用于宽波段听诊的装置的制作方法

本申请是具有序列号14/476,134和申请日2014年9月3日的当前未决的美国专利申请的部分继续申请，本申请要求2014年4月16日提交的具有序列号61/980,302的美国临时专利申请的优先权。以上在先提交的申请各自通过引用以其全部内容结合在此。

背景技术：

发明领域

本发明涉及用于身体听诊的装置。本装置的实施例包括壳体，所述壳体被设计尺寸并配置成用于布置在相对于身体的预定部分的操作定向中，所述壳体包括布置在其中的多个腔室，所述壳体还被同心结构围绕。

相关技术的描述

听诊，或意为听取身体内部声音的术语，对于许多学科是非常重要的，如医学领域。例如，对身体(如患者的身体)的听诊，协助医学专业人士对可能影响病人的病疾进行诊断。这可以通过听诊器以传统方式实现，听诊器可以使用宽的钟罩和/或膜片来听取狭窄范围的低频声学信号，如与患者心跳相关联的那些声信号。然而，这种方式对于许多其他诊断目的从根本上来说是不够的，如接收与较高频率信号相关联的声学信号。

因此，本领域需要的是被构造成用于接收更宽频带中的声学信号(包括但不限于高频声音)的装置。这类声学信号包括与诊断中有用的其他身体功能相关联的频率，如吞咽、呼吸、和血液流动，并且超出传统听诊装置的能力范围。

进一步地，本领域需要的是结合这种装置的系统。这种系统可以结合所述装置以协助由医学专业人士执行的对患者的诊断和/或其他医学程序。这种系统会使用由所述装置接收的声学信号来处理这些信号以便协助检测例如消化道、关节、肺部、血流、或吞咽的紊乱。

发明概述

本发明涉及用于身体听诊的装置，如患者的身体。根据本发明的装置的示意性实施例包括壳体，所述壳体被设计尺寸并配置成用于布置在相对于身体的预定部分的操作定向中。这种身体的预定部分的实例包括但不限于喉咙和与肺部对应的区域。

所述壳体中包括多个腔室，所述多个腔室被共同地构造成用于至少当所述壳体处于所述操作定向中时接收声学信号。声学信号由身体产生并且与各种身体的进程、状况等等相关联。接收这类信号可以协助诊断以及其他医疗程序。因此，所述多个腔室合作地被构造和/或成形，使得由身体产生的声学信号进入所述装置用于检测。

此外，至少一个换能器至少部分地布置在所述多个腔室中的一者之中。所述换能器被构造成用于将由所述装置接收的音频信号转换为电信号。仅作为举例，所述换能器可以包括麦克风。所述电信号随后可以被发送至诊断系统的其他元件，如将在本文中进一步描述的。

本发明的优选实施例进一步包括近端和远端，所述近端被构造成用于限定开口。所述开口被设计尺寸并被配置成用于与身体的预定部分接合。

进一步地，所述多个腔室包括相对于所述开口成声音接收关系的声学捕捉室。相应地，所述声音接收关系允许声学信号的从所述开口通向至少所述声学捕捉室。在优选实施例中，这通过允许声学信号进入声学捕捉室的开口中实现。

应当理解的是，声学捕捉室的形状可以在本发明的各种实施例之间变化。然而，在优选实施例中，声学捕捉室的远端的直径小于或等于近端的直径。具有这种一端所包括的直径小于相对端的构型的几何形状的实例是直圆锥的平截头体。相应地，声学捕捉室的各种实施例可以包括这种构型。然而，所述声学腔室可以包括根据本发明的任何合适的形状，包括但不限于前述的形状。

此外，所述多个腔室包括相对于声学捕捉室布置成声音接收关系的主共振室。在优选实施例中，所述换能器至少部分地布置在主共振室之中。此外，在优选实施例中，所述换能器可移动地布置在主共振室之中。

此外，主共振室的优选实施例包括可移动地布置在主共振室之中的共振调节构件。共振调节构件的调整，例如通过使其在主共振室之中移动，协助所述装置的声学性质的改变。进一步，在优选实施例中，这种调整可以在所述装置的使用过程中被执行。

优选实施例进一步包括次共振室，所述次共振室相对于声学捕捉室布置成声音接收关系。次共振室协助所述装置的“调谐”，例如通过调整所述装置接收的或最灵敏的声学信号的范围。在优选实施例中，这是通过改变次共振室的物理参数(如体积)来完成的。进一步，在优选实施例中，至少一个换能器可移动地至少部分地布置在次共振室之中。相应地，换能器的移动协助所述装置的“调谐”，例如通过改变所述装置的共振特性。

本发明进一步涉及信号处理系统。在所述系统的优选实施例中，至少一个装置与多个部件连通，这些部件被共同地配置成用于处理从所述装置接收到的电信号。所述电信号对应于由所述装置从身体接收到的声学信号。在优选实施例中的所述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、以及至少一个输出部件。

本发明的另一优选实施例涉及用于身体的听诊的装置，以包括低频信号，包括处于或低于500Hz的那些信号。相应地，此实施例中的装置可以包括壳体以及同心结构。

所述壳体可以包括多个腔室，所述多个腔室被共同地构造成用于至少当所述壳体处于所述操作定向中时接收声学信号，例如当所述壳体的近端抵靠共振体(如用于听诊的患者的身体)放置时。所述多个腔室可以包括声学捕捉室和主共振室，并且在一些实施例中可以进一步包括次共振室。换能器可以至少部分地布置在主共振室和/或次共振室中。所述声学捕捉室相对于所述壳体的开口布置成声音接收关系，并且被构造成用于接收较高频率的声学信号，例如处于或高于500Hz的声学信号。

所述同心结构圆周地围绕所述壳体的近端形成。所述同心结构的近端可以与所述壳体的近端平齐或平行。同心结构的外部可以形成钟形，这样使得同心结构的开口沿其近端延伸至其中基本空心的开口，而远端部分可以形成基本上扁平的轮廓，与所述壳体的外部成围绕和邻接关系。

所述壳体可以进一步包括低频接收器，例如形成在所述壳体的外部之间但是在同心结构的篷罩之中的孔，所述孔朝内触及声学捕捉室的内部开口。此低频接收器或孔被构造成用于在声学捕捉室和/或在容纳换能器的(一个或多个)主或次共振室处接收较低频率的声音。所述换能器于是可以将从所述壳体的开口接收到的高频信号、以及从所述同心结构的开口接收到的低频信号转换为电输入信号以用于进一步处理。

当考虑附图以及详细说明时，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得清楚。

附图说明

为了更全面地理解本发明的本质，应参考下文中结合附图的详细说明，在这些附图中：

图1是根据本发明的装置的示意性实施例的侧视图的示意性图示。

图2是图1的实施例的底视图的示意性图示。

图3是根据本发明的系统的示意性实施例的示意性图示。

图4是根据本发明的装置的示意性实施例的侧视图的示意性图示。

图5是根据本发明的装置的示意性实施例的侧视图的示意性图示。

图6是图5的实施例的侧视图的示意性图示。

图7是根据本发明的装置的示意性实施例的侧视图的示意性图示。

图8是根据本发明的另一装置的示意性图示，所述装置能够接收高频声音信号和低频声音信号。

图9是根据本发明的装置的示意性实施例的示意性图示。

图10是图8的实施例的底视图的示意性图示。

贯穿附图中的若干视图，相同的参考号指代相同的部分。

具体实施方式

如在附图中所展示的，本发明是针对用于身体听诊的装置和系统。如以上描述的，听诊涉及捕捉由身体发出的声学信号的实践行动，比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学信号源。

根据在图1中示出的示意性实施例，装置1包括壳体50。壳体50被设计尺寸并配置成用于布置在相对于身体的预定部分的操作定向中。例如，壳体50可以相对于和/或抵靠对应于患者喉部的身体的一部分放置，例如用于监测与患者的呼吸和/或吞咽相关联的声学信号的目的。

因此，壳体50包括布置在所述壳体中的多个腔室10、30、40。这些腔室被共同地构造成用于接收由身体产生的声学信号。在优选实施例中，腔室10、30、40被共同地构造成使得接收声学信号致使壳体50共振。进一步，在优选实施例中，腔室10、30、40被共同地构造成使得壳体50在某一频率下和/或约20赫兹至约2,000赫兹的范围之中的频率下共振。此外，在优选实施例中壳体50包含针对具体共振特性而选择的构造材料。

进一步参考图1，壳体50包括近端50’和远端50”。近端50’被构造成用于布置在相对于身体的预定部分的操作定向中，如颈部区域、喉部，胸部区域，和/或任何其他所希望的或适合的区域。近端50’的这种布置包括壳体50与身体的接合，这样使得壳体50和身体限定彼此的相对接合。

进一步，近端50’被构造成包括开口55。所述开口55被设计尺寸并被配置成用于当壳体50处于所述操作定向中时与身体的预定部分接合。开口55与身体的接合包括将开口55与身体紧靠布置，这样使得由身体产生的声学信号通过开口55并进入壳体50。相应地，本发明的各种实施例可以包括适合于与身体不同预定部分接合的开口55的不同构型和/或尺寸，如可以由例如身体的预定部分的大小和位置来确定。

图1的实施例的多个腔室10、30、40包括声学捕捉室10。声学捕捉室10相对于开口55布置成声音接收关系。相应地，开口55协助声学信号通向声学捕捉室10中。

图2从朝向开口55观察的视角示出了图1的实施例。声学捕捉室包括近端10’和远端10”。此外，考虑了包括各种构型的声学捕捉室10的各种实施例。如从图2明显可见的，在优选实施例中，声学捕捉室10的远端10”包括的直径小于近端10’的直径。图4展示了优选实施例，其中，声学捕捉室10的远端10”包括的直径等于近端10’的直径。

进一步参考图1，装置1的优选实施例包括主共振室30。主共振室30相对于声学捕捉室10布置成声音接收关系。相应地，被声学捕捉室10捕捉和/或接收到的由身体产生的声学信号被主共振室30接收。

进一步地，可以完成对壳体50的共振特性的调节。这甚至可以在装置1的使用过程中完成。例如，腔室10、30、40的内部尺寸的变化协助在至少一个实施例中改变壳体50发生共振的这个频率和/或这些频率。进一步，如在图5和图6的优选实施例中示出的，共振调节构件60可移动地至少部分地布置在主共振室30之中。图5和图6展示了共振调节构件60在主共振室30之中的两个可能位置，但是不应被当作唯一考虑到的或被理解为限制性的。相应地，在主共振室30之中移动(例如通过滑动、伸缩、和/或任何其他合适的方法)共振调节构件60协助了壳体50的共振特性的改变，并且相应地可以协助所述装置接收的或最调谐到的声学信号的变化。

图1的实施例进一步包括相对于声学捕捉室10布置成声音接收关系的次共振室40。次共振室协助装置1的“调谐”，这应当被理解为调整装置1接收的或最灵敏的声学信号的范围。这可以通过例如变化次共振室40的尺寸来实现。此外，次共振室40的近端40’与声学捕捉室10的远端10”连通。此外，次共振室的远端40”与主共振室30的近端30’连通。

装置1的各种实施例中，声学捕捉室10与次共振室40流体连通。相应地，声学捕捉室的远端10”与次共振室的近端40’被对应地构造，使得流体(例如空气)在腔室10与40之间流通。这可以进一步协助声学信号在腔室10与40之间的传送。

装置1的优选实施例，如图1的实施例，进一步包括至少一个换能器20、或者图7中所示的多个换能器20、22。换能器20、22的实例包括但不限于麦克风。如图1中所示的换能器20、22被构造成用于将声学信号转换为至少一个电信号。所述电信号随后可以被处理，以便协助诊断。

此外，进一步参考图1，换能器20至少部分地布置在主共振室30之中。然而，换能器20不限于布置在主共振室之中。相应地，考虑的是根据本发明的各种其他实施例包括至少部分地布置在腔室10、30、40中的相应一者中的换能器。

进一步，再其他实施例包括多个换能器，所述换能器中的每一者至少部分地布置在所述多个腔室10、30、40中的对应腔室中。例如，参考图7，至少一个换能器，但是优选地多个换能器20、22布置在壳体50之中。具体地，第一换能器20优选地至少部分地布置在主共振室30之中，并且第二换能器22优选地至少部分地布置在次共振室40之中。进一步，换能器20、22可以可移动地至少部分地布置在其对应腔室之中。相应地，换能器在其对应的腔室或多个腔室之中能够独立地和/或共同地移动。这协助壳体50的共振特性的改变和/或改变由换能器20、22接收到的用于转换为至少一个电信号的声学信号的频率。

现在参见图3，提供了根据本发明的系统2的实施例。系统2包括用于身体的听诊的装置1。应当理解的是，装置1可以是图1的实施例，但是也可以是符合本发明的装置1的任何实施例。在如在图3中展示的系统2的优选实施例中，装置1与多个部件100、200、300、400、500、510连通。这些部件包括但是不限于处理部件200、分析部件300、模式识别部件400、以及至少一个输出部件500、510。所述输出部件可以包括显示部件500和音频输出部件510。进一步，系统2可以被配置成用于使用动态范围控制和均衡化(Dynamic Range Control and Equalization)来处理电信号。

放大部件100被构造成用于放大从装置1接收到的电信号。放大部件的实例是麦克风前置放大器。

处理部件200被构造成用于处理从放大部件200接收到的被放大的信号。处理部件200包括数字信号处理器。进一步，处理部件200被构造成用于处理被放大的信号以便协助进一步的分析。此外，处理部件200可以被构造成用于结合前后AGC过滤、音频频率动态范围控制和/或均衡化。在优选实施例中，音频输出部件510与处理部件200通信。相应地，音频输出部件510被构造成用于协助听取经处理的信号，例如由医学专业人士。音频输出部件510的实例包括耳机。

分析部件300从处理部件200接收经处理的信号。分析部件300被构造成用于生成经分析的信号。相应地，分析部件300可以执行例如快速傅里叶变换分析以生成经分析的信号。

经分析的信号于是被发送至模式识别部件400，被构造成用于识别经分析的信号中的模式，如与频率、强度或时域的任意组合相关的模式。进一步，模式识别部件400可以被配置成用于将经分析的信号中检测到的模式与可能的诊断和/或医疗状况匹配。相应地，模式识别部件400被配置成用于根据相应的检测到的这种模式或这些模式来输出诊断和/或医疗状况。经分析的信号进一步被发送至显示部件500。显示部件500的实例包括被配置成用于谱图的输出的视觉显示装置。各种实施例中的显示部件500可以进一步被配置成用于突显由系统2检测到的问题和/或可以协助或帮助诊断流程的问题。

虽然以上装置实施例对于500Hz以上的频率有效，在其他附加实施例中，也可能希望捕捉较低频率的声音，即处于或低于500Hz。如此，本发明进一步考虑了可以听诊更宽范围的频率(同时包括低于或高于500Hz的频率)的用于身体听诊的装置，如在图8-10中展示的。观察图8，用于身体听诊的装置800可以包括壳体50和同心结构800。

壳体50可以包括以上根据图1-7所述的用于听诊的装置的实施例中的至少一个。这样，壳体50可以包括近端50’和远端50”。壳体50的近端50’包括开口55，所述开口被设计尺寸并被配置成用于当壳体50布置在相对于身体的操作定向中时与身体的预定部分接合。身体可以包括内部声音共振用于听诊的人体或哺乳动物的身体，并且所述操作定向可以包括将所述壳体的近端50’与身体的一部分放置成直接邻接关系。

壳体50可以进一步包括布置在其中的多个腔室，所述多个腔室被共同地构造成用于至少当所述壳体50处于所述操作定向中时接收声学信号。至少一个换能器20至少部分地布置在所述腔室中的相应一者中并且被构造成用于将从壳体50的开口55处接收的声学信号转换为电信号。

所述多个腔室可以包括声学捕捉室10和主共振室30。还可以进一步包括次共振室40，如在以上图1-7的实施例中所展示的。换能器20优选地布置在主共振室30中，所述主共振室还可以包括凹槽90，所述凹槽用于将通信线缆(如95)插入穿过其中。然而，换能器20还可以布置在另一腔室中，如次共振室40。换能器20可以包括麦克风或任何其他能够并且适合捕捉并将声波转换为电输入信号的电路或装置的组合。声学捕捉室10可以包括圆锥形轮廓，使得腔室的远端包括的直径小于近端的直径。声学捕捉室10相对于壳体50的开口55布置成声音接收关系。例如，壳体50的开口55可以通向声学捕捉室55，如在图8中展示的。声学捕捉室的形状、尺寸、轮廓、以及其他构型被配置成并旨在用于接收处于或高于500Hz频率的声学信号。

同心结构800圆周地围绕壳体50的近端50’形成，用于捕捉低频信号，如处于或低于500Hz的频率。同心结构800可以包括近端801和远端802，近端801包括开口855，所述开口被设计尺寸并被配置成用于与身体的预定部分接合。同心结构800的开口855被构造成用于接收共振体的较低频率的信号。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可以圆周地形成为与壳体50的外部成邻接关系。同心结构801的外部803可以形成部分的半圆顶、钟形、或凸形，而远部802可以形成为基本平坦的轮廓。

为了在换能器20处从同心结构800接收低频信号，壳体50包括在声学捕捉室55与同心结构800之间成声音连通关系的低频接收器810。在示出的实施例中，低频接收器810可以包括根据图8和图10的孔810，所述孔从同心结构800的内部开口至声学捕捉室55的内部形成，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可以被构造成用于将信号直接馈入主共振室30和/或容纳换能器20的次共振室40。换能器20从声学捕捉室10的开口55接收较高频率的信号，同时通过低频接收器810从同心结构800的开口855接收低频信号。

较高频率的信号和低频信号于是可以通过换能器被同时地或选择性地转换为电输入信号，为了如以上描述的信号清晰度或所希望的音频效果，所述电输入信号随后可以进一步被处理。为了此处理，所述信号可以在图9中所示的通信线缆95上传输和/或可以传输至另一换能器如耳塞或头戴式耳机，所述换能器为听者将电信号或经处理的电信号转换回声音信号。在其他实施例中，线缆95可以省略并且可以通过本领域技术人员已知的方法进行无线发射，例如但不限于NFC、WiFi、蓝牙、或其他通信协议。同样根据图9的实施例，换能器以及其所在的腔室(如主共振室30)可以用帽90密封，以便防止外部噪音或干扰。

因为可以对所描述的本发明的优选实施例进行细节上的许多修改、变形、以及改变，所以旨在将以上说明中以及附图中示出的事项理解为示意性的而非限制意义的。因此，本发明的范围应当由所附权利要求书以及其法律等效物来确定。

现在，本发明描述完毕。