听诊器以及电子设备的结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电子听诊器的物理构造、硬件设计、软件和信号处理、用户界面设计以及通信性能的创新的延伸。此外，订购服务和方法的方法被公开，其可以被用于听诊器、医疗器械或者任意常规电气或电子设备或软件应用。
【专利说明】
听诊器以及电子设备的结构
技术领域
[0001]本发明涉及对于电子听诊器的物理结构、硬件设计、软件和信号处理、用户界面设计以及通信功能的新型延伸。另外，公开了用于维护服务的方法以及能被使用于听诊器、医疗器械或者任何普通电气或者电子设备或者软件应用的方法。
【附图说明】
[0002]图1示出了电子听诊器的现有实施方式。
[0003 ]图2示出了本发明的一个实施方式。
[0004]图3示出了优选的实施方式的内部结构。
[0005]图4示出了壳体内部的元件堆叠层的分解视图。
[0006]图5示出了具有扩展检测的电子听诊器。
[0007]图6示出了与在听诊器上的连接插孔相关的功能。
[0008]图7示出了可被使用在连接插孔上的电子连接件。
[0009 ]图8示出了插孔连接的机械外观。
[0010]图9示出了本发明的连接插孔上的电源控制。
[0011]图10示出了4线的3.5毫米或者2.5毫米标准的音频插孔和插头表现出的多种功能的表格。
[0012]图11示出了提供给用户且由用户控制的滤波和信号处理设置以及用于该设置的用户界面设计。
[0013]图12示出了进一步的用户界面以及用于设置或者编程听诊器的信号处理能力的方法。
[0014]图13示出了数字信号处理，其中不同滤波器的放大特性能根据给出的滤波频带被调整。
[0015]图14示出了将听诊器附接到听诊器式的耳机或常规的耳机。
[0016]图15示出了无线链路布局，其中，听诊器能与无线耳机或头戴受话器无线通信，并且/或者与诸如手机/平板电脑或者计算机的移动设备通信。
[0017]图16示出了用于听诊器的物理结构的实施方案，其中不同的模块能被堆叠且连接，以形成模块堆叠层。
[0018]图17示出了扩展功能的另一实施方式，其中，外部模块被插入到听诊器中。
[0019]图18示出了用于听诊器的外侧保护插孔的发明的进一步的细节。
[0020]图19示出了本发明设想的多种用户交互方法。
[0021]图20进一步说明了使用音频信号作为数据通信的工具的本发明和其他装备之间的数据通信。
[0022]图21示出了数字形式和模拟形式之间的加密和解密的示意性的图表。
[0023]图22示出了本发明的另一方面，其中，提供一种订购设备，该订购设备根据激活或未激活订购而启用或者禁用特定功能的执行。
[0024]图23示出了用于听诊器的可选的机械设计。
[0025]图24示出了使用轴听诊器结构的一种新的发明。
[0026]图25示出了在轴中的内腔还能被使用于容纳功能，其不仅仅容纳电池。
[0027]图26示出了对基本听诊器结构的进一步的新的扩展。
[0028]图27示出了连接装置。
[0029]图28示出了连接装置的变形。
[0030]图29示出了被固定于听诊器基座的轴以及附接附件被插入到轴的内腔的体积内。
[0031]图30示出了用于构建听诊器的进一步的机械结构。
[0032]图31示出了包括具有突出部的膜片的的新生儿听诊器膜片。
【具体实施方式】
[0033]为了理解在本发明中的许多新的改进，有启发性的是，将如图1中所示的传统的电子听诊器考虑作为现有技术的参考点。图1示出了现有电子听诊器的实施方式。在现有的实施方式中，听胸器I被附接到管部2，管部2随后被附接到听筒3。这些部件形成了完全连续且不分离的单元。在图1B中所示的现有实施方式中，通过扩音器5产生电子复制，扩音器5将电子信号转换成机械声压，机械声音随后通过空气沿中空管部7被向上传导到耳塞8。因此，收听者通过中空的管部7收听扩音器5。该配置的缺点是由于机械地通过中空管部7中的压力传导声音信号，声音质量受到严重地损坏。图1B的听诊器形成了连续的设备，并且仅在扩音器5的下面是可分离的，以偶尔地更换位于听诊器听胸器结构内部的电池。
[0034]图1A中的现有的实施方式是图1B中的实施方式的显著的改进，其中，电子声音信号通过线部6传导，线部6被包裹在管部2内部。电子信号随后被连接到耳塞8附接的扩音器
4。由于扩音器4非常靠近收听者的耳朵且由于归因于声音信号的传导几乎完全通过线部6来传导，因此几乎没有声音信号的损失，从而改善了声音的质量。
[0035]图1中所示的两个实施方式的问题是，这些传统的听诊器设计使得用户携带或穿戴起来极其麻烦且非常不方便。另外，耳机结构是被设计作为单个连续设备的一部分的定制的听筒。
[0036]本发明通过创造新的实施方式来解决该问题，其中一个新的实施方式在图2中示出。其示出了本发明的一个优选的实施方式。在本发明中，电子听诊器9以非常紧凑的形式被完全地容纳于单个壳部中，单个壳部被容纳于单个壳体16中。电子听诊器9具有连接部10，连接部10允许外部耳机和其他外围设备与听诊器连接，从而在保持听诊器极其紧凑的同时提供听诊器的功能以及特征的实质性扩展。
[0037]为了听到声音，通过连接部10能将外部耳机或头戴受话器17插入到听诊器9中。头戴受话器的插头11具有促进扩展功能的多个电子传导连接器12。头戴受话器的插头壳部13提供了方便头戴受话器和听诊器之间的多种机械连接的能力。这些机械连接能提供用于连接头戴受话器或者拆下头戴受话器的非常便利且快捷的方法，或者机械连接能提供防止插头11从听诊器9意外脱落的牢固的连接。在该结构中的声音信号通过电线14被传导到头戴受话器15。这提供了将声音信号恰好传导到收听者的耳朵的能力。
[0038]如图2所示的非常紧凑的电子听诊器9表现出了电子听诊器的机械结构方面的显著的改进，并且显著地改变了在医疗中的传统的大而笨重的结构。该较小的实施方式是对听诊器的传统机械机构的新的感觉。在优选的实施方式中，连接插孔10是3.5毫米的4线连接器，其通常被使用于诸如手机和音乐播放器的许多声音设备中。相应地，头戴受话器的插头11为传统的3.5毫米拾音插头。该配置的一个益处是，为一般的音频音乐收听而设计的且在大多数手机中常用的头戴受话器、耳机以及耳塞能被便利地连接到电子听诊器9。这是对图1中作为示例的现有技术的显著的改变，因为在现有技术中，听诊器是单个单元，并且耳塞是定制的附件或者听诊器的一部分。虽然耳塞能与听胸器分离，但之前未曾能够在现有技术的听诊器中使用任何通用式头戴受话器或耳机。
[0039]听诊器9的尺寸在它们的小尺寸方面是开创性的，其中，电子器件和所有的器件都装配在由比47毫米(宽度)X47毫米(深度)X29毫米(高度)或者甚至50X50X30毫米更小的立方体围成的空间内部。之前未曾能够将声电换能器、可充电电池、模拟和/或者数字信号处理电路、显示器、包括诸如给外部外围设备提供电能的扩展功能的控制和外部连接件全都包括在能装配到适于如此小的容积的很小的包装中。
[0040]图3示出了优选的实施方式的内部结构。听诊器的元件和组件被安装在以非常紧凑的方式容纳的外壳内部。元件在结构内部堆叠。在“堆叠层”的底部是膜片22，膜片22通过膜片保持环21被保持到位。在膜片上方是声电换能器23。换能器感测膜片运动，并且将它转换成电信号。在没有一般性损失的情况下，本发明并不被限制于图3中所示的声电换能器(其为电容式声电换能器)，并且可由包括被安装在听诊器壳部的下部中的麦克风、或者以不需要如所示的膜片的原理操作的换能器的多种机构来实现换能器功能。例如，可在电子听诊器的底部中放置压电式换能器。所有的要求是，换能器被放置为，为了检测身体的声音而接触患者的皮肤。
[0041]在换能器上方的是听诊器的功能所需的其他组件和元件。电池24位于壳部内部。该电池理想地为纽扣电池或者其他形式的紧凑型电池。电池技术可以为一次性电池或者可充电电池。在电池上方的是电路板，其具有正确的执行听诊器和其他所需的功能的电路。在优选的实施方式中，在电池上方是主印刷电路板25，其执行用于听诊器的主控制和处理功能。功能包括模拟和/或数字信号处理。在该电路板上方是显示电路板或者图形显示器26。在显示器上方是显示窗口 20，其由诸如丙烯酸、玻璃或者蓝宝石水晶的透明材料制成。本发明还允许在壳部内部有足够的空间，以允许更多的电路板和更多的扩展功能被包括在堆叠层中。如图3中所示的扩展板27。该扩展板能包括诸如无线通信(诸如蓝牙、Wifi或者Zigbee)，诸如USB接口的有线通信协议，诸如心电图(ECG)、血氧饱和度、血糖的生理测量功能或者其他感测功能的功能。该功能还可被包括在主印刷电路板25中。元件的内部堆叠层通过内部保持器28被优选地保持到位。该保持器优选地由塑料制成，并且可由3D打印机、注塑或者其他塑料生产工艺生产。
[0042]在本发明的另一实施方式中，外壳体16可由诸如塑料的低成本的材料制成，以形成用于听诊器的一次性外壳。在这种情况下，内部保持器28容纳听诊器的所有的内部工作件，犹如在胶囊内部，其随后在当在临床上使用时使用外壳覆盖。该结构的益处是，本发明的外部构件可被灭菌，或者被设置为一次性使用的一次性物品，同时成本更高的听诊器的内部工作件能被回收再利用。
[0043]图4示出了壳部9内部的元件堆叠层的分解视图。之前在图3中描述的相同的构件在该分解组装视图中被示出。从图4显而易见的是，通过该堆叠方法有利于在该实施方式中的听诊器的组装，使得能够非常迅速地将电路板与换能器、电池以及其他元件一同组装到壳部中。使用堆叠架构，整个组装程序能被缩减为几分钟的事情，并且还能够使用机器人技术组装听诊器，其中，机器人手臂能拾取每个元件，并且将它放到堆叠层，同时彼此连接电路板和其他元件。
[0044]应注意的是，相同的堆叠架构能通过将内部保持器28分成两个可能左右定向的配合的部件而实现。随后堆叠层能被水平地插入到内部保持器28的一半中，即是说左侧，并且随后通过让内部保持器28的另一半，即是说右侧，形成封闭的保持器而被封闭。在该配置中仍然保持了堆叠层的益处，并且该配置也能利用机器人组装。两种方法都提供了设计紧凑的益处，其中空间的极其有效地使用允许了在非常紧凑的壳部中包含复杂的功能，从而能够构造具有完备功能、电子元件、声学传感以及电源的手持听诊器。
[0045]堆叠设计提供的进一步的益处是，垂直堆叠的电路板能使用板对板连接器便利地相互连接。
[0046]内部保持器28进一步提供了多种新的益处。其能通过3D打印制造。这允许内部保持结构容易被修改以用于不同版本的听诊器。内部设计因此变得完全由“软件工具”执行，其中，机械结构能在计算机上被修改，并且立即在3D打印机上被打印出来。电路板能被修改，或者被软件修改，以适用于听诊器中的不同的功能和特征。因此，能制造产品“家族”，而不需要注塑工具，并且改变设计的成本变得显著地比之前可能的更低。
[0047]还应注意的是，旋转对称的外壳部9在当它需要由金属材料制造外壳部时适合于在高速机床上被经济地制造。应注意的是，当使用塑料材料注塑、3D打印或者其他塑料生产工艺来制造外壳部时，在这种情况下，由于塑料生产技术能够使得它们自身为任意的形状，因此不一定采用旋转对称。
[0048]本发明的另一方面是不具有诸如电池的内部电源的电子听诊器。听诊器提供了人体声音感测功能，但不包含其自身的内部电源，其可由诸如移动电话或者计算机的外部电源供电。例如，USB连接可被使用以在使用期间给听诊器提供外部电源。依靠外部电源和互连件的没有内部电源的这种听诊器在远程医疗应用中被广泛使用，其中听诊器被使用于将人体的声音捕捉到外部移动设备中，以将其传递到远程收听者处。需要外部电源的电子听诊器的另一使情况是，当听诊器与分开的移动设备协同使用的时候。在这种情况下，听诊器传感器不旨在被使用作为传统意义上的自发的听诊器，而是旨在仅被使用作为用于诸如移动电话或者平板电脑或者计算机的主要设备的外部声学传感器，主要设备管理诸如滤波、用于头戴受话器的声音放大的大多数功能以及总体控制功能。
[0049]图5示出了具有扩展感测器的电子听诊器。感测器还包括用户界面输入、运动感测、生理感测和诸如光源以及图像检测传感器的光学功能。对于用户输入，按键可包围壳部的侧面设置，或者触摸传感器可被相似地放置于听诊器的侧面或者听诊器的顶部上，以提供触摸屏功能。还在图5中示出的是，被安装在听诊器内部的加速度传感器提供了运动感测，该运动感测可被使用于用户界面输入、方向感测、在患者身体上的听诊器的位置感测或者被使用在诸如心肺复苏的治疗应用中，在这种情况下，加速度传感器能被使用于测量患者胸部的上下起伏。生理感测功能可被包括在本发明中，包括被放置于与听诊器的膜片同一平面或者几乎同一平面以及被放置在膜片上或者诸如膜片保持环上的外围区域上的心电(ECG)电极。图像传感器还能被放置为围绕用于感测诸如血氧水平或者血糖水平的生理参数的膜片的外围。LED光源还可被放置为围绕膜片的外围，或者可被放置在在听诊器上的任何其他位置上，以提供被使用于检查患者的高强度光源。在显示器上的位于听诊器的顶面上的LED灯还可被使用作为通用光源，从而显示器LED灯结合了显示信息的目的和作为用于诊断的光源的目的。摄像头可被放置在听诊器上，其还可被使用于对皮肤或者其他图像进行摄像，捕捉用于电子医疗记录的图像，或者摄像头可被使用于脉搏血氧饱和度或者血糖的测量。
[0050]图5中所示的另一构件是在听诊器壳部内部的内部麦克风。该麦克风能被使用于捕获用于记录或者医疗记录的语音和环境声音，并且通过使用听诊器传感器和麦克风作为要被使用于噪声消除的两个声源，对于环境噪声消除功能，麦克风还能被使用于感测环境声音。
[0051]图6示出了与听诊器上的连接插孔相关的功能。可能的是，使用多重连接的方式，相同的插孔被使用于头戴受话器、无线通信设备、用于将数据写入听诊器或者从听诊器读取数据且存储数据的外部存储器、USB接口设备、包括之前已经列出的设备的外部生理测量设备或者用于外部接口的连接件，并且/或者其由包括手机、计算机或者平板电脑的多种装置控制。还能够连接外部设备，该外部设备可提供听诊器端和包括手机、平板电脑和计算机的移动设备之间的接口功能。因此，连接插孔是多用途接口，该多用途接口给听诊器提供了丰富的扩展功能，同时保持了完备的手持听诊器的紧凑的物理形态。在优选的实施方式中，连接器是在诸如手机的其他移动设备上常用的3.5毫米的拾音连接件。然而，通过使用诸如微型USB或其他连接件的其他常见的连接器形态能实现相同的功能和便利性。
[0052]图7示出了可被使用在连接插孔上的电连接件。如图7所示，例如，它们提供了3.5毫米连接件上的连接。具有左声道、右声道、接地连接件和电源连接件。接地连接件旨在提供用于其他信号的电接地参考。左连接件和右连接件被使用于从听诊器到外部设备或者头戴受话器的声学输出，或者用于进入到听诊器的声学输入。电源连接件旨在用于将电源输入，以给听诊器供电或者给内部电池充电。电源输出能够被实现以允许听诊器对被连接到插孔的外部外围设备供电。这些外围设备在之前被描述过，并且包括通信设备、生理测量设备、数字存储设备和其他之前列出的设备。在连接插孔上的信号还能被多路复用，以执行多重功能。例如，当左通道连接件被使用于听诊器声音的声学输出时，右通道连接件能被使用于使用模拟信号或者数字信号的双向串行通信。在该结构中，外部设备能控制、编程且配置听诊器，无论是在特定的操作模式或者使用听诊器听患者时。其他功能可被多路复用于这些引脚/连接件上，诸如串行数字音频流、USB或者其他高速数字通信。该连接件的目的在于提供丰富的扩展功能，同时将相同的插孔用于简单的头戴受话器连接。
[0053]图7B示出了使用诸如微型USB连接件的不同的连接器可实现的相同的功能或者甚至更丰富的功能。该连接件能提供模拟音频、数字音频、数字通信、电源输入和输出以及远程控制。尽管示出了3.5毫米的插孔和微型USB插孔，本发明还可使用多种其他互连件来实现，其中4线或多线适用于外部环境的连接，用于音频、数字以及电源的传输。
[0054]图8示出了插孔连接件的机械外观。插孔不仅提供了听诊器与外部设备、头戴受话器以及电缆之间的电连接，还用于以稳健的方式机械地稳固连接，以确保当在具有拉扯、拖拽、摇晃动作的崎岖的环境下使用听诊器时，外围设备不会脱落，或者连接件不会断裂。
[0055]图8A示出了在连接件上的螺纹，在这种情况下，阳性的插头可具有螺纹，以机械地固定连接。图SB示出了摩擦配合，其中插头被插入并且通过摩擦力被保持于原位。图SC示出了卡口式配置，在这种情况下，阳性的插头具有进入到狭槽中的突出部，并且插头随后被旋转，以固定卡口式连接件。以或多或少类似的方式，图8D示出了被附接于阳性的插头的夹持部，其可被弹簧安装且接合到开口，并且将插头锁定到位置中。
[0056]在希望更多常规的听诊器式的头戴受话器被附接于听诊器方面，这些机械配置特别地适合于听诊器。在这种情况下，听诊器电连接于且机械地附接于外部听诊器式的头戴受话器，听诊器可具有电缆或者管部，电缆或者管部随后被连接到具有用于左右头戴受话器的刚性臂部的更传统的听诊器式的头戴受话器。在这种情况下，用户和可能处于恶劣的环境中的紧急医疗工作者可围绕脖子地穿戴听诊器，并且在本发明中描述且在图2中示出的较小的听诊器，即是构件9，不会丢失或者从听诊器式的头戴受话器脱落。
[0057]图9示出了在本发明的连接插孔上的电源控制。电源终端和接地终端被连接到插孔连接件。根据特定的操作模式，电源连接件能给外部设备供应电源，或者能将电能从外部电源输入到设备中。当从外部电源提供电能时，其通常被使用于给整个设备供电并且给电池充电，或者仅给电池充电。具有充电电路，充电电路控制从外部电源给电池充电，典型第，根据特定的电池化学性质的要求，调节可充电电池的电压和电流水平。充电电路通常还可通过中央处理单元或者微处理器来控制。微处理器能监控充电过程的状态，并且它能启动或中断充电程序。
[0058]当在插孔上的电源连接件被使用于给外部设备供电时，必须控制给外部设备的电能传输。本发明包括对外部设备的电流和电压控制，该控制允许中央处理单元确定且决定适合于传输给外部设备的功率水平。在一个实施方式中，最简单的实施方式是，电源通常是诸如单一输出电压调节芯片的单个半导体设备，其将调节的电压供给电源连接件。该电源可在“无声”的基础上传输，或者中央处理单元能自动地来启动或者中断电源，或者根据由用户手动控制的结果或与外部设备通信的数据来启动或者中断电源。在更复杂的配置中，电源或电流控制电路通过给中央处理单元的电压或电流反馈，由中央处理单元控制或监控。随后，对于低功耗设备或需要限制电流的设备，限制电路能被提供到外部设备，或者为了调节被传输到外部设备的电压或电流，能够调节电压供应或电流供应的输出电阻或输出阻抗。在一个实施方式中，经过被连接到外部电源连接件的电阻件的电压能被接通或者断开，并且电压供应和外部设备之间的电阻改变。通过能测量被连接到电源连接件的外部设备电压和电流特征，中央处理单元随后能确定外部设备所需的电能的量，并且从而确定是否启动高电流电源单元或者中断它，并且给外部设备提供节流的或者限制的功率水平。综上所述，能通过控制输出电阻、电源输出连接件的电压或电流来控制对外部设备的电能传输。电路能够可选地测量由外部设备给出的负载的电流、电压和阻抗特性，从而确定给外部设备的功率输出特征。
[0059]具有给中央处理单元的反馈的电压和电流电路配置的进一步的益处是，中央处理单元能使用外部设备的电压和电流特性作为识别的形式。例如，可由外部设备给出对在插孔上的电源输出线的不同的电阻值，并且通过确定在从本发明流到外部设备中的给定的电压下的电流量，中央处理单元随后能使用内部算法或者查询表来识别目前连接的外围设备的通用类别或者分类，或者它可对外围设备的性质、类别或者特定标识进行非常具体的判定。可选地，低功耗、低电流输出能够使得给外部设备供应正好足够的电能，以给设备提供数字信号输入，以识别其自身，在这一点上，功率控制算法能确定使用于启动外部设备的功率设定。
[0060]图9所示的双向电源功能允许本发明从外部电源充电，并且以调节的方式给外部设备和装备提供电源。这种外部设备可包括无线通信附件、音频控制附件的外部听筒、诸如手机和平板电脑以及笔记本电脑的移动设备的接口、之前列出的外置生理测量设备、用于存储和数据通信的外部数字设备。
[0061]外部设备的电压电流特性还能被使用作为启动或者中断功能，其中，外部设备的特定的电压和电流组合或者负载阻抗特性能被使用作为识别形式，以将外围设备分类，从而允许与本发明一同使用或者被锁定且阻止使用。设备设计者能通过该机构设定具体的电阻值，中央处理单元测量且识别该电阻值，并且使用这些特定的值来确定是否与外围设备通信或者执行为了防止给定的外围设备被连接的锁定或者中断功能。使用这种简单的机构，中央处理单元能确保仅经批准的设备可被与本发明结合地使用。非常具体的电阻值可使用作为经批准的设备的唯一识别。可选地，可给在插孔上的电源连接件具体的电压或者电流水平，其为由中央处理单元测量到的特定的电流或者电压，从而使用电压或电流作为唯一识别，并且启动或者锁定机构。使用的唯一的电阻值可被设计为不属于工业中目前使用的标准的电阻值的5%或1%的部分，并且可为需要由标准电阻串联或并联组合构成的电阻，以得到通常不使用或者可从现成的元件获得的电阻值、电流值或者电压。通过使用唯一的电阻、电流或者电压作为识别，该值可成为可接受的外部设备的“商标”标识。
[0062]上述电源控制方法适用于除了听诊器之外的广泛类型的设备，并且能被使用于手机、平板电脑和许多其他智能设备或者外围设备。
[0063]图10示出了由4线的3.5毫米或者2.5毫米的标准音频插孔和插头实现的多种功能的表格。然而，应注意的是，其他标准的连接器也可被使用于相同的目的，诸如USB、微型USB或其他定制的插孔和插头布局。在使用3.5毫米或者2.5毫米的4线的连接件的情况下，主功能连接件为如上述的左音频输出、右音频输出、接地以及电源输入/输出。尽管其他连接件是可行的，但是其中所列出的顺序是，尖端、环1、环2、环3。这些连接件可被切换或者多路复用以执行其他功能。左音频和右音频模拟信号可被切换成为USB插头和负信号，促进通过标准听筒插孔的全数字通信链路。在该配置中，用户可插入标准的听筒，并且收听模拟音频，或者可将USB接口连接到外部移动设备或者计算机设备，并且执行数字音频和数据通信。另一可选实施方式是，在一个连接件上设置模拟音频输出，并且使用第二音频通道替代串行模拟或数字数据通信。该数据通信可仅为一个方向的通信或者两个方向上的通信，并且可采取模拟数据通信信令方法或者数字数据通信信令方法的形式。
[0064]应注意的是，尽管单个插孔在本发明中是优选的，特别是为了实现小尺寸的且低成本，但多重音频和数字数据通信方法、与外围设备的互连、充电方法以及给外部设备传输电能或者从外部设备传输电能都可使用多于一个的连接件来实施。还应注意的是，模拟信息和数字信息、音频信号以及功率信号的通信都能使用无线连接件来实现。
[0065]在无线电能传输的情况下，能在外部充电器和被连接到内部可充电电池的充电电路之间进行感应、电磁或电容连接。本发明还可考虑其他的无线充电的技术。在这种情况下，听诊器壳被放置在充电垫、对接设备上，或者被物理地靠近无线信号地放置，该无线信号被连接到听诊器内部的充电电路。相似地，音频和数据通信信号可使用基于诸如蓝牙音频、蓝牙数据、W1-Fi或其他自定义的或无线标准的无线特性的标准的数字数据通信被传递到听诊器或者从听诊器传递。
[0066]图11示出了听诊器的发明的新的方面，其为提供给用户且由用户控制的滤波和信号处理设置以及用于该设置的用户界面设计。本发明使用模拟和/或数字信号处理来进行适用于心脏、肺部和其他身体声音信号的处理的音频滤波。在传统的机械或者电子的听诊器中，传统的是，提供有限数量的滤波器，滤波器不能被用户调节。通常由通常被称为“贝尔(Bell)”的用于低频收听的滤波器以及通常被称为“膜片(Diaphragm)”的用于高频收听的滤波器。贝尔滤波器同时被使用于心脏的声音，并且膜片滤波器被使用于肺部的声音或者听心脏瓣膜。在某些电子听诊器中，还具有全频率滤波设置，其允许将较宽范围的音频传递给收听者。
[0067]在图11中，给出了更先进且灵活的滤波器和/或音量设定机构以及用户界面。这与传统的贝尔和膜片模式有显著的不同。在图1lA中，示出了频率标度，其中，信号处理电路和软件通过的频率范围通过通常为LED灯的指示器在水平的频率标度上示出。可选的，标度能使用具体的数字测量被识别，通常以赫兹测量，或者具体的标度数字表示可被省略，并且指示器仅以对于用户简化的方式示出频率的范围，这表明，低频、高频或者其他所选的频率范围标度通过信号处理功能被传递或过滤。用户可设定这些滤波设置，并且按照个人喜好自定义频率范围，并且将设置保存到存储器中。可选地，多种滤波器可出现且提供给用户，其提供了供用户选择用于收听给定的生理现象的频率的简易的机构。如所示，在听诊器上的频率标度的存在是创新的。此前，对贝尔、膜片和/或全范围滤波器提供了简单地多的指示件。
[0068]图1lB中，示出了信号处理功能和滤波器的更图形化的显示。在该更图形化的显示中，能显示滤波器带宽和振幅的更准确的表示，其中带宽沿频率标度被示出，并且振幅沿幅度或分贝标度被示出。当所选滤波器改变时，被使用的特定的滤波器能被显示或高亮。该滤波器特性被称为“传递函数”或者“波特图”。该显示可示出可供用户选择的不同滤波器的多种传递函数，允许用户从不止一个滤波器选择特定的滤波器。因此，图形化的用户界面可被使用于呈现用于用户选择的多种滤波器，或者它可被使用于显示目前正在使用的特定的滤波器。可选地，以高亮目前正在使用的滤波器的方式，多种滤波器可被示出。
[0069]图1lC示出了进一步改进的图形化用户界面，其中，用户能使用触摸屏，以拖拽传递函数图，从而满足他或她的特定的收听需求。低频的截止频率能被左右拖拽，高频截止频率可被左右拖拽并且振幅的量能被上下拖拽，其中，振幅是统一越过通频带的，或者振幅被分成分段，以便某些频带较为大声并且其他频带较为小声。
[0070]拖拽操作可通过触摸屏执行，但是也可包括可选实施方式。可使用内置加速度传感器，其中，听诊器的角度能被使用于平移截止频率和/或振幅曲线。另一加速度传感器方法是，使用摇晃动作以给定方向上下左右地“点击”曲线。
[0071]图1lD示出了将任何滤波器、音量、振幅或者信号处理的设置保存到特定的存储器位置中以用于之后的简单的再调用。设置存储区能被数字地标记，或者它们可被与诸如心脏、瓣膜、管道、颈动脉杂音或在临床环境中有含义的其他特定的标记的特定的临床诊断功能相关联地标记，给每个设置存在区使用文本名称。
[0072]在图11中描述的用户界面被显示在被放置在听诊器自身上的显示器上，在优选的实施方式中，显示器在顶表面上。可选地，用户界面被做在移动设备或者计算机上，并且设置被传递到听诊器，或者当音频数据流或信号被接收时设置在移动设备中被执行，或者设置被接收且从移动存储器提取。
[0073]图11示出了在数字听诊器和数字信号处理的能力方面优于目前使用的现已技术的听诊器的进步。贝尔和膜片的模式体现了机械听诊器的非常有限的机械滤波能力。即使当开始使用电子听诊器时，传统的观念是，用户界面必须保持旧的模式，并且必须给用户呈现出简化的选择设置。电子听诊器的用户界面因此不能给用户提供通过数字信号处理变得可能的改进的选项。本发明创新的是，它给用户提供了更强大的设置选项，该设置选项用于设置在听诊器上的滤波器且用于根据特定的临床应用以及用户的特定的收听需求自定义滤波器。除了过滤器和信号处理的临床归类和分类，用户界面和滤波器设置功能还能被使用于调整听诊器信号处理，以满足收听者的收听和听觉需求，适应特定的听力缺陷的用户的。
[0074]图12示出了进一步的用户界面和用于设置或者编程听诊器的信号处理能力的方法。在该配置中，听诊器通过有线或者无线通信链路被连接到平板电脑、手机或者计算机，或者通过WiFi或无线链路被被连接到远程计算机系统。在该配置中，用户可在平板电脑、手机或者计算机上选择或者编程所需的听诊器信号处理设置，或者通过直接连到听诊器的无线链路访问该设置。该滤波器设置可基于从组或库提供的滤波器，或者能被选择或在用户界面装置上设置的自定义的滤波器，所述装置为平板电脑、手机、计算机或者远程服务器。设置能基于诸如心脏声音、肺部声音、颈动脉杂音、肠道声音、胚胎的声音等的临床需求或定义。更具体地，心脏声音设置可被更清楚的分类为第三心脏声、心脏衰竭、瓣膜声、检测弱声、杂音等。肺部声音可被分类为疾病类别，诸如肺炎或哮喘，或者可被分类为哮鸣音、湿罗音、干啰音等。可选地，如上述讨论且在图11中示出的，用户能根据特定的需求调节且自定义滤波器特性，不同的是，对于该用户界面装置，诸如菜单选项、键盘输入或者触摸界面设置可通过平板电脑、手机或者计算机来完成。
[0075]图12进一步示出了适应且调整听诊器的信号处理特性以满足听力受损的用户的特定的需求和听觉需求的可能。在这种情况下，临床或生理分类可进一步由听力受损的特定的用户调整。图12示出了被连接到平板电脑、手机、或计算机(下文中也被称为“移动设备”)的耳机。随后能在所述移动设备上执行听力测试，并且因此结果被使用于调整在听诊器中的信号处理和数字滤波设置。具体地，在听诊器上的音量设置可被调整，以便音量和放大范围以及特定频带的振幅能适用于调解用户的听力中的任何不足之处。可选地，来自由专业人员完成或者由用户预先完成的听力测试的数据能被下载到在听诊器编程软件中的滤波调整数据中，或者从外部源导入，所述数据被使用于根据之前地或分开地执行的听觉测试改变听诊器信号处理和滤波器。该方法因此使得用户能够根据听力测试或者基于听觉测试调整需自定义的听诊器滤波的滤波特性或者信号处理，听力测试在由用户调整听诊器的时候在本地进行，而听觉测试由用户或者由听觉学专业人员预先地进行。
[0076]被使用于自定义用户的听觉喜好或者缺陷的适应滤波器能被使用作为被应用于标准滤波器的“全局传递函数”。因此，用户能适应他/她的听力需求地编程，并且根据之前描述的用于心脏、肺部等的选择偏好分开地选择特定的滤波器。能以任何理由进行相同的全局适应，包括收听者的个人喜好。
[0077]图12示出了数据文件或者数据结构，其内容在当它们被下载或从外部设备传送到听诊器中时用于指定数字滤波器或者数字信号处理功能。按照惯例，通过系数或者数据表来定义数字滤波器。本发明扩展了数据结构，以包括这些系数以及用户界面数据、显示数据以及用户交互数据。在这种情况下，其意图在于，术语数据表示听诊器软件所需的任何信息。用于给定滤波器的数据结构因此包括下列元素:诸如，在图11中的那些LED灯应该发光以表示滤波器的频率响应;或者给定的滤波器如何被如图1lB或图1lC中所示地图形化地呈现;和/或诸如被使用于给定滤波器的设置的标记或者名称的信息。这种综合数据结构因此提供了丰富的数据集，其中听诊器所使用的数字信号处理说明不仅定义了信号处理特性，还定义了由用户使用的口语化的术语或标记，或者能促进用户友好型听诊器的用户交互体验的显示设置。被包括在滤波器数据文件或者数字信号处理说明中的进一步的信息元素还包括用户与听诊器的交互的元素。例如，信息可包括最优选的信号处理或滤波设置、在任何给定的滤波器之间的切换顺序以及有助于听诊器的使用和滤波器的设置的其他数据。例如，用户可具有默认使用的特定的滤波器，或者当听诊器第一次被开启时，用户可具有在大量滤波器功能集之中首要喜好的两个滤波器，并且数据结构包括这样的信息，以便用户容易在喜好的滤波器之间切换，并且随后进一步行动、深入到文件夹库中，以使用不太喜好的滤波器。
[0078]为了清晰，数据文件或者结构因此不仅包括信号处理系数或算法，还包括如下的用户界面信息:滤波器选择键如何会被呈现在显示器上；以及诸如默认和喜好的滤波器的识别的用户界面动作；当通过选择键滚动时所提供的滤波器的顺序;滤波器的标记或名称；以及在当操作且选择滤波器和音量设置时驱动用户与听诊器的交互的其他数据。
[0079]本发明因此提供了用于在听诊器中处理音频信号的非常新颖的功能，其提供了扩展的滤波器设置以及每个滤波器中的扩展的调整设置以及选择且设置这些滤波器的多种方法。通过提供被保存在听诊器的存储器中的滤波器或信号处理功能的集合或库，或者提供可从互联网下载或者从移动设备传送到听诊器的库和功能，本发明还提供了选择该滤波器的简化的方法。
[0080]图13示出了在本发明中进行的数字信号处理的进一步的益处，其中，根据给定的滤波器的频带来调节不同滤波器的振幅特性。该调节可被进行且预编程或者稍后编程到被保存在听诊器存储器中的标准滤波器或者自定义滤波器中，并且由信号处理电路执行。公知的是，相对于频率而言，人类的听觉并不是一致的，并且灵敏度并不跨越整个音频频谱。已知的弗莱彻芒森曲线显示了这些变化的特征，并且这些变化还是心理声学上的。在图13中所示的是三个滤波器，其仅用于示例目的，其中，滤波器A、滤波器B、滤波器C中的每个的带宽和振幅都不同，该设置考虑到了人体不同的部位发射不同的频率可能性。通过允许在滤波器之间的振幅设置改变，在听诊器上的给定的音量设置能被进行，以给用户提供一致的收听体验。因此，在示图中，可能的是，通过滤波器A的来自人体的低频信号在振幅方面比通过滤波器B的中频信号大得多。通过将滤波器A的振幅设置为比滤波器B的振幅更低，收听者将感知到通过滤波器A的身体声音在响度上与通过滤波器B的身体声音相等。因此，通过允许滤波器振幅补偿心理声学现象和身体以不同的响度水平发射不同的频率的事实，用户能在听诊器上听到给定的音量设置水平的不同频率的信号，并且能找到对于不同的滤波器设置的范围来说舒服的音量设置。如果不是在这种情况下，对于音量控制的给定音量设置，声音通过一个滤波器听起来可能是不舒服地大声，而通过另一滤波器的则又太过小声。
[0081]图13示出了用于信号处理听诊器声音的进一步的配置，其中使用了诸如在图13A中全都由标记“移动设备”表示的智能手机、平板电脑或者计算机的中间移动设备。在该配置中，听诊器声音在听诊器内部被可选地滤波或者部分滤波，并且通过有线或无线方式传递到移动设备，并且进一步的滤波软件在移动设备中执行进一步的信号处理，结果通过头戴受话器再现给倾听者。在该配置中，听诊器用户界面大量地通过移动设备表现，使用通过移动设备和触摸屏界面可行的用户友好型应用(app)和用户交互的功能。因此，听诊器在大多数情况下变成外围音频感测设备，并且许多用户交互功能和数字信号处理功能在移动设备中执行。可选地，该功能可在听诊器和移动设备之间共享。通过将听诊器的许多功能卸下且集成到移动设备中，能够显著地节省在听诊器实际的硬件需要的中的成本。本发明因此包括分割听诊器和移动设备之间的功能的能力。
[0082]上述的滤波器选择程序与现有技术听诊器的程序的不同是显著的创新。历史上，出于简化呈现给繁忙的临床工作者的选择的目的，听诊器用户界面保留了贝尔和膜片模式。它一直被听诊器设计者保留，贝尔和膜片滤波模式在医疗实践中如此根深蒂固，以至于需要临床工作者理解诸如频率、带宽和频率响应的概念的滤波选择的更复杂的概念完全违背了临床工作者能够迅速开展工作的需求，因此使用简单的用户界面，并且使得电子听诊器的功能与之前使用的机械听诊器的功能相关联。已被普遍教导的是，在电子听诊器中的数字滤波和信号处理应该尽可能地匹配、模拟或模仿传统机械听诊器的音频和频率特性。因此，之前在电子听诊器中使用的带通滤波器被标记为贝尔或膜片，并且被设计为匹配具体的机械听诊器的特定的贝尔和膜片特性的非常具体的频率响应特性，或者至少是贝尔或膜片传递函数的理想变形。本发明与这些现有教导不同的是，模拟电子听诊器中的数字滤波器以匹配理想或实际的机械听诊器的特性意味着，已经使用了多于一个世纪的机械听诊器的缺陷实际上在新的滤波功能的实施方案中是需要的。然而，传统的机械听诊器滤波和音频传递特性被通过空气管连接到收听者的耳朵的声音传递的限制以及贝尔和膜片机械设备的合理的形状和尺寸的限制严重阻碍。因此，产生匹配、模拟或者模仿该有缺陷的传递特性的数字滤波抵消了允许基于包括低截止频率、高截止频率、带宽、振幅设置等的滤波特性的滤波器参数的产生和设置的益处。本发明的创新性是在作为更纯粹的数学概念的带宽和传递函数上分配现有技术滤波特性和设置以及基础滤波器，而不是机械听诊器的建模。
[0083]关于用户界面，之前被限制于设置的诸如贝尔、膜片或它们的临床心肺等效物的电子听诊器，加强了过于简单的选择设置。因此，在本发明中公开的方法是之前从未在听诊器上出现过的新颖的用户界面设计，其中，提供了用于在频率或赫兹标度上或在图形显示器上显示滤波器带宽的不同的方法。
[0084]给出了产生自定义或特定信号处理方法或数字滤波器的能力的本发明的另一独特的特征是，本发明提供了用于共享或者分配被设置且设计用于非常具体的应用的特定滤波器的方法，或者满足给定的用户的偏好的方法。因此，本发明的另一独特的方面是用于分享或分配数字滤波器的方法。步骤如下:
[0085]用户选择特定的滤波器特性，如前面描述的用户界面方法允许地指定它的参数。接下来，用户保存该设置，可选地提供用于滤波器的名称。名称能为任意的，诸如以给定的临床工作者命名，或者以给定的病理等命名。该命名由用户决定。下面的步骤是保存滤波器，并且可选地将滤波器上传到服务器，或者通过电子通信装置将滤波器数据传送给一个或多个其他用户。使用之前描述的其中一种通信方法，接收方或者网站的访问者随后能下载所设计的滤波器，并且将它载入到他/她自己的听诊器存储器中。因此，该程序提供了用于定义信号处理算法或者数字滤波器且保存、上传它或者共享它的方法，并且使得其他人能够将算法或滤波器载入到其他听诊器中。
[0086]用于滤波器的这种共享的一个应用可存在于教育环境中，其中，教育工作者能定义非常具体的且以特定的方式增强特定的身体声音的滤波器，以有助于学生更好的学习。在另一应用中，研究者可设计满足独特的研究程序的需求的滤波器，并他们希望将滤波器分配给需要进行相同测量的其他组员。第三种需要该滤波器是公司，诸如左心室辅助设备(LVAD)的制造商，出于检测LVAD的失败或下降的性能的目的，其定义了被特别调节以检测来自LVAD的声音的滤波器。制造商能随后将特定的滤波器送到在使用于检测特定LVAD性能的领域中的临床工作者和工程师的场地中。因此，具有许多应用，在这些应用中，理想的是，定义滤波器，并且使得它们可用于被其他用户下载到他们的听诊器中。在所有这些应用中，滤波器被限制于比尔或膜片或其他这种简单的分类的传统方法完全否定了使用数字信号处理和数字滤波调整听诊器声音的可能。
[0087]用于将新的滤波器载入到听诊器的另一方法是，其中数字滤波器设计者使用诸如Mathworks的Matlab软件的第三方软件包来设计滤波器的系数，或者设计用于听诊器声音的信号处理的完全新的算法。在算法开发中，以高级或者汇编语言编写的计算机代码可能是必要的，或者诸如Simulink的工具能被使用以自动地产生代码。在这两种情况下，方法中的步骤是开发用于数字滤波器的系数或者用于完整的算法的代码，并且随后将代码或系数下载到存储在听诊器中的听诊器信号处理硬件或软件中，以被存储或被执行或被使用于处理身体声音。开发新的滤波器算法是最困难的方法，然而，本发明提供了这种能力:听诊器包括用于数字信息、数据、代码和软件的从外部设备到听诊器存储器的通信的装置。应注意的是，该方法能包括本发明中公开的用于听诊器和诸如移动设备、计算机、外部存储器、月艮务器以及其他外部设备和系统的其他设备之间的数字通信信息的所有步骤。因此，通信链路被使用于将滤波器和信号处理算法和数据传递到听诊器中。
[0088]本发明允许不同型号或版本的听诊器被编程以提供不同级别的滤波权限。因此，相同的听诊器能被编程为仅允许一个滤波器设置，然而另一型号能被编程为允许多个滤波器被编程。这允许了由软件和滤波权限产生的价格差。
[0089]图14示出了关于将听诊器附接于听诊器式的头戴受话器或常规的头戴受话器的进一步的说明。听诊器具有插孔，其允许头戴受话器非常方便地连接。图14中所示的将多种类型的头戴受话器连接到听诊器的能力，包括但不限于听诊器式头戴受话器、入耳式头戴受话器或者耳机/耳塞或者耳盖或挂耳式头戴受话器。不论所使用的头戴受话器的类型，公开了保持装置，保持装置有助于将插头稳固地连接到听诊器，以便插头在正常活动期间不容易从听诊器脱离。其在插头和听诊器之间提供了附接力，该附接力大于通常与被插入到连接插孔中的插头相关的附接力。本发明包括多个不同的固位装置。螺钉可被使用于将力施加给插头或插头上的导体，以保持插头的插入。可选地，可在阴性的插孔的部位设置螺纹孔，而相对应的螺纹在阳性的插头上，以在插头和听诊器之间提供螺钉连接。另一可选方案是，提供卡口槽，在这种情况下，插头具有卡口式边缘，以便插头被插入，并且随后被旋转，以锁定卡口连接。另一可选方案是提供与阴性的插头孔邻近的锁定孔，相对应的锁定臂与锁定孔接合。
[0090]由于用户的部分活动能导致听诊器从将听诊器附接到听诊器式头戴受话器的线缆或管部脱落，锁定机构或保持装置是特别有用的，其中听诊器式头戴受话器与听诊器结合，并且头戴受话器被穿戴为围绕用户的颈部。如所示，使用上述的其中一个保持装置将在其端部具有插头的线缆附接到听诊器，或者简单地直接插入，依靠在阴性的插孔中的自然力牢固地接合阳性的黑色物件。在电缆或管部的另一端部，相似或相同的保持装置可被放置在结点中，以便电缆或管部能在听筒所位于的上端部和听诊器所位于的下端部被牢固地保持。被放置在结点的固位装置是可选的，并且电缆和管部可被永久地附接于结点。在电缆和管部的两个端部提供拆卸结构的益处是，如果电缆被磨损或需要替换，能够在两个端部处非常简单地进行拆卸，并且将替换的部分/管部提供给用户，而不需要替换或维修在顶端部的听筒或在底端部的听诊器。
[0091]听诊器式头戴受话器包括刚性管臂部，较小的扩音器沿着耳塞位于其顶部。因此，听诊器式头戴受话器是完整的电子头戴受话器，在其尖端具有输出换能器。结点盒可选地包括电子电路或促进与其他外部设备的进一步的连接或通信的其他连接。无线选件提供听诊器和/头戴受话器和诸如移动电话、平板电脑或计算机的远程设备之间的诸如蓝牙或WiFi的无线通信，或者提供与远程设备的WiFi连接或互联网连接。插孔被可选地包括在结点中，以提供任与何上述设备和系统的线连接。结点可进一步可选地包括与充电器连接的装置，充电器能随后给听诊器内部的电池充电，或者结点可包括在结点内部的主电池或可充电电池，以给听诊器供电，或者给听诊器提供备用电源或者充电电源。结点还可包括麦克风，以便具有刚性管臂部的听诊器式头戴受话器可被使用作为用于移动电话的听筒。结点可包括诸如语音或数据记录的许多进一步的功能，其中，在结点中的电路与听诊器通信。
[0092]图15示出了无线链路配置，其中，听诊器与无线的头戴受话器或耳机无线通信，并且/或者与诸如手机/平板电脑或计算机的移动设备通信。在该配置中，手持的无线听诊器是可行的。进一步的无线链路或者可选的无线链路可通过WiFi或者更长距离的通信协议被设置到互联网，以有助于远程医疗或远程收听。在连接不止一个设备的无线链路的情况下，需要多链路协议，以便多个点对点的无线通信可行。
[0093]图15示出了物理配置，其中用于感测身体声音的听诊器或者听诊器传感器被物理附接或连接到形成一个连续的单元的移动设备。在这种情况下，听诊器可选地包括如上述的用于生理测量的其他外设功能。
[0094]图16示出了用于听诊器的物理结构的实施方案，其中，不同的模块能被堆叠且附接，以形成模块化堆叠层。在图16中，示出了3个模块，模块A、模块B、模块C。通过堆叠模块且将不同的模块附接到彼此，它们可通过当模块附接时产生的连接互连。例如，系统提供了模块可被包括于堆叠层或从堆叠层移除的灵活性，以便模块A可直接连接到模块C，并且省略模块B。在模块之间的互连能通过传统的板对板连接器或者在一个电路与上面或下面的电路之间的弹簧加载触点来实现。模块堆叠层通过将多种模块保持在一起的锁定装置或附接装置被固定到连续的设备中。该锁定装置能包括但并不限于穿过模块的螺钉、模块之间的插销、磁性附接件、螺纹或者锁定插销。
[0095]模块不需要为互相相同的形状，并且如所示，模块D可连接到模块C，即使他们的形状不同。进一步示出的是，模块E可连接到模块D，因此，本发明包括互连的堆叠模块的灵活的配置。
[0096]图17示出了扩展功能的另一实施方式，其中外部模块被插入到听诊器中。附接装置可为快速连接且分离布局，或者它可为图14中所示的用于头戴受话器电缆的之前的固位保持装置中的一个。外部模块在当被附接时通过之前公开的互连件被机械连接且电连接到听诊器体部。
[0097]图18示出了用于听诊器的外部保护插孔的本发明的进一步说明。小盒容纳了听诊器的操作所需的所有或许多的电子元件。小盒能被回收，以重复使用听诊器的成本最高的构件。外盖部能被更换，并且其覆盖内小盒。在底部上，患者接触表面也能被更换。因此，夕卜盖部或护套和/或患者接触表面能设置为一次性产品，其随后能被提供为在临床环境中使用的无菌形式，以防止患者之间的细菌传播。内小盒可选的包括电池、电路以及内部软件，以在外部元件的替换之间限制电子听诊器的使用寿命。电子元件可选的包括检测外盖部的附接和分离的传感器，以便设备能智能地监测用途、无菌变化事件、在无菌盖部中的变化之间的使用时间、电池电量、使用数量和其他使用数据。这些数据能随后被使用于检测关于遵守用于保持清洁的最好的实践和所需的协议的报告。这能通过包括加速度数据而得到进一步的加强。在该方法中，小盒能检测听诊器的运动。因此，它能检测听诊器已经移动超出给定的距离，意味着，它被使用在不止一个患者上，或者在医院中被从一个房间移动到另一个房间。这提供了用于确保听诊器仅在一个空间或房间中被使用的方法，并且/或者听诊器仅被使用于一个位置中，除非无菌盖部在使用之前已被更换。听诊器的操作能被中断，或者向用户发出警告，以提醒用户听诊器已被移动，或者发生了需要更换无菌盖部的其他事件，或者单元在被再次使用之前被放置到回收箱中用于再清洁且重置。该方法能结合本发明中描述的订购方法。
[0098]图19示出了本发明所设想的多种用户交互方法。通常位于壳部的侧面周围的是按钮或触摸件，以引起动作且将输入提供给听诊器。这些按钮尽管优选地位于侧面周围，但能可选地被放置在听诊器壳部上的任何方便的位置。提供显示器，其能可选地包括触摸界面。在听诊器内部，加速度传感器提供用于角度、运动和方向的感测，其还能被使用于用户的输入。例如，以旋转的方式翻转听诊器能被使用于改变滤波操作，该旋转运动应该这样:它应该模仿在当听诊器的头部被旋转以在贝尔模式和膜片模式之间变化的时候执行的动作。相似地，例如，听诊器滤波设置通过该旋转运动可被改变。另一基于加速度的交互可为:摇动听诊器，以唤醒听诊器，或者使听诊器进入睡眠模式或者进入待机模式。能包括麦克风，以提供语音交互或者指示操作的语音，或者其可被使用为语音识别，以识别用户。
[0099]图20还详细说明了本发明和其他使用音频信号作为数据通信工具的其他装置之间的数据通信。由于很多设备利用音频并且能够输出音频信号，音频信号的使用是极其方便的。这些设备包括手机、平板电脑和计算机，其均被示为图20中的移动装置。因此，为了被传输到本发明中，将数字数据转换成图21中所示的音频信号是方便的。如图20所示，虽然本发明优选的是听诊器，本发明并不局限于听诊器，并且在本文中所公开的此方法适用于任意适于利用音频信号来数字数据通信的设备。
[0100]图20中示出了包括使用音频数据作为通信工具的步骤。在一种方法中，来自服务器的信息被编码成数字音频信号，并且被传递到标记为“移动装置”的中间或者本地设备，其可以包括手机、平板电脑或计算机。数字音频数据文件通过USB音频或者无线工具(比如蓝牙)被数字传输到目标设备，这样的通信为数字形式。可选地，数字音频数据被转换成模拟音频流，并且在移动设备的头戴受话器插孔输出，其通过电缆被连接到目标设备上的音频插孔。因此，服务器能够将数字音频文件形式的数字信息以任意数字形式或模拟形式或其组合发送到目标设备。可选地，服务器能够通过互联网、无线局域网(Wifi)或者其他直接的连接与目标设备直接通信，避免需要中间移动设备。
[0101]这种配置的巧妙是反直觉的，因此表现了此通信技术的真实的创新性。原因是在互联网上可得到大量的数字音频传递服务。示例包括苹果的iTuneS、(声破天(Spotify)、云声(Soundcloud)和其他服务平台。重放数字音频声音的功能也被包括在互联网浏览软件中。因此，数字音频的再现也被现今大多数连接于互联网的设备很好地支持，而不需要任何额外的解密软件或驱动器或插件程序。将数字数据转换成数字音频文件的转换可以在不同的位置进行。如图20所示，数据可以被编码成数字音频文件或者“歌曲”，并且上传到服务器。可选地，数字文件可以根据需要在服务器上被编码，并且歌曲继而被直接或通过移动装置传递到目标设备。最终，数字数据可以从服务器下载或者被构建到移动设备内部的软件中，并且在移动设备上该数据继而被编码成歌曲或者数字音频流，并且继而通过在连接时将歌曲播放到听诊器中而被传递到目标设备。此音频编码的巧妙是上述音乐服务平台设置用于购买音乐和歌曲。因此，目标设备的用户可以非常方便地从如此广泛使用的音乐服务器购买数字信息，并且方便地下载到他的或她的目标设备中。数字数据的供应者可以因此利用被数百万用户广泛使用的音乐服务平台的服务作为用于免费或者付费数字信息的分配媒介，而无需投入时间精力到专门的电子商业平台上或者到终端用户来在移动设备中安装定制的软件。因此，利用消费者与存在的音乐分配机构建立或者已经建立的支付及会员关系，歌曲分配方法提供用于软件、特性、许可、订购等销售的平台。音乐也可以被播放到设备并且被设备中的内置麦克风检测。以这种方法，数字内容、订购或信息可以通过电话被传递至现场直播或者在特定的位置的设备，而不需要其他形式的无线通信和复杂的协议。
[0102]图21示出了数字形式和模拟形式之间的加密和解密的示意性形式。增添数字信息到模拟音频流中的挑战是模拟流的平均或直流分量可以被补偿并且难以解密模拟音频信息，本发明提供用于音频加密软件来加密数字数据或者将数字数据转换到模拟音频流的功能，以致最终的模拟音频流可以以成本很低的软件或硬件技术解密，作为一个示例方法，因而产生的音频流可以被补偿，使得零相交可以被方便地用于通过产生补偿基线或零直流漂移的编码将模拟流解密到数字数据流中。
[0103]音频编码的进一步的形式通过在视频的音轨中或者歌曲的声音中嵌入消息数据而被实施。在这种情况下，数字消息或者控制数据被隐藏或者被编码到常规的声音流中，并且收听者可以听不见或者听得见。在这样的编码中，为了恢复数字信息，接收设备分析到来的音频流并且过滤及解码音频，以消除音乐或声道。该消息然后在接收设备中被用于执行控制或者消息功能。这样的方法适于以与视频或者歌曲同步的方式将控制消息发送到设备。这可以通过互联网实施或者可以在现场直播环境中进行，其中接收设备可以通过麦克风接收消息并且实时对公共场所或会堂音响系统上发出的特定编码声音作出反应。这样的消息可以包括具备获取或者购买有价值的项目的权利的许可或者订购密钥和消息、赠券或其他消息。这允许广告商或机构基于群体或个人在给定时间或位置或事件中的到场向其发出奖励或提议。相同的方法可以被应用于收音机或电视机广播，或互联网。该方法允许通过音频流发送数字数据或消息以用于无论什么目的。
[0104]图22示出了本发明的另一方面，其提供了订购设备，基于订购被激活或未激活，订购设备启动或中断执彳丁特定的功能。在图22中，订购装置被标记为目标订购设备，并且可为电子听诊器、其他医疗设备、娱乐设备、厨房用具或者执行功能或者包含多个特征的任何其他电子控制设备。
[0105]图22A列出了可在任何给定时间在订购设备中操作的服务层。在顶层的是全操作，其中，所有特征都是功能性的。在底层，没有任何操作性的特征，并且设备不执行任何功能。在中间层，特定的特征可被部分地启用，或者被设置于劣化层。图22A不旨在全面地列出服务层，但举例说明了具有可被嵌入且设置在订购设备中的不同的订购层的事实，订购设备在任何给定的时间都受制于订购服务状态或层。
[0106]在图22中，示出了目标订购设备。设备可包括内部电池，或者可由外部交流(AC)电源供电。具有控制设备的功能的内部控制器，并且还具有用于控制提供给用户的服务层的控制机构。如果设备是电池操作的，其可包括可充电电池，并且部分订购控制可包括给电池再次充电或者不充电的功能。设备内部存在许可证数据、序列号或者其他数据结构，其允许订购设备被识别，并且允许订购设备存储服务层、权限、订购或任何其他相关数据，以在任何给定时间确定服务层。
[0107]本发明包括用于启用且控制由订购设备提供的订购服务的多种创新的方法。从根本上说，订购设备密钥的接收控制它的功能。密钥设置了服务层、服务的持续时间、能执行的服务的次数或者订购设备可呈现的功能或服务的范围的其他方面。
[0108]在最简单的层，订购者使用键盘或者其他输入装置直接将信息输入到设备中，并且这提供了给设备的密钥。输入意味着可机械地操作键盘，其将由位于订购设备的麦克风、诸如NFC的无线技术或者诸如读取图像的光学技术检测到的声音传递给设备。订购设备可包括在硬件或软件或者硬软件组合中实现的日历或时钟，以便设备能检测且追踪基于时间的订购和特征。许可证、序列号，时钟和日历数据被存储在非易失性存储器中，以便即使在掉电的情况下，重要的订购相关的信息也不会丢失。在掉电导致不能追踪日历或时间信息的事件中，本发明包括通过构建在订购设备中的软件的判定功能，以确定是否禁止订购，并且需要与互联网或移动设备上的参考时钟的同步，为了重新激活订购设备，或者制造短期或紧急许可，以允许设备继续处于全面特征或者部分特征模式中直到日历时间和订购信息能被重建。
[0109]在订购系统的更高级的下一层，用户可使用诸如手机、平板电脑或者计算机的移动设备与订购设备互动。使用如上述的音频数据通信方法、诸如USB的其他模拟信令或数字信令，移动设备通过电缆或无线与订购设备通信。使用诸如WiF1、蓝牙或者NFC通信的机构，无线通信也是可行的，以命名少量的通用协议。用户使用移动设备通过应用(app)或者软件输入订购信息，使用直接的触屏输入，或者使用在移动设备上可用的其他输入装置，诸如，捕捉图像或声音，或者使用诸如指纹的生物识别。这种图像可包括标签、优惠券或者照片。音频信息可为诸如音乐、广告、语音、现场活动或者任何声源的任何声音。在移动设备中的软件或应用随后将密钥提供给订购设备。
[0110]在下一层，订购信息可从服务器发出。信息可被发送到服务器，以控制目标订购设备的订购信息，并且服务器随后可通过互联网将订购密钥直接发送到目标订购设备，或者它可将密钥发送到移动设备，移动设备随后可将密钥发送到目标订购设备。触发密钥所需的服务层信息可为被发送到服务器以告知服务器订购已支付的支付信息，注册信息的某种形式可被发送到服务器，或者关于免费信用积累的某些信息可被发送到服务器，触发服务器，以直接地或通过中间设备地将密钥发送到目标订购设备。
[0111]可提供进一步的复杂层，其中，如上述，信息被输入到移动设备中，该信息被上传到服务器，服务器对信息分类，并且随后直接地或通过移动设备地将密钥最终发送到订购设备。
[0112]设备的启用需要多条信息的相互作用。在设备中，可具有序列号或密钥解密软件，以匹配密钥和序列号，以确保密钥已在给定的设备中被定位，而不是被普遍地定位。许可证号码的数据库或者数据结构能在制造或分销或销售时被存储到设备中，或者有些用户可访问而有些用户不能访问的其他存储信息也能在制造或分销或销售时被存储到设备中。被发送到订购设备的密钥可为一般性的，或者基于被存储在设备中的序列号或许可证，密钥可被加密，以便密钥仅适用于给定的设备。
[0113]当设备未被锁定，并且基于订购层构建服务层时，能通过时间或日期限制操作，通过设备执行的允许的给定的操作的次数或者时间、日期和服务层的复杂的组合能被加密且授权到给定的密钥中。
[0114]可选地，目标订购设备可具有内置读取器或者通信设备，内置读取器或者通信设备允许它自主地确定是否执行功能。可由正在使用或正在靠近订购设备的单独的对象来确定决定和密钥。例如，设备可根据具有特定的条形码的对象物被插入到设备中与否来操作或不操作。例如，在医疗设备的情况下，某些可消耗对象可被检测或者被附接或被插入到订购设备中，并且设备知道的是，有效的或批准的消耗品已被消费，并且正在被使用，并且订购设备仅在批准的消耗品正在被使用的条件下不被锁定。相似地，在厨房用具中，通过订购设备检查具有特别要求的标签的食物原料或产品，订购设备随后使设备运行。因此，用具制造商可确保用具仅在当客户支付或获得特定的原料时被使用。
[0115]本发明设想了用于未锁定的订购设备且启用不同的功能的多种方法。当与移动设备一同使用时，密码可被手动地输入到移动设备的键盘或触摸屏中，并且只要密钥被键入到所装配的订购设备的键盘中，密钥可被传递给订购设备。在光学输入的情况中，移动设备可读取标签或条形码、光学码、特定场所的照片、特定物体或场所的照片或者在给定的时间窗口内取得的所述的图片。GPS密钥可由在特定的时间范围内或时间的时间/曰期窗口中存在于特定位置的移动设备产生。因此，可基于某人所拍摄到的对象和/或者他拍摄的地点和/或者他拍摄的时间来启用订购。同样地，音频输入可被仅基于音频内容或在特定位置或特定的时间窗口捕捉的音频内容地使用。启用订购设备或服务的方法允许组织基于要求参加特定活动、访问特定位置、购买特定产品、不限时间地或在要求的时间窗口内全部完成的激励政策来奖励用户。
[0116]基于所有的这些输出产生用于订购设备的密钥的功能可被构建于在移动设备中的应用或软件中，或者信息可以直接或加密的形式被发送到服务器，服务器可验证信息、请求的有效性，将信息与客户的身份或订购设备、订购设备序列号、许可证数据或其他信息对应上，并且从而产生密钥。
[0117]在本发明中公开的订购设备方法在创新的商业模式和设备控制方面具有广泛的应用，其中，设备或服务的产品成本或销售价格能初步地以相关产品和服务的客户或者购买者的未来的活动作为回报来得到补贴。
[0118]用于建立订购的另一方法包括下列步骤:用户在服务器上建立帐户，与特定的用户的帐户相关联地注册订购设备，并且提供与帐户和设备相关的支付信息。该支付信息可采取关联信用卡或银行帐户的形式作为支付形式，服务器可从信用卡或银行帐户月、每季或每年地扣取订购量。可选地，用户可提交其他信息，以将免费信用积累兑现来替代用于设备使用的货币支付。作为进一步可选实施方式，第三方可代表用户提交信用或支付。任何且所有的这种组合都可随时被使用以继续提供服务。
[0119]在本发明中包括一种支付方法，其中，广告促销或教育信用能被使用于支付订购。在广告的方法中，用户同意观看广告内容，广告内容可能是互动的方式，以使广告商验证用户已经阅读或观看或收听过广告内容且理解广告内容，在互动之后，广告商自动地提交或手动地提交支付信息给服务器，以发放密钥来启用由订购设备执行的特征和功能。在教育方法中，教育内容被呈现给用户，用户参与互动的问答测试，并且一旦通过测试，信用将被添加到用户帐户，以被使用于触发密钥的发放的持续的订购。在某些情况下，可结合支付的方法，以便用户可以结合由广告或教育程序添加的免费信用的方式或者结合所有的三种支付形式来支付持续的订购。本发明包括上述的所有步骤，或者子步骤或者为了触发订购密钥的发放的这些步骤的组合。
[0120]订购设备可采取物理设备的形式，但它也能采取具有多种特征和功能的软件的形式。例如，未锁定的该特征和功能能被应用到在移动平台设备上的应用(app)。在这种情况下，这里所公开的任何方法都能引起许可证密钥的传送或解码，随后使得软件应用(App)进行在不同层的功能。
[0121]在特定的情况下，其中，订购设备是电子听诊器，上面的订购方法中的某些或全部都能被用于启用或禁用听诊器的功能。具体地，订购可被使用为，通过订购能控制听诊器音频输出的允许的音量。当订购有效时，可启用全音量范围。在较低的订购级别，音量可被限制，或者如果设置低成本计划订购，通过被构建在听诊器中的软件可实现且启用有限范围的音量。听诊器可被具有较高级别功能地提供给用户，并且随着时间推移，或者在有限数量的使用之后，音量可降级到传统听诊器的水平，使得它相当于非电子听诊器，或者将音量设置为比机械听诊器高一些的水平，但不足够高到获得全性能设备的全部益处。
[0122]由于听诊器是医疗设备，不可取的是完全关断功能。本发明允许诸如音量水平的特征随着时间推移缓慢地降低，允许用户获得订购期即将结束或者接近完成的警示，并且给用户在功能完全丧失或退化之前重建服务的机会。可选地，给定的特征可在有限的时间段内或永久地退化到特定的级别。在音量控制的情况下，一旦订购过期，输出的级别可被限制为低级。
[0123]—些其他的功能可被用于对音频信号滤波。在全订购级别，多种滤波器可在设备中被启用或者被下载到设备中，反之，在有限制的低订购级别，选择范围或者滤波能力可被限制或者削减。再次地，本发明提供了在一段时间限制或降低功能的机会，以警示用户订购即将过去或者已经过期，并且给用户提供在所有功能丢失之前重建服务的机会。
[0124]听诊器的操作降级而使用不完全丧失的另一种方式是，在订购即将结束或已经结束的条件下限制听诊器被开启的时间段。例如，如果听诊器通常被使用一分钟或更长，当订购即将结束或已经结束时，听诊器的开启时间可被限制为20秒、30秒或40秒。
[0125]通过订购模式或限制使用时间模式的限制听诊器使用的进一步的方法是，控制给内部可充电电池充电的能力。当订购或服务过去时，在听诊器中的充电电路可被完全禁用，或者可允许有限的充电量，以提供有限的听诊器的使用。一次使用的订购可通过限制内部可充电电池的充电权限或通过封闭在听诊器内部的主电池来实现，需要设备被物理地打开，以更换电池。一次使用听诊器或者限制使用听诊器的益处是，上述的可重复使用小盒可包含电池和充电机构或者另一订购机构，以确保听诊器以限制的方式被使用，并且在重复使用之前被封装在新的无菌壳部中。
[0126]因此，听诊器可被设置有全范围的音量控制以及范围广泛的滤波能力，并且在订购即将结束或已经结束的时候，音量范围可被限制，或者滤波可被限制，或者听诊器每次被允许操作的时间段可被限制，或者上述的结合。
[0127]在听诊器的示例中，可使用“歌曲”或声音序列形式的加密音频的订购密钥被传递到听诊器，其从移动设备或其他源的输出播放到听诊器中。听诊器随后解码在音频信号中被加密的数字数据，以相应地启用或禁用功能和特征。
[0128]在听诊器或其他医疗设备的具体的示例中，上述的赞助广告和教育信用支付方式可通过希望到达使用听诊器或相关的其他医疗设备的特定的受众群体的广告商提供。该支付方式和赞助还可被使用于使用设备的患者，其中患者可部分支付或者完全不支付，并且赞助商可根据患者在广告项目、医疗学习或者教育项目中的参与度来添加信用。健康保险组织可使用该系统和方法来部分或全部地支付或者补贴在医疗中的患者或临床工作者的设备的使用。在该方法中，保险组织能另外地监视来自设备的订购设备使用访问信息和测量信息，该设备请求或引导用户参与广告或教育项目，一旦广告和教育项目完成，订购设备被继续启用、被配置或者被禁用。
[0129]数据库能保存用户个人资料，允许组织或广告商给目标群体提供订购信用或服务。该群体可为组织的职工或者诸如医生、特定的专家、护士、学生、儿童、成人等的专业群体。
[0130]订购设备在它们固有的功能性中具有被“黑”的几率，即是，订购设备在欺诈性的条件下被启用。因此，验证或者订购密钥的传送以及安全控制的验证密钥的管理是关键。
[0131]具有多种方法来实现它。在本发明中包括的一种方法是，许可证密钥被存储于在订购设备中的控制器半导体设备中的存储器中。该许可证密钥在制造过程、分配过程期间或者在销售或运送到最终用户的时候被编程到订购设备中。对应的订购密钥随后被存储在服务器计算机中，并且根据被启用的订购被传送到订购设备。通过预先存储许可证密钥于订购设备内部，并且将等同的未锁定的密钥存储于服务器，黑客则极难将正确的订购启用密钥输入到订购设备中，因为密钥可为不能从任何算法派生的完全任意的数字序列。为了使得该方法工作于在订购设备中的控制器软件，需要的方法是，特定数量的无效的订购密钥的下载可导致由订购设备执行的特征和功能的降级或禁用。在随机数量的订购序列的预先存储中的所谓的幸运的猜测的锁定将意味着，对于给定的设备，并没有用于计算密钥的算法。在订购设备中的控制器中，包含该许可证密钥的存储器被内部地加密或者从存储器无法访问。
[0132]为了提供良好的客户服务，在服务器暂时不可用的情况下，或者在导致订购设备不可操作的一些其他情况下，本发明还包括一种方法，其中，通用的解锁密钥被包括在很多或者所有类型的设备中，以便用户可在该异常情况下输入通用或紧急密钥，并且短时间地启用设备。紧急或通用密钥可仅被使用有限的次数。因此，即使用户被告知通用或紧急密钥码，它也将被非常有限地使用。
[0133]订购设备密钥的另一方面是用于将订购设备转换成永久使用设备的措施，永久使用设备再也不需要其他密钥，并且被用于永久使用地永久启用。该方法因此包括的特征是，订购设备可包含独一无二的一个许可证密钥或者多个许可证密钥，如此，它们提供了在永久的基础上的服务选择级别。因此，用户可购买或被赠予具有有限的使用时间的订购设备，其总是在订购基础上被操作，其中，需要继续的订购密钥。随后，在未来的某个时刻，用户可选择支付一定费用，以在给定的服务级别永久地拥有作为全功能单元的设备。可选地，用户可在用于有限时间段的订购基础上使用设备，在该时间段结束时，永久使用密钥在特定的服务级别或特征和功能设置下永久地解锁设备。
[0134]替代在设备中使用日历、时钟或者“使用计数器”，电池的使用能被使用作为用于使用量或者订购设备被使用的时间段的低成本代用品。订购设备随后能简单地允许电池放电，并且随后允许的再充电次数能被使用作为用于限制设备的使用的控制机制。这能通过内部控制器限制充电器给电池充电的量来实现，或者控制器能减少电池电压，并且确保电池电压被允许降低，而在电池电压升高的任何时刻检测到充电。这在使用可替换的主电池或可充电电池的设备的情况下是有用的。电池电压能通过内部控制器被监控，并且随后被写入到非易失性存储器中。如果耗尽的电池被随后移除且替换，控制器能读取之前的电池电压，将它们与目前的电池电压相比较，并且确定电池电压上升，并且因此确定电池已被新的电池替换。控制器软件能随后检查订购计划允许使用的规则，并且确定在订购过期之前的电池可被用户补充的次数，或者确定在订购过期之前的电池可用户被更换的次数。这提供了用于使订购设备生效或失效的非常低成本的机构，并且避免了在订购设备和服务器、移动设备或任何其他外部系统之间的任何通信的需求，或者避免了在设备内部的日历或者时钟的需求。当然，电池电压或者充电算法能结合由外部移动设备或服务器管理的继续订购系统被使用。
[0135]因此，本发明允许了各种各样的订购管理方法，其包括但并不限于:密钥的直接控制和输入;电源控制;来自移动设备或者服务器的密钥的传送；以及用于订购的支付和兑换方法，订购基于购买与订购设备相关或与设备不相关的特定产品、参与广告或促销项目、活动、医疗学习或其他活动或教育项目或者直接支付服务。
[0136]关于支付服务，极其常见的是大量人口拥有移动电话帐户。订购设备，特别是那些与移动设备协作使用的订购设备，可让与管理用于移动设备的订购服务相同的组织来管理他们的订购。例如，与移动设备协作使用或分开使用的医疗或卫生保健设备能成为绑定的移动电话帐户的一部分。这给移动服务提供商提供了由它的客户群使用的多种设备的收入来源。相似地，诸如公用事业公司或者有线订购公司或者银行或者信用卡公司的任何其他继续服务提供商也能管理用于订购设备的支付和许可证密钥。该方法允许设备公司创建订购设备，并且使用订购管理组织的分支和现有基础结构来管理支付程序和订购密钥。
[0137]图23示出了听诊器的可选机械设计。在图23A中，听诊器在底部包括传感器或换能器表面，该传感器或换能器表面与患者接触以检测身体的声音。听诊器主体包括轴，该轴通常成一定角度地从听诊器的基部发出，并且被连接在轴和听诊器主体之间的接合点。轴和听诊器主体可以被一体成型。轴可以是空心的并且设置有内腔体，内腔体被电池占用。附接件使用附接机构被附接到轴，从而如图23B所示形成电接触以将电池的端子连接到听诊器电子器件。附接的盖部或盖部还包括扬声器并且在声学上耦合到管部，管部向上连接至听筒，以用于收听者收听听诊器的声音，该声音由传感器获取、由听诊器电子器件进行放大、由继而将沿管部向上传播至收听者耳朵的声音再现的扬声器再现。图23所示的结构提供了用于将创新的发明以此机械设计添加至听诊器的许多机会。
[0138]图24示出了一个使用该轴听诊器结构的创新的发明。在此发明中，在轴的顶部的附接件不再包括扬声器和管部附接件。而是，盖部包括留声机、USB或者其他位于盖部端部的插孔，之前管部存在于该盖体端部。插头可以继而被连接或插入到插孔中。使得电缆可以被连接到附接盖部，而不是使用管部。因此这样的盖部排除了声管的使用并且用至听诊器的电连接来代替声管，其提供用于听诊器音频信号的电输出，而不是声音的输出。本发明还包括前述的保持件装置，其中插头可以以坚固的方式被附接到后盖部以防止插头由于电缆上的张力而脱离。因此附接盖体的新发明将以前用于音频信号的声音的输出的电子听诊器转换为被专门用于音频信号的电输出的听诊器。还应当说明的是，通过当如上所述盖部被附接到听诊器时在盖部和听诊器之间形成电接触，电连接也可以设置用于其他功能。
[0139]在图24中说明的是，它被示为拾音插头或USB插头和插孔是同轴的，S卩，沿着轴的相同的轴线。一些角度偏差是允许的，然而连接被放置使得传统听诊器的空气耦合听筒的空心管部被明确地省略并且由电连接替代。这是将更多传统的空气耦合的听诊器在保持此物理设计的其他方面的同时转换为手持、更紧致的结构的关键步骤。该改进甚至允许以前制造的、使用扬声器和空心管部空气传导声音的听诊器使示出的附接件现场更换，其中空心管部被通常可获取的头戴受话器或直接的USB连接来代替，并且在保持听诊器的其他部分充分利用的同时，去除了管部附接件。如此描述的本发明的创新性包括能够经济节约且巧妙的改变，以致甚至以前制造的设备可以适于使用电子输出装置。相同的可以被应用于添加容纳在端部盖部中的无线通信装置，以致管部被移除，新的盖部被附接，并且空心的管部由无线通信设备代替，再次使得大的笨重的听诊器成为紧致的手持设备。
[0140]另一个创新的发明被示于图25中，其中轴中的内腔体除了仅仅容纳电池之外还可以被用于容纳功能元件。更小的电池可以结合扩展功能元件被插入轴中，扩展功能元件连同电池占据容积。在这种情况下，内腔体为功能性电子器件和电源都提供了体积空间。电源和扩展功能元件可以被容纳于圆柱形模块中，该圆柱形模块被插入到腔体中，或者它们可以被附接到附接盖部。这样的功能元件包括生理测量、通信、存储或前面结合扩展模块所讨论的其他功能部件，扩展模块可以被附接到听诊器。此听诊器结构的内腔体因此设置有空间，扩展功能部件可以被添加至该空间中，额外的电子器件或者电源可以被容纳在该空间中。到这些扩展功能元件的电连接可以被设置在附接盖部之中，或者它们可以被包含在轴内的腔体中。
[0141]图26示出了此基本的听诊器结构的又一个创新的扩展。在此构造中，听诊器的基部包括传感器或听诊器的核心电子器件，并且轴模块被附接到听诊器基部以形成相连的结构，轴模块为单独的构件。轴模块通过机电耦合装置被附接到听诊器基部。耦合装置提供了轴模块和听诊器基部之间的机械附接和电连接。
[0142]图27还进一步阐述了耦合装置，该耦合可以通过插头进行，其中插头提供电连接并且保持件装置被包含以防止轴从听诊器基部脱离。另一个方法是提供滑动机构，其中轴模块滑动进入匹配槽，以致该滑动和行驶耦合提供机械保持和稳定性，并且电接触被置于基部或者槽的端部。有其他的方法用于提供机电耦合装置，并且本发明包括所有的这样的附接件，首要的创新性步骤是此听诊器结构的轴可以被用于更多先进的功能元件而不是仅仅包括简单的原电池。
[0143]应当说明的是，相比此结构的电子听诊器的典型的轴，轴可以被显著地缩短并且减小体积。例如，如果轴包括电连接比如拾音或USB插孔，可能甚至不包括任何电源，这将需要极其小且紧凑的轴，显著地小于此听诊器惯常设计。在电源并不在轴中的这样的情况下，它可以设置有可充电电池，可充电电池位于听诊器基部中，或者听诊器可以通过电连接从外部电源获得电能。其中外部电源被提供并且非常小的或者没有内部电源被包含在听诊器中的这样的对于听诊器的改进在以下环境中是有吸引力的，在该环境中听诊器被结合外部设备(比如移动设备或计算机或平板电脑)使用，其可以将电能提供给听诊器以感测人体声
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[0144]图28A示出在本发明的可选实施方式中将轴附接件附接到听诊器基部。轴附接件包括扩展附件或者扩展连接装置，以用于扩展听诊器基部的功能性或者连通性。这样的功能性的延伸或者扩展连接件已经在先前进行了描述，比如不局限于头戴受话器、USB数字音频、无线通信功能、外部存储、生理测量和其他扩展功能元件。在所示的实施方式中，轴和听诊器基部均是带有螺纹的，以致通过将轴附接件拧到听诊器基部中或者听诊器基部上，轴附接件可以被拧到听诊器基部上，电接触在轴附接件和听诊器基部之间形成电连接。图28B示出此配置包括在此附接件上的变化，其中在听诊器基部上方可以具有一些延伸或者突出，并且螺纹可以是内螺纹或者外螺纹。在图28C，进一步的可选实施方式被示出，其中轴附接件使用卡口式组装件被附接到听诊器基部，其中轴附接件夹持到位并且电连接被形成在位于听诊器基部上和轴附接件上的连接件之间，所述连接件匹配成对。在图28D中，轴附接件使用闩锁机构夹持到听诊器基部。需要说明的是，本发明包括在轴附接件功能元件或模块以及听诊器基部之间的任意附接机构，并且图28仅仅是说明一些可选方案。
[0145]在图29中，轴被固定到听诊器基部并且附加附接件被插入到轴的内腔体的容积之中。在轴的内腔体的基部是电连接件，并且附件附接件具有匹配电连接件，当附件附接被完全插入轴中时其在附件附接件和听诊器之间形成连接。当附件附接件被完全插入轴中，附件附接件和轴具有匹配锁定机构，匹配锁定机构用于保证附件附接件保持在附接于轴和听诊器基部的位置中。锁定机构可以包括用于形成旋拧附接的螺纹、可以被容易解锁的闩锁、卡口附接件或者其他牢固定位附件附接件的机构。附件附接件可以包括被放置到电池充电器中的电源，比如可充电电池，在这种情况下，当第二个电池附件附接件被插入到轴以使用听诊器时，该附件附接件可以被移除。这提供了用于备用电池充电的便利的方法，而不减少听诊器使用。可选地，附件附接件可以包括电源和如上所述的其他功能元件。附件附接件的其中一个显著的益处是它允许如图29所示的实施方式地形成手持听诊器，该手持听诊器明确地避免使用传统的听诊器管部作为收听听诊器声音的装置。此实施方式的创新性是在免除空气传导音频传递到收听者耳朵通常所需要的笨重的管体时，其他收听装置可以被使用，比如无线音频通信和/或头戴受话器输出收听。
[0146]应该强调的是，与听诊器基部和轴结构相关的此最简单化的创新的发明是以闭合盖部和具有内置扬声器的管部附接件代替管部，内置扬声器在端部具有简单的插孔，以致头戴受话器可以被连接到听诊器。这样的盖部免除了管部连接，形成非常紧凑的设备而不再需要如同机械听诊器上使用的管部-基部的听诊器型的头戴受话器。
[0147]图30示出用于构造听诊器的进一步的机械结构。该结构提供了形状非常简单的优点，其可以设置用于非常紧凑的设计。在图30A中，圆盘设计被示出，其中听诊器仅仅是圆柱形壳体形式的圆柱形设备，传感器在底部表面，并且显示器被可选地置于上表面。在图30B中，圆盘在其圆柱形形状上被修改以在圆柱形形状上设置内弧形面，从而有利于方便地握持听诊器。在图30C中，可选的连接件和控制件的位置被示为围绕圆柱体的外周。在图3D中，圆柱形听诊器被示为接合到移动电话，表明圆柱形设计的益处，其中圆柱形听诊器可以被简单地附接到移动电话并且组合为较窄外形的方案。在移动电话和听诊器之间的连接可以通过可选的有线连接件或者无线通信工具来实现。
[0148]本发明可以通过附接如图31所示的新生儿的听诊器膜片附接件被进一步增强。新生儿的膜片包括平坦的表面，与使用在听诊器上的成年人或者标准膜片的尺寸相同或者大致相同。然而，被放置在膜片的平坦的表面上，在典型地被放置为与患者或者其他振动的身体部位接触的表面上，额外的突出构件被附接。此突出构件从平坦的表面在平坦的表面上方突出I毫米至15毫米之间，从而突出构件的一个表面可以被放置为抵靠振动表面，从而振动通过突出构件从振动的身体部位被接合到膜片。
[0149]相比标准的膜片，突出构件具有更小的接触面积，允许振动的身体部位和膜片之间的振动接合的表面区域比标准膜片有效地更小。这在感测来自婴幼儿和年幼的儿童的体音中或者感测来自表面(通过标准膜片接合到该表面是不理想的)的声音是重要的特性。这也可以包括具有不平坦体表(比如肋)的成年人，或者用于感测来自平坦表面(比如墙体)或者弯曲表面(比如管道、管子或者其他不平坦的表面)的声音。具有突出构件的膜片改进了本发明的多功能性和感测能力，从而来自小的、平坦的或者不平坦的感测表面振动可以被检测。
[0150]本发明包括适用于听诊器、医疗设备的许多结构、方法和创新性，并且对于一些方法，适用于任意的电子设备。虽然该描述提供了在特定条件下应用的具体方法的详细细节，但是本发明覆盖本文中公开的结合和方法的任意组合，以及上述方法连同使用传统结构的听诊器(其中传统的管部或配线如图1所示那样连接)或者在设备或听诊器的特定物理设计上的其他振动的组合。
【主权项】
1.一种电子听诊器，其包括: 换能器，其被定位成与人体接触，以将人体的机械振动转换为电信号； 一个或多个内部电子子组件； 可拆卸的有线或无线连接装置，其有助于内部电子器件和外部设备之间的通信； 外部设备，其包括有线头戴受话器、无线头戴受话器、助听器、移动设备、计算机、无线接收器、通信网络中的至少一个； 其中，换能器、电子子组件和连接装置被内部地连接、机械地堆叠且容纳于单一的壳体中。2.根据权利要求1所述的电子听诊器，还包括在壳体内部的可充电电池，所述电子听诊器还具有从外部电源向电池充电的有线或无线装置。3.根据权利要求1所述的电子听诊器，还包括电子显示装置。4.一种电子听诊器，其包括: 壳体； 振动换能器，其被置于壳体中，并且被定位成感测来自人体的振动； 电子器件，其被置于壳体内部以处理来自传感器的声音； 腔体，其位于壳体内，用于放置可移动电源、电子器件模块或者电子器件模块及电源的组合； 第一盖体附接件，其包含扬声器，并且被附接于听诊器管部和中空管听筒，以便来自扬声器的声音能够通过管部和听筒在声学上连接到收听者的耳朵； 第二盖体附接件，其包含电子通信装置，该电子通信装置用于将信号传递到在壳体外部的发声装置； 第三盖体附接件，其封闭腔体以保持被放置在腔体内部的一个或多个电子器件模块； 其中，用户能够选择性地使用第一、第二或第三盖体附接件中的任意一个来封闭腔体。5.根据权利要求4所述的电子听诊器，其中，第二盖体附接件包括将外部头戴受话器连接到听诊器的电连接器。6.根据权利要求4所述的电子听诊器，其中，第二盖体附接件包括将声音信号无线传输到至少一个无线接收器的无线通信装置。7.根据权利要求4所述的电子听诊器，其中，一个或多个电源以及一个或多个电子器件模块能够被放置在腔体的内部。
【文档编号】A61B7/04GK105899139SQ201480059457
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月28日
【发明人】克莱夫·L·史密斯
【申请人】克莱夫·L·史密斯