CN110141271A - 数字生理音采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字生理音采集器，包括外壳、振膜和拾音模块，所述外壳设有内腔，所述内腔的侧壁设有分隔板，所述分隔板将所述内腔分隔成第一腔体和第二腔体，所述分隔板设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的导音孔，所述外壳的一端设有与所述第一腔体连通的开口。所述振膜密封安装于所述外壳的所述开口处；所述拾音模块安装于所述第二腔体中，所述拾音模块和所述振膜之间具有声学腔体。所述拾音模块用于将所述震动信号转换为数字信号。述数字生理音采集器使用时，不会放射超声波至人体的组织，不会对孕妇及胎儿造成伤害，也不需要涂抹冰凉粘稠的、令人不适的耦合剂，具有使用安全的效果。

Description

数字生理音采集器

技术领域

本发明涉及声音探测器技术领域，特别是涉及一种数字生理音采集器。

背景技术

超声多普勒胎心仪采用超声非聚焦连续波多普勒原理，由与母体腹部声耦合的超声换能器及电路部分组成，可监测和记录胎儿心率、母体宫缩的功能，主要用于产妇孕后期、产前及产时对胎儿的监护。在检定时，超声换能器产生的超声束直接对准胎儿，入射声束的一部分到胎心运动表面，由于多普勒效应，超声波频率发生频移，由接收换能器检测，经信号处理可将与胎心有关的低频信号中分离出来，加以放大，用于胎心检测。超声多普勒胎心仪是行内公认使用范围最广的胎心监控方式与仪器。

然而，早在2014年12月16日，美国FDA(Food and Drug Administration，食品药品监督管理局)就指出，超声波会轻微地加热组织，在某些情况下，它会在组织里产生微小的真空泡(空穴)。由于家用设备无法控制扫描胎儿的次数或单次的时长，使用频次过高会增加对胎儿甚至孕妇造成的危害。并且，超声多普勒胎心仪使用时，需要使用冰凉粘稠的耦合剂，致使人产生不舒适感。因此，传统的生理音(比如，胎儿的心跳声)采集方式是采用超声多普勒胎心仪，该生理音采集方式存在着使用不安全的问题。

发明内容

基于此，有必要针对使用不安全的问题，提供一种使用安全的数字生理音采集器。

一种数字生理音采集器，包括：

外壳，所述外壳设有内腔，所述内腔的侧壁设有分隔板，所述分隔板将所述内腔分隔成第一腔体和第二腔体，所述分隔板设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的导音孔，所述外壳的一端设有与所述第一腔体连通的开口；

振膜，所述振膜密封安装于所述外壳的所述开口处，所述振膜接触被检测人皮肤时能够因生理音而发生震动；及

拾音模块，所述拾音模块安装于所述第二腔体中，所述拾音模块和所述振膜之间具有声学腔体，所述声学腔体能够因所述振膜震动而形成震动信号并传递给所述拾音模块；所述拾音模块用于将所述震动信号转换为数字信号。

上述数字生理音采集器用于检测生理音(比如，胎儿的心跳声)时，振膜贴在孕妇的肚子上，胎儿的心跳声会因起振膜震动。由于振膜震动，振膜会挤压声学腔体内部的空气，因此，声学腔体能够因振膜震动而形成震动信号。拾音模块接收该震动信号，并转换为数字信号，完成了生理音的采集。上述数字生理音采集器使用时，不会放射超声波至人体的组织，不会对孕妇及胎儿造成伤害，也不需要涂抹冰凉粘稠的、令人不适的耦合剂，具有使用安全的效果。

在其中一个实施例中，所述拾音模块安装于所述分隔板靠近所述第二腔体的一侧，所述拾音模块和所述分隔板之间设有第一胶垫。

在其中一个实施例中，所述拾音模块包括安装盖和拾音PCBA板，所述安装盖安装于所述分隔板，所述安装盖内设有用于容纳所述拾音PCBA板的安装腔，所述安装腔和所述声学腔体连通。

在其中一个实施例中，所述安装盖包括可拆卸连接的上盖和下盖，所述上盖和所述下盖合拢连接形成所述安装腔。

在其中一个实施例中，所述安装腔的腔壁和所述拾音PCBA板之间设有第二胶垫。

在其中一个实施例中，所述分隔板靠近所述第一腔体的一侧设有喇叭口，所述安装盖设有导筒，所述导筒插设于所述导音孔内、并延伸至所述喇叭口的底部中心。

在其中一个实施例中，所述喇叭口的直径值为10mm～15mm，和/或，所述喇叭口的深度值h为1mm～2mm。

在其中一个实施例中，还包括如下的至少一种：

所述第一腔体的直径值介于15mm～36mm；

所述第一腔体的高度值介于1mm～8mm；及

所述导音孔的直径值介于1mm～5mm。

在其中一个实施例中，所述数字生理音采集器还包括固定环，所述固定环可拆卸地固定于所述外壳的开口端，所述振膜的外缘固定设置在所述固定环和所述外壳之间。

在其中一个实施例中，所述振膜的外缘与所述固定环之间具有间隔。

附图说明

图1为本发明一实施例中数字生理音采集器的俯视图；

图2为图1中沿A-A线的剖视图；

图3为图2的B处局部放大图；

图4为本发明所述的数字生理音采集器的检测原理图；

图5为图4中对有无喇叭口的测试结果图；

图6为图4中对不同第一腔体直径值的测试结果图；

图7为图4中对不同第一腔体高度值的测试结果图；

图8为图4中对不同导音孔直径的测试结果图。

100、外壳，101、第一腔体，102、第二腔体，103、第三腔体，104、内腔，110、分隔板，111、导音孔，112、喇叭口，120、第一胶垫，200、振膜，300、拾音模块，310、安装盖，311、上盖，312、下盖，320、拾音PCBA板，330、紧固件，340、第二胶垫，400、固定环，410、间隔，510、主PCBA板，520、触摸PCBA板，530、玻璃面板，540、耳机插座，550、电池，560、上支架，570、下支架，580、第三胶垫。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

结合图1和图2，一种数字生理音采集器，包括外壳100、振膜200和拾音模块300。外壳100设有内腔104，内腔104的侧壁设有分隔板110，分隔板110将内腔104分隔成第一腔体101和第二腔体102，分隔板110设有连通第一腔体101和第二腔体102的导音孔111，外壳100的一端设有与第一腔体101连通的开口。振膜200密封安装于外壳100的开口处，振膜200接触被检测人皮肤时能够因生理音而发生震动。

需要说明的是，此处的“接触”包括了振膜200直接贴合在人体皮肤上的直接接触，也包括了振膜200贴在人体衣物上的间接接触。

拾音模块300，也称为拾音头，是一种靠接收声音震动，将声音进行降噪、放大的电声学仪器(比如，声音传感器)。即，具体地，拾音模块300可选为声音传感器。拾音模块300安装于第二腔体102中，拾音模块300和振膜200之间具有声学腔体，声学腔体能够因振膜200震动而形成震动信号并传递给拾音模块300。拾音模块300用于将震动信号转换为数字信号。

上述数字生理音采集器用于检测生理音(比如，胎儿的心跳声)时，振膜200贴在孕妇的肚子上，胎儿的心跳声会因起振膜200震动。由于振膜200震动，振膜200会挤压声学腔体内部的空气，因此，声学腔体能够因振膜200震动而形成震动信号。拾音模块300接收该震动信号，并转换为数字信号，完成了生理音的采集。上述数字生理音采集器使用时，不会放射超声波至人体的组织，不会对孕妇及胎儿造成伤害，也不需要涂抹冰凉粘稠的、令人不适的耦合剂，具有使用安全的效果。

此外，在生理音经过振膜200和声学腔体后形成震动信号传递至拾音模块300的过程中，振膜200和声学腔体对生理音起到了过滤的作用，能够排除环境噪音的干扰，能够将生理音进行集中和放大，提高生理音采集的精准度。

具体地，结合图2和图3，拾音模块300安装于分隔板110靠近第二腔体102的一侧，拾音模块300和分隔板110之间设有第一胶垫120。需要说明，由于声学腔体与拾音模块300上的声音传感器是可分离的，在声学腔体与拾音模块300之间的气密性尤其重要，对频率响应产生较大影响。因此为确保最好效果，在声学腔体与拾音模块300的安装界面设置第一胶垫120，起到安装固定的作用。

此外，该第一胶垫120在拾音模块300和外壳100之间起到缓冲作用，能够隔绝外界的无效声音，避免无效声音进入拾音模块300中，从而提高生理音采集的精准度。

进一步地，参见图2和图3，拾音模块300包括安装盖310和拾音PCBA板320。PCBA板(Printed Circuit Board Assembly)是指印刷电路板组件。其中，拾音PCBA板320上设置有声音传感器，声音传感器可选为石英传感器，能检测震动，采集生理音。安装盖310安装于分隔板110，安装盖310内设有用于容纳拾音PCBA板320的安装腔，安装腔和声学腔体连通。导音孔111能够将声学腔体内由于空气震动形成的震动信号，集中且放大传递至位于安装腔内的拾音PCBA板320，从而提高采集生理音的精度。由于生理音经声学腔体和导音孔111进行放大，从而该拾音模块300根据震动信号得到的数字信号，形成声谱曲线，在声谱曲线中能够方便地将环境噪音和经过放大的生理音区分开，方便后续的滤波，提高检测的精准度。

并且，拾音PCBA板320位于安装盖310内，安装盖310能够隔绝由内腔104的其他部分导入的环境噪音，从而提高生理音采集的精准度。

其中，安装盖310、第一胶垫120和分隔板110均设有连接孔，紧固件330穿设在该连接孔上，实现安装盖310和第一胶垫120的连接安装。

进一步地，结合图3，安装腔的腔壁和拾音PCBA板320之间设有第二胶垫340。该第二胶垫340在安装腔的腔壁和拾音PCBA板320之间起到缓冲作用，能够隔绝来自安装盖310的无效声音，从而提高生理音采集的精准度。

具体地，结合图2和图3，安装盖310包括可拆卸连接的上盖311和下盖312，上盖311和下盖312合拢连接形成安装腔。上盖311和下盖312可拆卸连接，便于拾音PCBA板320的安装和维护。

具体地，结合图2和图3，分隔板110靠近第一腔体101的一侧设有喇叭口112。特别地，当需要采集的生理音的频率低于100Hz时，分隔板110靠近第一腔体101的一侧设有喇叭口112。安装盖310设有导筒，导筒插设于导音孔111内、并延伸至喇叭口112的底部中心。由于导音孔111的一端位于喇叭口112的底部中心，第一腔体101、喇叭口112和导音孔111的组合可以实现对听诊声音信号的拢音和放大，达到最佳的听诊效果，从而有利于采集到更细微的体内生理音，以及便于后续的降噪处理，提高了检测的精准度。其中，导筒的端部刚好延伸至喇叭口112的底部中心，没有深入该喇叭口112内。

参见图4，使用音频分析仪输出20Hz～1KHz(血压脉搏波、心音波、肺音波都包含在20HZ～1kHZ频率范围内，)的音频扫频信号，通过测试夹具内的发声喇叭使得音频信号耦合到本申请所提的数字生理音采集器中，最后被数字生理音采集器的声音传感器(位于拾音PCBA板320)接收并转化为音频电信号，输出至音频分析仪的输入端，音频分析仪通过计算得到音频频谱响应曲线。使用音频分析仪能够准确地校验有无喇叭口112、第一腔体101的直径值M、第一腔体101的高度值L和导音孔111的直径值P的设置是否合理。

需要说明的是，心音频率为60～100Hz，属于低频。

参见图5，根据音频分析仪的测试表明，在其他条件保持不变(比如第一腔体101的直径值M、第一腔体101的高度值L和导音孔111的直径值P不变)的前提下，导音孔111前端有喇叭口112和无喇叭口112，只对低频(<100Hz)产生明显影响。因此，根据需要采集不同的生理音，分析该生理音的频率，决定是否设置喇叭口112。

可选地，喇叭口112的直径值R为10mm～15mm，喇叭口112的深度值h为1mm～2mm。其中，喇叭口112的直径值是指喇叭口112的两端之间的最大距离，并非指喇叭口112对应的圆的直径。

特别地，喇叭口112的直径值R为12mm，喇叭口112的深度值h为1.5mm。

进一步地，结合图6，第一腔体101的直径值M为15mm～36mm。在其他条件保持不变的前提下，不同的第一腔体101直径，对20Hz～1KHz全频段信号的衰减都有影响，在低频(<100Hz)和高频(>700Hz)分歧较大，随频率变化衰减幅度变化。需要根据实际需要选择合适的第一腔体101直径。一般听肺音选择腔体直径较小值，听心音选择腔体直径较大值，主要目的是衰减<100Hz的心音信号，提高肺音信号的辨析度。

进一步地，结合图7，第一腔体101的高度值L为1mm～8mm。在其他条件保持不变的前提下，第一腔体101不同的高度值，对20Hz～1KHz全频段信号的衰减都有影响，但衰减幅度不会随着频率的变化而明显变化。需要根据实际需要选择合适的腔体高度即可。

进一步地，结合图8，导音孔111的直径值R为1mm～5mm。在其他条件保持不变的前提下，不同的导音孔111尺寸，给低频信号(<300Hz)带来不同衰减作用。需要根据实际需要选择合适的孔径。

在前述实施例的基础上，结合图2，数字生理音采集器还包括固定环400。固定环400可拆卸地固定于外壳100的开口端。振膜200的外缘固定设置在固定环400和外壳100之间。固定环400的设置便于振膜200的安装，且保证安装的密封性。其中，振膜200的厚度N为1mm至3mm之间。

具体地，结合图2，振膜200的外缘与固定环400之间具有间隔410。该间隔410能够有效隔离或消除环境噪音，有利于振膜200震动，有利于振膜200采集到更细微的体内声音，从而提高检测的精准度。

具体地，结合图2，内腔104还包括第三腔体103。第三腔体103位于第二腔体102远离第一腔体101的一侧。第三腔体103内安装有主PCBA板510和触摸PCBA板520，主PCBA板510分别和拾音模块300及触摸PCBA板520电性连接。主PCBA板510通过拾音模块300采集到的生理音的数字信号，并进行处理。触摸PCBA板520的外侧设有玻璃面板530，实现触摸功能以及指示灯功能。触摸PCBA板520可用于接收控制指令。主PCBA板510也可根据触摸PCBA板520接收到的控制指令，对生理音的数字信号进行处理，并将检测到的生理音控制玻璃面板530的指示灯显示，提醒医护人员。

此外，继续参阅图2，第三腔体103内还安装上支架560和下支架570。具体地，上支架560和下支架570之间可拆卸连接。上支架560和下支架570合拢形成用于安装主PCBA板510和触摸PCBA板520的腔体。该腔体对主PCBA板510和触摸PCBA板520起到保护作用。主PCBA板510和触摸PCBA板520位于该腔体内，也避免其影响拾音模块300的正常工作，保证检测的准确度。

其中，外壳100还设有耳机插座540，方便该数字生理音采集器插接耳机，便于医护人员的听诊。耳机插座540的端口处设有第三胶垫580，第三胶垫580能够起到保护耳机插座540的作用。

结合图2，第三腔体103内还安装有电池550，电池550与主PCBA板510电性连接，电池550用于向主PCBA板510提供电能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种数字生理音采集器，其特征在于，所述的数字生理音采集器包括：

外壳，所述外壳设有内腔，所述内腔的侧壁设有分隔板，所述分隔板将所述内腔分隔成第一腔体和第二腔体，所述分隔板设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的导音孔，所述外壳的一端设有与所述第一腔体连通的开口；

振膜，所述振膜密封安装于所述外壳的所述开口处，所述振膜接触被检测人皮肤时能够因生理音而发生震动；及

拾音模块，所述拾音模块安装于所述第二腔体中，所述拾音模块和所述振膜之间具有声学腔体，所述声学腔体能够因所述振膜震动而形成震动信号并传递给所述拾音模块；所述拾音模块用于将所述震动信号转换为数字信号。

2.根据权利要求1所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述拾音模块安装于所述分隔板靠近所述第二腔体的一侧，所述拾音模块和所述分隔板之间设有第一胶垫。

3.根据权利要求2所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述拾音模块包括安装盖和拾音PCBA板，所述安装盖安装于所述分隔板，所述安装盖内设有用于容纳所述拾音PCBA板的安装腔，所述安装腔和所述声学腔体连通。

4.根据权利要求3所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述安装盖包括可拆卸连接的上盖和下盖，所述上盖和所述下盖合拢连接形成所述安装腔。

5.根据权利要求3所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述安装腔的腔壁和所述拾音PCBA板之间设有第二胶垫。

6.根据权利要求3所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述分隔板靠近所述第一腔体的一侧设有喇叭口，所述安装盖设有导筒，所述导筒插设于所述导音孔内、并延伸至所述喇叭口的底部中心。

7.根据权利要求6所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述喇叭口的直径值为10mm～15mm，和/或，所述喇叭口的深度值h为1mm～2mm。

8.根据权利要求1所述的数字生理音采集器，其特征在于，还包括如下的至少一种：

所述第一腔体的直径值介于15mm～36mm；

所述第一腔体的高度值介于1mm～8mm；及

所述导音孔的直径值介于1mm～5mm。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述数字生理音采集器还包括固定环，所述固定环可拆卸地固定于所述外壳的开口端，所述振膜的外缘固定设置在所述固定环和所述外壳之间。

10.根据权利要求9所述的数字生理音采集器，其特征在于，所述振膜的外缘与所述固定环之间具有间隔。