一种电容式心音听诊装置及心音听诊系统

本发明涉及心音探测，具体涉及一种电容式心音听诊装置及心音听诊系统。

背景技术：

1、根据世界卫生组织的统计，心血管疾病导致人类死亡的重大原因。大多数心血管疾病是可以被预防和治愈的，但是这需要有效的早期诊断手段，只有诊断出具体的病症后才能再对症下药地治疗。因此，心脏疾病的早期预先诊断对于心血管疾病的预防具有重要意义。

2、目前医学上常用的心脏疾病检测方法有心电图、血管造影、超声心动图、心肌灌注显影、心血管核磁共振等。虽然这些现代化的检测方法能够表征出心血管的生理状态，但是这些方法的的设备贵重、操作复杂，只能在医院里面医生或护士使用。相比于，上述心脏疾病检测手段，心音听诊是一种无创、快捷、简便、低成本的检测手段。心脏的周期机械运动产生不同的音频，特定的疾病改变了心脏功能，使得心音也产生变化。这样一来，通过心音的变化即可实现特定疾病的诊断。

3、传统心音听诊器的重要使用者是心脏病专家，因为只有心脏病专家具有丰富的临床经验，才能够从心音信号推断心脏病症，这就需要人工听诊占用大量的医疗资源。另外，人耳能够听到的有效频率范围是20hz～20khz，而心音信号在低频波段含有大量的有效信息，医生有可能忽略这些低频信号。因此，相比于人工听诊，心音检测系统技术具有意义。心音检测系统是将人体的心音生理信号转化为可计算和识别的电信号，克服了上述缺点。

4、在传统电容式心音听诊系统中，振动膜与人体接触，在人体的作用下，振动膜产生振动，通过气体作用到电容式压力传感器上，压力传感器探测心音信号。心音信号的频率范围在20hz至200hz之间。由于振动膜只是对某个频率的振动具有良好的透过能力，而对其他频率的振动具有较差的透过能力，影响了最终所获取的心音信号的质量。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明一方面提供了一种电容式心音听诊装置，包括电容式传声器、外壳、振动膜，外壳为圆台形，电容式传声器固定在外壳的顶部，振动膜固定在外壳的底部，电容式传声器、外壳、振动膜围成密闭空间，振动膜的中心薄、边缘厚。

2、本发明的核心构思是：将圆形的振动膜设置为中心薄、边缘厚，即非相同厚度，使得振动膜的谐振频率变宽；在进行心音探测时，较宽频段的心音信号通过振动膜时，它们的损耗小，保证了较宽频率的心音信号保持了原来的特征，提高了最终获取的心音信号的质量，便于接下来的心音信号处理和疾病诊断。

3、更进一步地，振动膜的厚度为连续变化或振动膜的厚度为阶梯式变化。

4、更进一步地，在振动膜的底部，振动膜为内凹形，振动膜的边缘与外壳的底边平齐。

5、更进一步地，电容式传感器具有单一指向性。

6、更进一步地，振动膜与电容式传声器之间为空气，振动膜与电容式传声器之间采用空气耦合。

7、更进一步地，振动膜的材料为硅或铝合金。

8、更进一步地，振动膜的面积小于外壳底部的面积，振动膜通过连接部固定在外壳上。

9、更进一步地，接部的材料为隔音材料。

10、另一方面，本发明提供了一种心音听诊系统，该心音听诊系统包括，上述电容式心音听诊装置。

11、更进一步地，心音听诊系统还包括信号调理模块、主控模块、编解码模块；信号调理模块用于放大电容式传声器获取的心音信号和过滤心音信号中的噪声，主控模块用于实现整个听诊系统的控制，编解码模块用于信息信号的从模拟信号至数字信号的转换。

12、本发明的有益效果：

13、(1)本发明将振动膜设计为中心薄、边缘厚，实现了较宽频的心音信号均具有相近的透射系数，从而不破坏心音信号的波形特征，提高了最终获取的心音信号的质量，便于接下来的心音信号处理和疾病诊断。

14、(2)本发明在振动膜与电容式传声器之间采用空气耦合，即通过空气将振动膜的振动传递给电容式传声器，防止了人体产生的其他噪声，提高了心音信号的质量。

15、(3)本发明利用连接部将振动膜连接在外壳上，连接部不仅固定了振动膜，而且隔绝了人体皮肤外侧向振动膜传递的噪音信号，提高了心音信号的质量。

16、(4)本发明中的连接部为隔音材料，不仅吸收了人体皮肤上传递的噪声，而且吸收了由电容式传声器、外壳、振动膜、连接部构成的密闭空间内的声波，防止了空气在密闭空间内杂乱无章的振动导致电容式传声器接收到噪音信号，提高了心音信号的质量。

17、综合以上效果，本发明在心音探测技术领域具有良好的应用前景。

18、以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种电容式心音听诊装置，包括电容式传声器、外壳、振动膜，所述外壳为圆台形，所述电容式传声器固定在所述外壳的顶部，所述振动膜固定在所述外壳的底部，其特征在于，所述电容式传声器、所述外壳、所述振动膜围成密闭空间，所述振动膜的中心薄、边缘厚。

2.如权利要求1所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：所述振动膜的厚度为连续变化或所述振动膜的厚度为阶梯式变化。

3.如权利要求1所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：在所述振动膜的底部，所述振动膜为内凹形，所述振动膜的边缘与所述外壳的底边平齐。

4.如权利要求1所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：所述电容式传感器具有单一指向性。

5.如权利要求1所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：所述振动膜与所述电容式传声器之间为空气，所述振动膜与所述电容式传声器之间采用空气耦合。

6.如权利要求1所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：所述振动膜的材料为硅或铝合金。

7.如权利要求1所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：所述振动膜的面积小于所述外壳底部的面积，所述振动膜通过连接部固定在所述外壳上。

8.如权利要求7所述的电容式心音听诊装置，其特征在于：所述连接部的材料为隔音材料。

9.一种心音听诊系统，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的电容式心音听诊装置。

10.如权利要求9所述的心音听诊系统，其特征在于：还包括信号调理模块、主控模块、编解码模块；所述信号调理模块用于放大所述电容式传声器获取的心音信号和过滤心音信号中的噪声，所述主控模块用于实现心音听诊系统的控制，所述编解码模块用于信息信号的从模拟信号至数字信号的转换。

技术总结
本发明涉及心音探测技术领域，具体涉及一种电容式心音听诊装置及心音听诊系统，包括电容式传声器、外壳、振动膜，外壳为圆台形，电容式传声器固定在外壳的顶部，振动膜固定在外壳的底部，电容式传声器、外壳、振动膜围成密闭空间，振动膜的中心薄、边缘厚。本发明将振动膜设计为中心薄、边缘厚，实现了较宽频的心音信号均具有相近的透射系数，从而不破坏心音信号的波形特征，提高了最终获取的心音信号的质量，便于接下来的心音信号处理和疾病诊断，在心音探测领域具有良好的应用前景。

技术研发人员：薛晨阳,臧俊斌,张志东,任永林,王建民,王帅
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12