[發明專利]一種電子聽診器聲學探頭

在審

• 申請號: 202110423489.3
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113180722A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 吳國強;石磊;賈利成;劉崇斌
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: A61B7/04
• 分類號: A61B7/04;A61B8/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明涉及醫療器械技術，具體涉及一種電子聽診器聲學探頭，包括超聲換能器和信號接收電路；超聲換能器采用差分結構，包括內電極、外電極和底電極；信號接收電路包括信號輸入端、地端、偏置電壓端、信號放大模塊和信號輸出端；偏置電壓位于信號放大模塊正、負電源電壓值之間；其連接方式包括：內電極連接信號輸入端，外電極連接偏置電壓端，底電極懸空或內電極連接偏置電壓端，外電極連接信號輸入端，底電極懸空或內電極連接信號輸入端，外電極懸空，底電極連接偏置電壓端或內電極懸空，外電極連接信號輸入端，底電極連接偏置電壓端。該探頭利用差分結構實現超聲換能器與信號接收電路不同的連接方式，從而提高聽診器探頭的靈敏度和分辨率。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，尤其涉及一種電子聽診器聲學探頭。

背景技術

一直以來，聽診器是內外婦兒醫師最常用的診斷工具，是醫師的標志。傳統聲學聽診器的診斷主要還是依賴醫生豐富的臨床經驗，無法做到大數據的定量分析，容易受到主觀因素的影響，限制了心音聽診的可靠性提升。另外人耳存在著先天的限制，不能分辨出對聽診具有重要作用的低頻率及聲強度微弱的心音信號，因此電子聽診器應運而生。電子聽診器通過在硬件電路中運用運算放大器、濾波器，放大心音信號，降低傳統聽診器的干擾噪聲，讓心肺音信號聽起來變得的更加清晰明辨，使得聽診診斷更準確、方便和有效。但目前市場上電子聽診器造價昂貴，頻響應差，靈敏低，容易受干擾。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明提供一種電子聽診器聲學探頭。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種電子聽診器聲學探頭，包括超聲換能器和信號接收電路；超聲換能器采用差分結構，包括內電極、外電極和底電極；信號接收電路包括信號輸入端、地端、偏置電壓端、信號放大模塊和信號輸出端；偏置電壓位于信號放大模塊正、負電源電壓值之間；超聲換能器與信號接收電路的連接方式包括：內電極連接信號輸入端，外電極連接偏置電壓端，底電極懸空或內電極連接偏置電壓端，外電極連接信號輸入端，底電極懸空或內電極連接信號輸入端，外電極懸空，底電極連接偏置電壓端或內電極懸空，外電極連接信號輸入端，底電極連接偏置電壓端。

在上述電子聽診器聲學探頭中，超聲換能器包括若干超聲換能器陣列，超聲換能器陣列由若干個壓電換能器單元排布組成，壓電換能器單元為圓形、矩形或者正六邊形，壓電換能器單元的排布方式為矩形點陣，或者是蜂窩狀排布。

在上述電子聽診器聲學探頭中，壓電換能器單元由襯底硅片和換能器結構層兩部分組成，換能器結構層從下自上依次由氧化硅層、硅結構層、電介質層、底電極層、壓電材料層、頂電極層和頂電解質層堆疊組成。

在上述電子聽診器聲學探頭中，硅結構層采用單晶硅、多晶硅或非晶硅；壓電材料層為氮化鋁AlN，氧化鋅ZnO或鋯鈦酸鉛PZT；底電極層和頂電極層材料為金Au、鋁Al、鉬Mo、鉑Pt或鉻Cr；頂電解質層為氧化硅或者氮化硅。

在上述電子聽診器聲學探頭中，內電極和外電極為一對極性相反的電極對；內電極和外電極位于頂電極層或底電極層。

在上述電子聽診器聲學探頭中，所有壓電換能器單元的同種極性電極相互連接。

在上述電子聽診器聲學探頭中，所有超聲換能器陣列相互串聯。

與現有技術相比，本發明超聲換能器具有一對極性相反的內電極和外電極，超聲換能器的差分結構既能夠降低換能器整體噪聲，同時能夠增大輸出信號。利用超聲換能器與信號接收電路的不同連接方式，能夠提高電子聽診器的靈敏度和分辨率。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例超聲換能器電極布置示意圖；

圖2為本發明一個實施例內電極連接信號輸入端，外電極連接偏置電壓端，底電極懸空的連接方式示意圖；

圖3為本發明一個實施例內電極連接偏置電壓端，外電極連接信號輸入端，底電極懸空的連接方式示意圖；