CN106510753A - 一种光纤法布里‑珀罗医用听诊器 - Google Patents

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Abstract

一种光纤法布里‑珀罗医用听诊器，涉及医用听诊器领域；包括光纤听诊头、光缆、解调仪和外部输出设备；其中，光纤听诊头、光缆、解调仪和外部输出设备依次固定连接；解调仪发出光信号通光缆进入光纤听诊头，光纤听诊头感知声音信号后，将携带信息的光信号通过光缆反馈至解调仪，解调仪将携带信息的光信号光电转化成携带信息的电信号，并对电信号进行滤波和放大处理，并将滤波放大后的携带信息电信号通过外部输出设备输出至人耳或外部存储卡；本发明采用光纤法布里‑珀罗干涉原理，具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强、传输损耗低等特点，可用于肺音、心音等多种生理声特征的医疗诊断，能较好的获取肺音，并储存到计算机。

Description

一种光纤法布里-珀罗医用听诊器
技术领域
本发明涉及一种医用听诊器领域，特别是一种光纤法布里-珀罗医用听诊器。
背景技术
传统意义上的听诊器声无法记录声音信号，人耳在听诊过程中会受到高频声音的影响，不能有效筛选心音和肺音，主观性强。
人体的心、肺、肠胃、关节、骨骼等各器官在运动时会发出各种蕴含生理状态的声音信息。近年来，国内外的呼吸系统疾病如慢阻肺病(COPD)、支气管炎、哮喘等病的发病率日趋增长，其主要原因是大气的污染和环境的恶化。国内外专家学者对肺病的早期诊断投入了大量的研究工作，研究发现肺音听诊法比X胸透诊断法更能检测出肺部早期的病变情况。但传统听诊法有主观性较强的缺点，靠传统的听诊法,人的感官和思考力无法完全解读肺音的频率或振幅变化所含的信息量,所以只能从中获取小部份的信息；而且听诊者难免有主观的判定,使得肺音的诊断难有一致的标准。而且不能实现连续的监测。肺音频率范围很宽，约为60-3000Hz，并且信号很微弱，人耳对低于1000Hz和高于3000Hz的声波不敏感，医生采用听诊法对较低频和较高频的异常肺音有存在误诊和漏诊的风险。
随着电子听诊器的出现，肺音从只能听变成现在的能获取并储存到计算机以便于人们读取和处理，肺音经历了从模拟信号到数字信号处理的阶段。肺音的声强微弱，因此需灵敏度高、放大倍数高和抗畸变能力强的电子听诊器。而目前智能型的听诊器在有电磁干扰的的环境下易受干扰，或与某些医学设备之间会产生信号干扰。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，采用光纤法布里-珀罗干涉原理，具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强、传输损耗低等特点，能较好的获取肺音，并储存到计算机。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，包括光纤听诊头、光缆、解调仪和外部输出设备；其中，光纤听诊头、光缆、解调仪和外部输出设备依次固定连接；解调仪发出光信号通光缆进入光纤听诊头，光纤听诊头感知声音信号后，将携带信息的光信号通过光缆反馈至解调仪，解调仪将携带信息的光信号光电转化成携带信息的电信号，并对电信号进行滤波和放大处理，并将滤波放大后的携带信息电信号通过外部输出设备输出至人耳或外部存储卡。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述光纤听诊头包括光纤法布里-珀罗传感器、声耦合腔和壳体；其中，光纤法布里-珀罗传感器和声耦合腔固定安装在壳体内，且光纤法布里-珀罗传感器与声耦合腔固定连接。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述声耦合腔为半球形漏斗结构，漏口设置在半球形的侧边处；光纤法布里-珀罗传感器的轴向一端与声耦合腔的漏口固定连接。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述声耦合腔包括腔体和膜片；膜片固定安装在腔体的半球形漏斗开口处，实现密封。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述声耦合腔采用非金属材料。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述光纤法布里-珀罗传感器包括光纤，薄膜，石英管和粘合剂；其中，所述石英管为中空管状结构，薄膜固定安装在石英管轴向的一端实现密封；光纤通过粘合剂固定安装在石英管的轴向另一端，且光纤穿过粘合剂深入石英管的内部。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述薄膜采用厚度为纳米量级的PET材料；所述粘合剂采用OE188环氧胶。
在上述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，所述解调仪包括激光器，所述激光器供波长为1310nm的光源。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明一种光纤法布里-珀罗医用听诊器包括光纤听诊头、光缆、解调仪和外部输出设备，抗辐射、绝缘、体积小、重量轻、灵敏度高、准确度高、传输损耗低，可以远距离监听，音频响应范围宽0.5Hz—10kHz；
(2)本发明中耦合腔的腔体可考虑不与医用电子设备之间的干扰而采用非金属材料；
(3)本发明中漏斗形结构采用人耳仿生学设计，更有利于声音的收集；
(4)本发明中解调仪包括激光器，PIN管，环形器，电源模块，可编程器件，微处理器等。激光器提供波长为1310nm的光源，PIN管接收返回的光完成光电转换。解调仪利用小波分析的方法实现滤波、去噪，可以提取心音和肺音。
附图说明
图1为本发明光纤法布里-珀罗听诊器结构示意图；
图2为本发明光纤听诊头的结构示意图；
图3为本发明光纤法布里-珀罗传感器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光纤法布里-珀罗传感原理的听诊器，体积小，传输损耗低，抗电磁干扰，智能化。
现有电子听诊器灵敏度不高，环境噪声干扰大，难以满足肺音诊断要求。针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于法布里-珀罗干涉原理的光纤法布里-珀罗听诊器，体积小、灵敏度高、抗干扰能力强。
如图1所示为光纤法布里-珀罗听诊器结构示意图，由图可知，一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：包括光纤听诊头1、光缆2、解调仪3和外部输出设备4；其中，光纤听诊头1、光缆2、解调仪3和外部输出设备4依次固定连接；解调仪3发出光信号通光缆2进入光纤听诊头1，光纤听诊头1感知声音信号后，将携带信息的光信号通过光缆2反馈至解调仪3，解调仪3将携带信息的光信号光电转化成携带信息的电信号，并对电信号进行滤波和放大处理，并将滤波放大后的携带信息电信号通过外部输出设备4输出至人耳或外部存储卡，经过功能完善，可连接计算机或直接上传至网络。
其中解调仪3包括激光器，所述激光器供波长为1310nm的光源；解调仪利用小波分析的方法实现滤波、去噪，可以提取心音和肺音。
如图2所示为光纤听诊头的结构示意图，由图可知，光纤听诊头1包括光纤法布里-珀罗传感器11、声耦合腔12和壳体13；其中，光纤法布里-珀罗传感器11和声耦合腔12固定安装在壳体13内，且光纤法布里-珀罗传感器11与声耦合腔12固定连接，耦合腔固定在被测部位，在耦合腔中形成的空气室内声压随胸壁振动而变化，该变化由光纤法布里-珀罗传感器检测。
其中，声耦合腔12为半球形漏斗结构，漏口设置在半球形的侧边处；光纤法布里-珀罗传感器11的轴向一端与声耦合腔12的漏口固定连接。
声耦合腔12包括腔体18和膜片19；膜片19固定安装在腔体19的半球形漏斗开口处，实现密封；光纤听诊头1使用时，膜片19一端需与接触部位用力压紧，向内凹陷的膜片19可以过滤掉部分低频成分。当人体内的声信号经过体表辐射出来引起膜片19的振动，进而推动耦合腔的空气柱，空气柱产生膨涨与压缩的交替变化。
所述声耦合腔12采用非金属材料，避免与医用电子设备之间产生干扰。
如图3所示为光纤法布里-珀罗传感器结构示意图，由图可知，光纤法布里-珀罗传感器11包括光纤14，薄膜15，石英管16和粘合剂17；其中，所述石英管16为中空管状结构，薄膜15固定安装在石英管16轴向的一端实现密封；光纤14通过粘合剂17固定安装在石英管16的轴向另一端，且光纤14穿过粘合剂17深入石英管16的内部。光纤14和薄膜15固定在石英管16内，光纤14的一端与薄膜15的内表面构成法布里-珀罗腔的两个反射面。当光束沿光纤14进入到腔体时，光信号在光纤14端面与薄膜15之间反射，相遇的两束光相位差满足一定条件时，会产生干涉。干涉信号的输出多与腔长有关。当声波传来时，薄膜15会随声波发生振动，导致腔长随之振动，干涉条纹发生变化导致传输到接收光纤14中的光强发生变化，通过对光强变化的监测实现对声信号的还原。
其中，薄膜15采用厚度为纳米量级的PET材料；所述粘合剂17采用OE188环氧胶。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：包括光纤听诊头(1)、光缆(2)、解调仪(3)和外部输出设备(4)；其中，光纤听诊头(1)、光缆(2)、解调仪(3)和外部输出设备(4)依次固定连接；解调仪(3)发出光信号通光缆(2)进入光纤听诊头(1)，光纤听诊头(1)感知声音信号后，将携带信息的光信号通过光缆(2)反馈至解调仪(3)，解调仪(3)将携带信息的光信号光电转化成携带信息的电信号，并对电信号进行滤波和放大处理，并将滤波放大后的携带信息电信号通过外部输出设备(4)输出至人耳或外部存储卡。
2.根据权利要求1所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述光纤听诊头(1)包括光纤法布里-珀罗传感器(11)、声耦合腔(12)和壳体(13)；其中，光纤法布里-珀罗传感器(11)和声耦合腔(12)固定安装在壳体(13)内，且光纤法布里-珀罗传感器(11)与声耦合腔(12)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述声耦合腔(12)为半球形漏斗结构，漏口设置在半球形的侧边处；光纤法布里-珀罗传感器(11)的轴向一端与声耦合腔(12)的漏口固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述声耦合腔(12)包括腔体(18)和膜片(19)；膜片(19)固定安装在腔体(19)的半球形漏斗开口处，实现密封。
5.根据权利要求4所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述声耦合腔(12)采用非金属材料。
6.根据权利要求3所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述光纤法布里-珀罗传感器(11)包括光纤(14)，薄膜(15)，石英管(16)和粘合剂(17)；其中，所述石英管(16)为中空管状结构，薄膜(15)固定安装在石英管(16)轴向的一端实现密封；光纤(14)通过粘合剂(17)固定安装在石英管(16)的轴向另一端，且光纤(14)穿过粘合剂(17)深入石英管(16)的内部。
7.根据权利要求6所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述薄膜(15)采用厚度为纳米量级的PET材料；所述粘合剂(17)采用OE188环氧胶。
8.根据权利要求1所述的一种光纤法布里-珀罗医用听诊器，其特征在于：所述解调仪(3)包括激光器，所述激光器供波长为1310nm的光源。
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