ES2379478T3 - Monitor acústico - Google Patents

Abstract

Un monitor acustico electrónico para usar como un estetoscopio que comprende al menos un transductor para transformar vibraciones a senales electricas (217; 701, 702), medios de filtrado (705), medios (707, 715) convertidores de A/D y D/A, medios de amplificación (703, 704, 706, 716), medios de tratamiento (708), una camara acustica (215) en la que al menos esta dispuesto un transductor para transformar senales electricas a sonidos (214), y un canal acustico (212) que se abre a dicha camara acustica, estando dicho canal acustico adaptado para enviar el sonido procedente de la camara acustica (215) a traves de una estrangulación (218) que conecta el canal acustico con el aire ambiente, caracterizado porque la camara acustica (215) solamente conduce al canal acusticos (212) y a la combinación de estrangulación, camara acustica, y canal acustico esta disenada para producir un efecto de cornete.

Description

Monitor acustico.

CAMPO DEL INVENTO

El invento se refiere a un monitor acustico para 6rganos toracicos y abdominales, que esta destinado fundamentalmente a ser usado como un estetoscopio.

En el texto siguiente el invento sera denominado como un "monitor acustico o de sonido" con el fin de diferenciar el invento del estetoscopio comun.

Definiciones usadas en el texto y con el prop6sito de este invento estan destinadas a abarcar lo siguiente:

"transductor para transformar vibraciones a senales electricas", tambien llamado "transductor de vibraciones" y por ejemplo un micr6fono, un elemento piezoelectrico, y una pelicula piezoelectrica.

"transductor para transformar senales electricas a sonido" ejemplificado por ejemplo por un altavoz o equivalente.

"estructura de recogida" es usada para la estructura en la que esta dispuesto el transductor de vibraciones, por ejemplo una campana sobresaliente, de extremo abierto, un miembro esencialmente cilindrico, u otras realizaciones descritas en la descripci6n. La estructura de extremo abierto puede ser cerrada por una membrana o un cojin, dispuesto en la estructura o en el extremo abierto de la misma.

El estetoscopio acustico comunmente usado fue inventado en 1816 por el doctor Laennec. El diseno basico no ha sido alterado desde entonces. El estetoscopio acustico corriente tiene una pieza pectoral cubierta con una membrana, que esta conectada a un tubo flexible; este tubo esta dividido en dos partes cada una con un auricular. El sonido procedente por ejemplo de un coraz6n que late es capturado por la pieza pectoral y el sonido es hecho pasar a los oidos de la persona que ausculta, es decir generalmente un doctor.

En la practica convencional un doctor aplicara un estetoscopio a un paciente y llegara a una conclusi6n basada en los sonidos percibidos por el doctor. Para recibir una segunda opini6n, otro doctor tendra que ser capaz de aplicar un estetoscopio y oir los mismos sonidos. Este es un problema - podria no haber otro doctor presente o el otro doctor puede tener problemas de audici6n o problemas de respuesta a la frecuencia.

Otro problema ocurre en la ensenanza cuando se ensena al estudiante o estudiantes a diferenciar entre sonidos diferentes con relaci6n por ejemplo a un ciclo de coraz6n que solamente una persona puede oir a la vez. No hay posibilidad de indicar un sonido especifico relacionado con un evento especifico en el coraz6n.

Problemas inherentes con los estereoscopios de diseno acustico comun son asi: diseno desfavorable para educaci6n, la audici6n es imposible para la identificaci6n simultanea de sonidos, las anormalidades son dificiles de detectar e imposibles de filtrar. Los murmullos son dificiles de detectar sin amplificaci6n, filtrado y aislamiento.

La audici6n durante la consulta no es facil, y el hecho de que los pacientes no puedan oir mistifica el proceso completo y hace la comunicaci6n y las explicaciones mas dificiles. Con un estetoscopio acustico es virtualmente imposible almacenar sonidos para una posterior reproducci6n. Un micr6fono y medios para tratar y almacenar los sonidos son necesarios con este fin.

En el estetoscopio acustico el sonido producido por un 6rgano de un ser vivo es captado por una pieza pectoral en forma de ondas de presi6n y desde alli encaminado a un tubo acustico flexible, que continua en dos conductos acusticos cada uno de los cuales termina en un auricular. La presi6n acustica (ondas sonoras) es transportada desde la pieza pectoral a traves de los conductos al auricular respectivo y actuara sobre el oido para producir sonido. El exito de la auscultaci6n es asi dependiente inherentemente no s6lo del estetoscopio sino tambien de los oidos y la percepci6n de la persona que ausculta es parte del proceso. La audici6n en diferentes personas naturalmente difiere entre las personas y tambien en la misma persona la audici6n cambia con la edad. Los sonidos que una persona joven percibe facilmente pueden ser totalmente imposibles de oir para la persona de mayor edad.

La pieza pectoral tradicionalmente usada tiene otro inconveniente porque cuando la persona que oye sonidos corporales, por ejemplo los sonidos del coraz6n, puede querer oir en distintas posiciones. Las razones pueden ser que el sonido es trasplantado de manera diferente en diferentes direcciones o cuando se oyen los pulmones el doctor oye normalmente en varias posiciones situadas muy pr6ximamente. Esto significa que cuando la pieza pectoral es movida, es levantada del cuerpo y vuelta a colocar en una nueva posici6n. Mientras la pieza pectoral esta levantada todos los sonidos procedentes del cuerpo son interrumpidos. Esto da al doctor varias ocasiones para ajustar la audici6n en cada posici6n ya que el proceso es interrumpido cuando la pieza pectoral es levantada.

El personal medico aprende la tecnica de auscultaci6n fundamentalmente mediante el uso de un estetoscopio acustico y son entrenados para oir sonidos de coraz6n y pulmones normales y anormales basados en sus cualidades acusticas especificas y la temporizaci6n relativa a otros sonidos biol6gicos.

Los estetoscopios electr6nicos con amplificaci6n y filtrado de sonidos son conocidos dentro de la tecnica. En tal estetoscopio el sonido procedente de la actividad biol6gica es captado por un micr6fono y la senal puede ser filtrada de tal modo que se elimine el ruido, etc. El filtrado esta tambien indicado como siendo por ejemplo selectivo con el fin de eliminar senales que emanan de otro 6rgano que aquel que constituye el foco de la investigaci6n. La senal es despues de ello enviada a un altavoz en los conductos del estetoscopio. Tal estetoscopio es conocido a partir de una solicitud de patente norteamericana publicada US 2003/0072457 (publicada el 17 de abril de 2004), asi como una solicitud de patente norteamericana publicada US 2005/0014999.

Los estetoscopios electr6nicos que comprenden una pieza pectoral manual que comunica con un auricular u otros aparatos tales como altavoces, medios de grabaci6n etc. son tambien conocidos en la tecnica.

Tipicamente la tecnica anterior requiere transductores capaces de reproducir el intervalo total o cerca del intervalo total de sonidos generados por los 6rganos corporales. Los sonidos del coraz6n generalmente se encuentran dentro del intervalo de17-500 Hz. Las frecuencias clave de interes se encuentran dentro del intervalo de 17 -200 Hz, y algunos de los sonidos mas importantes se encuentran entre 17-70 Hz. Los pequenos altavoces y otros transductores tienen dificultades para reproducir esta margen de frecuencia inferior, asi la elecci6n de auriculares en la tecnica anterior es natural.

RESUMEN DEL INVENTO

Un objeto del invento es un estetoscopio electr6nico, mas abajo denominado "monitor acustico o acustico" o "monitor" que tiene una funcionalidad y diseno mejorados.

Otro objeto del invento es proporcionar un monitor acustico electr6nico que da al doctor un modo de utilizaci6n mejorado y facil del util en la practica diaria y tambien durante auscultaciones cuando hay varias personas que escuchan.

Otro objeto del invento es hacer posible el uso de pequenos altavoces u otros transductores de senales electricas a audio, que no son capaces de representar las frecuencias generadas por los 6rganos de interes. Otros objetos son resueltos por invento mediante el metodo considerado que implica la manipulaci6n de frecuencia de sonidos que han de ser reproducidos en estos dispositivos. Este mismo metodo tiene un uso adicional. En algunos casos, un altavoz o transductor acustico puede representar sonidos no facilmente audibles por la persona que escucha debido a limitaciones del ser humano en general o a un defecto especifico de la audici6n de la persona que escucha. Este metodo puede llevar el sonido previamente inaudible a margenes mas adecuados para el individuo.

Un ejemplo de un sonido de 6rgano pueden ser los murmullos del coraz6n. Estos sonidos pueden ocurrir ademas de los sonidos normales del coraz6n o pueden incluso reemplazar aspectos de los sonidos normales del coraz6n. Para detectar

o identificar estos murmullos los sonidos son de acuerdo con el invento alterados de aspecto de modo que se intensifiquen los sonidos de interes. Los 6rganos del cuerpo tales como el coraz6n tienen una secuencia de sonidos predecible. Metodos para identificar estas secuencias pueden incluir por ejemplo opciones seleccionables siguientes de:

•

Eliminaci6n o reducci6n de secuencias normales conocidas de sonidos del coraz6n u otros 6rganos por medio del analisis anal6gico o digital del sonido para identificar y reducir las secciones que no son de interes. Esta caracteristica en si es conocida por ejemplo mediante el documento WO02/32313.

•

Control automatico estandar del volumen en el dominio anal6gico o digital normalmente descrito como control de ganancia automatica (AGC). El prop6sito es mantener un nivel de volumen que pueda ser acomodado por los metodos de tratamiento electr6nico impidiendo la sobrecarga.

•

Tecnicas de filtrado estandar como filtros pasa-bandas, pasa altos, y pasa bajos en el dominio anal6gico o digital.

•

Escalado dinamico de sonidos en el dominio anal6gico o digital, normalmente descrito como tecnica de compresi6n que limitan la magnitud de senales a un margen dado. Reduciendo el volumen de los sonidos de alto nivel y aumentando el volumen de los sonidos de nivel inferior.

•

Escalado dinamico de sonidos en el dominio anal6gico o digital, normalmente descrito como tecnica de expansi6n que aumenta la magnitud de senales sobre un margen dado. Aumentando el volumen de los sonidos de mayor nivel en comparaci6n con los sonidos de nivel inferior.

Ademas de estos metodos que pueden ser usados en el monitor de acuerdo con el invento, se describiran a condenaci6n nuevos metodos de acuerdo con el invento con relaci6n a la altura o tono del sonido.

Todo lo anterior puede ser usado de modo unico o en combinaci6n, seleccionable por la persona que escucha para

objetivar del modo mas efectivo los sonidos de interes. Adicionalmente la metodologia de tratamiento permite ajustes automaticos de los parametros que controlan la manipulaci6n de sonidos. Esto permite que el dispositivo mantenga la salida mas efectiva, el seguimiento de cambios en la naturaleza de sonidos de 6rganos.

Estos y otros objetos son conseguidos manipulando el sonido de tal modo que la frecuencia sea escalada de tal manera que la duraci6n y secuencia relativas del sonido son retenidas, significando que la temporizaci6n de los sonidos es correcta pero la frecuencia del sonido es diferente. La salida final puede no incluir frecuencias incluso presentes en la senal original. El efecto es que los sonidos efectivamente son elevados de altura facilitando el uso de pequenos altavoces. De hecho los sonidos de 6rganos de menor altura, no son posibles de ser oidos incluso cuando se usan grandes altavoces. Cuando s6lo se usan pequenos altavoces en aparatos de acuerdo con la tecnica los sonidos de menor altura estan de hecho no representados.

RESUMEN DEL INVENTO

El presente invento comprende un monitor acustico para usar como un estetoscopio que comprende al menos un transductor para transformar vibraciones a senales electricas, medios de filtrado, medios convertidores de A/D y D/A, medios de amplificaci6n, medios de tratamiento, una camara acustica, en la que al menos esta previsto un transductor para transformar senales electricas a sonido, y un canal de sonido que se abre a dicha camara acustica, estando dicho canal de sonido adaptado para enviar el sonido desde la camara acustica a traves de una abertura que conecta el canal de sonido con el aire ambiente. La camara acustica solamente conduce al canal de sonido y la combinaci6n de estrangulaci6n, camara y canal esta disenada para producir un efecto de cornete.

El transductor para transformar vibraciones a senales electricas, esta dispuesto en una estructura de recogida de vibraciones.

Otra realizaci6n del invento reside en manipular el sonido captado por el monitor acustico de tal modo que la frecuencia es escalada de tal manera que la "informaci6n" es efectivamente elevada de altura facilitando el uso de pequenos altavoces. Ejemplos de esto son:

•

Alteraci6n de la altura de sonidos en el dominio anal6gico o digital, al tiempo que se retiene la duraci6n de salida original. Creaci6n de un efecto de audici6n con mayor o menor altura.

•

Alteraci6n de la altura de sonidos en el dominio anal6gico o digital, al tiempo que se altera la duraci6n de salida original. Esto crea un defecto de audici6n a una velocidad menor o a una velocidad mayor.

En otra realizaci6n de acuerdo con el invento se usa un tipo especial de tratamiento de senal que escalara la informaci6n de tal modo que la temporizaci6n de cada sonido sea virtualmente correcta. Esto se hace usando una variedad y combinaci6n de metodos de acuerdo con el invento que se han descrito a continuaci6n.

Aun en otra realizaci6n del invento la pieza pectoral no tienen tuberia acustica para conectar la pieza pectoral directamente con ningun auricular. Un amplificador de potencia es usado para activar o excitar un pequeno micr6fono montado dentro del dispositivo de tal modo que las multiples personas que escuchan en una sala puedan experimentar los sonidos del 6rgano humano seleccionados. Este amplificador tiene considerablemente mas potencia que uno usado para activar auriculares.

Sin embargo pueden ser usados aun auriculares para conectar a un aparato comun para destituci6n de los sonidos a varias personas que escuchan. Los auriculares conectados al aparato comun pueden tambien ser usados con el fin de mantener el sonido ambiente en un nivel bajo y facilitar por ello la percepci6n de sonidos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

En los dibujos y en los que elementos similares han recibido caracteres de referencia similares:

La fig. 1 muestra un estetoscopio comun de acuerdo con la tecnica anterior.

La fig. 2 muestra una vista de un monitor acustico de acuerdo con el invento.

La fig. 3 muestra una vista lateral esquematica de un monitor acustico de acuerdo con el invento.

La fig. 4 muestra una secci6n del monitor acustico de acuerdo con el invento a lo largo de A-A indicado en la fig. 3.

La fig. 5 muestra una secci6n del monitor acustico de acuerdo con el invento a lo largo de B-B indicado en la fig. 2.

La fig. 6 muestra una realizaci6n de acuerdo con el invento de la camara acustica, el canal de sonido y la estrangulaci6n.

La fig. 7 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo del dispositivo de acuerdo con el invento.

La fig. 8 muestra otras realizaciones de la estructura de recogida de vibraciones del monitor de acuerdo con el invento.

Las figuras 9 a-h muestran metodos empleados de acuerdo con el invento para alterar la altura de una senal al tiempo que mantienen la duraci6n original.

Las figs. 10 a-b ilustran una senal compuesta y una senal correspondiente tratada de acuerdo con el invento, el tipo de "muestreo" usado y la reconstrucci6n de la senal estan tambien ilustrados.

DESCRIPCION DETALLADA

Con el prop6sito de ilustraci6n, el presente invento sera explicado a continuaci6n con referencia a un estetoscopio comun de acuerdo con la tecnica anterior para utilizar en la audici6n de sonidos corporales tales como los sonidos que emanan de un coraz6n humano. Tal estetoscopio esta mostrado en la fig. 1.

En la figura se ha visto una pieza pectoral 101, que esta unida a un tubo 102 acustico flexible, que esta dividido en dos estereof6nicos 103, 104 cada uno de los cuales exhibe un auricular unido 105, 106. El sonido es captado por la pieza pectoral y hecho pasar de modo efectivo como ondas acusticas al oido de la persona que escucha. Esta es una imagen representativa del antiguo tipo de estetoscopio. En un tipo mas nuevo de estetoscopio el sonido es captado no por la pieza pectoral sino por un micr6fono. Este micr6fono puede estar colocado en un pequeno recipiente unido como una parte del tubo acustico flexible por ejemplo donde el tubo se divide en los dos estereof6nicos. El recipiente puede incluir un micr6fono, un amplificador y un altavoz. Esta disposici6n funciona en el modo anal6gico, exhibe medios de filtrado simples y puede tambien tener una posibilidad de almacenar y reproducir a la mitad de la velocidad.

Tradicionalmente los doctores no quieren ninguna distorsi6n del sonido, lo que ha presentado inconvenientes para cambiar el concepto del estetoscopio.

De acuerdo con una realizaci6n del invento el monitor acustico, mostrado en las figs. 2-4 comprende una parte superior 211 y una parte inferior 210. Dentro de las figs. 2-4 los numeros de referencia son comunes para los detalles que se han mostrado. La parte inferior 210, una estructura de recogida de vibraciones, es tambien denominada la campana. En la parte inferior de la campana hay un cojin, en esta realizaci6n, dispuesto de tal modo que haga contacto con el cuerpo. En una realizaci6n alternativa la campana tiene otra estructura en forma de campana dispuesta dentro de la campana 210 en la que el transductor, por ejemplo un micr6fono, esta dispuesto. Las dos disposiciones seran comentadas adicionalmente a continuaci6n. Otras realizaciones estan descritas en conexi6n con la fig. 8.

Aunque la parte inferior anteriormente es llamada campana en conexi6n con las figs. 2-4, esta parte inferior puede en otras realizaciones ser una estructura de recogida de vibraciones sobresaliente o integrada que comprende medios receptores de vibraciones que pueden ser por ejemplo un micr6fono o un medio piezoelectrico, con el prop6sito de esta aplicaci6n denominados traductores de vibraciones a senales electricas.

Ha de resaltarse que la parte inferior y superior se refieren a lo establecido en la fig. 2 como se ha mostrado. La parte inferior 210 comprende el transductor de vibraciones y por ello la estructura de recogida.

En la realizaci6n descrita la parte inferior 210 en forma de campana comprende un cojin lleno de liquido.

En la fig. 2 la parte superior 211 del monitor acustico esta mostrada desde arriba. Un bot6n 201 para iniciar/detener la audici6n, un bot6n 202 para iniciar/detener la grabaci6n, la salida 203 del micr6fono, un control de volumen 204, una pantalla de presentaci6n 205 de LCD, un puerto de infrarrojos IR 206, un casco de auriculares 207, y un control de menu 208 estan mostrados. Deberia comprenderse que este es un dibujo esquematico y que el diseno del monitor acustico puede ser adaptado de tal modo que sea facilmente usado con una sola mano.

En la fig. 3 el monitor acustico esta visto en una vista lateral que muestra la parte superior 211 que tiene un bot6n 201 de inicio/paradas de audici6n (el bot6n 202 para iniciar/detener la grabaci6n no se ha mostrado), el puerto de infrarrojos IR 206 y una salida 207 para casco de auriculares.

En la fig. 4 esta mostrada una secci6n paralela a la superficie superior del monitor acustico aproximadamente a lo largo de la linea A-A en la fig. 3. En la figura el altavoz 214, una placa de circuito con CPU 213, parte del canal de sonido 212, y la estrangulaci6n 218 del canal de sonido 212 estan indicados.

En la fig.5 se ha mostrado una secci6n a lo largo de la linea de-B en la fig. 3 aqui en la parte superior 211 estan la pantalla de presentaci6n 205 de LCD, la placa de circuito con CPU 213, la disposici6n de la camara acustica 215, el canal de sonido 212 y la estrangulaci6n 218. En la camara acustica 215 esta dispuesto un altavoz 214. Esta disposici6n sera descrita adicionalmente a continuaci6n en conexi6n con la fig. 6.

En la parte superior (211) el canal y la camara (215) estan dispuestos como se ha mostrado a fin de mejorar las frecuencias inferiores. Cuanto menores son las frecuencias mas largo debe ser el canal (comparense los tamanos de un

altavoz de base con el tamano de un micr6fono de tonos altos. Usar el canal y la camara asegura que los sonidos de frecuencias inferiores no s6lo son escalados hacia arriba sino tambien focalizados direccionalmente. Los sonidos de bajas frecuencias se dispersan alrededor mientras los sonidos de altura mas elevada son direccionales.

Se ha indicado que en un estetoscopio acustico este problema no existe ya que el sonido captado por lapieza pectoral es entregado directamente al oido (es decir un espacio relativamente cerrado).

En uni6n con las figs. 6a y 6b se describira una realizaci6n de la disposici6n de estrangulaci6n, canal y camara. La realizaci6n es la mostrada en la fig. 6a. En las dos figuras los mismos numeros de referencia se refieren al detalle correspondiente. La disposici6n del altavoz, camara, canal y estrangulaci6n es critica para el rendimiento del dispositivo.

Los limites fisicos del dispositivo estan indicados de manera esquematica por la linea de trazos 220. Esto es solamente para indicar que el canal 212 completo excepto la abertura o estrangulaci6n 218 del canal esta encerrado dentro del dispositivo. En el extremo opuesto del canal 212 desde la estrangulaci6n 228 esta situada una camara 209. En esta camara 209 un pequeno altavoz 214 esta dispuesto para enviar los sonidos captados que han sufrido tratamiento de senal en el dispositivo.

Las dos figuras se diferencian porque la estrangulaci6n 218 y el altavoz 220 estan dispuestos de modo totalmente diferente.

En la realizaci6n de acuerdo con las fig. 6a el recinto completo del altavoz facilita la limpieza mas facil ya que hay menos aberturas en el alojamiento del dispositivo. El diseno del canal puede seguir trayectos curvos a fin de que la disposici6n completa pueda ser acomodada dentro de las dimensiones fisicas del dispositivo. El diseno de la estrangulaci6n 218 usa curvas exponenciales para formar un cornete ensanchado. Aqui la combinaci6n de estrangulaci6n, camara, y canal esta disenada para producir un efecto de cornete para una maxima sensibilidad y direccionalidad. Esta disposici6n proporciona asi la mayor salida de sonido con direccionalidad aumentada.

En el ejemplo de la fig. 6b, el diseno emplea un altavoz que irradia de manera directa proporcionando la disposici6n de estrangulaci6n y canal un refuerzo de las bajas frecuencias. En esta versi6n la estrangulaci6n es mas estrecha comparada con la realizaci6n de acuerdo con la fig. 6a. La combinaci6n de estrangulaci6n, camara y canal esta disenada de modo que la salida de la estrangulaci6n aumente la salida procedente del altavoz, reforzando las bajas frecuencias. El altavoz que irradia de manera directa, irradiando a traves de una abertura directamente al aire da una mayor dispersi6n de sonido que puede ser ventajosa cuando estan implicadas varias personas que escuchan. El sonido llega asi directamente desde el altavoz y tambien de forma indirecta a traves del canal acustico.

El bot6n de control de volumen puede ser maniobrado usando por ejemplo el pulgar. Como se ha mostrado, hay dispuestos dos botones en la parte frontal de la parte superior (uno no visible, que esta en el lado posterior) para usar en la maniobra de audici6n, etc. La funcionalidad del monitor acustico puede estar prevista de tal modo que la persona que ausculta sujeta la pieza pectoral/monitor acustico en la palma de la mano de tal manera que el altavoz estara situado entre los dedos. El pulgar es usado para el control de volumen y el dedo coraz6n controla los botones de apagado/encendido.

Cuando el cojin dispuesto en la parte inferior de la parte inferior 210 en forma de campana es colocado contra el cuerpo y el bot6n de encendido/apagado es apretado el dispositivo inicia un "audici6n activa", es decir los sonidos son captados y los sonidos seran oidos a traves del altavoz. La audici6n activa es un prop6sito en la identificaci6n de la caracteristica acustica especifica que se esta buscando. Una vez que el sonido ha sido identificado/encontrado se inicia una grabaci6n apretando el bot6n de grabaci6n con el dedo coraz6n. El dispositivo es retirado del cuerpo y presionando una vez mas el bot6n de grabaci6n con el dedo coraz6n se obtiene una reproducci6n repetitiva del ultimo sonido grabado. Por sonido se quiere indicar aqui el sonido durante un periodo de tiempo predeterminado que ha de ser decidido por ejemplo por el usuario dependiendo de la aplicaci6n. Para la reproducci6n las senales que representan el sonido grabado pueden ser tratadas usando filtrado, etc.

El cojin esta lleno preferiblemente de un medio adecuado. Esto se hace a fin de reducir lo menos posible las frecuencias y niveles durante la transici6n de los sonidos captados entre diferentes medios. En un estetoscopio acustico el sonido procedente del cuerpo, comprendiendo el cuerpo la mayor parte de fluido, es transferido a traves del aire a un dispositivo de captaci6n (en el estetoscopio acustico no hay realmente dispositivo de captaci6n ya que el sonido es transmitido a traves de los tubos directamente al oido, siendo el oido el dispositivo de captaci6n.

De acuerdo con una realizaci6n del invento este esta sustituido por las transiciones siguientes desde el cuerpo, que comprende fluido en su mayor parte, el sonido es transferido a traves de un liquido y desde alli a una estructura de recogida de vibraciones y a un transductor de vibraciones. Con relaci6n al tipo de liquido en el cojin, puede ser un liquido que tenga una baja viscosidad por ejemplo metanol. Un material que tiene una viscosidad en margenes mas elevados da menos ruido, sin embargo una menor viscosidad da una mejor amplificaci6n o se pierde bastante menos sonido en comparaci6n con el aire.

Sin embargo, alternativamente un liquido de alta viscosidad o incluso un gel puede ser empleado para limitar o reducir deliberadamente la recepci6n de las frecuencias mas altas.

Una realizaci6n del invento puede ser puesta en practica electricamente como se ha mostrado en el diagrama de bloques en la fig. 7. El transductor 701 de vibraciones esta dispuesto en la parte del dispositivo que es apretada contra el cuerpo para captar sonidos corporales. Las senales anal6gicas procedentes del mismo apareceran en la entrada del amplificador de entrada 703. Las senales son amplificadas alli y despues de ello tratadas en un filtro anal6gico 705 que comprende: un filtro pasa bandas, un filtro pasa altos, y un filtro pasa bajos. Las senales filtradas son aplicadas sobre un amplificador 706 de ganancia anal6gico que comprende dos controles de ganancia de entrada, respectivamente. Las senales amplificadas son a continuaci6n convertidas en un convertidor 707 de dos canales A/D en senales digitales. Estas senales digitales son aplicadas en la entrada de un procesador 708 de senal digital. El procesador 708 de senal digital comprende una fuente de reloj 709.

Hay tambien un transductor auxiliar 702 con un amplificador de entrada correspondiente 704 y un trayecto de senal correspondiente como queda claro a partir de la descripci6n anterior y del diagrama. Hay dos usos posibles para el transductor auxiliar 702:

1.

En ninos muy pequenos o en otros casos especiales podria ser dificil alcanzar lugares usando el transductor principal integrado. En tales casos un pequeno transductor externo puede ser conectado mediante cables de la mejor manera adecuada para el prop6sito (menores para bebes, mayores para animales, con forma especial o montados para distintos proyectos)

2.

Un transductor auxiliar, puede especialmente en ambientes ruidosos, ser unido a fin de captar sonidos ambientes. El sonido indeseado puede a continuaci6n ser cancelado a partir del sonido captado por el transductor principal. Este metodo de usar un micr6fono externo para captar el ruido es a menudo usado en cascos de auriculares en aeroplanos.

El procesador 708 de senal digital esta adaptado para aplicar el tratamiento de senal especial descrito a continuaci6n en conexi6n con las figuras.

En el dispositivo hay controles, aqui mostrados como un numero de conmutadores 710, que estan adaptados para permitir una selecci6n de opciones y un control de parametros para entrada al procesador 708 de senal digital sobre el que es ejecutado un programa. Hay tambien una pantalla de presentaci6n 711 de matriz de LCD para presentar datos por el programa, bien mostrando opciones/parametros elegidos o bien mostrando mensajes procedentes del programa. La pantalla de presentaci6n de LCD puede tambien en una realizaci6n ser adaptada para mostrado formas de onda de sonidos sin tratar o tratados.

Tambien hay dispuesto un control de desplazamiento 712 para menus de LCD. Un almacenamiento 713 de estado s6lido para reproducci6n y analisis de datos de audio capturados esta tambien previsto. El dispositivo puede opcionalmente tener medios para por ejemplo una comunicaci6n por IR o por radio con un dispositivo de almacenamiento externo (no mostrado) para un almacenamiento adicional de datos de audio.

Tambien se ha mostrado una alimentaci6n de corriente de baterias y un monitor 714 de tensi6n para alimentar el dispositivo.

Las senales son tratadas en el procesador 708 de senal digital de acuerdo con el programa ejecutado en el mismo y en las condiciones impuestas por la opci6n seleccionada y los parametros elegidos alli produciendo senales correspondientes transformadas de acuerdo con las entradas. Las senales transformadas son a continuaci6n tratadas en un convertidor 715 de digital a anal6gico. La salida es sujeta a un control de ganancia en un amplificador de potencia 716, que puede ser manipulado por el usuario. En la salida del amplificador de potencia esta previsto un pequeno altavoz, por ejemplo que tiene un diametro de aproximadamente 5 cm o menos.

Una salida 718 de auricular puede estar prevista. Los auriculares 719 estan mostrados en el dibujo.

En la fig. 8 se han mostrado realizaciones del monitor acustico de acuerdo con el invento. La parte del monitor denominada campana alta parte inferior, en lo que precede puede tambien ser disenada de manera diferente. La parte inferior sera en conexi6n con esta figura denominada estructura de recogida de vibraciones y esta destinada a cubrir tanto el transductor para transformar vibraciones a senales electricas como la estructura, en la que el transductor esta montado, donde la estructura exhibe formas geometricas diferentes.

En la fig. 8a se ha mostrado un ejemplo de la "campana" que no responde a la forma de una campana tradicional sino a una forma a modo de bola. En esta bola esta montado el transductor.

En la fig. 8b esta mostrada una realizaci6n en la que la estructura de recogida de vibraciones esta esencialmente integrada en el monitor. La estructura tiene aqui una forma cilindrica bien con una secci6n transversal circular o bien

ovalada. La fig. 8c muestra la estructura correspondiente segun esta montada en la parte inferior del monitor y finalmente la fig. 8d ilustra la estructura de recogida de vibraciones y el transductor como esencialmente integrado en el monitor. La fig. 8e ejemplifica que la secci6n transversal de la estructura circundante puede exhibir diferentes formas.

En esta conexi6n se ha indicado que el transductor para transformar vibraciones a senales electricas puede comprender no solamente lo que es normalmente denominado como un micr6fono sino que tambien puede consistir de un elemento piezoelectrico o una pelicula piezoelectrica que esta montada en el cilindro, estructura circundante, extendido sobre un miembro del bastidor adaptado en un estado pre-tensionado que cubre esencialmente la secci6n transversal del cilindro.

En el caso en que un cojin que se aplicado a la pelicula piezoelectrica, dicha pelicula puede tambien estar dispuesta sobre uno o ambos lados del cojin. La pelicula deberia tambien aqui ser apretada y extendida. De esta manera la pelicula piezoelectrica estara esencialmente en contacto directo con la piel del paciente, las vibraciones seran capturadas por la pelicula piezoelectrica y transformadas a senales electricas.

El programa para usar en el tratamiento de senales digitales de las senales de acuerdo con el invento puede bien ser un software que se puede cargar obien parcialmente puesto en practica como un hardware en el dispositivo.

De acuerdo con otra realizaci6n del invento se ha considerado un tratamiento de senal en el que la altura o tono del sonido es elevado sin cambiar la escala de tiempos del sonido. Esto es importante, ya que la elevaci6n de los sonidos a frecuencias mayores permite usar altavoces pequenos, para oir sonidos que dificilmente serian audibles y conservando la escala de tiempo de los sonidos por ejemplo, un ciclo normal del coraz6n es facil de identificar. El desplazamiento de frecuencia (escalado) del sonido deberia ser desde luego individual para la persona dependiendo entre otras cosas de la audici6n de esa persona.

En la fig. 9a se ha mostrado un analisis digital por el metodo de FFT (Transformada Rapida de Fourier) de una senal posible. Una forma de onda de senal puede ser analizada de esta manera en secciones. El metodo de FFT produce una lista de las frecuencias constituyentes, su magnitud, y relaci6n relativa. Los componentes individuales son ondas sinusoidales que son faciles de describir matematicamente, y asi pueden ser escaladas a diferentes frecuencias. Estas nuevas frecuencias son recombinadas con la misma relaci6n relativa para producir una versi6n de altura desplazada del original segun se ha visto en la fig. 9b. Como cada secci6n es analiza y reconstituida alguna forma de alisado puede ser necesaria en limites de secci6n. Solapar secciones seguido por desvanecimiento transversal cuando la senal es reconstituida minimiza los artefactos.

Una caracteristica del analisis de FFT es que requiere una potencia informatica significativa. El procesador de senal digital del dispositivo puede no ser capaz de proporcionar este nivel de informatica sobre una base continua. Por ello se usan otros esquemas para conseguir el desplazamiento de altura que requiere menos sobrecarga informatica.

Las figs. 9c y 9d demuestran un esquema que requiere la menor informatizaci6n. Una ventana de muestras de forma de onda es reproducida a doble tasa y replicada. Cuando la siguiente ventana es tratada, el desvanecimiento transversal entre ventanas minimiza los artefactos.

El metodo anterior es ademas extendido detectando donde cruza la senal el eje cero, permitiendo asi que se identifiquen ciclos y semiciclos de la forma de onda. Las figs. 9e y 9f muestran c6mo pueden ser replicados los ciclos y reproducidos a doble velocidad para conseguir una duplicaci6n de altura y retenci6n de la duraci6n original.

Las figs. 9g y 9h muestran la replicaci6n de semiciclo a doble velocidad. En este caso la polaridad de cada semiciclo replicado debe ser invertida para conseguir la rebanada mas uniforme.

Despues de los anteriores tratamientos, la senal no puede ser representada por una curva lisa. El fen6meno es mas o menos severo dependiendo de c6mo de pr6ximo se ha hecho el muestreo. Hay tambien algoritmos para alisar la senal que son conocidos en el tratamiento de senales especialmente en la grabaci6n de musica. Alguno de los algoritmos requiere un nuevo muestreado de la senal. Esto puede ser conseguido a un nivel matematico a partir de los datos originales. Alternativamente puede ser empleado un convertidor adicional de anal6gico a digital que opera a una frecuencia de muestreo diferente de la primera. La utilizaci6n de este segundo convertidor minimiza la sobrecarga informatica. Esto es importante ya que algunos de estos calculos requieren mucha capacidad informatica y la combinaci6n de metodos informaticos acelerara el proceso y ahorrara espacio de procesador.

El invento permite el tratamiento de sonidos usando una mezcla de los procesos anteriores. El tipo de "muestreo" de acuerdo con el invento esta tambien ilustrado en la fig. 10. Este esta ejemplificado en las figs. 10a-10b. En las figuras volumen/magnitud de una senal esta trazado en funci6n del tiempo.

En la fig. 9g una forma de onda original esta trazada y una ventana esta indicada por una flecha horizontal. El metodo usado es desplazar la altura por replicaci6n de semiciclo. La forma de onda de altura duplicada resultanteesta mostrada en la fig. 9h. La ventana de tiempo equivalente esta indicada.

Cuanto mas corto es el periodo de muestreo, mejor es el resultado desde luego.

Otro uso de la tecnica de analisis de FFT por el dispositivo es identificar las anormalidades del coraz6n o de otros 6rganos mas comunmente encontradas.

El uso del cojin de acuerdo con el invento produce el beneficio de reducir el ruido externo y eliminar algunas de las

5 interrupciones cuando se mueven los monitores acusticos sobre el cuerpo como se ha descrito antes. Sin embargo de acuerdo con otra realizaci6n del monitor acustico del invento el cojin puede ser reemplazado por medio de tipo campana. La campana esta rodeada por una envolvente protectora exterior y suspendida elasticamente usando hilos u otra suspensi6n flexible. Esto ha demostrado dar buenos resultados. La campana interior estara en contacto con la piel del paciente pero los dedos de la persona que ausculta estaran en contacto con la envolvente exterior de la campana. Asi no

10 se transferira ruido al dispositivo interior.

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES

   1.-Un monitor acustico electr6nico para usar como un estetoscopio que comprende al menos un transductor para transformar vibraciones a senales electricas (217; 701, 702), medios de filtrado (705), medios (707, 715) convertidores de A/D y D/A, medios de amplificaci6n (703, 704, 706, 716), medios de tratamiento (708), una camara acustica (215) en la que al menos esta dispuesto un transductor para transformar senales electricas a sonidos (214), y un canal acustico (212) que se abre a dicha camara acustica, estando dicho canal acustico adaptado para enviar el sonido procedente de la camara acustica (215) a traves de una estrangulaci6n (218) que conecta el canal acustico con el aire ambiente, caracterizado porque la camara acustica (215) solamente conduce al canal acusticos (212) y a la combinaci6n de estrangulaci6n, camara acustica, y canal acustico esta disenada para producir un efecto de cornete.
2. 2.-Un monitor acustico electr6nico segun la reivindicaci6n 1, en el que el transductor para transformar vibraciones a senales electricas (217; 701, 702) esta dispuesto en una estructura (210) de recogida de vibraciones del monitor.
3. 3.-Un monitor acustico electr6nico segun la reivindicaci6n 2, en el que la estructura (210) de recogida de vibraciones del monitor tiene forma de campana.
4. 4.-Un monitor acustico electr6nico segun la reivindicaci6n 2, en el que la estructura (210) de recogida de vibraciones del monitor es de forma generalmente cilindrica.
5. 5.-Un monitor acustico electr6nico segun la reivindicaci6n 3 o 4 en el que el transductor para transformar vibraciones a senales electricas (217; 701, 702) esta encerrado en un cojin dispuesto dentro de la estructura (210) de recogida de vibraciones del monitor, estando adaptado dicho cojin para ser apretado contra el cuerpo de una persona.
6. 6.-Un monitor acustico electr6nico segun la reivindicaci6n 3 en el que el transductor para transformar vibraciones a senales electricas (217; 701, 702) esta suspendido en una parte interior en forma de campana dispuesta dentro de la parte (210) en forma de campana del monitor y adaptada para ser apretada contra el cuerpo de una persona.
7. 7.-Un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la estrangulaci6n (218) del canal acustico (212) esta ensanchada hacia fuera y termina en una abertura en la parte superior (211) del monitor.
8. 8.-Un monitor acustico de electr6nico segun de las reivindicaciones 5 6 6, en el que el cojin esta lleno con un fluido que tiene una viscosidad que es del orden de aproximadamente 0,6-1, 6 cP.
9. 9.-Un monitor acustico de electr6nico segun de las reivindicaciones 5 6 6, en el que el cojin esta lleno con un fluido que tiene una viscosidad que es del orden de aproximadamente 40-2000 cP.
10. 10.-Un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) causa una alteraci6n de la altura de los sonidos capturados en el dominio anal6gico o digital, reteniendo la duraci6n de salida original multiplicando los sonidos muestreados.
11. 11.-Un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) causa alteraci6n de altura de los sonidos capturados enel dominio anal6gico o digital, alterando la duraci6n de salida original.
12. 12.-Un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) causa alteraci6n de altura percibida de los sonidos capturados en el dominio anal6gico o digital sin alterar la altura real, ajustando la frase relativa de componentes de alta frecuencia y de baja frecuencia.
13. 13.-Un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-9 en el que un programa ejecutado en la CPU (213) altera los aspectos acusticos fuertes y debiles de tal modo los debiles no sean fuertemente enmascarados por los sonidos fuertes, ajustando los volumenes relativos de secciones que ocurren en secuencias ritmicas.
14. 14.-Un monitor acustico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-9 en el que un programa ejecutado en la CPU (213) identifica secuencias ritmicas que ocurren comunmente procedentes de los 6rganos del cuerpo.
15. 15.-Un metodo para ser usado con un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) causa la alteraci6n de la altura de los sonidos capturados en el dominio anal6gico o digital, reteniendo la duraci6n de salida original multiplicando sonidos muestreados.
16. 16.-Un metodo para ser usado con un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) causa alteraci6n de paso de los sonidos capturados en el dominio anal6gico

    o digital, alterando la duraci6n de salida original.
17. 17.-Un metodo para ser usado con un monitor acustico electr6nico, segun cualquiera de las reivindicaciones 1-14 en el que un programa ejecutado en la CPU (213) causa alteraci6n de la altura percibida acusticos capturados en el dominio anal6gico o digital sin alterar la altura real, ajustando la frase relativa de los componentes de alta frecuencia y de baja frecuencia.
18. 18.-Un metodo para ser usado con un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) altera los aspectos acusticos fuertes y debiles de tal modo de los sonidos

    5 debiles no sean enmascarados fuertemente por los sonidos fuertes, ajustando los volumenes relativos de secciones que ocurren en secuencias ritmicas.
19. 19.-Un metodo para ser usado con un monitor acustico electr6nico segun cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que un programa ejecutado en la CPU (213) identifica las secuencias ritmicas que ocurren comunmente procedentes de los 6rganos del cuerpo.