導(dǎo)語(yǔ)：新型聽診器設(shè)計(jì)特性分析研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]本論文提出一種可將聲音信號(hào)放大并經(jīng)示波器可以觀察心音信號(hào)的電子心音聽診器，提高聽診的準(zhǔn)確性。論文首先闡述了系統(tǒng)硬件具體設(shè)計(jì)。然后介紹本系統(tǒng)的抗干擾。最后，論文給出了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足，以及其中有待完善和改進(jìn)的內(nèi)容。

[關(guān)鍵詞]心音呼吸音聽診器

一、概述

1.電子心音聽診器的研究背景與意義。聽診是臨床上廣泛應(yīng)用的一種診斷方法，聽診器的發(fā)明極大地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展。對(duì)心音和呼吸音的聽診是心腦血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病主要診斷手段之一。因此臨床迫切需要一種準(zhǔn)確性高、波形實(shí)時(shí)顯示、能同時(shí)聽診心音、簡(jiǎn)單易用、成本低、體積小的裝置，讓臨床醫(yī)生在心臟聽診的同時(shí)能看到相應(yīng)信號(hào)的波形圖，以便對(duì)病人的病變做出更加準(zhǔn)確的判斷，促進(jìn)心腦血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的研究和診治。

2.心音聽診器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。心音信號(hào)的分析與研究主要在以下幾個(gè)方面：①對(duì)51(第一心音)和S2(第二心音)的生理病理研究；②對(duì)人工心臟瓣膜的無創(chuàng)傷檢測(cè)；③對(duì)心音微弱成分(第三心音和第四心音)的分析研究；④分析心臟雜音的頻率變化規(guī)律；⑤從一個(gè)心動(dòng)周期中定位提取心音成分；⑥對(duì)心音傳導(dǎo)機(jī)制建模。

在傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析方法基礎(chǔ)上，增加非平穩(wěn)信號(hào)分析方法。典型的心音時(shí)頗分析有短時(shí)傅立葉變換、自回歸模型、維格納分布、小波變換等，人們將這些方法應(yīng)用于第一心音分析、第二心音分析、心雜音分析，做了很多研究工作，取得了很好的成果。

3.心音產(chǎn)生機(jī)理和組成。心臟的瓣膜和大血管在血流沖擊下形成的振動(dòng)，以及心臟內(nèi)血流的加速與減速形成的湍流與渦流及其對(duì)心臟瓣膜、心房、室壁的作用所產(chǎn)生的振動(dòng)，再加上心肌在周期性的心血活動(dòng)作用下其剛性的迅速增加和減少形成的振動(dòng)，經(jīng)過心胸傳導(dǎo)系統(tǒng)到達(dá)體表形成了體表心音。心音中常包含心內(nèi)噪音、呼吸噪音、體表噪音和心胸系統(tǒng)傳播過程中產(chǎn)生的噪音。

4.本文研究的主要內(nèi)容。本文對(duì)該領(lǐng)域的研究背景、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了充分調(diào)研，對(duì)心音的形成機(jī)理進(jìn)行了深入研究，針對(duì)傳統(tǒng)聽診器的不足提出了電子心音聽診器的設(shè)計(jì)思想。

二、電子心音聽診器設(shè)計(jì)要求

1.心音信號(hào)技術(shù)指標(biāo)。心音幅值：30-6OmV；心音頻率：20-600HZ；心率：75次/分。

2.電子心音聽診器技術(shù)指標(biāo)。工作環(huán)境：溫度：+5-+4O℃，相對(duì)濕度：<80%；電源：電源適配器：+5V；

輸入方式：心音探頭各一個(gè)；輸出方式：耳機(jī)或音響輸出，示波器顯示；

濾波頻響：心音：20-15OHz；放大器增益：心音：100倍以上。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。易操作、低功耗、低成本、可靠性、便攜性、抗干擾。

三、電子心音聽診器內(nèi)部設(shè)計(jì)

1.心音探頭。(1)駐極體電容式傳聲器。當(dāng)聲波傳到振膜時(shí)，膜片發(fā)生相應(yīng)振動(dòng)，改變了電容器極板之間的距離，使電容量C發(fā)生相應(yīng)的變化，其兩端的電壓也相應(yīng)變化。由于R的阻值很大，充電電荷Q來不及變化，這樣就把聲能轉(zhuǎn)換成了電能。(2)駐極體電容式傳聲器腔體設(shè)計(jì)。傳聲器是心音和呼吸音檢測(cè)的關(guān)鍵部分之一，其性能直接影響心音和呼吸音信號(hào)的提取質(zhì)量。另一個(gè)影響心音和呼吸音信號(hào)提取質(zhì)量的重要因素是傳聲器與體表的聲禍合方式。當(dāng)用傳聲器檢測(cè)心音和呼吸音信號(hào)時(shí)，傳聲器與體表皮膚的耦合形式不同，會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來不同程度的影響。

本文使用傳統(tǒng)聽診器集音腔體，在導(dǎo)音橡皮管末端接駐極體電容式傳感器，完成心音探頭設(shè)計(jì)。

2.初級(jí)放大模塊。從心音呼吸音傳聲器輸出的是非常微弱的交流小信號(hào)，根據(jù)我們使用的駐極體電容式傳聲器的敏感度，心音信號(hào)的幅值為：30-60mV，這種大小的信號(hào)不能滿足濾波模塊的要求，必須進(jìn)行信號(hào)的放大處理。這里使用的是TI工公司生產(chǎn)的一款運(yùn)算放大器芯片LM358。

初級(jí)放大模塊電路。通過電阻、電容和+5V電源傳聲器供電；電容有兩個(gè)作用：作為隔直電容，使電容兩端直流電壓不會(huì)相互干擾，二作為耦合電容，交流小信號(hào)可以通過電容傳送給后面的運(yùn)算放大器，進(jìn)行電壓放大。

3.濾波模塊。心音的頻率范圍是20-600HZ，主要集中在20-15OHz范圍內(nèi)，信號(hào)的主要干擾源之一的工頻50Hz在心音的頻率范圍，所以我們可構(gòu)造低通-50Hz陷波濾波器網(wǎng)絡(luò)，截止頻率分別是0Hz和15OHz，中間濾除工頻50Hz對(duì)心音信號(hào)影響不大，20Hz以下基本為直流信號(hào)，對(duì)心音信號(hào)影響也可以忽略，所以不專門設(shè)計(jì)高通濾波器。

4.再放大模塊。在濾波模塊后我們又設(shè)置了再放大模塊，進(jìn)行信號(hào)的再放大處理，不會(huì)把一些干擾噪聲也同時(shí)放大，提高信號(hào)的信噪比。公務(wù)員之家

在再放大模塊中我們?nèi)匀皇褂眠\(yùn)算放大器芯片LM358。

從再放大模塊出來的信號(hào)可分兩路：一路外接示波器進(jìn)行波形顯示，另一路送到功率放大模塊驅(qū)動(dòng)耳機(jī)。

5.功率放大模塊。電子心音聽診器其中一個(gè)最重要的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)心音的聽診，幫助醫(yī)生診斷病情。然而心音信號(hào)經(jīng)過再放大模塊后，電壓幅值己經(jīng)達(dá)到示波顯示的要求，但它尚不能驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)聲。必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，才能實(shí)現(xiàn)聽診功能。

在這里我們使用NS公司生產(chǎn)的LM386作為集成功放電路，LM386的功能和特性作看參閱相關(guān)資料。

6.功率放大電路?？蓞⒄找话愕墓Ψ烹娐贰?/p>

四、設(shè)計(jì)瀏覽及展望

本論文主要完成電子心音聽診器的硬件設(shè)計(jì)，包括心音呼吸音探頭、初級(jí)放大模塊、濾波模塊、再放大模塊和功率放大模塊的設(shè)計(jì)。努力和研究，己經(jīng)完成了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

以后還可以在以下幾個(gè)方面作進(jìn)一步研究和努力：對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字化擴(kuò)展，包括液晶顯示波形，并可以對(duì)波形進(jìn)行存儲(chǔ)和回放。其次在本設(shè)計(jì)中，雖然對(duì)心音和呼吸音進(jìn)行了硬件低通和陷波濾波，消除了部分噪聲交叉干擾，但由于心音和噪音之間存在頻譜上的重疊，不能用硬件濾波的方法得到純正的心音和呼吸音信號(hào)。有研究者證明，可以用小波和自適應(yīng)濾波法來減少這種頻譜上重疊的干擾。今后需研究并設(shè)計(jì)出一套比較好的濾波去噪算法，得到相對(duì)純正的心音信號(hào)，使聽診更加準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

[1]單亞婭，趙德安.新型可視電子聽診器的研制.微型機(jī)與應(yīng)用，2005.

[2]閻武麗，李翔.新型多功能電子聽診器的結(jié)構(gòu)及工作原理.西南科技大學(xué)學(xué)報(bào).

[3]趙玲，李橋，邵慶余等.正常與異常心音比較研究.中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2000.