用于身体听诊的降噪组件的制作方法

本申请是2015年1月28日提交的目前待审的美国专利申请第14/607,513号的部分继续申请。第14/607,513号申请是2014年9月3日提交的待审美国专利申请第14/476,134号的部分继续申请。第14/476,134号申请要求2014年4月16日提交的美国临时申请第61/980,302号的优先权。

本申请要求2016年3月25日提交的临时专利申请ussn62/313,236的优先权。

上述每个在先提交的申请全文以参见的方式纳入本文。

背景技术

本发明涉及一种用于身体听诊的装置。该装置的一种实施例包括壳体，该壳体的尺寸和构造设计成用于相对于身体预定部分而配置于工作定向。壳体之中具有设置在其内的多个腔室，且该壳体还由同心结构所围绕。另一实施例还包括设置在腔室内的一个或多个噪声阻挡材料，用于减少进入本发明的听诊装置的环境噪声泄漏。

相关技术的描述

听诊、或称听取身体内部声音的术语，对诸如医学领域之类的众多学科都非常重要。例如，对诸如患者身体之类的身体听诊有助于医师诊断出可能影响患者的疾病。这通常可以用听诊器实现，听诊器可以使用宽的钟型头和/或隔膜来收听较窄范围的低频声音信号，例如与患者心跳相关联的低频声音信号。然而，这样的方法对于诸如接收与较高频的信号相关联的声音信号的许多其他诊断目的来说基本上是不够的。

因此，本领域中需要构造成接收更宽频率范围声音信号的装置，包括但不限于高频声音。这种声音信号包括与诸如吞咽、呼吸和血流之类的对于诊断来说有用的其他身体功能相关联的频率，并且超出了被传统听诊器装置的能力。

此外，本领域中所需要的是包含有这种装置的系统。这种系统可以包含有该装置，以便于对患者的诊断和/或由医师执行的其他医疗过程。这种系统将利用由装置所接收到的声音信号，并处理该信号以辅助检测例如肠道，关节、肺、血流或吞咽的病症。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于听诊身体(例如患者的身体)的装置。根据本发明的装置的说明性实施例包括壳体，该壳体的尺寸和构造被设计成用于相对于身体预定部分而配置于工作定向。这种身体预定部分的实例包括但不限于喉部和对应于肺部的区域。

包括在壳体内的是多个腔室，所述多个腔室共同构造成至少当壳体被配置于工作定向时接收声音信号。声音信号由身体产生并且可以与各种体内过程、身体条件等相关联。接收这样的信号可有助于诊断和其他医疗过程。因此，该多个腔室相协配地构造和/或成形，使得由身体所产生的声音信号进入用于检测的装置。

此外，至少部分地设置在多个腔室中的一个腔室内的是至少一个转换器。该转换器被构造成将装置所接收的音频信号转换为电信号。仅仅作为示例，转换器可包括麦克风。如本文将进一步描述的，该电信号随后可以被传递到诊断系统的其他元件中。

本发明的优选实施例还包括近端和远端，近端构造成限定开口。该开口的尺寸和构造被设计成与身体预定部分相配合。

多个腔室还包括相对于开口呈声音接收关系的声捕获腔室。因此，该声音接收关系允许声音信号从开口至少通到声捕获腔室。在该优选实施例中，这是通过允许声音信号进入声捕获腔室的开口来实现的。

应理解的是，声捕获腔室的形状可以在本发明的各种实施例中有所不同。然而，在一种优选实施例中，声捕获腔室远端的直径小于或等于近端的直径。具有这种其中一端具有比相对端更小直径的构造的几何形状的示例是截头正圆锥体。因此，声捕获腔室的各种实施例可包括这样的构造。然而，声捕获腔室可包括根据本发明的任何合适的形状，包括但不限于前述形状。

此外，该多个腔室包括主共振腔室，该主共振腔室相对于声捕获腔室以声音接收关系来设置。在一种优选实施例中，转换器至少部分地设置在主共振腔室内。此外，在一种优选实施例中，转换器可移动地设置在主共振腔室内。

此外，主共振腔室的一种优选实施例包括可移动地设置在主共振腔室内的共振调节构件。诸如通过在主共振腔室内移动共振调节构件之类的对共振调节构件的调节有助于改变装置的声学特性。此外，在一种优选实施例中，这种调节可以在装置的使用期间执行。

优选实施例中还包括次级共振腔室，该次级共振腔室相对于声捕获腔室以声音接收关系设置。该次级共振腔室有助于装置的“调谐”，比如通过诸如调节装置所接收到的或者对其来说最敏感的声信号范围。在一种优选实施例中，这是通过改变次级共振腔室的物理参数(例如体积)来实现的。进一步地，在一种优选实施例中，至少一个转换器至少部分地可移动地设置在次级共振腔室内。因此，转换器的移动有助于对装置的“调谐”，比如通过改变装置的共振特性。

本发明还涉及一种信号处理系统。在该系统的一种优选实施例中，至少一个装置与多个部件通信，这些部件共同地构造成处理从装置接收的电信号。该电信号对应于由装置从身体接收到的声音信号。优选实施例中的多个部件包括放大部件、数字信号处理部件。分析部件、模式识别部件和至少一个输出部件。

本发明的另一种优选实施例涉及一种用于身体听诊的装置，以包括低频信号，该低频信号包括那些在500hz或低于500hz的信号。因此，该实施例中的装置可包括壳体以及同心结构。

壳体可包括多个腔室，这些腔室共同地构造成至少当壳体被配置于工作定向时接收声音信号，比如当壳体的近端抵靠诸如患者身体的共振体放置以用于听诊时。该多个腔室可包括声捕获腔室和主共振腔室，并且在一些实施例中还可包括次级共振腔室。转换器可以至少部分地配置在主共振腔室和/或次级共振腔室中。声捕获腔室相对于壳体的开口以声音接收关系配置，并且被构造成接收诸如500hz或500hz以上的较高频率的声音信号。

同心结构沿周向与壳体近端呈围绕的关系而形成。同心结构的近端可以与壳体的近端平齐或平行。同心结构的外部可以形成为钟形，使得同心结构沿其近端的开口延伸到其中的基本中空开口，而远端部分可以形成围绕并邻抵壳体的外部的基本平坦的轮廓。

壳体还可包括诸如孔之类的低频接收器，该孔形成在壳体的外部之间但在同心结构的顶盖内，并向内到达声捕获腔室的内部开口。这一低频接收器或孔被构造成在声捕获腔室处和/或在容纳转换器的主共振腔室或次级共振腔室处接收较低频率的声音。然后，转换器可以将从壳体开口接收的较高频信号以及来自同心结构的开口的低频信号转换成电输入信号，以供进一步处理。

本发明的另一种实施例包括敷设内部阻尼层，该内部阻尼层相对于听诊器在除了与身体对置的近端之外的所有的外表面上呈围绕和覆盖的关系。还可以相对于内部阻尼层呈围绕和覆盖的关系来进一步地配置另外的外部阻尼层。内部阻尼层、外部阻尼层和听诊装置本身或其外表面中的每一个都可以由不同的材料形成，以使所阻挡的外来的或外部的噪声的范围最大化。

本发明的这些和其它的目的、特征和优点将在考虑到附图和具体实施方式时变得更显而易见。

附图说明

为了更加完全地理解本发明的实质，应参照下面结合附图的详细描述，在附图中：

图1是根据本发明的装置的说明性实施例的侧视示意图。

图2为图1中的实施例的仰视示意图；

图3是根据本发明的系统的说明性实施例的示意图。

图4是根据本发明的装置的说明性实施例的侧视示意图。

图5是根据本发明的装置的说明性实施例的侧视示意图。

图6是图5中的实施例的侧视示意图；

图7是根据本发明的装置的说明性实施例的侧视示意图。

图8是根据本发明的另一种能够接收较高频和低频声音信号的装置的示意图。

图9是根据本发明的装置的说明性实施例的示意图。

图10为图8中的实施例的仰视示意图；

图11是本发明的降噪组件的剖切侧视示意图。

图12是本发明的降噪组件的仰视示意图。

在附图中的若干图中，相同的附图标记指的是相同的部件。

具体实施方式

如附图所示，本发明涉及一种用于身体听诊的装置和系统。如上所述，听诊涉及捕获由身体产生的声信号的实践，例如但不限于用于医学诊断的目的。因此，应当理解的是，身体可以是人体、即患者，但也可以是任何其他合适的声音信号源。

根据图1示出的说明性实施例，装置1包括壳体50。壳体50的尺寸和构造被设计成用于相对于身体的预定部分被配置于工作定向。例如，壳体50可以相对于和/或抵靠着与患者咽喉相对应的身体部分而放置，用于诸如监测与患者的呼吸和/或吞咽相关联的声音信号。

因此，壳体50包括设置在壳体内的多个腔室10、30、40。腔室被共同地构造成接收由身体产生的声音信号。在一种优选实施例中，腔室10、30、40共同地构造成对声音信号的接收使得壳体50共振。进一步地，在一种优选实施例中，腔室10、30、40还共同地构造成使得壳体50以约20赫兹至约2，000赫兹范围内的频率进行共振。此外，在一种优选实施例中，壳体50包括为特定共振特性而选择的结构材料。

进一步参照图1，壳体50包括近端50’和远端50”。近端50’构造成相对于身体的预定部分而被配置于工作定向，该预定部分例如为颈部，喉部区域，胸部区域和/或任何其他期望或合适的区域。近端50’的这种配置包括壳体50与身体的配合，使得壳体50和身体限定彼此相面对的配合。

进一步地，近端50’还被构造成包括开口55。开口55的尺寸和构造被设计成，当壳体50处于工作定向时与身体的预定部分相配合。开口55与身体的配合包括将开口55配置在靠近身体的位置，使得由身体产生的声音信号穿过开口55并进入壳体50。因此，本发明的各种实施例可包括开口55的不同构造和/或尺寸，其适合于与身体的不同预定部分相配合，如可以通过例如身体预定部分的大小和位置所确定的。

图1中示出的实施例的多个腔室10、30、40包括声捕获腔室10。声捕获腔室10相对于开口55以声音接收关系设置。因此，开口55有助于将声音信号传递到声捕获腔室10中。

图2示出了从朝向开口55的视图中所看到的图1的实施例。声捕获腔室包括近端10’和远端10”。进一步地，还可设想包括各种构造的声捕获腔室10的各种实施例。如从图2中明显看出的，在一种优选实施例中，声捕获腔室10的远端10”所包括的直径小于近端10’的直径。图4示出一种优选实施例，其中声捕获腔室10的远端10”所包括的直径等于近端10’的直径。

进一步参照图1，装置1的优选实施例包括主共振腔室30。主共振腔室30相对于声捕获腔室10以声音接收关系设置。因此，由身体产生的声音信号被声捕获腔室10捕获和/或接收，并由主共振腔室30接收。

进一步地，还可以实现对壳体50的共振特性的调节。这甚至可以在装置1的使用期间实现。例如，腔室10、30、40内部尺寸的变化有助于在至少一个实施例中对壳体50进行共振的一种频率和或多个频率的改变。进一步地，如图5和图6的优选实施例所示，共振调节构件60可移动地至少部分地设置在主共振腔室30内。图5和图6示出了共振调节构件60在主共振腔室30内两个可能的位置，但这不应作为唯一设想或对其他方面构成限制。因此，在主共振腔室30内通过诸如滑动、伸缩和/或任何其他合适的方法来移动共振调节构件60有助于改变壳体50的共振特性，并因此有助于改变装置所接收的或装置被最多地调谐到的声音信号。

图1示出的实施例中还包括次级共振腔室，该次级共振腔室相对于声捕获腔室呈声音接收关系地设置。次级共振腔室有助于对装置1的调谐，其应被理解为对装置所接收的或者对其最敏感的声音信号范围进行调节。这可以通过例如改变次级共振腔室40的尺寸来实现。进一步地，次级共振腔室40的近端40’还与声捕获腔室10的远端10”连通。此外，次级共振腔室40的远端40”与主共振腔室30的近端30’连通。

在装置1的各个实施例中，声捕获腔室10和次级共振腔室40流体连通。因此，声捕获腔室的远端10”和次级共振腔室的近端40’相应地构造成使得例如空气的流体在两个腔室10、40之间通过。这还可以有利于声音信号在腔室10、40之间的通信。

诸如图1所示的那样的装置1的优选实施例还包括至少一个转换器20，或者如图7所示的那样的装置1的优选实施例包括多个转换器20、22。转换器20、22的示例包括但不限于麦克风。诸如图1所示的那样的转换器20、22被构造成将声音信号转换成至少一个电信号。然后可以处理电信号，这样以便于诊断。

此外且进一步参照图1，转换器20至少部分地设置在主共振腔室30内。然而，转换器20不限于设置在主共振腔室内。因此，可以设想，根据本发明的各种其他实施例包括至少部分地设置在腔室10、30、40中相应的一个腔室内的转换器。

进一步地，又一些其他实施例还包括多个转换器，其中每一个转换器至少部分地设置在多个腔室10、30、40中的相应的一个腔室内。例如参照图7，至少一个转换器、但优选的是多个转换器20、22设置在壳体50内。具体地，第一转换器20优选地至少部分地设置在主共振腔室30内，而第二转换器22优选地至少部分地设置在次级共振腔室40内。进一步地，转换器20、22还可以可移动地至少部分地设置在它们相应的腔室内。因此，转换器可在其相应的腔室内独立地和/或共同地移动。这有助于改变壳体50的共振特性和/或改变由转换器20、22所接收的声音信号频率以供转换成至少一个电信号。

现转到图3，图3提供了根据本发明的系统2的一种实施例。系统2包括用于听诊身体的装置1。应当理解的是，装置1可以是图1的实施例，但也可以是与本发明一致的装置1的任何实施例。如图3所示的系统2的优选实施例中，装置1与多个部件100、200、300、400、500、510通信。该部件包括但不限于处理部件200、分析部件300、模式识别部件400和至少一个输出部件500、510。输出部件可包括显示部件500和音频输出部件510。系统2还可以被构造成使用动态范围控制和均衡来处理电子信号。

放大部件100被构造成放大从装置1接收的电子信号。放大部件的一种示例是麦克风前置放大器。

处理部件200被构造成处理从放大部件200接收的电子信号。处理部件200包括数字信号处理器。处理部件200还被构造成处理被放大的信号，以便于进一步的分析。此外，处理部件200可以被构造成包括前后agc滤波、音频动态范围控制和/或均衡。在优选实施例中，音频输出部件510与处理部件200通信。因此，音频输出部件510被构造成有助于诸如由医师收听经过处理的信号。音频输出部件510的一种示例包括耳机。

分析部件300从处理部件200处接收经过处理的信号。分析部件300被构造成产生分析信号。因此，分析部件300可以进行例如快速傅立叶变换分析，以产生分析信号。

然后，将分析信号发送到模式识别部件400，模式识别部件400被构造成识别分析信号中的模式，例如与频率、强度或时域的任何组合有关的模式。进一步地，模式识别部件400还可以被构造成将分析信号中检测到的模式与潜在的诊断和/或医学病症相匹配。因此，模式识别部件400被构造成根据相应的检测到的模式来输出潜在的诊断和/或医学病症。分析信号被进一步传输到显示部件500。显示部件500的示例包括被构造成输出频谱图的视觉显示装置。各种实施例中的显示部件500还可以被进一步地构造成突出显示由系统2检测到的问题和/或有助于或以其他方式辅助诊断过程的事物。

虽然上述装置的实施例对500hz以上的频率有效，但在其他另外的实施例中，也可能需要捕获较低频率的声音，即500hz或低于500hz的声音。由此，本发明还设想了一种用于身体听诊的装置，该装置可以听到更宽范围的频率，同时包括高于和低于500hz的那些频率，如图8-10所示。注意图8，用于身体听诊的装置800可包括壳体50和同心结构800。

根据图1-图7所示，壳体50可包括用于如上所述的用于听诊的装置的实施例中的至少一种实施例。于是，壳体50可包括近端50’和远端50”。壳体50的近端50’包括开口55，开口55的尺寸和构造被设计成，当壳体50相对于身体被设置于工作定向时与身体的预定部分相配合。身体可包括人体或哺乳动物身体，其对体内的声音进行共振以用于听诊，并且工作定向可包括将壳体的近端50’对于身体的一部分以直接邻抵的关系放置。

壳体50还可包括设置在其中的多个腔室，这些腔室共同地构造成至少在壳体50被设置于工作定向时接收声音信号。至少一个转换器20至少部分地设置在腔室中相应的一个腔室内，并构造成将从壳体50的开口55接收的声信号转换成电信号。

多个腔室可包括声捕获腔室10和主共振腔室30。还可以包括另外的次级共振腔室40，例如图1-7的上述实施例中所示。转换器20优选地设置在主共振腔室30中，主共振腔室30还可包括凹口90，用于插入诸如95的穿过其中的通信电缆。然而，转换器20也可以设置在另一个腔室中，例如次级共振腔室40。转换器20可包括麦克风或能够并且适于捕获声波并将其转换成电输入信号的电路或装置的任何其他组合。声捕获腔室10可包括圆锥形轮廓，使得腔室远端所包括的直径小于近端的直径。声捕获腔室10相对于壳体50的开口55以声音接收关系设置。例如，壳体50的开口55可以通入声捕获腔室55，如图8所示。声捕获腔室的形状、尺寸、轮廓和其他构型被构造成旨在接收频率在500hz或以上的声信号。

同心结构800沿周向对于壳体50的近端50’呈围绕的关系来形成，用于捕获诸如500hz或以下的低频信号。同心结构800可包括近端801和远端802，近端801包括开口855，开口855的尺寸和构造被设计成用于与身体预定部分配合。同心结构800的开口855构造成接收共振体的较低频率信号。在至少一个实施例中，同心结构800的近端801可以平行于壳体50的近端50’。同心结构800的远端802可以对于壳体50的外部以邻抵关系周向地形成。同心结构801的外部803可以形成部分半圆顶、钟形或凸形，而远端部分802可以形成基本平坦的轮廓。

为了在转换器20处接收来自同心结构800的低频信号，壳体50包括低频接收器810，该低频接收器以声连通关系介于声捕获腔室55和同心结构800之间。在所示的实施例中，根据图8和10，低频接收器810可包括从同心结构800的内部开口到声捕获腔室55的内部而形成的孔810，以便从同心结构800的开口855接收声波。在一些实施例中，低频接收器810可以被构造成将信号直接馈送到容纳有转换器20的主共振腔室30和/或次级共振腔室40中。转换器20通过低频接收器810接收来自声捕获腔室10的开口55的较高频信号以及来自同心结构800的开口855的低频信号。

然后，较高频信号和低频信号可以被转换器同时或选择性地转换成电输入信号，然后可以进一步处理这些信号以获得如上所述的信号清晰度或所期望的音频效果。信号可以沿着图9中所示的通信电缆95传播，以用于上述处理，以及/或可以传到诸如耳机之类的另一个转换器，该转换器将电信号或处理后的电信号转换回供收听者收听的声音。在其他实施例中，可以省去电缆95，并且可以通过本领域技术人员已知的方法实现无线传输，例如但不限于nfc、wifi、蓝牙或其他通信协议。同样根据图9所示的实施例，转换器及其所位于的腔室(例如主共振腔室30)可以用盖90密封，比如防止外来的噪声或干扰。

本发明的进一步实施例涉及通过使用设置在如上所述的听诊装置1和/或800中的和/或形成该听诊装置的一种或多种材料来减少进入其中的环境噪声泄漏。

在某些情况或环境中，本发明的听诊装置可能对外来声音或其他振动的干扰敏感，这可能使重要的生物声音数据变得不清楚。这些对外来干扰的敏感性可能主要由两个因素引起：(1)用于形成听诊装置主体的材料不足以阻碍不希望的振动能量传递到其内腔和/或声捕获装置或麦克风中；(2)用于形成装置外部主体的材料在被外来振动能量激发时共振，然后将能量传递到内腔室和/或声捕获装置。声捕获能力越灵敏，听诊装置的频率响应越宽，对任意环境噪声泄漏的敏感性就越大。因此，需要进一步改进本发明的听诊装置1或800，以克服本领域的这种附加的缺陷。

根据本发明的一个实施例，并注意图11和12，考虑了听诊装置800或用于听诊人体或动物体的另一装置的结构，示出了降噪组件900。

因此，可提供诸如装置800的听诊装置910或其他装置来作为整体组件900的一部分，该装置由第一材料形成。第一材料可包括铝、钢、不锈钢、高密度塑料、hdpe、ldpe、聚碳酸酯、丙烯酸、abs、pvc、特氟隆、聚丙烯、各种木材，其他金属、塑料或具有足够刚性的适用于手持听诊装置的其他材料。听诊装置910的内部结构可以包含如本文所述的任何一个实施例，例如上述装置800的实施例。

内部阻尼层920可以作为外主体上的层而笼罩听诊装置910的除了其近端950之外的所有面。换言之，内部阻尼层920可以相对于听诊装置910的外表面以邻抵关系模制和设置，并且覆盖装置的除其如950所示的近端之外的所有外表面，该近端是被放置在身体上或当听诊装置放置于工作定向时供听诊的端部。内部阻尼层920可由第二材料形成，第二材料可包括油灰、凝胶、泡沫、橡胶配方和/或任何其他优选柔韧的材料或其组合。

然后可以模制外部阻尼层930并将其相对于内部阻尼层以邻抵和覆盖关系设置。换言之，它将形成于内部阻尼层的外部，并且覆盖整个内部阻尼层以及其中的听诊装置910，包括听诊装置910除其如950所示的近端之外的所有外表面。外部阻尼层920可由第三材料形成，第三材料可包括铝、钢、不锈钢、高密度塑料、hdpe、ldpe、聚碳酸酯、丙烯酸、abs、pvc、特氟隆、聚丙烯、各种木材、其他金属、塑料或具有足够刚性以保护内部阻尼层920和听诊装置910的其他材料。在至少一个实施例中，优选地，第三材料将包括具有与第一材料不同的材料密度。

在未示出的其他实施例中，可以在外部阻尼层930和内部阻尼层920之间实施多个不同材料的附加层，以便增加和/或增强整个组件900的阻抗屏障和/或振动阻尼特性。理想地，在一个实施例中，包括听诊设备910、内部阻尼层920、外部阻尼层930、以及在外部层930和内部层920之间实施和设置的任何附加层的每个层都具有与其相邻层不同的材料，以便于提高整个组件900的性能或阻尼效果。例如，在一个实施例中，形成听诊装置910的第一材料可包括不锈钢，形成外部阻尼层930的第三材料可包括塑料，形成内部阻尼层920的第二材料可包括凝胶。

即，层叠具有不同密度和/或其他特性的不同材料可以阻碍更大频率的噪声或振动。例如，当最外层(第三)材料被外部源激发时，一些频率将停止，一些频率衰减到不同程度，一些频率将基本上不变地通过。材料本身也要在某种程度上产生共振。第二材料将作用于第一材料以使任何共振衰减或减少。通过最外层材料的振动能量将受到中间(第二)材料的影响。除了不同的频率外，这种材料将起到与前一种同样的作用。换言之，完全不同的频率将被停止、衰减或允许通过。由于这种第二材料是柔韧的，因此与仅仅将两种刚性材料彼此相对放置相比，它产生了明显更有效的阻抗屏障。非常像将振动从坚固的墙壁传递到水池中一样。任何剩余的振动能量现在将到达最里层(第一)材料。这种材料将以与最外层相同的方式起作用，并且同样受中间材料的影响。

层叠或级联不同材料或阻尼层的系统，以产生多重阻抗屏障，这显著减少了通过该装置传递的振动能量。它还使必然为刚性材料的共振特性衰减。

由于可对本发明的所述优选实施例作出许多改型、变形和改变，因此前述描述中且附图所示的所有东西都旨在解释成示例性的而没有限制的意思。因此，本发明的范围应由所附的权利要求书及其法律等同物来确定。