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】本ben應ying用yong筆bi記ji探tan討tao關guan於yu數shu字zi聽ting診zhen器qi的de基ji本ben操cao作zuo和he設she計ji考kao慮lv,介jie紹shao了le數shu字zi聽ting診zhen器qi和he老lao一yi代dai聲sheng學xue聽ting診zhen器qi的de類lei似si之zhi處chu。本ben文wen還hai簡jian要yao介jie紹shao了le數shu字zi設she計ji的de最zui新xin技ji術shu,包bao括kuo錄lu音yin和he回hui放fang功gong能neng。在zai討tao論lun數shu字zi聽ting診zhen器qi的de設she計ji考kao慮lv時shi,詳xiang細xi介jie紹shao了le音yin頻pin信xin號hao回hui路lu的de重zhong要yao功gong能neng,給gei出chu了le音yin頻pin編bian解jie碼ma器qi的de設she計ji要yao點dian以yi及ji心xin髒zang、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(yue)200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。
數(shu)字(zi)聽(ting)診(zhen)器(qi)的(de)基(ji)本(ben)目(mu)標(biao)是(shi)保(bao)持(chi)聲(sheng)學(xue)聽(ting)診(zhen)器(qi)的(de)外(wai)觀(guan)和(he)感(gan)覺(jiao),但(dan)提(ti)高(gao)了(le)聲(sheng)音(yin)信(xin)號(hao)的(de)檢(jian)測(ce)能(neng)力(li)。另(ling)外(wai),高(gao)端(duan)數(shu)字(zi)聽(ting)診(zhen)器(qi)還(hai)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)些(xie)新(xin)功(gong)能(neng),例(li)如(ru):錄lu音yin和he回hui放fang,也ye可ke以yi提ti供gong直zhi觀guan的de數shu據ju顯xian示shi結jie果guo,並bing顯xian示shi在zai外wai設she顯xian示shi器qi,如ru計ji算suan機ji監jian視shi器qi。先xian進jin的de功gong能neng增zeng強qiang了le醫yi師shi的de診zhen斷duan能neng力li。數shu字zi聽ting診zhen器qi在zai改gai進jin性xing能neng的de同tong時shi,還hai要yao求qiu維wei持chi現xian有you聲sheng學xue聽ting診zhen器qi的de外wai形xing(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pinADC。

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。
zaishuchudaoyangshengqizhiqian,liyongerjifangdaqihuoyangshengqifangdaqiduiyinpinxinhaojinxingtiaozheng。keyizaitingzhenqideguanchachufangzhidanshengdaoyangshengqi,fangdahoudeshengyintongguoshuangshengguanchuandidaoerduo。lingyizhongfanganshicaiyongshuangshengdaoyangshengqi,meigetingtongmoduanfangzhiyige。kaolvdaozhelideshengyinxinhaopinlvjiaodi,yangshengqidepinxiangtexingjiejinyuzhongdiyinyangshengqi。genjubutongshejifanganxuanzeshiyongdanluhuoliangluyangshengqifangdaqi。
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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