基于微纳振动探测的电子听诊器及其心肺检测装置的制作方法

本实用新型涉及的是一种医疗器械领域的技术，具体是一种带温湿度检测功能基于微纳振动探测的电子听诊器及其心肺检测装置。

背景技术：

传统机械听诊器由于信号轻微、噪音杂音多、信号易丢失以及医师听知水平而容易造成患者误诊或漏诊，从而需要一种高效稳定可靠的智能型电子听诊器。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于微纳振动探测的电子听诊器及其心肺检测装置，在保证振源信号失真最小的基础上，最大程度还原振源信号，信号强度可调，信号数据可保存。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种基于微纳振动探测的电子听诊器，包括：依次连接的信号采集探头、信号处理电路和信号输出电路。

所述的信号采集探头包括：双层壳体以及设置于双层壳体的外腔的微纳振动探测电路、设置于双层壳体的内腔的同相扰动探测电路、设置于双层壳体外部的鼓膜以及设置于鼓膜上的温度探头，其中：微纳振动探测电路与鼓膜相连，微纳振动探测电路、同相扰动探测电路和温度探头的输出端分别与信号处理电路相连。

所述的微纳振动探测电路和同相扰动探测电路均采用微纳振动传感器，心脏跳动以及肺扩张通过皮肤振动传至振动传感器上，导致应变片电阻值的改变，通过振动传感器中的惠斯通电桥测量相应的电压变化量，从而采集皮肤振动引起的振动强度、振动频率，以获取人体心脏跳动以及肺呼吸信号。

所述的温度探头在探测外界振动信号的同时检测皮肤温度和湿度，胸部本身血管分布密集，测体温和皮肤黏度有利于临床上心肺炎症诊断。

本实用新型涉及一种心肺检测装置，包括：人机控制电路和分别与之相连的上述电子听诊器、温度检测电路、显示屏电路、电源电路、人机控制电路和外部设备连接电路。

所述的人机控制电路内置stm32l476rgt6型号cpu主控芯片、电源管理模块以及adc转换模块和fpu浮点运算模块，其中：cpu主控芯片通过uart口与da14580蓝牙芯片相连。

所述的信号处理电路采用双通道24位采样芯片，内置高精度振荡器，其中：微纳振动探测电路和同相扰动探测电路分别与采样芯片的两个输入端相连。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型由于采用微纳振动探测技术，使得探测更灵敏，在抗干扰方面更准确。

附图说明

图1为电子听诊器示意图；

图2为信号采集探头示意图；

图3为心肺检测装置示意图；

图4为心肺检测装置简图；

图5为微纳振动传感器原理示意图；

图6为微纳振动传感器结构示意图；

图7为微纳振动传感器外形示意图；

图中：信号采集探头1、信号处理电路2、信号输出电路3、双层壳体4、双层壳体外腔4a、双层壳体内腔4b、微纳振动探测电路5、同相扰动探测电路6、鼓膜7、温度探头8、扰动滤波电路9、信号放大电路10、信号选频电路11、音频功放芯片12、音频输出芯片13、数据传输芯片14、人机控制电路15、电子听诊器16、温度检测电路17、显示屏电路18、电源电路19、外部设备连接电路20、控制按键21。

具体实施方式

如图1所示，本实施例涉及一种电子听诊器，包括：依次连接的信号采集探头1、信号处理电路2和信号输出电路3。

如图2所示，所述的信号采集探头1包括：双层壳体4以及设置于双层壳体的外腔的微纳振动探测电路5、设置于双层壳体的内腔的同相扰动探测电路6、设置于双层壳体外部的鼓膜7以及设置于鼓膜上的温度探头8，其中：微纳振动探测电路与鼓膜相连，微纳振动探测电路、同相扰动探测电路和温度探头的输出端分别与信号处理电路相连。

所述的微纳振动探测电路5和同相扰动探测电路6采集微纳振动传感器信号，通过微纳振动传感器信号的变化，采集来自人体微弱振动信号；同相扰动探测电路采集来自手柄振动传导过来的扰动信号，该微纳振动传感器内置通过在硅片soi衬底上利用icp等离子蚀刻加工而成的惠斯通电桥。

如图5所示，r1、r2、r3为基准电阻，构成惠斯通电桥的单边基准桥臂，r4为惠斯通电桥的应变桥臂，在r1＝r2＝r3＝r4＝r条件下，当外界应力促使r4发生形变从而阻值发生δr变化，则通过采集输出电压变化进而可以计算应力变化大小。

如图6所示，为微纳振动传感器的半导体结构，通过在soi硅片衬底上注入硼离子产生r11、r12、r13、r14四个阻值相等的压敏电阻，其中r11和r12固定在衬底。

如图7所示为微纳振动传感器外形示意图。在soi硅片衬底上蚀刻出矩形边框、应变片框以及悬梁臂，注入硼离子成压敏电阻并通过金属导丝搭建形成惠斯通电桥电路。当不同强度振动信号传至微纳振动传感器时，应变片前后弯曲摆动相应阻值变化导致惠斯通电桥失去平衡，从而输出相应的电信号。

所述的温度探头8内置内部集成温度传感器的数字适度传感器芯片hdc2010，采用i2c接口与cpu通信，该器件尺寸3mm×3mm，可以很好的紧贴皮肤表面。该温度探头8在探测外界振动信号的同时检测皮肤温度和湿度，胸部本身血管分布密集，测体温和皮肤黏度有利于临床心肺炎症诊断。

如图1所示，所述的信号处理电路2内置扰动滤波电路9、信号放大电路10和信号选频电路11，其中：扰动滤波电路与信号采集探头相连，信号经同相扰动滤波后放大，通过选频拾取合适的频段信号。

所述的信号输出电路3输出音频信号，既可以用耳机清晰听到声音，也可以通过数据接口传输至其它外设进行保存，该信号输出电路内置：音频功放芯片12、音频输出芯片13和数据传输芯片14，其中：音频功放芯片通过增益调节音量，音频输出芯片可外送音频信号，数据传输芯片通过有线或无线方式连接外接设备或平台。

如图3所示，本实施例进一步涉及一种心肺检测装置，包括：人机控制电路15和分别与之相连的上述电子听诊器16、温度检测电路17、显示屏电路18、电源电路19和外部设备连接电路20。

所述的人机控制电路15主控电路采用低功耗技术，cpu为stm32l476rgt6，内含电源管理模块以及adc转换模块和fpu浮点运算模块。待机模式下运行电流低于1ma。cpu主控芯片通过uart口与蓝牙芯片连接，蓝牙芯片采用低功耗da14580芯片，功耗低于5ma。

所述的信号处理电路2采用双通道24位采样芯片cs1238，内置高精度振荡器，采用两线spi通信方式连接cpu内部采用二阶sigma-delta调制器，通过低噪声放大器结构实现pga放大。微纳振动传感器和同相扰动探测振动传感器分别接入到cs1238芯片的两路输入端，实现信号的采集。通过lm4991实现振动信号的音频输出。

所述的温度检测电路17内置低功耗温湿度传感器芯片hdc2010，温度精度在±0.2℃，湿度精度±2％。

所述的显示屏电路18采用oled高亮度显示屏，在设备运行探测过程中，屏幕显示时间和心跳数，此外进入息屏模式。

所述的电源电路19采用电源开关下的自动感光开关，当电源开关启动后，设备自动感应手持状态，当侦测设备在手持状态，感光器件被遮挡，开启设备；当设备不在手持状态，设备进入休眠状态。当电源处于关机状态，温控开关失效。从而最大限度节能。另外，采用模拟和数字分开供电，模拟地和数字地相互隔离，最大程度上保证探头传感器的准确性和灵敏度。

所述的外部设备连接电路20外部电路主要由usb充电/数据接口和音频输出接口，蓝牙接口电路组成，usb接口即可以充电同时作为数据导出的接口；音频接口可以直接接外置耳机，蓝牙接口可实现蓝牙数据输出。

本实用新型将微纳振动传感器与温湿度传感器结合，作为心肺音检测装置，通过振动信号采集和信号处理以及音频功放，最后通过耳机音频输出，再现心肺清晰声音，同时实时采集人体部位温湿度数据。

本实用新型作为心肺音检测装置，通过信号的采集和数据信号的无线或有线传输，可以保存在pc端，也可以通过手机客户端呈现音频信号，也可实现远程诊断；或者作为心肺音检测装置，可以实时显示心率、体表体温、体表湿度；进而作为心肺音检测装置，结合临床以提高心血管疾病或呼吸道感染的准确性。具有体积小、灵敏度高、听诊更清晰。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。