 수중 청음기는 그 외측으로부터의 음압을 수신하는 것에 반해 본 점탄성 센서는 내부 전달 매체로 동작한다는 점에서 이러한 점탄성 센서는 수중 청음기와는 다르며, 청진기용으로 제공될 경우 훨씬 나은 가능성, 즉 보다 큰 영역이 소리 전달로부터 격리되는 가능성을 제공한다.Unlike conventional hydrophones that receive sound pressure from the outside, the viscoelastic sensor acts as an internal transmission medium, and this viscoelastic sensor differs from hydrophones in that it has a much better chance of being offered for a stethoscope, i.e. greater Provides the possibility of the area being isolated from sound transmission.

아울러, 외부 소리에 대한 면제는 본 발명을 발생시키는 기초를 형성하는 중요한 사상들 중의 하나이다. 사고나 비상 사태의 경우, 많은 외부 교란 소리가 기계, 엔진, 외침 등에 의해 일어날 수 있으므로, 의사가 청진에 의해 진단을 수행하기 어려울 수 있다. 점탄성 센서의 높은 임피던스로 인해, 공기로 운반되는 외부 소리는 감쇠된다. 이것은 의사로 하여금 신체로부터의 소리에 집중할 수 있도록 도와준다. 이러한 특징은 종래의 청진기, 또는 마이크로폰에 기초하거나 페그 배열과 관련된 격판을 가진 청진기들에서는 발견될 수 없다.In addition, exemption to external sounds is one of the important ideas that form the basis for generating the present invention. In the event of an accident or emergency, many external disturbance sounds can be caused by machines, engines, calls, etc., so that it may be difficult for a doctor to perform a diagnosis by stethoscope. Due to the high impedance of the viscoelastic sensor, external sounds carried by air are attenuated. This helps the doctor to focus on sounds from the body. This feature cannot be found in conventional stethoscopes or stethoscopes having diaphragms based on microphones or associated with a peg arrangement.

"가속도계 효과"에 대한 면제도 또 다른 신규한 특징이다. 센서의 아이소센트리컬(isocentrical) 설계는 점탄성 센서의 조작 또는 동작으로 인한 기계적 진동을 격리시킨다. 전압 반응을 일으키는 방향의 가속력은 센싱 소자에 대항력을 유도할 것이며, 이에 의해 반대의 극성을 가진 전압을 일으키고, 이러한 방식으로 잡음 신호가 감쇠된다.Immunity to the "accelerometer effect" is another new feature. The isocentrical design of the sensor isolates mechanical vibrations due to the manipulation or operation of the viscoelastic sensor. Acceleration in the direction of the voltage response will induce an opposing force on the sensing element, thereby causing a voltage with the opposite polarity and in this way attenuating the noise signal.

외부 전자기계에 대한 양호한 격리는 진단 기능을 방해할 수 있는 잡음의 감소와 관련하여 대단히 중요하다. 이것은 종래의 수중 청음기에 비해 본 발명에 따른 점탄성 센서의 신규한 특징이기도 하다.Good isolation from external electromechanical devices is of great importance with regard to the reduction of noise that can interfere with diagnostic functions. This is also a novel feature of the viscoelastic sensor according to the invention compared to conventional hydrophones.

다음으로, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 구체적인 실시예를 보다 상세히 살펴보기 위하여, 먼저 도 1에 대해 설명한다. 도 1은 외형이 원통형인 소형 몸체(2)의 측면도와 평면도를 도시한다. 원통형 몸체(2)는 바닥으로부터 개구부가 형성된 내측 구멍/공동을 가진다. 구멍/공동의 형상은 도 2에 도시한 후술할 백 피이스(1)의 상부 형상과 완전히 상호 보완되는 형상이다. 상부에서, 원통형 몸체(20)는 거의 평면 또는 약간 아치형의 표면으로 마무리되며, 이 표면은 신체 영역으로부터의 소리를 수신하기 위한 표면이다. 원통형 몸체(2)의 대부분은 동종의 점탄성 물질(20)로 거의 구성되는데, 바람직한 물질(20)로는 고무가 있다. 즉, 원통형 몸체(2)는 주조 고무(cast rubber), 양호하게는 실리콘 고무로 만들어지는 것이 바람직하다.In order to look at a specific embodiment according to the present invention in more detail, first with reference to FIG. 1 shows a side view and a plan view of a compact body 2 of cylindrical shape. The cylindrical body 2 has an inner hole / cavity with an opening formed from the bottom. The shape of the hole / cavity is a shape completely complementary to the top shape of the back piece 1 to be described later shown in FIG. At the top, the cylindrical body 20 is finished with an almost planar or slightly arcuate surface, which surface is for receiving sound from the body region. Most of the cylindrical body 2 consists almost of the same type of viscoelastic material 20, with the preferred material 20 being rubber. That is, the cylindrical body 2 is preferably made of cast rubber, preferably silicone rubber.

도 2는 원통형 몸체(2)와 함께 작용하도록 설계된 백 피이스(1)를 도시한다. 경질의 백 피이스(1)는 그 바닥/배면에 판 형태의 기재부(12)를 구비하고, 판으로부터 위쪽으로는 좁은 목 형상 부분(13)이 돌출되어 있으며, 이 목 형상 부분(13)은 직경이 더 큰 헤드부를 지지하고 있다. 백 피이스(1)의 이들 모든 부분/부는 원통형 및 동축으로 성형되지만, 헤드부의 선단부/상부는 원추형 표면(11)의 형상을 가진다.2 shows a back piece 1 designed to work with the cylindrical body 2. The hard back piece 1 has a base portion 12 in the form of a plate at its bottom / back, and a narrow neck portion 13 protrudes upward from the plate, and this neck portion 13 is formed. Silver supports a larger head portion. All these parts / parts of the back piece 1 are shaped cylindrically and coaxially, but the tip / top part of the head part has the shape of a conical surface 11.

원추형 팁(tip: 11)을 가진 헤드부를 원통형 몸체(2)의 공동 내로 넣음으로서, 점탄성 물질(20)이 백 피이스(1)에 대해 전 표면에 걸쳐서 밀접하게 맞물리는 방식으로 고무 덩어리(20)가 헤드부 및 좁은 부분(13) 주위를 꽉 물을 것이다.By inserting the head portion with the conical tip 11 into the cavity of the cylindrical body 2, the rubber mass 20 in such a way that the viscoelastic material 20 closely engages the entire surface with respect to the back piece 1. ) Will tight around the head and narrow portion 13.

백 피이스(1)는 금속으로 이루어지며 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다. 백 피이스(1)의 가장 중요한 특성은, (지금까지 구체적으로 언급하지 않은) 둘러싸고 있는 음향 전기 변환기 부재에 균일한 음압을 제공할 수 있다는 것이다. 이것은 백 피이스의 상부/전방부의 형상이 원추형인 이유이기도 하다. 음 반사 특성, 즉 물질이 경질이라는 사실과 더불어, 실제 변환기 부재 및 그 신호 배선 쪽으로의 전자기 방사에 대한 우수한 차단 특성을 가질 수 있는 이점을 제공하도록, 백 피이스, 적어도 기재부(12)를 금속으로 제조하는 것이 바람직하다.The back piece 1 is preferably made of metal and is formed in one piece. The most important characteristic of the back piece 1 is that it can provide a uniform sound pressure to the surrounding acoustic-electric transducer member (not specifically mentioned so far). This is also why the shape of the top / front of the back piece is conical. In addition to the negative reflection properties, ie the fact that the material is hard, the back piece, at least the substrate 12, is metalized to provide the advantage of having an excellent shielding property against electromagnetic radiation towards the actual transducer element and its signal wiring. It is preferable to prepare.

도 3은 본 발명에 따른 센서부 설계의 일 예의 분해도이다. 두 개의 상부 부분들(1, 2)은 도 2 및 1을 참조하여 설명한 부분들이다. 다음 부분은 양면 접착 테이프(3)로서, 이것은 필수적이지는 않지만 외부 압전 호일(4)의 부착성을 향상시킬 수 있다. 외부 압전 호일(4)은 이 예에서 적당한 길이의 직사각형 시트로 도시되며, 접착 테이프(3) 둘레에 또는 점탄성 몸체(2)에 직접 타이트하게 놓여져 접착 테이프(5)에 의해 서로 타이트하게 유지된다. 센서 호일(4)은 센서의 음향 전기 변환기 부재를 구성하며, 통상, 내외측에 부착된 얇은 신호 배선 (도시 생략)을 구비한다.3 is an exploded view of an example of the design of the sensor unit according to the present invention. The two upper parts 1, 2 are the parts described with reference to FIGS. 2 and 1. The next part is a double-sided adhesive tape 3, which is not essential but can improve the adhesion of the outer piezoelectric foil 4. The outer piezoelectric foils 4 are shown in this example as rectangular sheets of suitable length, placed tightly around the adhesive tape 3 or directly on the viscoelastic body 2 and held tight to each other by the adhesive tape 5. The sensor foil 4 constitutes the acoustic-electric converter member of the sensor, and usually has a thin signal wire (not shown) attached to the inside and the outside.

본 실시예는 두 개의 압전 호일을 사용하는 것을 기초로 하고 있으며, 따라서 호일(4)의 외측에 전기 전도성 테이프(6)가 있으며, 이 전도성 테이프(6)도 양면 접착 테이프인 것이 바람직하다. 전도성 테이프(6)는 이 테이프(6)의 외측에 배치되는 제2 압전 호일(7)과 내부 압전 호일(4)의 외측간에 전기적 접촉을 제공한다. 접착 테이프(8)는, 테이프(5)가 호일(4)의 개구부를 가로지르는 방식과 동일한 방식으로 호일(7)의 가장자리들이 서로를 향하도록 유지한다.The present embodiment is based on the use of two piezoelectric foils, so that there is an electrically conductive tape 6 on the outside of the foil 4, and this conductive tape 6 is also preferably a double-sided adhesive tape. The conductive tape 6 provides electrical contact between the second piezoelectric foil 7 disposed outside the tape 6 and the outside of the inner piezoelectric foil 4. The adhesive tape 8 keeps the edges of the foil 7 facing each other in the same way that the tape 5 traverses the opening of the foil 4.

참조 부호 9는 압전 호일들 중 하나의 내외측에 접속된 기호화된 회로를 나타내며, 호일로부터의 신호 전압을 수집하여 처리한다. 이 예에서, 두 호일들(4, 7)로부터의 신호를 사용하기 위하여, 실제로 신호 배선은 호일(4)의 내측으로 이끌어져야 한다.Reference numeral 9 denotes a symbolic circuit connected to the inside and outside of one of the piezoelectric foils, which collects and processes the signal voltage from the foil. In this example, in order to use the signal from the two foils 4, 7 the signal wiring must actually be led inside the foil 4.

도시된 압전 호일들(4, 7)은 도 3의 예에서 원통형으로 말려진 직사각형 "시트"로서 나타난다. 그러나, 원통형 호일을 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 원통형 호일은 점탄성 몸체(2) 외측에 타이트하게 끼워져야 한다. 이러한 동작은 다소 어려울 수 있다.The piezoelectric foils 4, 7 shown are represented in the example of FIG. 3 as a rectangular "sheet" curled in a cylinder. However, it is also possible to use cylindrical foils, in which case the cylindrical foils must fit tightly outside the viscoelastic body 2. This behavior can be rather difficult.

본 발명은 압전 호일 이외의 다른 유형의 음향 전기 변환기도 수용할 수 있다. 다른 바람직한 변환기 유형으로는 피에조세라믹 링(piezoceramic ring)이 있으며, 이 링은 세라믹 물질로 만들어지므로 호일보다 약간 더 단단하지만, 동일한 원리, 즉 내측으로부터 압력의 영향이 있을 경우 내외측간의 전압차를 발생시키는 원리에 따라 동작한다.The present invention can also accommodate other types of acoustic-electric transducers in addition to piezoelectric foils. Another preferred transducer type is a piezoceramic ring, which is made of a ceramic material and is slightly harder than a foil, but generates the same principle, the difference in voltage between the inside and the outside under the influence of pressure from the inside. It works according to the principle.

도 4는 환자의 피부나 조직 표면으로부터 직접 감지하기 위하여 의사가 사용하는 휴대형 기구인 청진기 센서 모듈(15)의 단면도이다. 도 3에 분해 도시한 센서부(10)는, 점탄성 몸체(2)의 전방의 거의 편평한 표면이 예를 들어 피부 표면과 맞대어져 음압 변동을 포착할 수 있는 방식으로, 센서 모듈의 센서 하우징(16) 내측에 장착된 중앙부를 형성한다. 참조 부호 17은 센서 모듈(15)의 본체 또는 손잡이 부분을 나타내며, 참조 부호 18은 센서 모듈의 신호 처리 및 증폭용 전자 회로를 일반적으로 나타낸 것이며, 참조 부호 19는 스위치 및 경고등을 일반적으로 나타낸 것이다.4 is a cross-sectional view of a stethoscope sensor module 15 which is a portable instrument used by a physician to detect directly from the skin or tissue surface of a patient. The sensor part 10 shown in the exploded view in FIG. 3 is a sensor housing 16 of the sensor module in such a way that a substantially flat surface in front of the viscoelastic body 2 can, for example, engage the skin surface to capture sound pressure fluctuations. ) To form a central portion mounted inside. Reference numeral 17 denotes a main body or handle portion of the sensor module 15, reference numeral 18 generally indicates an electronic circuit for signal processing and amplification of the sensor module, and reference numeral 19 generally indicates a switch and a warning lamp.

점탄성 센서의 동작 모드는 점탄성 몸체(2) 정면의 조직 또는 피부로부터 음파를 포착하는 것으로 이루어지며, 이에 의해 소리가 점탄성/점성 매체(20) 내로 전달된다. 점탄성 매체(20)에서, 소리 에너지는 음향 전기 변환기 부재(4, 7)의 내측을 향해 가변 또는 동작 압력을 발생시키며, 이 압력은 변환기 부재(4, 7)에 기계적 장력 (스트레스)을 일으켜, 전기 전압을 직접 발생시킨다. 이어서, 이러한 전압 변화는 음파와 동일한 주파수 및 위상을 발생시킨다. 발생된 교류 전압은 전자 회로(18)에서 다양한 방식으로 증폭, 성형, 필터링 및 변조될 수 있는 신호이며, 간편하게 다른 전자 장치로 전달하거나 다룰 수 있다.The mode of operation of the viscoelastic sensor consists in capturing sound waves from tissue or skin in front of the viscoelastic body 2, whereby sound is transmitted into the viscoelastic / viscotic medium 20. In the viscoelastic medium 20, sound energy generates a variable or operating pressure toward the inside of the acoustic-electric transducer members 4, 7, which causes mechanical tension (stress) in the transducer members 4, 7, Generate electrical voltage directly. This voltage change then generates the same frequency and phase as the sound wave. The generated alternating voltage is a signal that can be amplified, shaped, filtered and modulated in various ways in the electronic circuit 18, and can be simply transferred or handled to other electronic devices.

본 발명에 따른 센서는 통상적인 인체 진단 활동을 위한 청진기에 이용될 수 있는 형태로 개시되었다. 신체로부터의 음파를 포착하는 접촉 면적은 센서 몸체(2)의 직경을 결정함으로써 원하는 대로 형성될 수 있다. 점탄성 실리콘 물질을 둘러싸는 고 민감성의 매체를 갖는 피에조세라믹 변환기 부재를 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 진단 활동을 수행할 수도 있다. 구성 및 재료를 약간 변형시킴으로써, 청진기용 및 신체 내측에 위치되는 기구용 모두에 동일한 개념을 적용할 수 있다. 센서의 동작 범위는 20 ㎐ - 22 ㎑ 범위이며, 특수한 목적을 위하여 0 ㎐ - 30 ㎑ 범위로 확장할 수도 있다.The sensor according to the present invention has been disclosed in a form that can be used in a stethoscope for a typical human diagnostic activity. The contact area for capturing sound waves from the body can be formed as desired by determining the diameter of the sensor body 2. Diagnostic activities may also be performed in accordance with embodiments of the present invention using a piezoceramic transducer member having a highly sensitive medium surrounding the viscoelastic silicone material. By slightly modifying the construction and materials, the same concept can be applied to both stethoscopes and instruments located inside the body. The sensor's operating range is 20 ㎐-22, and can be extended to 0 ㎐-30 ㎑ for special purposes.

Claims (10)

소리 진동을 전기적 출력 신호로 변환시키는 음향 전기 변환기 부재(4. 7), 및An acoustic electric transducer member (4. 7) for converting sound vibrations into an electrical output signal, and 신체 표면과 상기 변환기 부재(4, 7)간에 적응 매체(adaptation medium)로서 배열되되 정면이 상기 신체 표면과 직접 맞대어지도록 배열되는 점탄성 유닛(2)A viscoelastic unit 2 arranged as an adaptation medium between the body surface and the transducer members 4, 7, with the front face directly facing the body surface 을 포함하여 상기 신체로부터의 소리를 포착하는 센서에 있어서,In the sensor to capture the sound from the body, including; 상기 음향 전기 변환기 부재는 상기 점탄성 유닛의 측면을 타이트하게 둘러싸는 적어도 하나의 압전 부재(4, 7)로 구성되고,The acoustic-electric transducer member is composed of at least one piezoelectric member 4, 7 which tightly surrounds the side of the viscoelastic unit, 상기 점탄성 유닛(2)은 원통형 외형을 가지며,The viscoelastic unit 2 has a cylindrical shape, 상기 점탄성 유닛은 배후 단부 영역에서 경질의 백 피이스(1)와 타이트하게 맞물리는 소리 포착 센서.The viscoelastic unit is tightly engaged with the hard back piece (1) in the rear end region. 제1항에 있어서, 상기 음향 변환기 부재는 적어도 하나의 얇은 압전 호일(4, 7)로 구성되는 소리 포착 센서.A sound capture sensor according to claim 1, wherein said acoustic transducer member is comprised of at least one thin piezoelectric foil (4, 7). 제2항에 있어서, 상기 음향 변환기 부재는 전기 전도성 호일(6)이 개재되는 두 개의 동축으로 배열된 압전 호일(4, 7)로 구성되는 소리 포착 센서.The sound capture sensor according to claim 2, wherein the acoustic transducer member is composed of two coaxially arranged piezoelectric foils (4, 7) interposed with an electrically conductive foil (6). 제3항에 있어서, 상기 중간의 전기 전도성 호일은 양면 접착 전기 전도성 테이프(6)로 구성되는 소리 포착 센서.The sound capture sensor according to claim 3, wherein the intermediate electrically conductive foil consists of a double-sided adhesive electrically conductive tape (6). 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 호일은 인접하는 단부들이 접착 테이프에 의해 고정되는 방식으로 상기 점탄성 유닛 주위에 놓인 편평한 호일로 구성되는 소리 포착 센서.The sound capturing sensor according to claim 2, wherein the piezoelectric foil consists of a flat foil placed around the viscoelastic unit in such a manner that adjacent ends are fixed by an adhesive tape. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 호일(들)은 원통형이며 상기 점탄성 유닛 상에 타이트하게 끼워지는 소리 포착 센서.The sound capturing sensor according to claim 2, wherein the piezoelectric foil (s) is cylindrical and fits tightly on the viscoelastic unit. 제1항에 있어서, 상기 음향 변환기 부재는 압전 효과를 갖는 세라믹 링으로 구성되는 소리 포착 센서.The sound capture sensor according to claim 1, wherein said acoustic transducer member is composed of a ceramic ring having a piezoelectric effect. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 배후 단부 영역에서 상기 백 피이스(1) 및 상기 점탄성 유닛(2)은 실질적으로 원추형이며 전방을 가리키는 계면을 포함하는 정확히 상보적인 형상을 갖는 소리 포착 센서.8. The back piece (1) and the viscoelastic unit (2) according to any one of the preceding claims, having an exactly complementary shape comprising an interface that is substantially conical and pointing forward. Having a sound capture sensor. 전자 청진기의 센서 소자로서 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 기재된 센서를 사용하는 방법.A method of using the sensor according to any one of claims 1 to 8 as a sensor element of an electronic stethoscope. 확성기를 가진 이어폰을 구비한 헤드셋, 센서 소자(10) 및 전자 증폭기회로(18)를 구비한 휴대형 소리 포착 모듈(15), 및 상기 모듈(15)과 상기 헤드셋간의 접속 배선을 포함하는 전자 청진기에 있어서,An electronic stethoscope comprising a headset having an earphone with a loudspeaker, a portable sound capturing module 15 having a sensor element 10 and an electronic amplifier circuit 18, and a connection wiring between the module 15 and the headset. In 상기 센서 소자(10)는The sensor element 10 소리 진동을 전기적 출력 신호로 변환시키는 음향 전기 변환기 부재(4. 7), 및An acoustic electric transducer member (4. 7) for converting sound vibrations into an electrical output signal, and 신체 표면과 상기 변환기 부재(4, 7)간에 적응 매체로서 배열되되 정면이 상기 신체 표면과 직접 맞대어지도록 배열되는 점탄성 유닛(2)A viscoelastic unit (2) arranged as an adaptation medium between the body surface and the transducer members (4, 7) with the front face directly facing the body surface 을 포함하여 상기 신체로부터의 소리를 포착하는 센서이며,It is a sensor that captures the sound from the body, including 상기 음향 전기 변환기 부재는 상기 점탄성 유닛의 측면을 타이트하게 둘러싸는 적어도 하나의 압전 부재(4, 7)로 구성되고,The acoustic-electric transducer member is composed of at least one piezoelectric member 4, 7 which tightly surrounds the side of the viscoelastic unit, 상기 점탄성 유닛(2)은 원통형 외형을 가지며, 상기 점탄성 유닛(2)은 배후 단부 영역에서 경질의 백 피이스(1)와 타이트하게 맞물리는 전자 청진기.The viscoelastic unit (2) has a cylindrical contour, and the viscoelastic unit (2) is tightly engaged with the hard back piece (1) in the rear end region.
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KR20030095039A (en) * 2002-06-11 2003-12-18 (주)한별메디텍 Contact microphone using Piezopolymer film for the electronic stethoscope
KR100462234B1 (en) * 2002-04-10 2004-12-17 주식회사 엘바이오 electronic stethoscope

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