CN204318742U - 柯氏音传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柯氏音传感器，包括位于其端部的传感器监测探头，所述监测探头包括一中部为空腔结构的支撑基座，所述支撑基座两端具有向上的凸缘，并形成高于所述空腔结构所在平面的台阶结构，所述台阶上固定支撑有压电金属衬底，所述金属衬底的上表面黏贴有应力声学介质传递单元，下表面固化有压电传感器，在位于所述空腔内的压电传感器下方还间隔设有信号调理电路，所述信号调理电路具有一与外部的柯氏音血压计进行信号传输的输出端。本实用新型解决了原有的柯氏音传感器抗干扰性能差、声音强度低、频率分辨率不高的问题。

Description

柯氏音传感器

技术领域

本实用新型涉及一种血压测量装置，尤其涉及一种可自动拾取柯氏音信号的有源柯氏音传感器，更具体地，涉及该柯氏音传感器上的传感器监测探头。

背景技术

血压是反映人体循环系统机能的重要参数，它能够反应出人体心脏和血管的功能状况，因而成为临床上诊断疾病、观察治疗效果的重要依据。随着经济发展和人民生活水平的提高，心血管疾病(如高血压病)的发病率明显增大，且患病年龄逐步年轻化，不准确的血压测量会对医生正确判断病情产生误导，给人类健康带来极大危害。因此准确的血压测量就显得尤为重要。目前比较常用的血压测量技术主要是柯氏音听诊法和示波法，柯氏音听诊法又被称为血压测量的“金标准”，柯氏音听诊法测量血压的优点是准确性高，但由于柯氏音只能通过“听”来获得，因此存在柯氏音测量的听觉误差、视觉滞后误差和放气减压速度误差，不同测量人可能测出不同结果。但是，想实现听诊法的自动化却非常困难。

现有的基于柯氏音原理测量人体肱动脉血压的装置，有的需要外置听诊器，或将听诊器内置于测量传声通道内部。这种延用听诊器来提取柯氏音信号的动脉血压测量方法，其整体系统的设计必然会存在测量传声通道有效性、稳定性的问题，而且前端模数转换电路的输入极易受到外界噪声信号的干扰，结构相对复杂。不管是延用听诊器的自动血压测量装置，还是使用麦克风(或者声音传感器)取代听诊器来检测柯氏音，都不可避免的会遇到各种外来的噪声进入传感器，难以正确识别出柯式音的问题。

另外，有人提出采用两个沿手臂相距一定距离的柯氏音传感器的方法来抑制外界噪声干扰，但是，这项技术要求两个传感器和通道的特征要高度一致，而且两个传感器下面不同的血管状况都会使柯氏音并不完全相同，所以这种方法也有很大的局限性。

因此，如何研发出一种抗干扰性能好、声音强度高、频率分辨率高的柯氏音传感器以加速听诊法的自动化进程，便成为了目前亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种柯氏音传感器，其包含位于其端部的传感器监测探头，其中，所述监测探头包括一中部为空腔结构的支撑基座，所述支撑基座两端具有向上的凸缘，并形成高于所述空腔结构所在平面的台阶结构，所述台阶上固定支撑有压电金属衬底，所述金属衬底的上表面黏贴有应力声学介质传递单元，下表面固化有压电传感器，在位于所述空腔内的压电传感器下方还间隔设有信号调理电路，所述信号调理电路具有一与外部的柯氏音血压计进行信号传输的输出端，传输方式可以为有线或无线的方式。

优选地，所述应力声学介质传递单元和压电传感器对称设于所述压电金属衬底的中央位置。

优选地，所述应力声学介质传递单元与压电传感器的截面直径相同。

进一步地，在所述基座侧面开设有穿线孔，所述信号调理电路的输出端经所述穿线孔以有线连接的方式连接至柯氏音血压计的信号采集电路端。

优选地，所述支撑基座选用ABS工程塑料制成，所述基座的截面直径大小为17～35mm，底部厚度为1～3mm，空腔结构的深度为4～8mm。

优选地，所述压电金属衬底选用黄铜材料制成，杨氏模量为90Gpa，所述衬底的截面直径为14～29mm，厚度不小于2mm。

优选地，所述压电传感器为压电感应陶瓷，所述压电感应陶瓷选用聚酯PCT材料制成，其截面直径为8～16mm，厚度不超过2mm。

进一步地，所述应力声学介质传递单元的顶部为球冠面，下部为圆柱状，圆柱的直径大小为8～16mm，圆柱高为4～8mm，顶部的球冠面的曲率半径为8～13mm。

优选地，所述应力声学介质传递单元采用硅橡胶材料制成。

可选的，所述信号调理电路的输出端具有一无线发射器，对应的柯氏音血压计上设有无线接收器，检测得到的柯氏音信号通过无线传输方式发送到柯氏音血压计上。

优选地，所述柯氏音传感器整体呈扁平圆柱状，其整体结构依照A计权网络设计。

优选地，所述柯氏音传感器的频率响应范围为5Hz～2KHz，噪声<246μV/dB。

与现有技术相比，本实用新型所提供的柯氏音传感器，灵敏度高，频率响应范围适中，抗干扰性能好，且整体结构依照A计权网络测量原理进行设计，兼顾了声音强度和频率对响度感觉的影响，符合人对声音的主观感觉。克服了采用听诊器获取柯氏音信号的动脉血压测量装置结构设计的复杂性，同时避免了现有技术中，使用两个传感器时，对传感器本身、测量通道甚至被测者血管状况一致性的高度要求，可以作为人体动脉血压测量中听诊法的自动化提供一种有效的技术措施。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的柯氏音传感器的传感器监测探头的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定部件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个部件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分部件的方式，而是以部件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

参照附图1，本实用新型所公开的一种柯氏音传感器，主要用于动脉血压的测量，包括位于其端部的传感器监测探头，其中，所述监测探头包括一中部为空腔结构5的支撑基座1，所述支撑基座1两端具有向上的凸缘，并形成高于所述空腔结构5所在平面的“L型”台阶结构，凸缘本身的高度不大，两边凸缘的高度相同，以空腔结构5为平台，形成的台阶结构为左右两个，相向设置，在所述台阶上固定支撑有压电金属衬底2，所述金属衬底的上表面黏贴有应力声学介质传递单元4，应力声学介质传递单元4可直接与人体受试部位相接触，金属衬底的下表面固化有压电传感器3，在位于所述空腔结构5内部的压电传感器3下面还间隔设有信号调理电路6，所述信号调理电路6具有一个与外部的柯氏音血压计进行信号传输的输出端，信号输出的方式包括无线和有线两种方式。

在应力声学介质传递单元4与人体受试部位，如肘窝处接触检测时，动脉伸缩，应力声学介质传递单元4将发生形变，该形变会导致位于其下部的压电传感器3也发生形变，通过空腔的设置，使得压电传感器3的形变量具有一个可弹性的变化空间，而信号调理电路6位于空腔结构5内部的压电传感器3的下方，会将压电传感器3发生形变后产生的感应电荷转化为电信号，并作为后一级信号放大电路提供一个低阻抗的输出信号，内置的信号调理电路6将显著增强信号输出能力，信号调理电路6的输出信号将发送至柯氏音血压计，由柯氏音血压计进行信号采集，测得人体血压信号。为了使信号更稳定的传输，在所述基座的其中一个侧面开设有穿线孔7，信号调理电路输出端的导线经由该穿线孔7穿出并连接至外部的柯氏音血压计的信号采集端。当然，也可以采用无线传输的方式，即在信号调理电路的输出端设置一个无线发射器，外部的柯氏音血压计上对应设置一无线接收器，信号通过无线的方式进行传输，无线传输方式可以为蓝牙传输模式，省电，或zigbee传输方式，或者通过WLAN无线局域网连接传输等。采用本实用新型所述的柯氏音传感器检测探头，灵敏度强，分辨频率高，频率响应范围适中，检测到的柯氏音信号准确。

作为本实用新型一个优选的实施方式，所述应力声学介质传递单元4和压电传感器3对称设于所述压电金属衬底2的中央位置，且所述应力声学介质传递单元4与压电传感器3的截面直径相同，这样能够促使感应信号最大化传输，降低损耗，增大传输效率。

本实用新型所述的应力声学介质传递单元4的顶部为球冠面，球冠面的下部为圆柱体状，其中，圆柱的直径大小为8～16mm，圆柱高度为4～8mm，顶部的球冠面的曲率半径为8～13mm。球冠面的设计使得接触人体时更舒适，接触面积大，且符合人因工效学原理，并使得传感器更好的与受试部位如肘窝处肱动脉形成完整的声学应力接触面，进而使得压电金属衬底2在相同应力作用下产生更大的形变，极大的提高了柯氏音信号提取的分辨率。其中，所述应力声学介质传递单元4采用硅橡胶材料制成，硅橡胶高分子材料具有优异的生理惰性，无毒、无味、无腐蚀、抗凝血、与机体的相容性好，能经受苛刻的消毒条件。

本实用新型所述的支撑基座1选用ABS工程塑料制成，这种材料既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性，所述基座的截面直径大小为17～35mm，底部厚度为1～3mm，2mm最好，空腔结构5的深度为4～8mm，空腔的长度小于基座的截面直径。

本实用新型所述的压电金属衬底2选用黄铜材料制成，杨氏模量为90Gpa，所述衬底的截面直径为14～29mm，厚度不小于2mm。采用黄铜作为衬底材料，能够较大的传输感应信号，在相同应力作用下产生更大的形变，灵敏度高，极大的提高了柯氏音信号提取的分辨率，压电金属衬底可设置成扁平状椭圆形。

所述压电传感器3可以为压电感应陶瓷或压电单晶体，优选采用压电感应陶瓷。压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号。本实用新型所述的压电传感器3选用聚酯PCT材料制成，其灵敏度高，稳定性好，耐热性好，压电转换效率高，其截面直径设为8～16mm，厚度不超过2mm。压电传感器3及应力声学介质传递单元4的截面直径均小于压电金属衬底2的截面直径，压电传感器3也可设置为扁平状椭圆形。

需要说明的是，本实用新型中的压电金属衬底2、压电传感器3以及应力声学介质传递单元4不限于上述所限定的材料，原则上能实现其相应功能的材料均可应用到本实用新型中。

本实用新型公开的柯氏音传感器整体可设置成扁平的圆柱状，体积小巧，其结构依照A计权网络测量原理进行设计，兼顾了声音强度和频率对响度感觉的影响，符合人对声音的主观感觉。该传感器将一块应力声学介质传递单元4黏贴于压电金属衬底2的中心位置，设计符合人因工效学原理，使传感器更好的与受试部位形成完整的声学应力接触面，进而使得压电金属衬底2在相同应力作用下产生更大的形变，极大的提高了柯氏音信号提取的分辨率。该传感器将信号调理电路6固化封装于探头内部，形成了一种柯氏音监测的有源传感器，使得传感器本身的抗干扰性能增强。

本实用新型公开的柯氏音传感器属于有源传感器，其频率响应范围为5Hz～2KHz，噪声<246μV/dB。在低频范围内优于人耳能听到的音频范围为20HZ～20kHz。且该柯氏音传感器信号提取分辨率高、抗感染性能好，可以有效提取柯氏音信号。

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种柯氏音传感器，包括位于其端部的传感器监测探头，其特征在于，所述监测探头包括一中部为空腔结构的支撑基座，所述支撑基座两端具有向上的凸缘，并形成高于所述空腔结构所在平面的台阶结构，所述台阶上固定支撑有压电金属衬底，所述金属衬底的上表面黏贴有应力声学介质传递单元，下表面固化有压电传感器，在位于所述空腔内的压电传感器下方还间隔设有信号调理电路，所述信号调理电路具有一与外部的柯氏音血压计进行信号传输的输出端。

2.如权利要求1所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述应力声学介质传递单元和压电传感器对称设于所述压电金属衬底的中央位置。

3.如权利要求2所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述应力声学介质传递单元与压电传感器的截面直径相同。

4.如权利要求1所述的柯氏音传感器，其特征在于，在所述基座侧面开设有穿线孔，所述信号调理电路的输出端经所述穿线孔以有线连接的方式连接至柯氏音血压计的信号采集电路端。

5.如权利要求1-4任一所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述支撑基座选用ABS工程塑料制成，所述基座的截面直径大小为17～35mm，底部厚度为1～3mm，空腔结构的深度为4～8mm。

6.如权利要求1-4任一所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述压电金属衬底选用黄铜材料制成，杨氏模量为90Gpa，所述衬底的截面直径为14～29mm，厚度不小于2mm。

7.如权利要求1-4任一所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述压电传感器为压电感应陶瓷，所述压电感应陶瓷选用聚酯PCT材料制成，其截面直径为8～16mm，厚度不超过2mm。

8.如权利要求1-4任一所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述应力声学介质传递单元采用硅橡胶材料制成，所述应力声学介质传递单元的顶部为球冠面，下部为圆柱状，圆柱的直径大小为8～16mm，圆柱高为4～8mm，顶部的球冠面的曲率半径为8～13mm。

9.如权利要求1所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述信号调理电路的输出端具有一无线发射器，对应的柯氏音血压计上设有无线接收器，检测得到的柯氏音信号通过无线传输方式发送到柯氏音血压计上。

10.如权利要求1所述的柯氏音传感器，其特征在于，所述柯氏音传感器整体呈扁平圆柱状，其整体结构依照A计权网络设计。