Электронный стетоскоп Советский патент 1992 года по МПК A61B7/04 

Изобретение относится к области медицинской техники и может найти применение в кардиологии и терапии,

Известно устройство для аскультации сердца - электронный стетоскоп, состоящий из последовательно соединенных микрофона, усилителя и стетотелефона. Однако устройство не позволяет осуществлять выслушивание отдельных фаз сердечного цик- ла, из-за чего не обеспечивается достоверное прослушивание диагностической информации.

Известно устройство для аскультации сердца состоящее из микрофона, усилителя, коммутатора и стетотелефона, усилителя биопотенциалов, двух компараторов, счетного триггера, двух одновибраторов и переключателя.

Во время своей работы устройство не обеспечивает достоверного выделения и оценки отдельных зон в цикле сердечной деятельности.

Наиболее близким к предлагаемому является электронный стетоскоп, состоящий из первого и второго усилителей, коммутатора, телефона, первого триггера, ключа, элемента задержки, генератора импульсов, элемента И, счетчика импульсов, первого регистра, второго регистра, элемента сравнения, трех формирователей импульсов и вычислительного блока. Устройство позволяет достоверно выделять фазовые компоненты сердечного цикла в момент их реального присутствия на входе стетоскопа.

Однако когда выделенная устройством компонента сердечного цикла кончается, то в устройстве на выходе образуется область умолчания, во время которой шумы сердца не прослушиваются. Очередное прослушивание начинается только при поступлении на вход устройства следующего выделяемого устройством участка фазы в сердечном цикле. Причем эти участки сихронизирова- ны с моментом появления в электрокардио- сигнале зубца Т. что не позволяет

сл

с

VI

СП

го со

СП CJ

прослушивать участок кардиоцикла, где находится сам зубец Т Из-за этого снижается достоверность прослушиваемой диагностической информации

Целью изобретения является повышение достоверности прослушиваемой диагностической информации за счет обеспечения непрерывности прослушивания и независимого от фазы выделения произвольных зон сердечного цикла

Для достижения цели в устройство введены такие новые блоки, как блок управления, блоки задания начала и окончания зоны, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, блок выбора информации, две схемы сравнения, блок памяти, элемент И, цифроаналоговый преобразователь, второй счетчик и элемент ИЛИ Стало возможным, благодаря кодовому заданию зоны прослушивания кардиосигналов в любой фазе кардиоцикла, аналого-цифровому преобразованию кардиосигналов в выбранной зоне и занесению этой информации в память с одновременным подсчетом числа импульсов в зоне,периодическому сравнению этого числа с вновь просчитываемым числом импульсов в выбранной зоне и последовательному считыванию информации во время длительности каждого цикла зоны с периодическим в каждом кардиоцикле обновлением памяти и плавным изменением размера зоны со сканированием ею кардиоцикла и подачей на выход устройства сигналов с выбранной зоны как во время записи информации в память, так и во все остальное время кардиоцикла (до следующего обновления ее в зоне), а также непре- рывного, сколько требуется для диагностики, прослушивания сигналов в выбранной зоне кардиоцикла повысить достоверность получаемой диагностической информации.

На фиг.1-13 приведены схемы работы электронного стетоскопа и входящего в него блока управления, которые содержат микрофон 1, первый усилитель 2, генератор 3, второй усилитель 4, блок 5 задания начала зоны, блок б задания окончания зоны, аналого-цифровой преобразователь 7, первый элемент И 8, компаратор 9, первую схему 10 сравнения, блок 11 индикации, блок 12 выбора информации, первый формирователь 13 импульсов, первый счетчик 14, вторую схему 15 сравнения, первый триггер 16, блок 17 памяти,блок 18 управления,второй триггер 19, второй элемент И 20, цифро- аналоговый преобразователь 21, второй счетчик 22, первый элемент ИЛ И 23, регистр 24, третью схему 25 сравнения, телефон 26,

переключатель 27 режимов работы, первый элемент НЕ 28 второй элемент ИЛИ 29, второй элемент НЕ 30, третий элемент НЕ 31, третий элемент ИЛИ 32, второй форми

рователь 33 импульсов, четвертый элемент НЕ 34 и третий формирователь 35 импульсов

Микрофон 1 подключен к первого усилителя 2, выход которого соединен с пер0 вым входом аналого-цифрового преобразователе 7, второй вход которого подключен к генератору 3, а группа выходов подключена к первой группе входов блока памяти 17 и к группе входов блока выбора инфор5 мации 12, группа выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя 21, выход которого подключен к телефону 26, и с второй группой входов блока 17 памяти. Вход-ная шина

0 подключена к входу второго усилителя 4, выход которого соединен с входом компаратора 9, выход которого подключен к первому формирователю 13 импульсов и к второму входу первого элемента И 8 пер5 вый вход которого соединен с генератором 3, а выход подключен к первому входу первого счетчика 14, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя 13 импульсов, а группа выходов первого счет0 чика 14 подключена к блоку 11 индикации и к второй группе входов первой и второй схем 10 и 15 сравнения, первые группы входов которых подключены, соответственно, к выходам блоков 5 и б задания начала и окон5 чания зоны, а выходы соединены соответственно с вторым и первым входами первого триггера 16, выход которого подключен к входу блока 18 управления, третий выход которого соединен с вторым входом блока

0 12 выбора информации, четвертый выход соединен с четвертым входом блока 17 памяти, первая группа выходов соединена с группой входов второго триггера 19, вторыми входами первого элемента ИЛИ 23, вто5 рым и третьим входами регистра 24, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока 18 управления В ыход второго триггера 19 подключен к второму входу второго элемента И 20, первый вход которо0 го соединен с выходом генератора 3, а выход подключен к пятому входу блока17 памяти, третья группа входов которого, первая группа входов регистра 24 и первая группа входов третьей схемы 25 сравнения

55 соединены с группой выходов второго счетчика 22, второй вход которого подключен к генератору 3, а первый вход соединен с выходом первого элемента ИЛИ 23, первый вход которого подключен к выходу третьей схемы 25 сравнения, вторая группа входов

которой соединена с группой выходов регистра 24.

Выход первого триггера 16 подключен к входу второго элемента НЕ 30 и к входу третьего формирователя 33 импульсов, выход которого и выход второго формирователя 35 импульсов является первой группой выходов блока 18 управления. Выход третьего формирователя 33 соединен с входом четвертого элемента НЕ 34, выход которого является вторым выходом блока 18 управления. Выход второго элемента НЕ 30 соединен с входом третьего формирователя 35 импульсов, с вторым входом второго элемента ИЛИ 29 и с входом третьего элемента НЕ 31, выход которого подключен к второму входу третьего элемента , ИЛИ 32, выход которого является четвертым выходом блока 18 управления. Выход переключателя 27 режимов подключен к входу первого элемента НЕ 28, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 32 и с первым входом второго элемента ИЛИ 29. выход которого является третьим выходом блока 18 управления.

Элементы устройства представлены следующим образом: первый и второй усилители 2 и 4 - микросхема (мс) типа К118, К553; генератор показан на фиг.З, где мс, DDi К155ЛА8, мс. DD2 - K155A 3; блоки 5 и 6 приведены на фиг.4, где Si, 82, 5з - программируемые переключатели единиц, десятков и сотен типа ПП1, а х/у - преобразователи двоично-десятичного кода и двоичной (мс. К155ПР6),- блок 7, серийно выпускаемый модульный АЦП Ф7077/1, Аэлементы И 8, 20 - мс.Ю55ЛИ1, компара- тор 9 - мс, К284А1; блоки 10,15 и 25 приведены на фиг,5, в нем использованы мс. К555СП1, выходной сигнал (А В) которых инвертируется мс. К155ЛН1; блок индикации 11 для примера 10-ти разрядного кода с блока 14 показан на фиг.6; схема блока

12(фиг.7) выполнена на мс.К155ЛП8, блок

13- мс. К155АГЗ, блок 14 - мс. К155ИЕ2, блок 16 и 19 - мс. К155ТМ2, блок 17 построен на мс. К134РУ6. Блок 18 управления выполнен на следующих элементах: переключатель режимов 27 - тумблер типа ТП, коммутирующий уровень О В на вход первого элемента НЕ в режиме Подготовка и 5 В в режиме Работа (фиг.З); элементы 28, 30, 31 и 34 - мс. К155ЛН1, элементы 29 и 32 - мс. К155ЛЕ1, элементы 33 и 35 - мс. К155АГЗ или мс. К155ЛН1 (фиг.9). Блок 21 приведен на фиг. 10. элемент ИЛИ 23 выполнен на мс, К155ЛАЗ (фиг,11). Регистр 24 - мс. К155ИР13.

На фиг 12 и 13 приведены временные диаграммы, поясняющие работу стетоскопа и входящего в него блока 18 управления

Электронный стетоскоп работает следу- 5 ющим образом.

Переключатель режимов работы 27 устанавливается в положение Подготовка, чем обеспечивается режим подготовки устройства к работе по выбору и непрерывному 10 прослушиванию произвольной зоны в любой из фаз сердечного цикла. В этом режиме непрерывно прослушивается весь сердечный цикл и принимается решение, какую зону необходимо тщательно прослушивать, 15 или с какого места сердечного цикла и какой длительностью вести (посредством одновременного перебора с одинаковым шагом на новое значение кодов начала и окончания зоны в блоках задания канала 5 0 и окончания зоны 6) прослушивание непрерывно перемещаемого по врём й-умасткэ (зоны) сердечного цикла.

Таким образом, принимается решение, с какой длительностью непрерывно прослу- 5 шиваемой зоны проводить полуавтоматическое динамическое сканирование сердечного цикла (от момента времени t2 до момента времени ti) В этом режиме элект- рокардиосигнал (ЭКС) с входной шины уси- 0 ливается бпоком 4, и на компараторе 9 выделяется момент появления зубца R в каждом кардиоцикле По сигналу с блока 13 в момент времени ц устанавливается в исходное состояние счётчика 14, который 5 просчитывает приходящее с блока 8 за время количество импульсов, вырабатываемых генератором 3.

Это число импульсов прямо пропорционально длительности кардиоцикла и, 0 например, при частоте генератора 1000 Гц за период кардиоцикла, равного примерно 1 с, на счетчик 14 поступит 1000 импульсов. С выхода счетчика 14 код числа импульсов преобразуется блоком индикации 5 11 и отображается на его индикаторах АЛС-1 - АЛС-4 в форме четырехзначного десятичного числа N, равного числу поступивших импульсов, т.е. N 1000. По значению величины числа N на экране блока 0 индикации и с учетом того, что длина систолической фазы RT от длины фазы сердечного цикла RR определяется в соответствии с выражением RT 0,39 RR, легко находится положение зубца Т отно- 5 сительно зубца R, и принимается решение, какую прослушивать зону кардиоцикла и как ею сканировать полный сердечный цикл.

За начало фазы взято время ts, за окончание- Соответственно, количество прошедших на вход блока 14 за время импульсов составляет примерно 100, т.е. время составляет 10% от всего периода кардиоцикла, а за время пройдет примерно 350 импульсов, т.е. время составляет 35% от всего периода кардиоцикла. Практически величины числа импульсов с времени начала и окончания зоны и соответствующие им коды не влияют на функционирование устройства в режиме Подготовка. Значение кодов начала и окончания зоны устанавливаются блоками задания начала и окончания зоны 5 и 6 как в режиме Подготовка, так и в режиме Работа. В режиме Работа равномерным изменением величин кодов на блоках 5 и 6 осуществляется сканирование всего периода кардиоцикла. Эта особенность работы устройства, т.е. возможность задания, изменения и перемещения зояы прослушивания характеризует один, не самый главный параметр предлагаемого электронного стетоскопа - возможность прослушивания и сканирования сердечного цикла. Не менее существенным в работе электронного стетоскопа является то, что прослушивание вьГ- бранной зоны осуществляется непрерывно во времени, что происходит при работе устройства в режиме Анализ.

В режиме Подготовка поступающие для прослушивания акустические сигналы о работе сердца с микрофона 1 через усилитель 2 подаются на вход блока аналого-цифрового преобразователя 7, где они в соответствии с поступлением сигналов с генератора 3 преобразуются в цифровую форму и через блок 12 выбора информации поступают на вход цифроаналогового преобразователя 21, с выхода которого прослушиваются с помощью телефона 26. Во время режима Подготовка (начало режима Тпн, окончание режима ТПо) с выхода переключателя 27 режимов поступают на вход первого элемента НЕ 28 низкий сигнал, который им инвертируется и с третьего выхода блока 18 разрешает блоку 12 передавать поступающую на него с блока 7 информацию на преобразование в блок 21. Высоким уровнем сигнала с четвертого выхода блока 18 запрещается на это время занесение информации в блок 17 памяти.

В режиме Анализ с блока 27 поступает сигнал (высокий уровень напряжения), который, пройдя через элементы 28 и 32, разрешает заносить информацию в блок 17 памяти. В это же время, когда уже выбраны и установлены на блоках 5 и б некоторые коды (код блока 5 и код блока 6), соответствующие временам начала зоны ta код (код блока 5 код (ta) и окончания зоны (код блока 6 код (t4)), схемами 10 и 15 сравнения в заданные моменты времени t3 и t4

формируются сигналы, устанавливающие на время t4 - t3 в единичное состояние первый триггер 16. Сигнале выхода триггера 16, пройдя через второй элемент НЕ 30 и второй элемент ИЛИ 29, разрешает блоку 12

передавать информацию в блок 21. В это же время t4 - ta та же информация, заносится в блок 17 памяти (имеет место разрешающий запись сигнал с четвертого выхода блока 18).

Занесение информации в блок 17 осуществляется следующим образом. По началу зоны прослушивания (ТНач, 1з), т.е. по сигналу с выхода триггера 16 в блоке 18 формируется импульс, устанавливающий в

единичное состояние второй триггер 19, за время нахождения которого в единичном состоянии через второй элемент И 20 на пятый вход блока 17 памяти поступают сигналы, по которым в блок памяти в соответствии с адресом, поступающим с второго счетчика 22 записываются коды преобразованных за время t4 - 1з блоком 7 сигналов прослушиваемой в это время зон-ы сердечного цикла. Поступление сигналов на пятый

вход блока 17 прекращается по моменту сравнения в блоке 15 кода окончания зоны, заданного в блоке 6, с поступившим и соответствующим ему кодом с первого счетчика 14 (счетчик 14 к этому моменту времени просчитае число импульсов, поступивших за время t4 - ts с генератора 3. С выхода триггера 16 поступает высокий уровень сигнала, по которому в блоке управления вырабатывается импульс, которым триггер 19 переводят в нулевое состояние (в.д. № 12, фиг. 12) и соответственно сигнал с его выхода, поступающий на первый вход элемента И 20, запрещает прохождение через элемент И 20 импульсов с генератора 3 на пятый вход

блока 17 памяти.

В то же время сигнал с второго выхода блока 18 поступает на четвертый вход регистра 24 и вместе с сигналами первой группы выходов блока 18 обеспечит занесение в

0 регистр 24 кода с выхода второго счетчика 22 (этот код равен просчитанному блоком 22 числу импульсов, поступающих с генератора 3 за время и - ts. После занесения в регистр 24 кода со счетчика 22 сигнал с

5 первой группы выходов блока 18 через элемент ИЛИ 23 (где осуществляется необходимая временная задержка, устанавливает в начальное состояние второй счетчик 22, просчитанный которым за время t4 - ts код

уже находится в регистре 24 и соответственно с его выхода поступает для сравнения на блок 25. Импульсы же с генератора 3 продолжают поступать на вход второго счетчика 22, который их просчитывает в том же цикле времени м - ts.

Выходной код блока 22 является адресным ходом блока 17 памяти, по которому с блока памяти происходит считывание всех кодовых слов, записанных в него в течение предыдущего цикла записи информации, соответствующего периоду времени t4 - тз. На управляющем входе блока 17 памяти в это время устанавливается вырабатываемый блоком управления сигнал, разрешаю- щий с него (блока 17) чтение информации. Когда код с выхода счетчика 22, поступающий также на вторые входы схемы 25 сравнения, сравнится с кодом с регистра 24 (в это время все данные с блока памяти счита- ны), сигналом с выхода блока 25 второй счетчик 22 вновь переведен в нулевое состояние и соответственно подготовлен для очередного подсчета в цикле, равным исходному циклу t4 - ta сигналов с генерато- ра 3.

Так будет продолжаться столько раз и составит такое время, какое необходимо для достаточного и полного прослушивания выбранной блоками 5 и б зоны сердечного цикла (в каждом цикле считывания выходные коды блока 17 памяти поступают ьз вход блока цифроаналогового преобразования 21, с выхода которого и прослушиваются телефоном 26). Если же значения кодов на блоках 5 и б будут постепенно и равномерно изменяться, то прбслушиваемая зона также будет плавно перемещаться по всему периоду сердечного цикла.

Для выбора новой величины цикла т.4 ta (его увеличения или уменьшения) или же для скорейшего перехода на- прослушивание новой зоны, значительно удаленной от зоны t4 - ts, целесообразно устройство перевести в режим Подготовка, оценить на блоке 11 индикации величину кода всего сердечного цикла и задать новые значения ТНач(1з) и Ткон (t4) зоны непрерывного прослушивания отдельных компонент сердечного цикла (разумеется, что задавать блоком б значения кода Ткон необходимо не большим того значения, которое отображается на блоке 11, т.е. не большим значения числа импульсов с генератора 3, просчитанных счетчиком 14 за время между двумя зубцами R кардиоциклов - время t2 - ц.

В каждом кардиоцикле при прохождении зубца R блок 13 формирует сигнал установки счетчика 14 в начальное состояние и соответственно при очередном подсчете им

числа импульсов с генератора 3, равны коду блока 5 (код бл ts), устанавливается триггер 16 и блок 18 управления организовывает очередное обновление записанной во время Т4 - ts информации, которое заканчивается при соотношении, когда код бл б .код t4. Этим обеспечивается периодическое обновление блока 17 памяти данными непрерывно прослушиваемой зоны, постоянное прослушивание которой распространяется при этом на весь кардиоцикл, в то время как между кардиоциклами (зубцами R) происходят изменения в информации зоны , которые полностью учтены устрой ством

Таким образом, на выходе телефона по стоянно прослушивается одна и те же пред варительно заданная и выбранная устройством зона одной из фаз, или одновременно из обеих фаз (систолической и ди- астолической) кардиоцикла. Формируемая устройством зона прослушивается неограниченное время и е нее включаются все имеющие место за время прослушивания изменения в выбранной зоне кардиоцикла. Зону прослушивания можно изменять как дискретно, так и плавно с равномерным перемещением ее по всему кардиоциклу, что обеспечивает непрерывность сканирования и прослушивания кардиосигналов и соответственно повышение достоверности про- слушиваемсГйдиагностической

информации.

Формула изобретения

1. Электронный стетоскоп, содержащий микрофон, подключенный к входу первого усилителя, генератор, соединенный с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу компара- тбра, соединенному по выходу с первым формирователем импульсов, а по входу - с подключенным к входной шине вторым усилителем, первый счетчик, первую схему4 сравнения, первый и второй триггеры, регистр и телефон, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности прослушиваемой диагностической информации, в него введены блок управления, блок задания начала зоны, выходы которого подключены к первой группе входов первой схемы сравнения, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок выбора информации и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к телефону, причем первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя, а второй вход - с выходом генератора,

последовательно соединенные блок задания окончания зоны, вторая схема сравнения и блок индикации, последовательно соединенные второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу генератора, а второй вход - к выходу второго триггера, блок памяти, первая группа входов которого подключена к выходу аналого-цифрового преобразователя, а вторая группа входов - к блоку выбора информации, последовательно соединенные третья схема сравнения, элемент ИЛИ и второй счетчик, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выходы - с третьей группой входов блока памяти, первой группой входов третьей схемы сравнения, вторая группа входов которой подключена к группе выходов регистра, первой группой входов регистра, второй и третий входы которого соединены с вторыми входами элемента ИЛИ, входами второго триггера и первой группой выходов блока управления, второй выход которого подключен к четвертому входу регистра, третий выход - к второму входу блока выбора информации, а четвертый выход - к четвертому входу блока памяти, пятый вход которого соединен с выходом второго элемента И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выходы - с вторыми группами входов первой и второй схем сравнения,

выход которой подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом первой схемы сравнения, а выход - с входом блока управления.

2 Стетоскоп поп 1,отличающийс я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные переключатель режимов работы, первый элемент НЕ и второй элемент ИЛИ, выход которого подключен к третьему выходу блока управления,

также последовательно соединенные второй и третий элементы НЕ и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к четвертому выходу блока управления, а второй вход - к входу второго элемента ИЛИ, второй

вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, который через второй формирователь импульсов подключен к одному из первой группы выходов блока управления, другой из которых через третий формирователь импульсов соединен с входами блока управления и второго элемента НЕ, а через четвертый элемент НЕ - с вторым входом блока управления.

Электронный стетоскоп содержит микрофон, усилители, генератор, блок задания начала зоны, бло л задания окончания зоны, АЦП. элементы И, компаратор, схемы сравнения, блок индикации, блок выбора информации, формирователи импульсов, счетчики, триггеры, блок памяти, блок управления, ЦАП, элементы ИЛИ, регистр, телефон, переключатель режимов работы, элементы НЕ. Цель изобретения - повыше- ниедостоверности прослушиваемой информации 1 з.п ф-лы, 13 ил

Фиг.1

вход I

т

Л

г J4

f-ufa/tod

f-U66/XO&

Z-ufo/жд

, 1 группа бшодоб

VuzZ

Фмз

Фиг.5

с вых. бл.7

-U

|

На вход бл.2Г

f 0-5B i

АМЛИЛ

L-o3J

Фиг. 8

21

Фиг.10

И

$иг.И

п

ID СО CM

in h «N

-о .- о - .Ц Ј«c

«З

««§

4§

3

4

ll

ii 4«§ «4

f « Режим„Лбдго/повт и°ы$Щг™ Г

Шб)

foaMZ7 вых.6л$

вшМЗО

6ш.6л.Ј§

f-t/бшоЯ.

ffM.faJ/i Щб/.31 2-у#мю0

6ш.бл35- j-tiffmoff

Зб/хМН

4-ffi.

0Mf.fy.J4jL

5-uSwod

ff/fffM

1 I

(

j.

fb

/

fl

г

4

i

-7

ч

9

.fff

Фиг. 13