ФОНЕНДОСКОП-СТЕТОСКОП ЭЛЕКТРОННЫЙ Российский патент 2001 года по МПК A61B7/04 

Изобретение предназначено для использования в медицинской практике при выслушивании (аускультации) шумов и тонов сердца, дыхательных шумов, шумов трения плевры, хрипов легких, перистальтических звуков желудка и кишечника, тонов сердца плода беременных женщин в норме и патологии.

Известен стетоскоп электронный, содержащий акустический приемник в виде датчика звукового давления на базе конденсаторного электронного микрофона с мембраной, электрически соединенного с блоком усиления и фильтрации, выход с которого соединен с телефоном. Звуковой сигнал от телефона через проводящие звук трубки подается на "оливы", закрепленные на оголовье, и анализируется человеческим ухом. Электрическое питание электронного стетоскопа осуществляется от батареи типа "Крона". Дополнительно стетоскоп имеет электрический разъем для подключения внешних электрических систем (электроакустические колонки, магнитофон и т.п.) и устройство включения стетоскопа в виде кнопочного переключателя (Тех. паспорт стетоскопа ЭС-01 (ЭС-1Р) ИФУС 9411.001 ПС, 1994 г.). Недостатком известного технического решения является то, что прибор имеет высокую чувствительность к звуковым сигналам, распространяющихся по воздуху с разных направлений, что связано с использованием ненаправленного конденсаторного электронного микрофона - датчика звукового давления.

Плохая помехозащищенность особенно сказывается при выслушивании больного в палате на фоне шумов, издаваемых другими пациентами. Кроме этого, известный стетоскоп электронный не имеет развязки по питанию при подключении приборов к электрическому разъему, питание которых осуществляется от сети с напряжением 220 В. Наиболее близким техническим решением является стетоскоп электронный, содержащий акустический приемник в виде датчика звукового давления, выполненного на базе конденсаторного микрофона с мембраной, преобразующего звуковые сигналы, распространяющиеся от органов человека, в электрические, которые усиливаются с помощью микрофонного усилителя и селектируются активными полосовыми фильтрами. Выход активных фильтров подключен к малогабаритному телефону, который преобразует электрические сигналы в звуковые. Звуковые сигналы с помощью трубок звуководов подаются на "оливы", закрепленные на оголовье, и анализируются человеческим ухом. В качестве источника питания используется в стетоскопе аккумулятор, а подключение прибора к источнику питания осуществляется с помощью сенсорного устройства. Для подключения внешних систем прибор имеет электрический разъем [Рекламный листок фирмы Medizintechnik GmbH, Electronik stetoskop, 1994 г.].

Недостатком такого стетоскопа электронного является недостаточная помехозащищенность от посторонних шумов, поступающих по воздуху, что связано с использованием датчика звукового давления. В указанном стетоскопе электронном отсутствует развязка по питанию при подключении внешних приборов, питание которых осуществляется от сети с напряжением 220 В, что ухудшает эксплуатационные характеристики прибора. Не устранен также фактор субъективности в определении типа патологии.

Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, является устранение влияния посторонних шумов, обеспечение безопасной эксплуатации и увеличение достоверности в постановке диагноза заболевания.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в увеличении соотношения сигнал/шум, в создании гальванической развязки стетоскопа по питанию от внешних электроакустических систем и в использовании пакета эталонных фонограмм, исключающих ошибки при диагностике патологий.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в фонендоскопе-стетоскопе электронном (ФСЭ), содержащем последовательно соединенные акустический приемник, блок усиления и фильтрации, усилитель мощности и телефон, последовательно соединенные аккумуляторную батарею, устройство сенсорного включения и схему формирования средней точки (земли) питания, а также проводящие звук трубки, оголовье с "оливами" и электрический разъем, согласно предложению акустический приемник выполнен в виде пьезоэлектрического датчика ускорений, электрически соединенный через согласующий каскад, представляющий собой истоковый повторитель, выполненный в виде умножителя сопротивления, с входом блока усиления и фильтрами, а выход усилителя мощности через интерфейс, выполненный в виде оптопары, содержащей два светодиода, включенных встречно-параллельно, соединен с выводом электрического разъема, другой вывод которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого и выход блока эталонных фонограмм соединены с входом блока анализа.

Использование в качестве акустического приемника пьезоэлектрического датчика ускорений, имеющего максимальную поперечную чувствительность к сигналам, распространяющимся от органов человека, и минимальную поперечную чувствительность к сигналам, распространяющимся по воздуху, позволяет значительно снизить влияние шумов и увеличить соотношение сигнал/шум, т.е. улучшает эксплуатационные характеристики. При этом, создание гальванической развязки на базе оптопары обеспечивает безопасность использования прибора в сочетании с наружными электроакустическими системами, так как при пробое на корпус во внешних системах напряжение сети не попадает на контактирующие поверхности, что также улучшает эксплуатационные характеристики. Использование пакета эталонных фонограмм увеличивает достоверность определения диагноза заболеваний.

На чертеже приведена структурная схема фонендоскопа-стетоскопа электронного.

Фонендоскоп-стетоскоп электронный содержит пьезоэлектрический приемник 1, согласующий каскад 2, масштабный усилитель 3 с регулируемым коэффициентом передачи, два звена полосового фильтра 4 и 5, усилитель мощности 6, малогабаритный телефон 7, интерфейс 8 с электрическим разъемом "Вых.".

Питание ФСЭ осуществляется от аккумуляторной батареи 9 (напряжение 8,4В). В ФСЭ предусмотрено устройство сенсорного включения 10 и схема формирования средней точки (земли) питания 11. Система 12, обтурирующая наружные слуховые проходы слушающего, содержит проводящие звук трубки (звуководы), оголовье и "оливы". Дополнительно ФСЭ содержит аналого-цифровой преобразователь 13, блок анализа 14 и блок эталонных фонограмм.

На пьезоэлектрический приемник 1, выполненный в виде датчика ускорений на базе пьезокерамики типа ЦТС, через контактный протектор (на чертеже не указан) поступают акустические сигналы от работающих органов человека, которые через согласующий каскад 2 поступают на вход масштабного усилителя 3. Согласующий каскад 2 выполнен в виде истокового повторителя по схеме с умножением сопротивления.

Блок усиления и фильтрации выполнен на одной микросхеме, например типа К140УД20А, включающих четыре операционных усилителя на двух биполярных и одном полярном транзисторах.

Масштабный усилитель 3 выполнен на первом операционном усилителе с коэффициентом передачи, изменяемым от K1=1 до K1=10 (пределы регулировки 20 дБ).

На операционном усилителе выполнены звенья полосовых фильтров 4 и 5 с коэффициентом передачи K4=К5=10.

Нижняя граница полосы пропускания этих фильтров не изменяется, а верхняя частота имеет три фиксированных значения в соответствии с частотными диапазонами работы человеческих органов.

Полосовой фильтр 5 имеет усилитель мощности 6, выполненный на двух комплиментарных транзисторах типа КТ103, которые обеспечивают работу телефона 7.

Для накопления, обработки и хранения информации о состоянии пациента фонендоскоп-стетоскоп укомплектован интерфейсом (устройством сопряжения с внешними электроакустическими системами, магнитофоном и т. п.).

Интерфейс 8 выполнен по схеме с оптической развязкой по двухтактной схеме на двух светодиодах, включенных встречно-параллельно.

В качестве излучающих элементов оптопары использованы инфракрасные светодиоды типа АЛ107А с высоким удельным квантовым выходом.

В качестве приемных светодиодов - кремниевые фотодиоды ФД-21, ФД-24. Электрическое питание ФСЭ осуществляется от аккумуляторной батареи 9.

Для подключения электрического питания в фонендоскопе-стетоскопе использована схема сенсорного включения 10 на базе полевого транзистора с изолированным затвором, например КП103.

Каскад формирования средней точки (земли) 11 напряжения питания выполнен на четвертом операционном усилителе схемы К140УД20А, что позволяет обеспечить двухполярное питание всех операционных усилителей и отказаться от разделительной емкости для подключения телефона 7.

Интерфейс 8 соединен с выводом электрического разъема, другой вывод которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 13, выход которого и выход блока эталонных фонограмм 15 соединены с входом блока анализа 14.

Предлагаемый фонендоскоп-стетоскоп электронный работает следующим образом.

При замыкании контактов сенсора пальцами выслушивающего происходит включение прибора. Звуковой сигнал поступает на пьезоэлектрический преобразователь 1. Электрический сигнал через согласующий каскад 2 (истоковый повторитель) подается на усилитель напряжения 3. С выхода последнего сигнал поступает на полосовые фильтры 4 и 5, а затем на усилитель мощности 6. Усиленный сигнал поступает на телефон 7 и преобразуется в звуковой сигнал, который через звуковые трубки и "оливы" оголовья 12 анализируются оператором.

При дополнительном включении к электрическому разъему ("выход"), например, блока анализа 14 сигнал с усилителя мощности 6 через интерфейс 8 и аналого-цифровой преобразователь 13 одновременно подается на блок анализа 14, к которому подключен блок эталонных фонограмм 15.

Использование в качестве акустического приемника пьезоэлектрического датчика ускорений выгодно отличает фонендоскоп-стетоскоп электронный от указанного прототипа, так как в нем соотношение сигнал/шум достигает величины 30 дБ, что обусловлено максимальной поперечной чувствительностью датчика к сигналам, идущим от человеческих органов, и минимальной поперечной чувствительностью к сигналам, распространяющимся по воздуху. Кроме этого, включение в схему ФСЭ интерфейса позволило расширить эксплуатационные возможности фонендоскопа-стетоскопа, связанные с использованием его совместно с приборами, питающимися от сети с напряжением 220 В.

Использование в фонендоскопе-стетоскопе электронном блока анализа (компьютера) и блока эталонных фонограмм увеличивает достоверность определения диагноза заболеваний за счет уменьшения влияния субъективного фактора.

Изобретение используется в медицине при аускультации пациентов. Стетоскоп содержит акустический приемник, выполненный в виде пьезоэлектрического датчика ускорений, электрически соединенный через согласующий каскад, представляющий собой истоковый повторитель, в виде умножителя сопротивления - с входом блока усиления и фильтрации, подключенным к усилителю мощности. Усилитель мощности соединен с телефоном и через интерфейс в виде двух включенных встречно-параллельно светодиодов - с выводом электрического разъема. Второй его вывод соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого и выход блока эталонных фонограмм соединен с входами блока анализа. Телефон имеет также проводящие звук трубки и оголовье с "оливами". Изобретение позволяет увеличить соотношение сигнал/шум и исключить ошибки при диагностике за счет использования пакета эталонных фонограмм. 1 ил.

Фонендоскоп-стетоскоп электронный, содержащий акустический приемник, блок усилителя и фильтрации, соединенный с усилителем мощности, телефон, с проводящими звук трубками, оголовьем с "оливами" и электрический разъем, отличающийся тем, что акустический приемник выполнен в виде пьезоэлектрического датчика ускорений и электрически соединен через согласующий каскад, представляющий собой истоковый повторитель, выполненный в виде умножителя сопротивления, с входом блока усиления и фильтрации, выход усилителя мощности соединен с телефоном и, через интерфейс, выполненный в виде оптопары содержащей два светодиода, включенных встречно- параллельно, - с выводом электрического разъема, другой вывод которого соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого и выход блока эталонных фонограмм соединены с входами блока анализа.