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一种基于MEMS 传感器的榫卯式心音探头

阅读：745发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种基于MEMS 传感器的榫卯式心音探头专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于MEMS 传感器的榫卯式心音探头，属于医疗器械技术领域，解决心音探头由于检测到的心音信号弱、极易受外部环境干扰的技术问题。解决方案为：榫卯式心音探头通过燕尾与燕尾槽使得探测头、连接体、探头底座、防护胶圈、负压囊连接扣件和负压囊依次连接，通过榫卯式结构设计，将心音检测探头模块化分解，再微结构一体化集成，极大的缩小了探头的体积，同时降低了工艺制作难度，在增强了仿生学 “纤毛”传感器芯片检测的灵敏性的同时，又极大的降低了环境噪声对其的影响，提高了其信噪比。，下面是一种基于MEMS 传感器的榫卯式心音探头专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于MEMS 传感器的榫卯式心音探头，它包括探测头(1)、连接体(2)、探头底座(4)、负压囊连接扣件(6)和负压囊(7)，其特征在于：
所述探测头(1)的一端设置为探头宽口段(11)，探测头的另一端设置为探头窄口段(12)，探头窄口段(12)的一端贯穿探头宽口段(11)的内腔，探头窄口段(12)的外壁与探头宽口段(11)的内壁之间设置环形凹槽，探头宽口段(11)的外端面上设置有透声帽(18)，透声帽(18)的内侧端面安装于环形凹槽中，透声帽(18)与探测头(1)的内腔形成密闭空腔，密闭空腔中填充有硅油；探头窄口段(12)的另一端延伸至探头宽口段(11)的外部，位于探头宽口段(11)外部的探头窄口段(12)的外壁上设置有探头燕尾(14)，探头窄口段(12)的内腔中设置有用于安装MEMS传感器(8)的凹坑，凹坑的内侧壁和底面上设置有用于卡装MEMS传感器(8)的直角槽(13)，凹坑的底面上设置有灌油孔(15)、探头排空孔(16)和传感器信号线引出孔(17)；
所述连接体(2)的一端设置为连接体宽口段(21)，连接体(2)的另一端设置为连接体窄口段(22)，连接体宽口段(21)的内壁上设置有与探头燕尾(14)相配合的连接体燕尾槽(23)，探头窄口段(12)通过探头燕尾(14)与连接体燕尾槽(23)安装在连接体宽口段(21)的内腔中，连接体宽口段(21)内腔与连接体窄口段(22)内腔的连接处设置有隔层(26)，隔层(26)上与传感器信号线引出孔(17)位置对应处设置有连接体信号线过孔(25)，连接体信号线过孔(25)的形状设置为马蹄形，连接体窄口段(22)的外壁上设置有U形通槽(24)，连接体窄口段(22)的内壁上设置有用于安装前置信号处理模块的卡槽；
所述探头底座(4)包括负压囊接头(42)和探头固定罩(41)，探头固定罩(41)设置为喇叭形状，探头固定罩(41)缩口端的端面设置为波浪形，探头固定罩(41)敞口端端面处设置有止口(43)，防护胶圈(3)套装在止口(43)上，探头固定罩(41)的内壁与连接体(2)外壁之间形成吸附腔；所述负压囊接头(42)安装于探头固定罩(41)的缩口端，负压囊接头(42)的一端延伸至探头固定罩(41)的外部，负压囊接头(42)的另一端延伸至探头固定罩(41)的内腔中，负压囊接头(42)的端面上设置有用于固定连接体(2)的卡爪(47)，探头固定罩(41)内部的负压囊接头(42)的侧壁上设置有信号线卡槽(48)和通气孔(49)，通气孔(49)通过所述U形通槽(24)与吸附腔连通，位于探头固定罩(41)外部的所述负压囊接头(42)的内壁上设置有负压囊接头(42)燕尾，负压囊连接扣件(6)安装在负压囊接头(42)上，负压囊连接扣件(6)的一端设置为圆台(61)，圆台(61)的底面上设置有连接套管(62)，连接套管(62)的外壁上设置有与负压囊接头(42)燕尾相配合的负压囊连接扣件燕尾槽(63)；负压囊(7)通过负压囊连接扣件(6)安装在探头底座(4)上，负压囊(7)的端面与探头固定罩(41)缩口端端面设置的波浪形相配合，负压囊(7)的排气孔通过负压囊连接扣件(6)、负压囊接头(42)与通气孔(49)连通；
所述探头固定罩(41)的外壁上设置有信号线密封接头(44)，信号线密封接头(44)的外端面上向外凸出设置有密封接头凸块(45)，密封接头凸块(45)的侧壁上设置有密封接头燕尾(46)，密封塞(5)安装在信号线密封接头(44)上，密封塞(5)与信号线密封接头(44)接触的端面上设置有与密封接头凸块(45)相配合的密封塞凹坑(51)，密封塞凹坑(51)的侧壁上设置有与密封接头燕尾(46)相配合的密封塞燕尾槽(52)，贯穿探头固定罩(41)、信号线密封接头(44)与密封塞(5)设置有信号线通孔(53)，信号线通孔(53)的形状设置为马蹄形。
2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，其特征在于：所述连接体宽口段(21)的外壁与连接体窄口段(22)的外壁圆弧过渡连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，其特征在于：与MEMS传感器(8)连接的信号线依次由传感器信号线引出孔(17)、连接体信号线过孔(25)、信号线卡槽(48)、信号线通孔(53)延伸至密封塞(5)的外部，信号线与后端信号处理电路相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，其特征在于：所述探测头(1)中灌满硅油后，灌油孔(15)与探测头排空孔(16)采用柔性胶水密封。
5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，其特征在于：所述防护胶圈(4)的材质为医用硅胶，所述透声帽(18)的材质为丁腈薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，其特征在于：所述探头宽口段(11)与探头窄口段(12)一体成型，所述连接体宽口段(21)与连接体窄口段(22)一体成型，所述负压囊接头(42)和探头固定罩(41)一体成型。

说明书全文

一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头

技术领域

[0001] 本发明属于医疗器械技术领域，涉及与医疗器械心音/心电同位检测仪配套使用的用于检测心音信号的传感器探头，具体涉及的是一种增强心音检测探头吸附性、提高信噪比的基于MEMS传感器的榫卯式心音探头。

背景技术

[0002] 心音信号是人体的一种重要生理信号，其包含着大量关于心脏病理状况的相关信息，反应了心脏及心血管结构的生理和病理信息。

[0003] 据世界卫生组织的统计数据表明，在全球疾病死亡原因的排行中，与心脏有关的疾病位居首位，占全球疾病死亡人数的三分之一，已成为威胁人类健康名副其实的“头号杀手”，而其中心脏类疾病中又以冠心病占主，甚至WHO将每年的9月21日定为“世界心脏日”。

[0004] 冠心病主要是由于冠状动脉狭窄或闭塞引起，而根据现代医学研究成果表明：冠心病的诊断，当冠脉阻塞率在70％以上时才能引起心电信号的的异常；而心音信号的异常在阻塞率达到25％就会发现明显异常，所以心音信号的精确检测对于研究冠心病的早期预防和诊断有着不可替代的重要作用。

[0005] 然而实际上心音信号又极其微弱，且极易受到外部环境的干扰与影响，目前“心音消噪”已经成为心音检测与相关医疗器械推广最重要的技术难题之一。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头。

[0007] 本发明的设计构思：本发明不过不同于以往“心音消噪”往往从软件、算法等方面入手的固有思维，而是另辟蹊径，从结构工艺的角度，利用槽榫嵌套的思想，通过槽榫与嵌套的巧妙结构设计，将心音检测的核心芯片、检测探头壳体和吸附性部件一体化整合，同时考虑引线、灵敏度与外观等条件制约因素，在原有结构的基础上加以改进优化。

[0008] 本发明通过以下技术方案予以实现。

[0009] 一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，它包括探测头、连接体、探头底座、负压囊连接扣件和负压囊，其中：

[0010] 所述探测头的一端设置为探头宽口段，探测头的另一端设置为探头窄口段，探头窄口段的一端贯穿探头宽口段的内腔，探头窄口段的外壁与探头宽口段的内壁之间设置环形凹槽，探头宽口段的外端面上设置有透声帽，透声帽的内侧端面安装于环形凹槽中，透声帽与探测头的内腔形成密闭空腔，密闭空腔中填充有硅油；探头窄口段的另一端延伸至探头宽口段的外部，位于探头宽口段外部的探头窄口段的外壁上设置有探头燕尾，探头窄口段的内腔中设置有用于安装MEMS传感器的凹坑，凹坑的内侧壁和底面上设置有用于卡装MEMS传感器的直角槽，凹坑的底面上设置有灌油孔、探头排空孔和传感器信号线引出孔；

[0011] 所述连接体的一端设置为连接体宽口段，连接体的另一端设置为连接体窄口段，连接体宽口段的内壁上设置有与探头燕尾相配合的连接体燕尾槽，探头窄口段通过探头燕尾与连接体燕尾槽安装在连接体宽口段的内腔中，连接体宽口段内腔与连接体窄口段内腔的连接处设置有隔层，隔层上与传感器信号线引出孔位置对应处设置有连接体信号线过孔，连接体信号线过孔的形状设置为马蹄形，连接体窄口段的外壁上设置有U形通槽，连接体窄口段的内壁上设置有用于安装前置信号处理模块的卡槽；

[0012] 所述探头底座包括负压囊接头和探头固定罩，探头固定罩设置为喇叭形状，探头固定罩缩口端的端面设置为波浪形，探头固定罩敞口端端面处设置有止口，防护胶圈套装在止口上，探头固定罩的内壁与连接体外壁之间形成吸附腔；所述负压囊接头安装于探头固定罩的缩口端，负压囊接头的一端延伸至探头固定罩的外部，负压囊接头的另一端延伸至探头固定罩的内腔中，负压囊接头的端面上设置有用于固定连接体的卡爪，探头固定罩内部的负压囊接头的侧壁上设置有信号线卡槽和通气孔，通气孔通过所述U形通槽与吸附腔连通，位于探头固定罩外部的所述负压囊接头的内壁上设置有负压囊接头燕尾，负压囊连接扣件安装在负压囊接头上，负压囊连接扣件的一端设置为圆台，圆台的底面上设置有连接套管，连接套管的外壁上设置有与负压囊接头燕尾相配合的负压囊连接扣件燕尾槽；负压囊通过负压囊连接扣件安装在探头底座上，负压囊的端面与探头固定罩缩口端端面设置的波浪形相配合，负压囊的排气孔通过负压囊连接扣件、负压囊接头与通气孔连通。

[0013] 所述探头固定罩的外壁上设置有信号线密封接头，信号线密封接头的外端面上向外凸出设置有密封接头凸块，密封接头凸块的侧壁上设置有密封接头燕尾，密封塞安装在信号线密封接头上，密封塞与信号线密封接头接触的端面上设置有与密封接头凸块相配合的密封塞凹坑，密封塞凹坑的侧壁上设置有与密封接头燕尾相配合的密封塞燕尾槽，贯穿探头固定罩、信号线密封接头与密封塞设置有信号线通孔，信号线通孔的形状设置为马蹄形。

[0014] 进一步地，所述连接体宽口段的外壁与连接体窄口段的外壁圆弧过渡连接。

[0015] 进一步地，：与MEMS传感器连接的信号线依次由传感器信号线引出孔、连接体信号线过孔、信号线卡槽、信号线通孔延伸至密封塞的外部，信号线与后端信号处理电路相连。

[0016] 进一步地，所述探测头中灌满硅油后，灌油孔与探头排空孔采用柔性胶水密封。

[0017] 进一步地，所述防护胶圈的材质为医用硅胶，所述透声帽的材质为丁腈薄膜。

[0018] 进一步地，所述探头宽口段与探头窄口段一体成型，所述连接体宽口段与连接体窄口段一体成型，所述负压囊接头和探头固定罩一体成型。

[0019] 本发明具有如下有益效果：

[0020] 本发明通过嵌套榫卯的结构设计，将心音检测探头模块化分解，再微结构一体化集成，极大的缩小了探头的体积，同时降低了工艺制作难度，并且因其设计为多个“零件”拼接而成，各部件可单独生产，且损坏可部分更换，可商业化批量生产；同时结构引入负压囊结构，以增强其吸附性；使用操作简单，吸附即可检测，不需要其他辅助设施固定探头；同时探头的壳体选用吸声材料树脂9400，与皮肤接触区采用与皮肤特性亲近的丁腈透声帽薄膜，并采用3D打印技术以提高其器件的精密性，在增强了仿生学“纤毛”传感器芯片检测的灵敏性的同时，又极大的降低了环境噪声对其的影响，提高了其信噪比。

[0021] 与现有产品相比，本发明的优势在于：小巧美观，使用操作简单方便，检测灵敏度高，且价格低廉，加工简单，可实现商业化流水线生产。附图说明

[0022] 图1为本发明零件爆炸图；

[0023] 图2为探测头的主视立体结构示意图；

[0024] 图3为图2的左视结构示意图；

[0025] 图4为探测头的后视立体结构示意图；

[0026] 图5为连接体主视立体结构示意图；

[0027] 图6为图5的左视结构示意图；

[0028] 图7为连接体左视立体结构示意图；

[0029] 图8为探头底座主视立体结构示意图；

[0030] 图9为探头底座右视立体结构示意图；

[0031] 图10为探头底座后视立体结构示意图；

[0032] 图11为密封塞外侧面立体结构示意图；

[0033] 图12为密封塞内侧面立体结构示意图；

[0034] 图13为负压囊连接扣件立体结构示意图。

[0035] 图中：1为探测头，11为探头宽口段，12为探头窄口段，13为直角槽，14为探头燕尾，15为灌油孔，16为探头排空孔，17为传感器信号线引出孔，18为透声帽，2为连接体，21为连接体宽口段，22为连接体窄口段，23为连接体燕尾槽，24为吸附排气槽，25为连接体信号线过孔，26为隔层，3为防护胶圈，4为探头底座，41为探头固定罩，42为负压囊接头，43为止口，
44为信号线密封接头，45为密封接头凸块，46为密封接头燕尾，47为卡爪，48为信号线卡槽，
49为通气孔，5为密封塞，51为密封塞凹坑，52为密封塞燕尾槽，53为信号线通孔，6为负压囊连接扣件，61为圆台，62为连接套管，63为负压囊连接扣件燕尾槽，7为负压囊，8为MEMS传感器。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0037] 如图1至图13所示的一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头，它包括探测头1、连接体2、探头底座4、负压囊连接扣件6和负压囊，其中：

[0038] 所述探测头1的一端设置为探头宽口段11，探测头的另一端设置为探头窄口段12，探头窄口段12的一端贯穿探头宽口段11的内腔，探头窄口段12的外壁与探头宽口段11的内壁之间设置环形凹槽，探头宽口段11的外端面上设置有透声帽18，透声帽18的内侧端面安装于环形凹槽中，透声帽18与探测头1的内腔形成密闭空腔，密闭空腔中填充有硅油；探头窄口段12的另一端延伸至探头宽口段11的外部，位于探头宽口段11外部的探头窄口段12的外壁上设置有探头燕尾14，探头窄口段12的内腔中设置有用于安装MEMS传感器8的凹坑，凹坑的内侧壁和底面上设置有用于卡装MEMS传感器8的直角槽13，凹坑的底面上设置有灌油孔15、探头排空孔16和传感器信号线引出孔17；

[0039] 所述连接体2的一端设置为连接体宽口段21，连接体2的另一端设置为连接体窄口段22，连接体宽口段21的内壁上设置有与探头燕尾14相配合的连接体燕尾槽23，探头窄口段12通过探头燕尾14与连接体燕尾槽23安装在连接体宽口段21的内腔中，连接体宽口段21内腔与连接体窄口段22内腔的连接处设置有隔层26，隔层26上与传感器信号线引出孔17位置对应处设置有连接体信号线过孔25，连接体信号线过孔25的形状设置为马蹄形，连接体窄口段22的外壁上设置有U形通槽24，连接体窄口段22的内壁上设置有用于安装前置信号处理模块的卡槽；

[0040] 所述探头底座4包括负压囊接头42和探头固定罩41，探头固定罩41设置为喇叭形状，探头固定罩41缩口端的端面设置为波浪形，探头固定罩41敞口端端面处设置有止口43，防护胶圈3套装在止口43上，探头固定罩41的内壁与连接体2外壁之间形成吸附腔；所述负压囊接头42安装于探头固定罩41的缩口端，负压囊接头42的一端延伸至探头固定罩41的外部，负压囊接头42的另一端延伸至探头固定罩41的内腔中，负压囊接头42的端面上设置有用于固定连接体2的卡爪47，探头固定罩41内部的负压囊接头42的侧壁上设置有信号线卡槽48和通气孔49，通气孔49通过所述U形通槽24与吸附腔连通，位于探头固定罩41外部的所述负压囊接头42的内壁上设置有负压囊接头42燕尾，负压囊连接扣件6安装在负压囊接头42上，负压囊连接扣件6的一端设置为圆台61，圆台61的底面上设置有连接套管62，连接套管62的外壁上设置有与负压囊接头42燕尾相配合的负压囊连接扣件燕尾槽63；负压囊7通过负压囊连接扣件6安装在探头底座4上，负压囊7的端面与探头固定罩41缩口端端面设置的波浪形相配合，负压囊7的排气孔通过负压囊连接扣件6、负压囊接头42与通气孔49连通。

[0041] 所述探头固定罩41的外壁上设置有信号线密封接头44，信号线密封接头44的外端面上向外凸出设置有密封接头凸块45，密封接头凸块45的侧壁上设置有密封接头燕尾46，密封塞5安装在信号线密封接头44上，密封塞5与信号线密封接头44接触的端面上设置有与密封接头凸块45相配合的密封塞凹坑51，密封塞凹坑51的侧壁上设置有与密封接头燕尾46相配合的密封塞燕尾槽52，贯穿探头固定罩41、信号线密封接头44与密封塞5设置有信号线通孔53，信号线通孔53的形状设置为马蹄形。

[0042] 进一步地，所述连接体宽口段21的外壁与连接体窄口段22的外壁圆弧过渡连接。

[0043] 进一步地，与MEMS传感器8连接的信号线依次由传感器信号线引出孔17、连接体信号线过孔25、信号线卡槽48、信号线通孔53延伸至密封塞5的外部，信号线与后端信号处理电路相连。

[0044] 进一步地，所述探测头1中灌满硅油后灌油孔15采用柔性胶水密封。

[0045] 进一步地，所述防护胶圈4的材质为医用硅胶，所述透声帽18的材质为丁腈薄膜。

[0046] 进一步地，所述探头宽口段11与探头窄口段12一体成型，所述连接体宽口段21与连接体窄口段22一体成型，所述负压囊接头42和探头固定罩41一体成型。

[0047] 本发明的使用过程如下：

[0048] S1、将MEMS传感器8安装在探测头1中，向探头宽口段11的环形凹槽中涂抹柔性胶水，透声帽18粘接在环形凹槽中，然后由灌油口15向探测头1中灌装硅油，探测头1中的气体由探头排空孔16排出，直至探测头1中硅油溢出，采用柔性胶水密封灌油口15和探头排空孔16，MEMS传感器8的信号线穿过传感器信号线引出孔17，探测头1中形成密闭腔体；

[0049] S2、将步骤S1组装的探测头1通过连接体2安装在卡爪47上，负压囊7通过负压囊扣件6安装在探头底座4上，与MEMS传感器8连接的信号线由传感器信号线引出孔17引出后与前置信号处理模块的信号线混拧成一股，然后依次经连接体信号线过孔25、信号线卡槽48、信号线通孔53延伸至密封塞5的外部，信号线与后端信号处理电路相连，传感器信号线引出孔17、连接体信号线过孔25、信号线卡槽48、信号线通孔53均采用柔性胶水密封；

[0050] S3、组装好本发明提供的心音探头后，将其放置于心音探测位置处，由于负压囊7通过负压囊扣件6、负压囊接头42、通气孔49、U形通槽24与吸附腔连通，用手预先挤压负压囊7，当放开负压囊7后，在负压作用下，探头底座吸附在心脏瓣膜听诊区，使其很好的吸附于胸腔表面，然后通过内置的MEMS传感器采集心音信号，并经前置信号处理电路处理后传输至上位机显示输出。

[0051] 以上所述仅为本发明的优选实施例而并不用于限制本发明，在实施例技术方案中对单个或者多个技术参数进行同等替换形成新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；对于本领域的技术人员来说，本发明可以进行各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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一种基于MEMS传感器的榫卯式心音探头

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