DE2703781A1

DE2703781A1 - Koerperschallaufnehmer, insbesondere fuer ein elektronisches stethoskop

Info

Publication number: DE2703781A1
Application number: DE19772703781
Authority: DE
Inventors: Albert Eggert; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-29
Filing date: 1977-01-29
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2703781C2

Description

Körperschallaufnehmer, insbesondere
für ein elektronisches Stethoskop Zusammenfassung Es wird ein Körperschallaufnehmer vorgeschlagen, der zum Umwandeln von in einem Körper erzeugten Schallschwingungen in elektrische Schwingungen dient. Der Körperschallaufnehmer umfaßt im wesentlichen ein piezoelektrisches Element, einen Stößel zum Übertragen des Körperschalls auf das piezoelektrische Element sowie ein massives Formstück. Das aus elektrisch gut leitendem Material bestehende Formstück hat eine kreisförmige Öffnung, deren Rand eine ringförmige Auflagefläche zum Befestigen des piezoelektrischen Elements bildet. Der mit einer Oberfläche des piezoelektrischen Elements in Eingriff stehende Stößel ist durch die Öffnung des Formstücks nach außen geführt.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Körperschallaufnehmer nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon ein elektronisches Stethoskop mit einem Körperschallaufnehmer bekannt (DT-PS 18 04 636), der auf einem elastischen Ring befestigt ist. Ein mit dem Körperschallaufnehmer in Eingriff stehender Stößel ist an einer zu dem Körperschallaufnehmer gehörenden Membran befestigt, die mit ihrer Außenseite an den zu untersuchenden Körperteil herangeführt wird.
Ein Körperschallaufnehmer mit diesem oder einem ähnlichen Aufbau hat den Nachteil, daß er nicht nur auf den Körperschall, sondern auch auf den Luftschall anspricht, was für verschiedene Anwendungen, insbesondere auch bei einem Stethoskop, unerwünscht ist.
Einige in elektronischen Stethoskopen angewendete Körperschallaufnehmer haben darüber hinaus den Nachteil, Brummspannungen größerer Intensität durchzulassen, die dann von dem Verstärker mitverstärkt werden und das Verhältnis von Nutzspannung zu Störspannung verschlechtern. Schließlich ist auch bei den meisten Körperschallaufnehmern die Übertragung der Stößelbewegung auf das piezoelektrische Element des Körperschallaufnehmers großflächig, so daß die von dem piezoelektrischen Element abgegebene Nutzspannung verhältnismäßig klein ist.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Körperschallaufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er auf Luftschall kaum anspricht. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß er gegen Brummspannungen weitgehend geschützt ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Körperschallautnehmers möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stößel an seiner dem piezoelektrischen Element zugewandten Seite ballig, zum Beispiel etwa halbkugelförmig, ausgebildet ist und wenn er leicht federnd, zum Beispiel durch Schaumstoff, gegen das piezoelektrische Element gedrückt ist.
Dadurch ergibt sich für den Stößel eine annähernd punktförmige Auflage auf dem piezoelektrischen Element, verbunden mit einer verhältnismäßig hohen akustischen Empfindlichkeit des Körperschallaufnehmers. Die leicht federnde Anlage des Stößels an dem piezoelektrischen Element verhindert ein Klappern des Stößels.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Schnittansicht der wichtigsten Teile eines Körperschallaufnehmers nach der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittansicht eines Körperschallaufnehmers mit einem Stößel in einer besonderen Ausführungsform und Fig. 3 eine Schnittansicht eines elektronischen Stethoskops mit einem Körperschallaufnehmer mit kugelförmigem Stößel.
Beschreibung der Erfindung In Fig. 1 ist mit 10 ein massives Formstück aus elektrisch gut leitendem Material bezeichnet, das eine zylindrische oeffnung 11 enthält. Die Öffnung 11 hat einen Absatz 12, auf dem sich ein als kreisförmige Platte ausgebildetes piezoelektrisches Element 13 abstützt. Das aus einem piezoelektrischen Kristall oder aus Piezokeramik bestehende piezoelektrische Element trägt an seinen einander gegenüberliegenden Oberflächen je eine Elektrode in Form einer elektrisch leitenden Schicht 14, 15.
Mit den Schichten 14, 15 ist je eine Leitung 16, 17 verbunden.
Auf das piezoelektrische Element 13 wirkt ein Stößel 18 ein, der zumindest an seinem dem piezoelektrischen Element zugewandten Ende aus einem harten Material, vorzugsweise aus Metall, besteht.
Das dem abzutastenden Körper zugewandte Ende des Stößels besteht vorzugsweise aus einem die Wärme schlecht leitenden Material, wenn mit dem Körperschallaufnehmer ein Körperteil eines Patienten berührt werden soll, damit der Patient die Berührung nicht als zu kalt empfindet. Der Stößel hat einen Schaft 19, dessen eines Ende einen halbrunden Kopf 20 trägt und dessen anderes Ende eine ballige, zum Beispiel halbkugelförmige, Abrundung 21 hat.
Wird der Kopf 20 des Stößels 18 mit einem Körperschall abgebenden Körper in Verbindung gebracht, so übertragen sich die Körperschallschwingungen auf das piezoelektrische Element 13, das diese Schwingungen in elektrische Schwingungen umwandelt. Gehört der Körperschallaufnehmer nach Fig. 1 beispielsweise zu einem elektronischen Stethoskop, so schließt sich an die Leitungen 16, 17 ein Verstärker zum Verstärken der elektrischen Schwingungen an.
Der Verstärker und der Körperschallaufnehmer sind dann in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
Bei einem Körperschallaufnehmer nach Fig. 2 ist ein Formstück 22 so ausgebildet, daß es gleichzeitig eine Führung für einen Stößel 23 ergibt. Zu diesem Zweck verengt sich eine zylindrische Öffnung 24 des Formstücks 22 zu einem dem Querschnitt des Schaftes 25 des Stößels 23 angepaßten kleineren Durchbruch 26.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ein piezoelektrisches Element 27 auf dem Rand der Öffnung 24, zum Beispiel durch Kleben, befestigt. Der Stößel 23 bzw. der Schaft 25 hat an seinem dem piezoelektrischen Element 27 zugewandten Ende einen dünnen Flansch 28, der in seinem Zentrum einen, zum Beispiel halbkugelförmigen, Ansatz 29 trägt. An dem Flansch 28 stützt sich ein elastisches Bauelement 30 ab, das sich zwischen dem Flansch 28 und dem Boden der Öffnung 24 befindet. Das zum Beispiel aus einem Schaumstoff bestehende elastische Bauelement sorgt dafür, daß der Stößel 23 in seiner Ruhestellung federnd auf der Oberfläche des piezoelektrischen Elements 27 aufliegt. In Fig. 2 bildet das Formstück 22 ein Gehäuse des Körperschallaufnehmers, das gleichzeitig einen Verstärker aufnehmen kann. Wenn das Formstück aus Metall besteht, dann ergibt sich automatisch eine gute Abschirmung des Gehäuseinnern gegenüber äußeren Brummspannungen. Die Abschirmwirkung kann noch erhöht werden, wenn man die dem Stößel 23 zugewandte leitende Schicht 31 des piezoelektrischen Elements 27 über die Leitung 32 mit Masse bzw. mit dem Formstück 22 verbindet. Die Verbindung kann auch durch einen leitenden Klebstoff zwischen der Schicht 31 und dem Formstück 22 hergestellt sein; vgl. Fig. 3.
Das in Fig. 3 gezeigte elektronische Stethoskop 33 enthält ebenfalls ein Formstück 34 mit einer Öffnung 35. Diese Öffnung ist zu einem als Kugel 36 ausgebildeten Stößel hin etwas verengt, so daß sich ein Absatz 37 als Auflage für ein piezoelektrisches Element 38 ergibt. Das als Hohlzylinder ausgebildete Formstück 34 trägt ein Außengewinde, auf das eine Kappe 39 aus Isolierstoff aufschraubbar ist. Die Kappe enthält in ihrem Boden eine konische Öffnung 40, durch die unter Zwischenlage eines elastischen Ringes 41 ein Teil der Kugel 36 hindurchragt.
Das Formstück 34 ist in einen Gehäuseteil 42 des Stethoskopgehäuses eingesetzt. Das beispielsweise aus einem Isolierstoff bestehende Stethoskopgehäuse enthält neben dem Körperschallaufnehmer den elektronischen Verstärker und beispielsweise eine Stromquelle.
Der Körperschallaufnehmer ist gegenüber auf den Stößel einwirkenden Kräften, die das bei einer Körperschallmessung normalerweise auftretende Maß überschreiten, dadurch geschützt, daß man ein verhältnismäßig dickes piezoelektrisches Element verwendet. Bei einem praktisch erprobten Körperschallaufnehmer hat das piezoelektrische Element eine Dicke von etwa 3 mm.
Damit die bei einer das normale Maß überschreitenden Kraft von dem piezoelektrischen Element abgegebene Spannung den nachgeschalteten Verstärker nicht übersteuert, ist zweckmäßigerweise in dem Verstärkereingang eine Begrenzerdiode vorgesehen.

Claims

Ansprüche 1. Körperschallaufnehmer, insbesondere für ein elektronisches Stethoskop, mit einem piezoelektrischen Element, einem die Schallschwingungen eines Körpers auf das piezoelektrische Element übertragenden Stößel und mit einem mit dem Gehäuse des Körperschallaufnehmers verbundenen Halter für das piezoelektrische Element, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter für das als kreisförmige Platte ausgebildete piezoelektrische Element (13) ein mit einer zylindrischen Öffnung (11, 24, 35) versehenes starres, elektrisch gut leitendes Formstück (10, 22, 34) von im Verhältnis zu der Masse des piezoelektrischen Elements großer Masse ist, daß ein die Öffnung umgebender Rand eine ringförmige Auflagefläche zum Befestigen des piezoelektrischen Elements bildet und daß der Stößel (18, 23, 36) die Öffnung des Formstücks durchsetzt.
2. Körperschallaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (24) des Formstücks (22) eine Führung für den Stößel (23) bildet.
3. Körperschallaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (24) zur Führung eines im wesentlichen zylindrischen Stößels (23) auf einem Teil ihrer Länge in einen dem Querschnitt des Stößels angepaßten kleineren Durchbruch (26) übergeht.
4. Körperschallaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (18) an seiner dem piezoelektrischen Element zugewandten Seite ballig, zum Beispiel etwa halbkugelförmig, ausgebildet ist und leicht federnd gegen das piezoelektrische Element (13) gedrückt ist.
5. Körperschallaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (23) an seinem dem piezoelektrischen Element (27) zugewandten Ende einen Flansch (28) hat, an dem sich ein zwischen dem Flansch und dem Übergang zwischen Öffnung und Durchbruch befindliches elastisches Bauelement (30) abstützt.
6. Körperschallaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (28) im Zentrum seiner äußeren Oberfläche einen etwa halbkugelförmigen Ansatz (29) hat.
7. Körperschallaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel die Form einer Kugel (36) hat.
8. Körperschallaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (18, 23) zumindest an seinem dem piezoelektrischen Element (13, 27) zugewandten Ende aus Metall besteht.
9. Körperschallaufnehmer nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (13, 27, 38) als Elektroden zwei an gegenüberliegenden Seiten des Elements angebrachte elektrisch leitende Schichten (14, 15) hat und daß die dem Stößel (18, 23) zugewandte Schicht (14, 31) des piezoelektrischen Elements mit Masse und/oder dem Formstück (22, 34) verbunden ist.