PL184729B1 - Stetoskop elektroniczny - Google Patents

Abstract

1. Stetoskop elektroniczny, zaopatrzony w mikrofon bezposrednio kontaktujacy sie z powierzchnia ciala, w regulowany uklad elektronicznego filtru pasmowego polaczony z mikrofonem, który to filtr pasmowy ma cze- stotliwosc srodkowa pasma przepustowego regulowana za pomoca doprowadzonych ze- wnetrznych sygnalów o róznych czestotliwo- sciach, oraz w zespól osluchu/monitorowania wyposazony we wzmacniacz czestotliwosci akustycznych polaczony z glosnikiem odtwa- rzajacym filtrowany dzwiek, znamienny tym, ze do wejscia sterowania szerokosci pasma przepustowego filtru pasmowego (4) jest dola- czony modul wspólczynnika dobroci Q (14), a do wejscia sterowania czestotliwosci srodko- wej tego filtru pasmowego (4) jest dolaczony oscylator (11), do którego wejscia sterowania czestotliwosci jest dolaczony modul czestotli- wosci (10). Fig. 3 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest stetoskop elektroniczny, zwłaszcza urządzenie do wysłuchiwania dźwięków z wewnętrznych organów żywego ciała, to jest do osłuchiwania tonów akcji serca, szmerów płuc w wyniku oddychania, lub badania tętniczego ciśnienia krwi dla oceny układu krążenia człowieka, w szczególności nadające się do bardziej szczegółowego analizowania dźwięków w celach diagnostycznych.

Urządzenie tego rodzaju przeznaczone jest do podwyższenia pewności diagnozy, na przykład lekarskiej, przez zapewnienie bardziej szczegółowej i specjalistycznej informacji dźwiękowej, niż to jest możliwe przy użyciu na przykład zwykłego stetoskopu, a urządzenie zapewnia również możliwości zapisu, przetwarzania i wyświetlania różnych parametrów wychwyconego dźwięku.

Znane są różne typy elektronicznych stetoskopów, na przykład z opisu międzynarodowego zgłoszenia nr WO 87/00145 (SE 452 946) znane jest urządzenie do monitorowania oddychania niemowląt, z mikrofonami zamocowanymi na szyi dziecka. Każdy mikrofon zaopatrzony jest we wzmacniacz wstępny, filtr pasmowy i dalszy sprzęt do wzmacniania i przetwarzania sygnału. Natomiast nie stosowane jest rzeczywiste urządzenie głośnikowe do słuchania dźwięku, a zamiast tego stosuje się różnego rodzaju urządzenia ostrzegawcze generujące sygnał, jeżeli w określonym okresie czasu nie wystąpią określone rodzaje dźwięku. Zadaniem filtru pasmowego jest eliminacja częstotliwości nie mających znaczenia i stałe przepuszczanie dźwięków istotnych, które w przypadku monitorowania oddychania małego dziecka, przypadają na pasmo 300-1000 Hz. Zatem to znane urządzenie przeznaczone jest specjalnie do jednej funkcji sygnalizacyjnej i nie nadaje się do stosowania w szczegółowej analizie.

Z opisu patentowego US nr 4 220 160 znany jest stetoskop elektroniczny zawierający mikrofon i sprzęt wzmacniająco-przetwarzający, dołączony do głośnika dla słuchania przetwarzanych dźwięków, jak również do sprzętu rejestrującego. Jest to system do przenoszenia i przetwarzania dźwięku w taki sposób, że na przykład częstotliwości bardzo niskie (25-75 Hz) przesunięte zostają w zakres częstotliwości powyżej 200 Hz, które są lepiej słyszalne, jak również łatwiejsze do transmisji, na przykład za pośrednictwem telefonu. Bezpośrednio za wzmacniaczem wstępnym mikrofonu włączony jest filtr górnoprzepustowy, w celu eliminowania najniższych częstotliwości (regulowane ograniczenie częstotliwościowe w zakresie 0,5-20 Hz). Zatem częstotliwości akustyczne odtwarzane w tym przypadku zostają przesunięte i wymagają ponownej interpretacji przez osobę słuchającą.

184 729

Z opisu patentowego US nr 4 731 849 znany jest elektroniczny stetoskop z mikrofonem, wzmacniaczem wstępnym, automatyczną regulacją wzmocnienia i filtracją pasmową przed ostatecznym wzmocnieniem dla słuchawek/głośnika. W tym przypadku sekcja z filtrem pasmowym zawiera dziesięć równoległych filtrów pasmowych, jednak filtry te pracują równocześnie, transmitując dziesięć wybranych zaprogramowanych wstępnie zakresów częstotliwości o tej samej w przybliżeniu szerokości pasma. Sygnał wyjściowy z każdego wyjścia może być zależnie od życzenia tłumiony aż do zera, tak że do dyspozycji jest dziesięć stałych, wybieranych zakresów, do wykorzystania oddzielnie lub w kombinacji. Zatem taka struktura zapewnia pewne możliwości odnośnie do wyboru zakresu osłuchania, lecz tym niemniej system ma ograniczenia w odniesieniu do tego. Szerokość pasma dla każdego z odpowiednich filtrów jest stała.

W przybliżeniu takie same możliwości zmiany wysłuchiwanego zakresu częstotliwości zapewniono w rozwiązaniu przedstawionym w niemieckim opisie wytężeniowym DE 41 00 607, w którym opisano stetoskop elektroniczny zaopatrzony w różne włączane filtry, o różnych parametrach, między innymi parametry szerokości pasma.

Ponadto, znany jest na przykład ze zgłoszenia patentowego nr PL 261265 oraz PL 258854, stetoskop elektroniczny z filtrem pasmowym włączonym pomiędzy mikrofon i zespół osłuchu stetoskopu elektronicznego. W układzie elektronicznym stetoskopu według zgłoszenia PL 258854, pomiędzy mikrofon a słuchawkami zastosowany jest przestrajany filtr pasmowy, dostosowujący układ tego stetoskopu do sygnałów użytecznych o różnych częstotliwościach oraz do tłumienia sygnałów zakłócających.

Jednak znane urządzenia nie dają lekarzowi sporządzającemu diagnozę pełnych i swobodnych możliwości wyboru stosowanego zakresu częstotliwości, to znaczy możliwości swobodnego i niezwłocznego decydowania o tym, która część widma akustycznego ma stanowić podstawę analizy, bez względu na to czy dźwięk jest przeznaczony do słuchania, czy do rejestrowania w inny sposób.

Stetoskop elektroniczny, zaopatrzony w mikrofon bezpośrednio kontaktujący się z powierzchnią ciała, w regulowany układ elektronicznego filtru pasmowego połączony z mikrofonem, który to filtr pasmowy ma częstotliwość środkową pasma przepustowego regulowaną za pomocą doprowadzonych zewnętrznych sygnałów o różnych częstotliwościach, oraz w zespół osłuchu/monitorowania wyposażony we wzmacniacz częstotliwości akustycznych połączony z głośnikiem odtwarzającym filtrowany dźwięk, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do wejścia sterowania szerokości pasma przepustowego filtru pasmowego jest dołączony moduł współczynnika dobroci Q, a do wejścia sterowania częstotliwości środkowej tego filtru pasmowego jest dołączony oscylator, do którego wejścia sterowania częstotliwości jest dołączony moduł częstotliwości.

Korzystnym jest, że do filtru pasmowego jest dołączony wyświetlacz nastawionej częstotliwości środkowej i szerokości pasma.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny schemat blokowy stetoskopu elektronicznego, z blokiem automatycznej regulacji wzmocnienia, fig. 2 - ogólny schemat blokowy stetoskopu elektronicznego, ze sprzętem do przetwarzania cyfrowego sygnałów akustycznych, a fig. 3 przedstawia szczegółowy schemat blokowy stetoskopu elektronicznego według wynalazku.

Na fig. 1 przedstawiono ogólny schemat blokowy prostej wersji stetoskopu elektronicznego, dla wyjaśnienia zasady jego działania. Mikrofon 1 jest tego rodzaju, że nadaje się do zamocowania w odpowiednim miejscu na ciele, zależnie od monitorowanego dźwięku ciała. Zastosowanie znajdują różnego rodzaju mikrofony. Sygnały wychwytywane przez mikrofon 1 przepuszczane są przez wzmacniacz wstępny 2, mikrofonu, który jest wbudowany razem z mikrofonem, dla zmniejszenia długości przewodu między mikrofonem i wzmacniaczem wstępnym, ze względu na fakt, że słabe sygnały w znacznym stopniu narażone są na pogorszenie jakości z powodu szumów. Ewentualnie, wzmacniacz wstępny 2 jest wbudowany razem z następującymi za nim blokami. W wielu zastosowaniach okazuje się celowe włączenie za wzmacniaczem wstępnym 2 bloku 3 automatycznej regulacji wzmocnienia, dla zapewnie4

184 729 nia jednakowego poziomu analizowanego dźwięku. Jednak taki blok nie jest bezwzględnie potrzebny.

Istotną cechą stetoskopu elektronicznego jest połączenie z regulowanym filtrem pasmowym A. Regulowany filtr pasmowy A dostosowany jest do przenoszenia określonego pasma częstotliwości, korzystnie w zakresie słyszalnym 20Hz - 20 kHz. Ewentualnie, może być również dokonywana analiza w rozszerzonym paśmie częstotliwości akustycznych, poza zwykłą granicę 20 kHz, również w dół do zakresu infradźwięków, poniżej 20 Hz. Ten filtrowany sygnał doprowadzany jest do głównego wzmacniacza częstotliwości akustycznych 5, który jest dostosowany do dostarczania mocy do głośnika 6 lub ewentualnie bardziej przydatnego zestawu słuchawkowego 16 (patrz fig. 3). Wszystkie bloki 2-5, lub też 1-5, jeżeli mikrofon jest takiego rodzaju, że wymaga zasilania napięciowego, są zasilane ze wspólnego źródła zasilania 7.

Na figurze 2 przedstawiono ogólny schemat stetoskopu elektronicznego, w którym w porównaniu do stetoskopu z fig. 1, różnice polegają na tym, że został pominięty blok 3, automatycznej regulacji wzmocnienia, a ponadto na tym, że wprowadzono dodatkowo zespół przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 sygnałów ze wzmacniacza wstępnego 2, oraz wzmacniacza częstotliwości 5, to znaczy po dokonaniu filtracji. Próbkowany i poddany przetwarzaniu analogowo-cyfrowemu sygnał dostarczony przez zespół przetwarzania analogowocyfrowego 8 jest doprowadzony do przetwornika cyfrowego 9, przy czym możliwe jest włączenie w tym miejscu filtrów cyfrowych nadających się do realizacji tego samego rodzaju filtracji, co podstawowa, wykonywana w bloku regulowanego filtru pasmowego 4. Poza tym układ jest taki sam, jak pokazany na fig. 1.

Na figurze 3 przedstawiono stetoskop elektroniczny według wynalazku, w postaci bardziej szczegółowego schematu blokowego. Przedstawiony na fig. 3 układ jest kombinacją wersji przedstawionych na fig. 1 i fig. 2. Włączony tu jest zarówno blok 3 automatycznej regulacji wzmocnienia, jak i zespół przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 oraz przetwornik cyfrowy 9. Dodatkowo, do wzmacniacza częstotliwości akustycznych 5 jest dołączony układ wyjściowy 15 dostarczający sygnał, odpowiadający sygnałowi głośnika 6, do zestawu słuchawkowego 16, lub sprzętu pomocniczego 17 (drukarka, wyświetlacz ekranowy lub temu podobny). Zespół przetwarzania analogowo-cyfrowego 8 jest poprzez przełącznik 18 dołączony do wzmacniacza wstępnego 2, lub do głównego wzmacniacza częstotliwości akustycznych 5, dla umożliwienia przełączania, zależnie od potrzeb, pomiędzy przetwarzaniem analogowo-cyfrowym pierwotnego sygnału ze wzmacniacza wstępnego 2 na przetwarzanie analogowo-cyfrowe sygnału filtrowanego z głównego wzmacniacza częstotliwości akustycznych 5. Bloki te są ściśle przyporządkowane regulowanemu filtrowi pasmowemu 4.

Filtr pasmowy 4 stanowi filtr swobodnie przestrajany przynajmniej w zakresie częstotliwości 20 Hz - 20kHz, którego częstotliwość środkowa i szerokość pasma są regulowane dowolnie i w miarę potrzeb. Do wejścia sterowania szerokości pasma filtru pasmowego 4 jest dołączony moduł współczynnika dobroci 14, a do wejścia sterowania częstotliwości środkowej tego filtru 4 jest dołączony oscylator 11, do którego wejścia sterowania częstotliwości jest dołączony moduł częstotliwości 10. Moduł współczynnika dobroci Q 14 zapewnia odpowiednią szerokość pasma i ma stałą wartość współczynnika Q wybieraną przełącznikiem. Ewentualnie, moduł współczynnika dobroci Q 14 ma ciągłą funkcję regulacyjną umożliwiającą dowolne dobranie szerokości pasma. Częstotliwość środkowa pasma przepuszczania regulowanego filtru pasmowego 4 jest korzystnie regulowana za pomocą częstotliwości podawanej z zewnątrz. Częstotliwość tę podaje się z oscylatora 11, a częstotliwość oscylatora jest regulowana za pomocą modułu częstotliwości 10, który ustala określoną liczbę głównych częstotliwości dla oscylatora 11. Dalszą zmianę częstotliwości oscylatora 11 osiąga się za pomocą regulacji ciągłej z użyciem potencjometru (nie przedstawiony) połączonego z oscylatorem 11.

Korzystnym jest, jeżeli lekarz ma możliwość obserwowania zarówno częstotliwości środkowej, jak i stosowanej w danym momencie szerokości pasma, a zatem korzystne jest, jeżeli stosuje się połączony z filtrem pasmowym 4 wyświetlacz 12. Wyświetlacz 12 sterowany jest za pomocą bloku licznika częstotliwości i sterownika wyświetlacza 13.

184 729

Zaleta stetoskopu elektronicznego według wynalazku polega na tym, że użytkownik samodzielnie może decydować, jakich dokładnie częstotliwości w obrazie dźwiękowym postanawia słuchać, regulując częstotliwość środkową i szerokość pasma filtru pasmowego. Wzmacnianie sygnału z mikrofonu zarówno przed filtracją jak i po filtracji zapewnia to, że użytkownik może w głośniku otrzymać obraz dźwiękowy bardzo bogaty w szczegóły i o bardzo dobrej jakości. Technika regulacji częstotliwości i wydzielania określonej szerokości pasma do oddzielnego badania tego pasma nie jest nowa, ponieważ podobną metodę stosowano na przykład w dziedzinie radiotechniki. Jednak, po zastosowaniu w stetoskopie elektronicznym, nowością jest to, że użytkownik, czyli lekarz, ma pełną kontrolę nad tym, którą część widma słyszalnego wykorzystuje do analizy/diagnozowania.

W związku z tym, typowym zakresem częstotliwości akustycznych dla tak zwanych tonów serca, pierwszego i drugiego, jest zakres 20-150 Hz, natomiast szmery płuc wynikające z oddychania słyszalne są w zakresie 200-750 Hz, cofanie zastawkowo-aortalne jest słyszalne w zakresie 170-900 Hz, zwężenie zastawki w zakresie 25-80 Hz itd. Tak więc przy wysłuchiwaniu określonego zjawiska występuje bardzo korzystna możliwość wyeliminowania częstotliwości nie mających znaczenia. Rozwiązanie według wynalazku zapewnia taką nową możliwość.

184 729

184 729

Fig. 2

184 729

I_____________I

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Stetoskop elektroniczny, zaopatrzony w mikrofon bezpośrednio kontaktujący się z powierzchnią ciała, w regulowany układ elektronicznego filtru pasmowego połączony z mikrofonem, który to filtr pasmowy ma częstotliwość środkową pasma przepustowego regulowaną za pomocą doprowadzonych zewnętrznych sygnałów o różnych częstotliwościach, oraz w zespół osłuchu/monitorowania wyposażony we wzmacniacz częstotliwości akustycznych połączony z głośnikiem odtwarzającym filtrowany dźwięk, znamienny tym, że do wejścia sterowania szerokości pasma przepustowego filtru pasmowego (4) jest dołączony moduł współczynnika dobroci Q (14), a do wejścia sterowania częstotliwości środkowej tego filtru pasmowego (4) jest dołączony oscylator (11), do którego wejścia sterowania częstotliwości jest dołączony moduł częstotliwości (10).
2. 2. Stetoskop elektroniczny według zastrz. 1, znamienny tym, że do filtru pasmowego (4) jest dołączony wyświetlacz (12) nastawionej częstotliwości środkowej i szerokości pasma.