數字聽診器及電子器件選型指南
發布時間:2012-09-26 來源:電子元件技術網 責任編輯:sunnypeng
【導讀】benyingyongbijitantaoguanyushuzitingzhenqidejibencaozuoheshejikaolv,jieshaoleshuzitingzhenqihelaoyidaishengxuetingzhenqideleisizhichu。benwenhaijianyaojieshaoleshuzishejidezuixinjishu,baokuoluyinhehuifanggongneng。zaitaolunshuzitingzhenqideshejikaolvshi,xiangxijieshaoleyinpinxinhaohuiludezhongyaogongneng,geichuleyinpinbianjiemaqideshejiyaodianyijixinzang、肺部音頻信號的頻率要求。本文還描述了係統的子功能,包括數據存儲和傳輸、顯示與背光、電源管理和電池管理等…
概述
無wu論lun是shi聲sheng學xue聽ting診zhen器qi,還hai是shi數shu字zi聽ting診zhen器qi,主zhu要yao功gong能neng都dou是shi作zuo為wei心xin髒zang和he肺fei部bu的de輔fu助zhu診zhen斷duan工gong具ju,通tong過guo傾qing聽ting聲sheng音yin信xin號hao進jin行xing診zhen斷duan。聲sheng學xue聽ting診zhen器qi的de使shi用yong已yi經jing有you大da約yue200年的曆史,而電子數字聽診器則是近期開發出來的新型設備。
shuzitingzhenqidejibenmubiaoshibaochishengxuetingzhenqidewaiguanheganjiao,dantigaoleshengyinxinhaodejiancenengli。lingwai,gaoduanshuzitingzhenqihaitigongleyixiexingongneng,liru:luyinhehuifang,yekeyitigongzhiguandeshujuxianshijieguo,bingxianshizaiwaishexianshiqi,rujisuanjijianshiqi。xianjindegongnengzengqiangleyishidezhenduannengli。shuzitingzhenqizaigaijinxingnengdetongshi,haiyaoqiuweichixianyoushengxuetingzhenqidewaixing(相同的外觀和感覺),這就需要使用小尺寸、低功耗的解決方案。
音頻信號通道選型
數字聽診器的主要單元是聲傳感器、音頻編解碼器和揚聲器。聲(sheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)將(jiang)聲(sheng)音(yin)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)模(mo)擬(ni)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao),這(zhe)是(shi)信(xin)號(hao)鏈(lian)路(lu)的(de)關(guan)鍵(jian)。它(ta)決(jue)定(ding)了(le)數(shu)字(zi)聽(ting)診(zhen)器(qi)的(de)診(zhen)斷(duan)質(zhi)量(liang),而(er)確(que)保(bao)用(yong)戶(hu)獲(huo)得(de)與(yu)聲(sheng)學(xue)聽(ting)診(zhen)器(qi)相(xiang)同(tong)的(de)體(ti)驗(yan)。
需要對模擬電壓進行調理,並通過音頻模/數轉換器(ADC)或(huo)音(yin)頻(pin)編(bian)解(jie)碼(ma)器(qi)將(jiang)其(qi)轉(zhuan)換(huan)為(wei)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)。有(you)些(xie)數(shu)字(zi)聽(ting)診(zhen)器(qi)帶(dai)有(you)消(xiao)噪(zao)聲(sheng)功(gong)能(neng),需(xu)要(yao)另(ling)一(yi)個(ge)聲(sheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)或(huo)麥(mai)克(ke)風(feng)記(ji)錄(lu)環(huan)境(jing)噪(zao)聲(sheng),然(ran)後(hou)經(jing)過(guo)數(shu)字(zi)輸(shu)出(chu)消(xiao)除(chu)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)中(zhong),需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)音(yin)頻(pin)ADC。

數字聽診器原理框圖。關於Maxim推薦的數字聽診器方案
一旦轉換成數字信號,即可利用微控製器單元(MCU)或數字信號處理器(DSP)進行信號處理,包括環境噪聲抑製和濾波,限製心髒和肺部聲音信號的帶寬範圍。處理後的數字信號通過音頻數/模轉換器(DAC)或音頻編解碼器再轉換成模擬信號。
在zai輸shu出chu到dao揚yang聲sheng器qi之zhi前qian,利li用yong耳er機ji放fang大da器qi或huo揚yang聲sheng器qi放fang大da器qi對dui音yin頻pin信xin號hao進jin行xing調tiao整zheng。可ke以yi在zai聽ting診zhen器qi的de管guan叉cha處chu放fang置zhi單dan聲sheng道dao揚yang聲sheng器qi,放fang大da後hou的de聲sheng音yin通tong過guo雙shuang聲sheng管guan傳chuan遞di到dao耳er朵duo。另ling一yi種zhong方fang案an是shi采cai用yong雙shuang聲sheng道dao揚yang聲sheng器qi,每mei個ge聽ting筒tong末mo端duan放fang置zhi一yi個ge。考kao慮lv到dao這zhe裏li的de聲sheng音yin信xin號hao頻pin率lv較jiao低di,揚yang聲sheng器qi的de頻pin響xiang特te性xing接jie近jin於yu重zhong低di音yin揚yang聲sheng器qi。根gen據ju不bu同tong設she計ji方fang案an選xuan擇ze使shi用yong單dan路lu或huo兩liang路lu揚yang聲sheng器qi放fang大da器qi。
聽診器必須對20Hz至400Hz心髒發出的聲音和100Hz至1200Hz肺部發出的聲音信號保持較高的靈敏度。注意,不同廠商可能規定了不同的頻率範圍,可以利用DSP算法濾除頻率範圍以外的信號。
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數據存儲和傳輸選型
yidanjiangcaijideshengyinxinhaozhuanhuanchengmonidianya,dianyaxinhaokeyitongguoyigeyinpinchakongshuchu,bingqiekeyizaijisuanjihuoshuzitingzhenqishanghuifang。caijidaodeshengyinxinhaohaikeyizhuanhuanchengshuzixinhao,ranhoucunchuzaitingzhenqineibuhuokeyidongfeiyishi(NV)存儲器,如EEPROM或閃存,需要時,可以通過聽診器的揚聲器回放,也可以傳送到計算機做進一步分析。增加一個實時時鍾(RTC),可以按時間、日期標注記錄。錄音信號通過有線接口(如USB)或無線接口(如Bluetooth®或其它專有無線接口) 傳遞。
顯示和背光選型
多數數字聽診器由於空間受限隻能配置小型顯示器;有些顯示器隻帶有按鍵和LED指示。因為聽診器在操作時環境亮度通常較暗,數字聽診器的顯示器需要背光。小型顯示器需要1到2個由LED驅動器控製的白光發光二極管(WLED)或由EL驅動器控製的場致發光(EL)板。當然,增加一個觸摸屏及其控製器也可以去掉按鍵用戶接口。
電源管理選型
絕大多數數字聽診器采用一節或兩節AAA 1.5V原電池供電,設計要求用升壓或boost開關調節器將電壓提升到3.0V或5.0V,取決於具體電路。
如果安裝了單節1.5Vdianchi,kaiguantiaojieqikenengshizhongbaochiyouxiao,xitongdedijingtaidianliuchengweiyanchangdianchishoumingdeguanjian。dianchishiyongshoumingyuechang,shuzitingzhenqideshiyongjiuyuebianli,yegengjiejinshengxuetingzhenqideshiyongxiguan。
采用兩節1.5V串聯電池供電時,開關調節器可以始終保持有效,或在不使用時將其關斷。如果電路的工作範圍從3.6V至最低1.8V,可以不使用開關調節器,從而進一步降低成本、節省空間。低電量報警是必備功能,確保在對患者診斷過程中不需要更換電池。
電池管理
數字聽診器可以采用可充電電池供電,最好選擇單節Li+電dian池chi。如ru果guo使shi用yong可ke充chong電dian電dian池chi,在zai數shu字zi聽ting診zhen器qi或huo充chong電dian架jia內nei需xu要yao配pei備bei電dian池chi充chong電dian器qi。電dian量liang計ji可ke以yi精jing確que測ce量liang電dian池chi的de剩sheng餘yu電dian量liang,計ji算suan電dian池chi能neng夠gou支zhi持chi的de工gong作zuo時shi間jian。如ru果guo電dian池chi可ke拆chai卸xie,為wei確que保bao安an全quan以yi及ji較jiao好hao地di管guan理li售shou後hou市shi場chang,有you必bi要yao增zeng加jia防fang偽wei認ren證zheng功gong能neng。
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