CN111839582B - 隔离式套耳电子听诊器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种隔离式套耳电子听诊器，听诊器头的声学传感器采集声信号，通过前级信号处理板选频放大传给听诊器主机；听诊器主机的声学传感器和前级信号处理板与听诊器头中的声学传感器和前级信号处理板完全相同，并采用同一套电源系统供电；听诊器主机中的声学传感器进行隔音处理后通过前级信号处理板连接后级信号处理板，后级信号处理板将两个声学传感器的音频信号进行差分降噪，降噪后的音频信号通过功率放大板传送至套耳式耳机。本发明能够隔着病人单层内衣听诊，能够在医护人员身穿防护服的情况下使用，尤其适用于新冠肺炎等疫情下使用。

Description

隔离式套耳电子听诊器
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，具体是一种听诊器，能够在医护人员身穿防护服的情况下使用，尤其适用于新冠肺炎等疫情下使用。
背景技术
听诊器作为最常用的医疗工具之一，是医生用来听诊心肺音，诊断心血管系统疾病、呼吸系统疾病的重要手段之一。目前医生所使用的听诊器是传统的声学听诊器，该类听诊器主要包括拾音器、传导部分、听音部分，其中听诊器拾音部分具有一个面积较大的膜腔，身体内声波使听诊器的膜片振动，从而带动听诊器内部的空气随之振动。传统声学听诊器已有200多年历史，其声学性能不断提高，已成为不可或缺的医疗器械。由于心音、肺音等听诊音极其微弱，而传统声学听诊器灵敏度较低，使用传统听诊器听诊过程中，医生需近距离接近患者。在新型冠状病毒等疫情状态下，这样的听诊方式极大增加了医生被感染的风险。
抗疫前线医护人员的隔离保护有所加强，医护人员在给患者检查、诊疗、护理过程中必须装备防护服、护目镜和口罩。在身穿防护服的情况下，传统的“入耳式”声学听诊器基本无法使用。为了检查患者病情发展和身体康复情况，抗疫前线的医疗单位主要采用CT检查替代听诊器听诊，但CT检查费用高，诊断分析耗时长，且患者需要多次往返于病房和CT室，既增大了医疗系统负担，又提高了流动中的传染风险。
根据一线医护人员反馈，听诊器仍是新冠患者治疗检查过程中的第一需求，期望获得一种在身穿防护服情况下依然能够使用的听诊器。针对这种情况，已有部分科研单位向抗疫前线提供了蓝牙电子听诊器样机，采用将蓝牙耳机穿戴在防护服内的方案，这种听诊器解决了医生与患者的隔离防护问题，但仍有一些技术性能和使用性能上的缺陷，包括：(1)噪声干扰较大，影响听诊；(2)使用时需要对频，操作复杂；(3)蓝牙耳机一次穿戴后数小时(防护服使用时间)后才能解除的不便利。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种隔离式套耳电子听诊器，能够在防护服外使用，解决入耳式听诊器要求解开防护服使用，从而导致医生被感染的风险；同时，听诊器头可以隔着病人单层内衣服听诊，这样除了听诊器头不容易造成交叉感染之外，也避免了病人的尴尬和不适。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隔离式套耳电子听诊器，包括听诊器头、听诊器主机和套耳式耳机。
所述的听诊器头包括听诊头膜片、声汇集腔体、声学传感器和前级信号处理板，所述的声汇集腔体为两端开口大小不同的中空柱体，开口大端覆盖听诊头膜片，开口小端安装声学传感器，声学传感器采集到的声信号转换为音频信号，通过前级信号处理板进行选频放大，经信号电缆传给听诊器主机；所述的听诊器主机包括声学传感器、前级信号处理板、后级信号处理板和功率放大板，所述的声学传感器和前级信号处理板与听诊器头中的声学传感器和前级信号处理板完全相同，并采用同一套电源系统进行供电；听诊器主机中的声学传感器进行隔音处理后通过前级信号处理板连接后级信号处理板，后级信号处理板将两个声学传感器的音频信号进行差分处理，降低听诊器头输出音频信号的底噪；降噪后的音频信号通过功率放大板进行放大，经音频电缆传送至套耳式耳机。
所述的前级信号处理板的选频是将信号的选通频段覆盖了听诊对象的声信号频段。
所述的前级信号处理板的选频是将信号的频段从15赫兹到1200赫兹进行带通滤波，覆盖了心脏和肺的声信号频段。
所述的前级信号处理板的放大，根据信号的最大零偏选择最小放大的倍数。
所述的前级信号处理板的放大，采用基准芯片LM4041-1.2输出1.225V的电压值，然后调整偏置电压逼近1.225v电压值，最后将调整到的偏置电压和基准芯片输出的电压值做差分放大。
所述的前级信号处理板的放大，采用非线性对数放大器。
所述的声学传感器的隔音处理是将声学传感器放入金属盒子后用硅橡胶灌封。
所述的功率放大板上安装有音量调节旋钮，调整放大倍数。
本发明的有益效果是：
(1)在听诊器主机里面增加了一个和听诊器头里面的完全相同的声学传感器以及前级信号处理板，将这两个声学传感器的信号进行差分处理，差分处理以后的信号有效的减小了声学传感器底噪声。
(2)将主机里的声学传感器进行隔音处理，避免主机里的声学传感器采集到环境背景声，确保差分处理时不会连环境背景声都差分掉。
(3)将信号的频段从15赫兹到1200赫兹做带通滤波，覆盖了听诊最主要的心脏和肺的信号。
(4)对信号的零偏进行处理，有效的抑制了电源系统引起的噪声。
(5)将非线性对数放大器用于电子听诊器，使用后可以让小信号有很大的放大倍数，可以隔着病人单层内衣听诊，大信号却有小的放大倍数，不会有过强的声响让人感到不适。
(6)采用套耳式耳机，方便医护人员在穿戴防护服后使用，并在不脱掉防护服的前提下方便摘取和佩戴。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图中，1-听诊器头壳体，2-前级信号处理板，3-声学传感器，4-声汇集腔体，5-听诊器头膜片，6-信号电缆，7-听诊器主体壳体，8-声学传感器差分板，9-功率放大板，10-音频电缆，11-套耳式耳机，12-电源组件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的思路是从听诊器头里的声学传感器采集声音信号，到套耳式耳机听出声音信号，全程采用模拟信号处理，要求功率放大的幅度很大，放大后信号音量足够大，可以隔着防护服听诊。要做到功率放大的幅度很大，首先要对噪声进行处理，否则噪声也会同样被放大，造成无法听诊，为此本发明在听诊器主机里面增加了一个和听诊器头里面的完全相同的声学传感器以及前级信号处理板，将这两个声学传感器的信号进行差分处理，差分处理以后的信号有效的减小了声学传感器底噪声。声学传感器的底噪声是由于电源系统引起的，会随电源系统动态发生变化。确保听诊器头声学传感器和主机里声学传感器在同一供电系统下，因此这两个传感器的底噪声是相同特性的，底噪声就是我们通常在听诊器里可以听到的“沙沙声”。将主机里的声学传感器进行隔音处理，避免主机里的声学传感器采集到环境背景声，因为如果连环境背景声都差分掉的话，听诊器里面听到的心肺信号会丢失非常多的有用信息。这里的隔音处理是将声学传感器放入金属盒子里，用704硅橡胶灌封，这样可以避免主机里的声学传感器采集到环境背景声。这里提出的用隔音后的声学传感器先差分掉底噪声再功率放大的方案，消除了明显的“沙沙声”。当然，功放板上会有一个音量调节旋钮，听诊器头放在病人身上之后，再调节到适当的音量，即使隔着防护服用套耳式耳机也能听得非常清晰。听诊器头里在声学传感器将声学信号转换成模拟电信号后，通过前级信号处理板选频放大，所谓选频，就是将信号的频段从15赫兹到1200赫兹做带通滤波，这样就覆盖了听诊最主要的心脏和肺的信号。要求放大信号比较大，首先要对信号的零偏进行处理，由于声学传感器的个性差异以及电路的参数差异，导致零偏并不相同，通常设计中为了保证放大器不饱和，都会选择根据最大的零偏选择最小放大的倍数。为了选择最大放大倍数，所以本发明先进行了偏置调整处理，首先用基准芯片LM4041-1.2输出1.225V的电压值，然后调整偏置电压来逼近这1.225v电压值，最后将调整到的偏置电压和基准电压输出的电压值做差分放大，这样有效的抑制了电源系统引起的噪声。最后还要解决听诊器希望对心肺信号有足够放大，但对听诊器与衣物等摩擦碰撞不要有太大的声响，套耳式耳机声响太大会让人感到不适，这里提出将非线性对数放大器用于电子听诊器，使用后可以让小信号有很大放大倍数，可以隔着病人单层内衣服听诊，大信号却有小的放大倍数，这样不会有过强的声响让人感到不适。这种套耳式的耳机对音频功率有比较大的需求，一方面能够听到比较细微的心肺声音，另一方面也可以隔绝环境噪声。本发明的隔离式套耳电子听诊器，达到了上述两层隔离的含义，临床医生使用后反应非常好。
为了实现上述思路，本发明采用的技术方案包括听诊器头、听诊器主机和套耳式耳机。
所述的听诊器头包括听诊头膜片、声汇集腔体、声学传感器和前级信号处理板，所述的声汇集腔体为两端开口大小不同的中空柱体，开口大端覆盖听诊头膜片，开口小端安装声学传感器，声学传感器采集到的声信号转换为音频信号，通过前级信号处理板进行选频放大，经信号电缆传给听诊器主机；所述的听诊器主机包括声学传感器、前级信号处理板、后级信号处理板和功率放大板，所述的声学传感器和前级信号处理板与听诊器头中的声学传感器和前级信号处理板完全相同，并采用同一套电源系统进行供电；听诊器主机中的声学传感器进行隔音处理后通过前级信号处理板连接后级信号处理板，后级信号处理板将两个声学传感器的音频信号进行差分处理，降低听诊器头输出音频信号的底噪；降噪后的音频信号通过功率放大板进行放大，经音频电缆传送至套耳式耳机。
所述的前级信号处理板的选频是将信号的选通频段覆盖了听诊对象的声信号频段。
所述的前级信号处理板的选频是将信号的频段从15赫兹到1200赫兹进行带通滤波，覆盖了心脏和肺的声信号频段。
所述的前级信号处理板的放大，根据信号的最大零偏选择最小放大的倍数。
所述的前级信号处理板的放大，采用基准芯片LM4041-1.2输出1.225V的电压值，然后调整偏置电压逼近1.225v电压值，最后将调整到的偏置电压和基准芯片输出的电压值做差分放大。
所述的前级信号处理板的放大，采用非线性对数放大器。
所述的声学传感器的隔音处理是将声学传感器放入金属盒子后用硅橡胶灌封。
所述的功率放大板上安装有音量调节旋钮，调整放大倍数。
参照图1，本发明的实施例是一种隔离式套耳电子听诊器，这种电子听诊器由听诊器头、听诊器主机和套耳式耳机三部分组成。听诊器头壳体1上安装了听诊头膜片5，听诊头膜片5将听诊到的心肺信号通过声汇集腔体4传给声学传感器3，声学传感器3将声音信号转换成模拟电信号，再由前级信号处理板2进行非线性对数放大后，经信号电缆6传给听诊器主机。听诊器主机由听诊器主机壳体7、后级信号处理板8、功率放大板9以及电源组件12构成。由信号电缆6传来的模拟信号经过声学传感器差分板8利用隔音声学传感器降低底噪处理后，再由功率放大板9放大，功率放大板9上面有一个音量调节旋钮，调整到适当音量的信号，经音频电缆10传给套耳式耳机11。整个电子听诊器由电源组件12供电。

Claims (4)

1.一种隔离式套耳电子听诊器，包括听诊器头、听诊器主机和套耳式耳机，其特征在于：所述的听诊器头包括听诊头膜片、声汇集腔体、声学传感器和前级信号处理板，所述的声汇集腔体为两端开口大小不同的中空柱体，开口大端覆盖听诊头膜片，开口小端安装声学传感器，声学传感器采集到的声信号转换为音频信号，通过听诊器头中的前级信号处理板进行选频放大，经信号电缆传给听诊器主机，所述的听诊器头中的前级信号处理板的选频是进行带通滤波，选择的频段为从15赫兹到1200赫兹，覆盖了心脏和肺的声信号频段；所述听诊器头中的前级信号处理板的放大，放大前先进行偏置调整处理，所述偏置调整处理的步骤为采用基准芯片LM4041-1.2输出1.225V的电压值，然后调整偏置电压逼近1.225v电压值，最后将调整到的偏置电压和基准芯片输出的电压值做差分放大；所述的听诊器主机包括声学传感器、前级信号处理板、后级信号处理板和功率放大板，所述听诊器主机中的声学传感器和前级信号处理板与听诊器头中的声学传感器和前级信号处理板完全相同，并采用同一套电源系统进行供电；听诊器主机中的声学传感器进行隔音处理后通过听诊器主机中前级信号处理板连接后级信号处理板，后级信号处理板将两个声学传感器的音频信号进行差分处理，降低听诊器头输出音频信号的底噪，所述听诊器主机中的声学传感器的隔音处理是将听诊器主机中的声学传感器放入金属盒子后用硅橡胶灌封；降噪后的音频信号通过功率放大板进行放大，经音频电缆传送至套耳式耳机。
2.根据权利要求1所述的隔离式套耳电子听诊器，其特征在于：所述的前级信号处理板的放大，根据信号的最大零偏选择最小放大的倍数。
3.根据权利要求1所述的隔离式套耳电子听诊器，其特征在于：所述的前级信号处理板的放大，采用非线性对数放大器。
4.根据权利要求1所述的隔离式套耳电子听诊器，其特征在于：所述的功率放大板上安装有音量调节旋钮，调整放大倍数。
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