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数字听诊器体系的规划考虑

本应用笔记探讨关于数字听诊器的基本操作和设计考虑,介绍了数字听诊器和老一代声学听诊器的类似之处。本文还简要介绍了数字设计的最新技术,包括录音和回放功能。在讨论数字听诊器的设计考虑时,详细介绍了音频信号

  概述

  无论是声学听诊器,仍是数字听诊器,首要功用都是作为心脏和肺部的辅佐确诊东西,经过倾听声响信号进行确诊。声学听诊器的运用已经有大约200年的前史,而电子数字听诊器则是近期开宣布来的新式设备。

  数字听诊器的根本方针是坚持声学听诊器的外观和感觉,但提高了声响信号的检测才能。别的,高端数字听诊器还供给了一些新功用,例如:录音和回放,也可以供给直观的数据显现成果,并显现在外设显现器,如核算机监视器。先进的功用增强了医生的确诊才能。数字听诊器在改善功用的一起,还要求坚持现有声学听诊器的外形(相同的外观和感觉),这就需求运用小尺度、低功耗的解决计划。

  音频信号通道

  数字听诊器的首要单元是声传感器、音频编解码器和扬声器。声传感器将声响转换成模仿电压信号,这是信号链路的要害。它决议了数字听诊器的确诊质量,而保证用户获得与声学听诊器相同的体会。

  需求对模仿电压进行调度,并经过音频模/数转换器(ADC)或音频编解码器将其转换为数字信号。有些数字听诊器带有消噪声功用,需求另一个声传感器或麦克风记载环境噪声,然后经过数字输出消除噪声。这种计划中,需求运用两个音频ADC。

  

  数字听诊器原理框图。

  一旦转换成数字信号,即可运用微操控器单元(MCU)或数字信号处理器(DSP)进行信号处理,包含环境噪声按捺和滤波,约束心脏和肺部声响信号的带宽规模。处理后的数字信号经过音频数/模转换器(DAC)或音频编解码器再转换成模仿信号。

  在输出到扬声器之前,运用耳机扩大器或扬声器扩大器对音频信号进行调整。可以在听诊器的管叉处放置单声道扬声器,扩大后的声响经过双声管传递到耳朵。另一种计划是选用双声道扬声器,每个听筒结尾放置一个。考虑到这儿的声响信号频率较低,扬声器的频响特性挨近于重低音扬声器。依据不同规划计划挑选运用单路或两路扬声器扩大器。

  听诊器有必要对20Hz至400Hz心脏宣布的声响和100Hz至1200Hz肺部宣布的声响信号坚持较高的灵敏度。留意,不同厂商或许规则了不同的频率规模,可以运用DSP算法滤除频率规模以外的信号。

  数据存储和传输

  一旦将收集的声响信号转换成模仿电压,电压信号可以经过一个音频插孔输出,而且可以在核算机或数字听诊器上回放。收集到的声响信号还可以转换成数字信号,然后存储在听诊器内部或可移动非易失(NV)存储器,如EEPROM或闪存,需求时,可以经过听诊器的扬声器回放,也可以传送到核算机做进一步剖析。添加一个实时时钟(RTC),可以按时刻、日期标示记载。录音信号经过有线接口(如USB)或无线接口(如Bluetooth?或其它专有无线接口)传递。

  显现和背光

  大都数字听诊器由于空间受限只能装备小型显现器;有些显现器只带有按键和LED指示。由于听诊器在操作时环境亮度一般较暗,数字听诊器的显现器需求背光。小型显现器需求1到2个由LED驱动器操控的白光发光二极管(WLED)或由EL驱动器操控的场致发光(EL)板。当然,添加一个触摸屏及其操控器也可以去掉按键用户接口。

  电源办理

  绝大大都数字听诊器选用一节或两节AAA 1.5V原电池供电,规划要求用升压或boost开关调节器将电压提升到3.0V或5.0V,取决于详细电路。

  假如安装了单节1.5V电池,开关调节器或许始终坚持有用,体系的低静态电流成为延伸电池寿数的要害。电池运用寿数越长,数字听诊器的运用就越便当,也更挨近声学听诊器的运用习气。

  选用两节1.5V串联电池供电时,开关调节器可以始终坚持有用,或在不运用时将其关断。假如电路的工作规模从3.6V至最低1.8V,可以不运用开关调节器,然后进一步降低成本、节约空间。低电量报警是必备功用,保证在对患者确诊过程中不需求替换电池。

  电池办理

  数字听诊器可以选用可充电电池供电,最好挑选单节Li+电池。假如运用可充电电池,在数字听诊器或充电架内需求装备电池充电器。电量计可以准确丈量电池的剩下电量,核算电池可以支撑的工作时刻。假如电池可拆卸,为保证安全以及较好地办理售后商场,有必要添加防伪认证功用。

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