CN107205716A - 用于监测生理过程的次声听诊器 - Google Patents

Abstract

用于监测患者的生理过程的次声听诊器包括能够检测在可听频率带宽中和在次声带宽中（0.03至1000赫兹）的声信号的扩音器、在扩音器的第一开口处被附着到主体的主体联结器、在扩音器中的第二开口处被附着到主体的柔性管以及被附着到柔性管的耳承。主体联结器能够与患者衔接以将来自人的声音传输到扩音器并然后传输到耳承。

Description

用于监测生理过程的次声听诊器

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月16日提交的美国非临时专利申请序号14/658,584的权益和优先权，该专利申请要求2014年10月2日提交的美国临时专利申请序号62/058,794的权益和优先权，其内容被整体地通过引用结合到本文中。

关于联邦赞助研究或开发的声明

本文中所述的发明是在根据NASA合同的工作的执行中且由美国政府的雇员完成的，并且服从国际公法96-517（35 U.S.C.§202）的规定，并且可以由政府出于政府目的在没有任何皇室对本发明的支付的情况下制造和使用或者用于政府。根据35 U.S.C.§202，立约人选择不保留权利。

技术领域

本公开涉及用于监测生理过程的次声听诊器（或“次声听诊器（infrascope）”），并且特别地涉及无线次声听诊器。

背景技术

在20赫兹以下频率下的声音被称为“次声”。次声的特别有利的性质是其以很少的衰减在长距离内的传播。次声具有此性质，因为大气吸收在次声频率下实际上是可忽略的，并且因为在同温层中存在声学“天花板”，其中，声速对比高度的正梯度促使次声射线返回到地球的反射，所以次声在长距离（例如，数千公里）内的传播主要由于来自大气层中的上层的折射大气干扰，而在短距离内的传播是通过直接路径完成的。

通过不同人类和动物组织的声音的密度、声阻抗以及速度根据听诊的位置而改变。当声信号穿过组织层时，原始信号的振幅随着声信号源的深度而被更多地衰减。衰减（即能量损失）可能是由于不同组织的界面处的吸收、反射以及散射而引起的。衰减程度还取决于声波的频率及其行进的距离。一般而言，高频声信号与高衰减相关联，因此限制了组织穿透，但是较低频率不具有衰减问题，因此为医生提供心脏性能的更好的理解。心脏信号的超过60%功率谱密度落在次声带宽中。从不同的人类器官（诸如心脏）检测到的低频声信号对于医生监测心脏和肺而言很有价值。

扩音器和听诊器经常被医生用在检测声音以便监测生理状况中。心音描记术在超过75年来已被用于监测心搏以及检测流过心脏的血液的可听声音。这些生理状况监测器被直接地耦合到人的身体，并且通过侦听或通过记录某些带宽中的信号来测量过程。在从1/10赫兹到500赫兹的不同频率带宽中反映诸如呼吸和心脏活动之类的生理过程。其它听诊器只能监测可听频率带宽，而不能监测在20 Hz以下的次声频率。在20 Hz以下的低频声信号不是可听的，但是可以向医生提供有用信息。

在正常心脏内部，存在四个腔室，即：右心房、左心房、右心室以及左心室。心脏的功能是保持血液在单向方向上流动。当瓣膜打开时，瓣膜让适当量的血液通过，并且然后闭合以防止血液在搏动之间倒流。任何患者的心脏状态的容易且相对廉价的评定可以用胸腔中的声音来确定。良好听诊的关键在于低音和高音声音。随着心脏搏动，血液通过三尖瓣从右心房流入右心室。

血液然后通过肺动脉瓣（有时也称为半月瓣）流向肺以获取适当量的氧气。血液从肺流回到左心房并通过二尖瓣进入左心室。血液然后通过主动脉瓣被泵送到主动脉，并且出去到达身体的其余部分，为身体细胞提供氧气和营养。全部的四个腔室（右心房、右心室、左心房以及左心室）必须刚好在正确的时间收缩以便使正常心脏适当地运转。适当的定时由心脏的电路径协调。电信号由窦房结（SA结）和房室结（AV结）产生。

SA结是位于右心房中的细胞群组，其发起两个心房的收缩以将血液推入到其对应心室中。由于心房与心室之间的隔绝，SA结信号不直接地延续至心室，而是通过AV结，AV结是位于心房与心室之间的右心房的室底中的另一细胞群组。AV结调节信号以确保心房在心室收缩之前是空的且是闭合的以将血液推出心脏。SA结发送信号以刺激心脏每分钟搏动60-100次。

心血管系统是复杂的，并且在内部从心脏的电系统到大血管或小血管的任何位置可能发生许多问题。存在超过60个不同类型的心血管疾病，其全部以某种方式影响心脏或血管系统。由心脏搏动产生的心音和结果产生的血流可以提供关于心脏的状况的重要信息。在健康成年人中，随着心跳连续地出现两个正常心音。第一声音是基于位于心房与心室之间的房室瓣（即二尖瓣和三尖瓣）的闭合而产生，并且称为S1。第二声音由于半月瓣（即肺动脉瓣和主动脉瓣）（其随着血液经由动脉离开心脏而控制血液的流动）的闭合而产生，并且称为S2。

第一心音S1由四个连续分量组成：1. 与左心室收缩的开始一致的小的低频振动。2. 高频振动，与二尖瓣闭合（M1）相关而可容易地听到。3. 与三尖瓣闭合相关的第二高频分量。4. 与血液到大血管中的加速一致的小频率振动。

除这些正常声音之外，可能存在各种其它声音，但是其要求具有最低声学背景噪声水平的高度灵敏的扩音器以及滤波器来采集这些声音。在心脏舒张开始时可以听到的第三低频声音称为S3。在心房收缩期间的心脏舒张晚期可以听到第四声音，称为S4。这些声音可能与心杂音、附加音、室性奔马律和奔马律相关联。S4提供关于高血压和急性心肌梗塞的信息。

心音S1、S2、S3和S4可以归因于特定心脏活动。S1归因于心室收缩的起始（10-140赫兹带）。S2归因于半月瓣的闭合（10-400赫兹带）。S3可以归因于在心室的快速充填（即心脏舒张）期间可以听到的室性奔马律。S4可以归因于在心房收缩期间在心脏舒张晚期可以听到的房性奔马律。S3和S4具有非常低的强度，并且在被放大的情况下可以在体外被听到。

可能从二尖瓣的二尖瓣开瓣音或主动脉中的血液的喷射音听到其它声音，其指示瓣膜功能障碍，诸如狭窄或反流。在心脏收缩或心脏舒张期间在两个主心音之间可能出现其它高频杂音。所述杂音可能是无害的，但也可能指示某些心血管缺陷。

连续不断的胎心监测是用以评估胎儿的健康的重要步骤。胎心率可以指示胎儿是否正获得足够的氧气。大多数时间将超声换能器用于监测胎心率，因为常规听诊器不合期望地从母体的腹部血管采集信号。由于母体的腹部脂肪或胎方位，可能难以被动地监测胎心，因此大多数时间使用超声换能器，其中，朝着胎儿辐射超声脉冲并将反射脉冲用于监测。如果未接收到足够的反射信号，则增加超声脉冲的穿透深度，这可能降低质量和信噪比。高频超声信号由于腹部脂肪所引起的吸收、反射和散射而被衰减。次声信号具有相对非常低的衰减系数，因此预期信号将是高质量的，具有更好的信噪比且更有助于妇科医生。

许多心音在具有低强度水平的低频带谱中，并且可能要求极其灵敏的次声扩音器来获取不能被医生的耳朵感知的有用信息。被动滤波可以有用于分离地记录低频带和高频带。所述声音具有短持续时间且是高度地不固定的，但是使得能够测量心脏收缩和心脏舒张时间间隔，这可以具有诊断重要性。

因此，需要一种克服现有技术呈现的缺点的监测装置。

发明内容

监测患者的生理过程的次声听诊器（或infrascope）包括能够检测可听频率带宽中和次声带宽中的声信号的扩音器。该扩音器具有主体，其包括间隔开的第一和第二开口。主体联结器被附着到主体的第一开口以形成基本上气密的密封，其中，主体联结器能够与患者衔接以监测生理过程。柔性管在扩音器中的第二开口处被附着到主体。耳承被附着到柔性管。主体联结器能够与患者衔接以将来自患者的声音传输到扩音器，并且然后传输到耳承。

通过参考以下说明书、权利要求以及附图，本领域的技术人员将进一步理解并认识到本发明的这些及其它特征、优点以及目的。

附图说明

通过结合附图参考以下描述，可以最佳地理解公开实施例的结构和操作的组织和方式以及其其它目的和优点，所述附图不一定按比例描绘，在附图中相同的参考标号识别相同元件，在附图中：

图1是可以被用于患者的体外监测的次声听诊器的实施例的透视图；

图2是供患者的体内胎儿监测中使用的被附着到导管的次声听诊器的透视图；

图3是可以在多普勒心音描记术中使用的一对次声听诊器的透视图；

图4是示出了心音带宽的曲线图；

图5是构成本发明的次声听诊器和被附着到扩音器的根据第一实施例的主体联结器的一部分并构成本公开的次声听诊器的一部分的扩音器的横截面图；

图5A是根据第二实施例且构成本公开的次声听诊器的一部分的主体联结器的横截面图；

图6是患者的骨骼的示意图；

图7是关于如何传输和分析来自次声听诊器的信号的过程的流程图；

图8-17是参考被称为ECG或EKG的心电图信号而在图6的位置A、P、T和M处收集的次声听诊器信号的图表；以及

图18和19示出了从1 Hz至1000 Hz的关于两个不同受试者的次声听诊器数据与ECG和EKG相比的图表。

具体实施方式

虽然本公开可以容许不同形式的实施例，但在附图中示出且在本文中将详细地描述特定实施例，应理解的是应将本公开视为对本公开的原理的例证，并且其并不意图使本公开局限于如在本文中图示出和描述的内容。因此，除非另外说明，否则本文中公开的特征可以被组合在一起而形成出于简洁的目的而未另外示出的附加组合。将进一步认识到的是在某些实施例中在本公开的范围内可以消除和/或用替换元件来代替在（一个或多个）图中以示例的方式图示出的一个或多个元件。

如图3中所示，提供了用以监测患者的生理过程的次声听诊器20。次声听诊器20检测从0.03赫兹至1000赫兹或者替换地0.03至500赫兹的带宽中的信号。这些带宽包含对于人类耳朵而言可听和不可听的信号。次声听诊器20具有用以测量各种人类生理过程的多个应用，包括但不限于心脏监测、体外胎儿监测、体内胎儿监测、压力心音描记术测试、多普勒心音描记术、生物测量识别和多种波动描记。在图4中示出了由心脏活动产生的可听和不可听声音的带宽，其作为频率（Hz）的函数来表示能量分布（dynes/cm²）。

次声听诊器20包含扩音器22、被附着到扩音器22的主体联结器24或24a、被附着到扩音器22的柔性管26和被连接到柔性管26的耳承28。针对体内胎儿监测，如图2中所示和如在本文中进一步描述的，使用主体联结器24a且扩音器22进一步经由主体联结器24a连接到导管23。

扩音器22与在美国专利号8,401,217中描述的扩音器基本上相同，具有本文中所述的修改。美国专利号8,401,217的内容被整体地通过引用结合进来。

扩音器22被最佳地示出在图5中并包括杯状主体30、杯状支撑板32、绝缘构件34、导体36、背板38、薄膜40和低噪声前置放大器板42。

主体30具有带有近端和远端的圆筒形侧壁44、在主体30的近端处的端壁46以及从端壁46向近侧延伸的连接端口48。主体30由金属（诸如不锈钢或铝）形成。侧壁44和端壁46在主体30内限定内部腔体50。主体30的远端是开放的，使得在主体30中限定小孔52。在侧壁44的外表面上在远端处提供了螺纹外形54。端壁46基本上封闭主体30的近端，除从其中通过的小孔56之外，并且可以相对于侧壁44垂直地延伸。小孔56可以在端壁46中位于中心并与连接端口48连通。连接端口48从端壁46开始向近侧延伸并具有从其中通过的通路58，其经由小孔56与腔体50连通。连接端口48的外表面在其上面具有螺纹外形60。在与侧壁44的近端间隔开的位置处提供小孔62通过侧壁44。

支撑板32被附着到侧壁44的内表面并安置（seat）在腔体50内。支撑板32由金属形成，并且具有跨越侧壁44的直径并平行于端壁46的圆形基座壁64以及从基座壁64开始向远侧延伸的悬垂的侧壁66。侧壁66终止于自由端中。侧壁66卡合主体30的侧壁44的内表面，使得侧壁66的自由端接近于主体30的远端，并且基座壁64与主体30的远端间隔开。支撑板32被用适当手段（诸如焊接）附加到主体30，其方式为可以将整个组合件连接到前置放大器板42的底层。作为此布置的结果，在基座壁64与主体30的远端之间形成远侧腔室68，并且在基座壁64与主体30的近端之间形成近侧腔室70。基座壁64具有从其中通过的小孔72，其可以位于中心。基座壁64还具有从其中通过的至少一个小孔74或狭槽以允许空气从远侧腔室68向近侧腔室70流动。

可以由塑料、陶瓷、木材或任何适当绝缘材料形成的绝缘构件34安置在支撑板32中的小孔72内，并被用来使导体36、背板38和前置放大器板42与支撑板32电隔离。如所示，绝缘构件34具有延伸通过小孔72的中央部分76、在基座壁64的远侧上从中央部分76开始径向向外延伸的近侧部分78以及在基座壁64的近侧上从中央部分76开始径向向外延伸的远侧部分80。通路82延伸通过中央部分76。

背板38由导电材料形成，并且由基座壁88形成且可以进一步由从基座壁88垂直地延伸的向近侧延伸部分90形成。背板38可以由例如导电陶瓷、黄铜或不锈钢形成。通路89延伸通过基座壁88以及从其近侧表面至其远侧表面的延伸部分90，如果提供的话。在背板38的远侧表面上涂布永久偏振聚合物薄膜91。偏振聚合物薄膜91在不需要外部电源的情况下操作。如在美国专利号8,401,217中所述，背板38具有从其中通过的多个间隔开的孔92（在图5中两个孔是可见的）。延伸部分90卡合绝缘构件34的远侧部分80，并被固定到导体36的远端，使得背板38和导体36是电连通的。背板38的基座壁88平行于支撑板32的基座壁64。在背板38的外径与主体30的侧壁44之间限定狭槽94。背板38与主体30的近端之间的区域限定后室。

导体36延伸通过通路82、89并延伸到近侧腔室70中。导体36被电连接到背板38。如所示，导体36由延伸通过通路82、89的导电棒或导线84以及从导电棒或导线84和绝缘构件34开始向近侧延伸的导电棒86形成。如果由两个组件形成，则组件被适当地相互连接而形成电连接。棒或导线84和棒86可以由黄铜形成，或者可以由不同的导电材料形成。导体46的近端接近于端壁46，但是与其间隔开，使得在其之间限定间隙。

薄膜40由柔性导电材料形成，并安置在支撑板32的侧壁66的远侧自由端处，使得薄膜40位于远侧腔室68内并接近于主体30的远端但与其间隔开。薄膜40的直径被选择成使得薄膜40保持在侧壁66内。薄膜40平行于主体30的端壁46和支撑板32的基座壁64。结果，薄膜40与支撑板32是电连通的。薄膜40的张力可以小于约每米400牛顿。

背板38接近于薄膜40但与其间隔开，使得在薄膜40与背板38之间形成气隙98以在扩音器22中产生电容器，如在美国专利号8,401,217中所述。如在美国专利号8,401,217中所述，孔92的数目、位置和尺寸、狭槽94的尺寸以及后室的内容积被选择成使得允许足够的气流提供薄膜40的运动的适当阻尼。如在美国专利号8,401,217中所述，后室充当用于通过背板中的孔92的气流的储存器。

在示例性实施例中，薄膜40具有约1.05英寸（0.0268米）的直径。薄膜40可以具有以下特性/尺度：

半径＝0.0134米；

厚度＝2.54×10^-5米；

密度＝8000千克/立方米；

张力＝400 N/米；

表面密度＝0.1780千克/平方米；以及

压力＝47.4045 PSI。

扩音器22可以包括空气层，其可以具有以下特性/尺度：

气隙＝2.54×10^-5米；

密度＝1.2050千克/立方米；

粘度＝1.8×10^-5帕斯卡-秒；

通过气隙的声速＝290.2米每秒；以及

γ＝1.4。

扩音器22还可以包括狭槽94，其可以具有以下特性/尺度：

与背板的中心的距离＝0.0117米；

宽度＝0.00351米；

深度＝0.00114米；以及

面积＝0.000258平方米。

背板38可以限定六个孔92，并且每个孔92可以具有以下特性/尺度：

从背板的中心至孔的中心的距离＝0.00526米；

半径＝0.002米；

深度＝0.045米；

从背板的中心延至孔的任一侧边的两条线之间的角度＝43.5度；以及

面积＝1.26×l0^-5平方米。

扩音器22还可以具有以下其它特性/尺度：

后室的容积＝5×10^-5立方米；

薄膜质量＝480千克/米⁴；

薄膜柔量＝3.2×l0^-11米⁵/牛顿；以及

气隙柔量＝3.5×10^-10米⁵/牛顿。

在一个实施例中，扩音器22的谐振频率可以是3108.01赫兹。

前置放大器板42是平面的并从导体36的近端径向向外延伸。前置放大器板42被用适当手段连接到导体36的近端，使得在前置放大器板42与导体36之间存在电连接，诸如黄铜螺钉99。前置放大器板42平行于主体30的端壁36、支撑板32的基座壁64和背板38的基座壁88。前置放大器板42的位置限定在前置放大器板42与主体30的端壁46之间具有容积V1的第一近侧腔室100以及在前置放大器板42与支撑板32的基座壁64之间具有容积V2的第二远侧腔室102。在前置放大器板42的外径与主体30的侧壁44之间限定狭槽104以允许空气从远侧腔室102流向近侧腔室100。在实施例中，容积V1为约0.1287立方英寸，并且容积V2为约0.6立方英寸。空气只能通过狭槽104从远侧腔室102流向近侧腔室100。在实施例中，此狭槽104具有约0.025''的前置放大器板42的外径与侧壁44之间的间隙距离，狭槽104围绕着前置放大器板42延伸。

电连接106延伸通过侧壁44中的小孔62并被用适当手段密封到侧壁44。电连接106经由导线108、110与前置放大器板42电连通。前置放大器板42还经由导线110被电连接到主体30，导线110向前置放大器板42提供接地。前置放大器板42包含用于测量薄膜40与背板38之间的电容并将此测量电容转换成电压的已知组件。

连接端口48被连接到柔性管26的远端，柔性管26可以由乳胶或橡胶形成，其在管26的近端处具有耳承28。此类柔性管26和耳承28（类似于典型听诊器）在用于传输声音的领域中是已知的。柔性管26被附着到连接端口48，使得在柔性管26与主体30之间不存在空气交换，并且使得通过管26的通路经由通路58和小孔56与远侧腔室100连通。当耳承28被插入医务人员的耳朵中时，这基本上不允许扩音器22的腔体50与扩音器22外面之间的空气交换。调整柔性管26的长度，使得在耳承28处接收到最大可听声音，其被医务人员用来实时地听到期望的声音。

容积V1和V2与前置放大器板42周围的狭槽104的组合提供用于压力均衡的充分声阻，并降低低频阈值。当柔性管26被连接到耳承28时，由于增加的声阻和用于压力均衡的较长所需时段，这将-3 dB低频降低至0.03赫兹。

如本文中所述，所述扩音器与美国专利号8,401,217的不同之处可以在于主体30未被完全密封，在于提供了连接端口48以便将扩音器22连接到柔性管26和耳承28，在于前置放大器板42被水平地安装在主体30中以将后室划分成两个下室100和102且前置放大器板42平行于薄膜40，而不是如在美国专利号8,401,217中定位的那样被垂直于薄膜40垂直地定位，并且在于消除了美国专利号8,401,217的网格而替代地主体30包括用于主体联结器24或24a到主体30的远端的连接的螺纹54。

主体联结器24、24a在主体30的远端处螺纹附着到螺纹外形54，使得在主体联结器24、24a与主体30之间不存在空气交换。在一个实施例中，如图5中所示，主体联结器24由外环114形成，其具有被与之附着的柔性不导电隔膜116且其跨越环114的直径。外环114可以由热塑性聚氨酯弹性体（TPU）或可以由不同密度制成的闭泡聚氨酯泡沫材料中的任一个形成，并且具有用于将外环114附着到主体30的远端的内螺纹外形118。当将从心脏记录声信号的全谱时使用TPU材料，并且只有当将要记录次声信号时才使用闭泡聚氨酯泡沫材料，因为此材料充当无源滤波器，并且可听声音被分路。当被附着时，扩音器22的薄膜40和主体联结器的隔膜116分开约0.1英寸。主体联结器24在生理过程的监测期间被抵靠着患者的身体放置。在另一实施例中，如图5A中所示，主体联结器24a具有杯状壁120，其具有相对的近端和远端且其在其中限定腔体126以及从远端延伸的连接端口122。连接端口122具有从其中通过的通路128，其用通过壁120的小孔130与腔体126流体连通。连接端口122的外表面可以在其上面具有螺纹外形60。壁120的近端是打开的，并且在壁120的内表面上提供有螺纹外形124。壁120和连接端口122由铝或黄铜中的任一个形成。在主体联结器24a的本第二实施例中，柔性导管23的近端被附着到连接端口122，并且螺纹外形124与扩音器22的主体30上的螺纹外形54卡合。照此，导管23、主体联结器24a和扩音器22之间的连接被密封以防止空气通过其进入。如已知的，导管23在管23的末端处具有（一个或多个）开口25。管23的末端可以被插入患者的膀胱132中以提供体内胎儿监测。膀胱132接近子宫134，并且声音（具体地次声）传输被从子宫134传送至膀胱132、经由（一个或多个）开口25至导管23且然后至扩音器22。

如本文中所讨论的，前置放大器板42被平行于基座壁54和薄膜24安装。前置放大器板42的边缘与侧壁44之间的狭槽104是小的，例如0.025''，以增加声阻。组合容积V1和V2及柔性管26中的容积是5×10^-5立方米。由于增加的声阻，压力均衡花费较长时间，其帮助将-3dB频率降低至0.03赫兹。

在使用中，主体联结器24或导管23检测来自心脏、子宫或来自其被放置在该处的身体的任何其它位置的入射声压。例如，如图6中所示，可以将（一个或多个）主体联结器24放置在患者的身体上的位置A、P、T和/或M处。声压激起扩音器22内的薄膜40的运动。薄膜40的运动改变薄膜40与背板38之间的电容。此电信号从背板38开始穿过导体36并到达前置放大器板42，从而在前置放大器板42处产生成比例的输出电压。前置放大器板42被经由导线112接地。信号被通过密封电连接106从前置放大器板42发送到电子装置板，其将数据数字化并无线地传输到附近的计算机。在0.03至1000赫兹的带宽中检测到所述接收信号。

扩音器22通过使用背板38中的孔92和气隙98来针对期望范围内的平坦频率响应而提供薄膜40的运动的阻尼。当薄膜40振动时，薄膜40压缩并扩张气隙98中的空气层，并产生反应压力，其与薄膜40的运动相反。反应压力产生主要在两个位置处引入阻尼的气流：在薄膜40与背板38之间的气隙98中，以及在背板38中的孔92中，其提供用于粘性边界层阻尼的大的表面面积。

如在美国专利号8,401,217中所述，在3英寸直径的次声扩音器22中，薄膜40的张力可以小于约1500牛顿每米。例如，在薄膜40的半径为约0.0342米的情况下，薄膜40的张力可以小于约1000牛顿每米。此外，扩音器22的谐振频率可以小于约1000赫兹。此外，可以选择后室的容积以产生超过薄膜40的柔量至少3倍的低频空气柔量。在一个示例中，薄膜40的半径为约0.0342米。在本示例中，背板38限定六个孔92，每个具有约0.00302米的半径。孔92沿着板38上的虚圆均匀地间隔开，并且每个孔92的中心与该虚圆对准。虚圆的中心与背板38的中心一致地定位，并且虚圆的半径为约0.0105米。狭槽94的宽度为约0.0144米且狭槽94的面积为约0.00179 m²。

在约1.5英寸直径的次声扩音器22中，其中薄膜40的半径为约0.0134米，薄膜40的张力可以小于约400牛顿每米。此外，扩音器22的谐振频率可以小于约1500赫兹。此外，可以选择后室的容积以产生超过薄膜40的柔量至少10倍的低频空气柔量。在另一示例中，薄膜40的半径为约0.0134米。在本示例中，六个孔92中的每一个的半径为约0.002米且虚圆的半径为约0.0117米。狭槽94的宽度为约0.00351米且狭槽94的面积为约0.000258m²。后室的容积为约0.00005 m³。

如图7的框图中所示，来自次声听诊器20的信号经由模数数字化器板140被数字化。一旦被数字化，信号被无线地或者用线缆传输到工作站142，诸如膝上型计算机或个人计算机。在144处，针对在患者的不同位置处（诸如在如图6中所示的位置A、T、P和M处）收集的数据描绘时间关系曲线。工作站142提供记录数据的控制、分析和显示。还可以使用MATLAB来处理数据以在146和148处使用对应数据的短时傅里叶变换（STFT）频谱来产生实时谱图。生物信号的时间关系曲线和谱图通过互联网150传输到远程工作站152（如果期望的话）以用于观察和分析。此类远程工作站52的示例可以是远程计算机监测器、智能电话或平板计算机。信号可以被经由有线连接发送或者可以被无线地传输（诸如通过使用市售蓝牙模块）到PC或膝上型计算机以用于处理。数据被以也称为谱图的有用视觉格式转换，其可以帮助医生诊断任何异常。实时地执行短期频谱的显示，以便检测数据中的短期事件的存在。

图8-17示出了参考通常称为ECG或EKG的心电图信号而在图6的位置A、P、T和M处收集的次声听诊器信号的图表。图18和19示出了从1 Hz至1000 Hz的关于两个不同受试者的次声听诊器数据与ECG和EKG相比的图表。两个受试者的ECG信号是相当不同的，并且次声听诊器信号也遵循ECG的趋势。

可以将次声听诊器20用于压力心音描记术测试。某些心脏问题仅在身体活动期间发生。可以使用紧接着在跑步机上行走或者骑固定自行车之前和之后使用来自次声听诊器20的信号来实现压力心音描记术测试。

可以将次声听诊器20用于怀孕、阵痛以及分娩期间的胎心监测，以跟踪胎儿的心率和子宫收缩的强度和持续时间。涉及到抵靠着患者的腹部放置主体联结器24的体外胎心监测跟踪婴儿在休息的同时和在移动的同时的心率；在阵痛和分娩期间测量收缩的次数和收缩持续多长时间；确定是否存在早产阵痛。如图2中所示且使用如本文中所述的导管23的体内胎心监测确定阵痛的压力是否威胁胎儿的健康；测量阵痛收缩的强度和持续时间。

次声听诊器20可以被用于如图3中所示的多普勒心音描记术。多普勒心音描记术可以用来在没有侵入式程序的情况下测量心脏内的血流。可以通过使用两个次声听诊器20来估计左心室充填压力和血流。可以通过使用具有被附着到扩音器22的可调整棒162的安装结构160来将次声听诊器20置于任何期望位置处，例如位置A、P、T和M，以确定二维速度估计和成像。

次声听诊器20可以被用于生物测量识别。指纹被用于识别已超过100年，但是将心跳用于生物测量识别具有某些优点，诸如方便性和安全性。可以使用ECG/EKG或者通过在远程位置处使用次声听诊器20来提取心跳特征。该安全特征受到保护以避免这样的事实，即在没有人的同意的情况下不能捕捉用户的ECG或声学特征。指纹的另一缺点是这些可以通过使用留下的样本被复制。次声带宽信号提供更好且更高的信噪比值和用于生物测量识别的另一工具。

次声听诊器20可以被用于多种波动描记。由多种波动描记测量的生理过程是：心血管、皮电活动以及呼吸作用。心血管反应性的方向和范围可以响应于可以被视为唤醒的刺激跨个体而是不同的。通过使电流通过皮肤来测量依据皮肤电阻或电导的皮电活动。在对受控且相关的问题的响应中，将从基准水平的变化称为皮电活动或EDR响应或皮电活动水平，并用于多种波动描记解释。监测也产生心率和皮电活动的变化的呼吸变化以确定对相关和控制问题的响应中的哪些是伪像。当前，用使用位于胸部和腹部上的应变仪测量的变化来测量多种波动描记期间的呼吸的速率和深度。可以通过将次声听诊器20定位于受试者的胸部和腹部处来进行极低频信号测量，是用以测量呼吸作用和心血管活动中的变化的相对廉价的工具。

本公开的次声听诊器20使得医务人员能够查看可听带宽以及次声带宽，从而为医务人员提供用以分析生理过程的另一工具。次声听诊器20可以被用于呼吸、心脏以及用于胎心监测。次声听诊器20使得能够实时地将生理过程信号传输到世界上的任何地方。可以为救护车装配次声听诊器20，并且医务人员能够实时地获得患者的生理信息。次声听诊器20是用以在早期诊断异常的相对廉价的工具。

术语“患者”遍及本公开使用，其包括人类和动物，因为可预期本发明还将能够针对兽医实践而监测生理过程。

藉此将本文中公开的所有参考文献整体地通过引用结合进来。

虽然在图中图示出并关于图描述了特定实施例，但可设想的是，本领域技术人员可以想出各种修改而不脱离所附权利要求的精神和范围。因此将认识到的是，本公开和所附权利要求的范围不限于在图中图示出并关于图所讨论的特定实施例，并且修改和其它实施例意图被包括在本公开和附图的范围内。此外，虽然前文的描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些示例性组合的背景下描述了示例性实施例，但应认识到的是，可以由替换实施例来提供元件和/或功能的不同组合而不脱离本公开和所附权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种用于监测患者的生理过程的次声听诊器，包括：

扩音器，其能够检测在0.03赫兹至1000赫兹的频率范围中的声信号，该扩音器包括具有间隔开的第一和第二开口的主体；

主体联结器，其被附着到主体的第一开口以形成基本上气密的密封，其中，主体联结器能够与患者衔接；

柔性管，其在第二开口处被附着到主体；以及

耳承，其被附着到所述柔性管。

2.权利要求1的次声听诊器，其中，所述主体形成腔体，并且所述腔体内还包括导电背板并在背板与主体之间限定后室，所述腔体内还包括导电薄膜，所述背板和薄膜相互间隔开而形成电容器，并且还包括与背板电连接的前置放大器板，该前置放大器能够测量薄膜与背板之间的电容并将此测量出的电容转换成电压。

3.权利要求2的次声听诊器，其中，所述前置放大器板、所述背板和所述薄膜相互平行。

4.权利要求2的次声听诊器，其中，所述背板限定多个孔，其中，在所述背板的外径与所述主体的内壁之间限定狭槽，并且其中，所述孔的位置和尺寸及所述狭槽的尺寸被选择成使得薄膜运动被基本上临界阻尼。

5.权利要求2的次声听诊器，还包括被安装到所述主体的导电支撑板，所述支撑板具有通路和从其中通过的至少一个小孔；绝缘构件，其延伸通过所述支撑板中的所述通路；导电构件，其延伸通过所述绝缘构件并从那里开始延伸，所述导电构件被电连接到所述背板和所述前置放大器板，其中，所述背板在所述支撑板的一侧上，并且所述前置放大器板在所述支撑板的相对侧上。

6.权利要求5的次声听诊器，其中，所述背板安置在所述绝缘构件上。

7.权利要求2的次声听诊器，其中，在所述前置放大器板与所述主体之间限定具有约0.025''的长度的狭槽。

8.权利要求7的次声听诊器，其中，所述前置放大器板限定所述主体中的具有约0.1287立方英寸的容积的第一腔室以及所述主体中的具有约0.6立方英寸的容积的第二腔室。

9.权利要求2的次声听诊器，其中，所述前置放大器板限定所述主体中的具有约0.1287立方英寸的容积的第一腔室以及所述主体中的具有约0.6立方英寸的容积的第二腔室。

10.权利要求2的次声听诊器，还包括数字化器板，其远离所述扩音器。

11.权利要求2的次声听诊器，其中，来自所述前置放大器板的信号被数字化并被以电子方式传输到远程位置。

12.权利要求11的次声听诊器，其中，所述信号被用导线以电子方式传输。

13.权利要求11的次声听诊器，其中，所述信号被以电子方式无线地传输。

14.权利要求1的次声听诊器，其中，所述主体联结器由环形成，该环具有被附着到其的柔性不导电隔膜，并且所述环被附着到所述主体。

15.权利要求14的次声听诊器，其中，所述环和所述主体被螺纹连接。

16.权利要求1的次声听诊器，其中，所述主体联结器由具有出口的壁以及被附着到出口的导管形成。

17.权利要求1的次声听诊器，其中，所述主体具有围绕第二开口的出口，并且所述柔性管被螺纹附着到所述出口。

18.权利要求1的次声听诊器，还包括远离所述扩音器的数字化器板。

19.权利要求1的次声听诊器，其中，来自所述前置放大器板的信号被数字化并被以电子方式传输到远程位置。

20.权利要求19的次声听诊器，其中，所述信号被实时地以电子方式传输。