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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Schalluntersuchungen an menschlichen oder tierischen Körpern, insbesondere an Knochen, wobei die Vorrichtung zumindest einen an den Körpern anlegbaren Schallgeber mit einem regelbaren Oszillator und zumindest einen Schallempfänger umfasst, der an eine Auswerteund/oder Anzeigeeinheit angeschlossen ist.
Eine bekannte Methode zur Ostefonie besteht darin, mit einer Stimmgabel einen Ton an einem Ende eines Knochens einzuspeisen und diesen Ton am anderen Ende des Knochens mit einem Stethoskop zu detektieren. Die wahrgenommen Veränderungen des Schalles werden interpretiert und zur Diagnose herangezogen, ob ein Bruch oder Sprung vorliegt.
Ferner sind z. B. aus der DD-PS 225 045 und der EP-PS 181 131 Vorrichtungen für Ultraschalluntersuchungen bekannt, bei denen Knochen, z. B. Schädelknochen, mit einem Schallgeber in Resonanz versetzt, die Schwingungen mit Sensoren aufgenommen und aufgrund des Resonanzverhaltens Rückschlüsse auf den Zustand des Knochens gezogen werden. Diese Geräte sind aufwendig aufgebaut und liefern nicht immer ausreichend genaue Ergebnisse.
Ultraschall-Untersuchungsgeräte üblicher Bauart sind ferner aus der US-PS 4 534 359 bzw. der EP-A-107 172 bekannt. Aus der US-PS 4 534 358 ist eine Reflexionsmessanordnung bekannt. Fig. 2 ist beispielsweise zu entnehmen, wie von Transducem Schallsignale ausgesandt, reflektiert und von den Transducern wieder empfangen werden. Die elektronische Ausrüstung ist auf hochfrequenten Schall abgestellt.
Erfindungsgemäss ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass als Schallgeber ein Schallsignale im Audiofrequenzbereich, vorzugsweise mit 0 bis 20000 Hz, abgebender, die Schallsignale in einen an ihn angekoppelten Knochen einleitender Schallgeber vorgesehen ist, mit dessen Oszillator die Wellenform und Frequenz der audiofrequenten Schallsignale einstellbar sind, dass dem Schallempfänger zum Empfang der über Knochen übertragenen audiofrequenten Schallsignale ein vorzugsweise regelbares Filter zur Störgeräuschausfilterung, insbesonders eine Filterkette, nachgeschaltet ist, dass zumindest ein an den Körper anlegbarer Referenzschallempfänger zum Empfang von über Knochen übertragene audiofrequente Referenzschallsignale zur Überprüfung der Schalleinkopplung vorgesehen ist,
dass der Oszillator und das Filter an einen Rechner als Regeleinheit für den Oszillator und als Signalauswerteeinheit für das vom Filter kommende Signal angeschlossen sind, und dass der Referenzschallempfänger gegebenenfalls über zumindest ein Filter, insbesondere eine Filterkette, an den Rechner zur Auswertung angeschlossen ist
Es besteht ein prinzipieller Unterschied bei der Untersuchung, wenn Schall im hochfrequenten Ultraschallbereich oder im Hörbereich eingesetzt wird. Hochfrequenter Schall wird von Knochen reflektiert ; Schall im Hörbereich dringt in den Knochen ein und wird von ihm weitergeleitet.
Aus diesem Grund kann mit audiofrequentem Schall eine Untersuchung des Knochenaufbaues vorgenommen werden, die mit hochfrequentem Schall unmöglich ist
Hinsichtlich des Aufbaus der bekannten Schall-Untersuchungseinrichtungen bestehen Parallelen zur erfindungsgemässen Vorrichtung ; die erfindunggemässe Vorrichtung verwendet jedoch erstmals audiofrequenten Schall, der völlig neuartige Untersuchungsmöglichkeiten erschliesst
Erfindungsgemäss ist somit der Einsatz von Audiofrequenzen abgebenden bzw. empfangenden Sendern bzw.
Empfängern und die Anordnung eines Referenzschallempfängers, mit dem die ordnungsgemässe Einkopplung des Schallsignals in den Knochen überprüfbar ist, welche Überprüfung bei hochfrequentem Schall unnötig ist, da dort die Ankopplung über ein Kopplungsmedium erfolgt, das bei der Erfindung aufgrund der Schallfrequenz unwirksam bliebe ; erfindungsgemäss ist die Einkopplung mit dem Referenzschallempfänger sofort überprüfbar.
Da erfindungsgemäss die Änderungen des vom Knochen übertragenen Schallsignals ausgewertet werden, ist die Überwachung der Einkopplung von Bedeutung. Die Anwendung der bekannten elektronischen Geräte auf die prinzipiell an sich bekannten audiofrequenten Untersuchungen von Knochen lag dem Fachmann nicht nahe, da einerseits Resonanzuntersuchungen mit Schallübertragungsuntersuchungen nicht vergleichbar sind und die Methode, Schall mit einer Stimmgabel einzukoppeln und mit dem Ohr zu detektieren, eher archaisch anmutet
Schalluntersuchungsgeräte im audiofrequenten Bereich sind ferner für die Abbildung von innenliegenden Körperteilen nicht verwendbar, da sie aufgrund ihrer Langwelligkeit keine verwendbare Auflösung besitzen.
Die Erfindung kann insbesondere zur Diagnose von Knochensprüngen und Knochenbrüchen an Menschen und Tieren verwendet werden. Es wird ein billiges und einfaches Diagnosegerät erstellt, das sich vor allem durch eine einfache Handhabung auszeichnet Bei diesem akustischen Analysegerät wird der Organismus keiner schädlichen Strahlung und keinem hohen Energiefeld ausgesetzt, da zur Analyse Schall im Bereich von 0 Hz bis 20000 Hz mit geringer Leistung verwendet wird. Da nur kurzzeitig Schallwellen geringer Leistung verwendet werden, eignet sich dieses Gerät besonders zur Untersuchung an Kindern und Schwangeren, bei Personen, die aufgrund ihres Gesundheitszustandes gefährdet sind oder deren Lebensdosis ionisierender Strahlung erreicht oder überschritten wurde.
Die erfindungsgmässe Vorrichtung eignet sich auch für Messungen an Knorpeln, Weichteilen, Gelenken usw. und es können Knochenbrüche erkannt werden, die mit den herkömmlichen Diagnosegeräten nur mit einem erheblichen Aufwand feststellbar sind.
Vorteilhaft ist es ferner, dass kein Übertragungs-Gel benötigt wird. Der Patient muss für die Untersuchung nicht speziell gelagert werden ; die Schmerzbelastung kann dadurch auf ein Mindesmass reduziert werden. Die leichte Handhabung des Gerätes erlaubt auch Reihenuntersuchung und Untersuchungen direkt am Unfallort, z. B. bei Sportunfällen, Verkehrsunfällen usw. Die leicht anbringbaren Sensoren sind für den Verletzten keine
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Schmerzbelastung und sind leicht zu desinfiszieren.
Grundlage der Erfindung ist die audiofrequente Schallausbreitung in Knochen bzw. Weichteilen. Wird der Weg des Schalls unterbrochen oder wechselt er in einen Körper, der eine andere Beschaffenheit hat, so wird der Schall gedämpft oder total unterdrückt oder in seinem Frequenzspektrum verändert. Wird zum Beispiel ein Schall in einen Knochen eingekoppelt und an einer signifikanten Stelle abgehört, so geben die Auswertung des
Schallsignals, insbesondere die Schallamplitude, die Dämpfung, die Veränderung des Frequenzspektrums (Bandbreiten-Einengung) und andere Parameter einen Hinweis über eine Veränderung des Knochens, da sich seine
Schallsignalübertragungsgüte verändert hat.
Ein Bruch oder Sprung verändert den eingespeisten Schall, da abgesehen von der physikalischen Trennung des Knochens durch den Bruch Zellflüssigkeit, Blut und Gewebeteile die Schallübertragungsgüte von einem Knochenteil zum anderen beeinflussen. Wird zum Beispiel der Schall am Knie eingespeist, so kann der Schall am Beckenknochen abgehört werden ; hat der Oberschenkel einen Bruch, so ist der Schall stark vermindert oder überhaupt nicht zu detektieren. Ähnliche Voraussetzungen gelten z. B. auch für die Untersuchung von Körperräumen, z. B. Bauch, Brust usw., die ebenfalls eine bestimmte Schalleitfähigkeit besitzen.
Weitere Vorteile und erfindungsgemässe Ausbildungen sind in der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Fig. 1 zeigt ein Schaltschema einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 und 3 zeigen Anwendungsbeispiele, Fig. 4 eine Schallplatte und Fig. 5 eine handliche Vorrichtung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 für eine Schalluntersuchung an einem Oberschenkelknochen näher erläutert. Mit einem Schallgeber bzw. Schallsendekopf (16) werden Schallsignale im Frequenzbereich von 0 Hz, vorzugsweise einigen Hz, bis 20000 Hz am Knie (1) über die Haut (2) und das Gewebe (3) in den Oberschenkelknochen (4) eingekoppelt. Der eingekoppelte Schall breitet sich (in Richtung (5a)) im Oberschenkelknochen (4) und (in Richtung (5b)) im Unterschenkel bzw. Schienbein (8) aus. Am Beckenknochen (7) wird der eingekoppelte Schall mit einem Schallempfänger bzw.
Schall-Empfangskopf (12) abgehört. Hat der Oberschenkelknochen (4) einen Bruch oder Sprung (6), so wird der am Knie (1) eingekoppelte Schall durch eingedrungene Zellflüssigkeit, Blut und Gewebeteile, die eine andere Schalleitfähigkeit besitzen, gedämpft bzw. eingeengt bzw. absorbiert. Insbesondere sind die am Beckenknochen (7) gemessene Schallamplitude und die Frequenz charakteristisch verändert, wenn ein Bruch oder ein Sprung vorliegen.
Ein Oszillator (22), insbesondere ein spannungsgesteuerter Oszillator, (gegebenenfalls auch ein R-CGenerator bzw. Quarzgenerator) wird über einen Daten-Bus (31) von einem Rechner (26) angesteuert und erzeugt ein Signal, das bezüglich seiner Wellenform einstellbar ist ; verschiedene Wellengrundformen sind einstellbar : z. B. Sinus, Dreieck, Sägezahn, Rechteck, Puls, Rauschen usw. Auch die Frequenz des Oszillators (22) wird vom Rechner (26) gesteuert. Das vom Oszillator (22) gelieferte Frequenzsignal wird über den DatenBus (31) an einem regelbaren, insbesondere spannungsgesteuerten Verstärker (21) angekoppelt. Im Verstärker (21) wird durch den Rechner (26) die Hüllkurve des Frequenz-Signals festgelegt.
Das in seiner Hüllkurve festgelegte Frequenz-Signal wird über den Datenbus (31) an einen Zwischen-Verstärker (13) weitergeleitet, von dem das Frequenz-Signal an eine regelbare Filterkette bzw. einen regelbaren Filter (14), insbesondere einen spannungsgesteuerten Filter, gegebenenfalls auch an ein Schaltkondensatorfilter, weitergeleitet wird. Im Filter (14) wird das Frequenz-Signal in seiner Bandbreite der Anwendung angepasst. Es werden einzelne Frequenzbereiche angehoben, abgesenkt oder weggefiltert. Das so geformte Frequenz-Signal wird über den DatenBus (31) einem Endverstärker (15) angekoppelt. Das vom Endverstärker (15) verstärkte Frequenz-Signal wird dem Schall-Sende-Kopf bzw.
Schallwandler (16) zugeführt, der das Frequenz-Signal in einen Schall wandelt, der an der Einkopplungsstelle in die Kniescheibe (1) eingeleitet wird, von der er zum Beckenknochen (7) und zum Schienbein (8) geleitet wird.
Mit dem Schall-Empfang-Kopf (12) wird am Beckenknochen (7) der Schall, der am Knie (1) vom SchallSende-Kopf (16) eingekoppelt wurde, empfangen. Das vom Schall-Empfang-Kopf (12) erzeugte FrequenzSignal wird an einen Vorverstärker (11) angekoppelt. Das im Vorverstärker (11) verstärkte Nutz-FrequenzSignal (Nutz-Schall-Signal), wird über den Daten-Bus (31) an eine variable Filterkette bzw. ein regelbares, inbesondere spannungsgesteuertes, Filter (10) weitergeleitet. Das Filter (10) wird vom Rechner (26) gesteuert und den jeweiligen Messerfordemissen angepasst. Das von Fremdsignalen gereinigte Nutz-Frequenz-Signal wird sodann über den Daten-Bus (31) an einen Analog-Digital-Wandler (9) angekoppelt, der das Nutz-Frequenz-Signal in die für den Rechner (26) verständlichen Digitaldaten umwandelt.
Mit einem Schall-Referenz-Kopf (20) wird der zum Schienbein (8) geleitete Schall empfangen. Der vom Schall-Referenz-Kopf (20) empfangene Schall wird von diesem in ein Frequenz-Signal umgewandelt und an einen Vorverstärker (19) angekoppelt. Der Vorverstärker (19) verstärkt das Signal und leitet es über den DatenBus (31) an eine variable Filterkette bzw. einen regelbaren, insbesondere spannungsgeregelten Filter (18) weiter, in der bzw. in dem das Frequenzsignal von störenden Fremdsignalen gereinigt wird. Das aufbereitete Referenz-Frequenz-Signal wird über den Daten-Bus (31) einem Analog-Digital-Wandler (17) zugeführt, in dem es in für den Rechner (26) verständliche Digitaldaten gewandelt wird.
Der Rechner (26) berechnet aus diesen Daten den Einkopplungsfaktor des Schalles der am Knie (1) in das Knochen-Gerüst eingekoppelt wird bzw. die Schalleitfähigkeit der Knochen. Diese Daten werden bei der Analyse des im Schall-Empfänger (12) empfangenen Nutzsignals mitverarbeitet.
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Nahe dem Schall-Sende-Kopf (16), insbesondere gemeinsam mit diesem, z. B. auf einem gemeinsamen Kopf, wird mit einem Schall-Empfangs-Kopf (20') die Einkopplung des Schallsignals überwacht. Das entsprechende Empfangssignal wird, ähnlich wie das Referenzsignal des Empfangs-Kopfes (20) über einen Verstärker (19'), eine regelbare Filterkette (18') und einen Analog-Digital-Wandler (17') geführt bzw. entsprechend bearbeitet und dem Rechner (26) über den Daten-Bus (31) zur Verwertung zugeführt. Die Einkopplung des Schallsignals kann somit wahlweise bzw. in Kombination mit den Schall-Empfangs-Köpfen (20 bzw. 20') oder weiteren äquivalenten Empfängern mit jeweils nachgeschaltetem Auswertekanal überprüft werden.
Der Rechner (26) errechnet die Nutz-Signal-Werte und vergleicht diese Daten mit den Referenz-SignalWerten, die von dem (n) Schall-Referenz-Kopf (Köpfen) (20) und/oder (20') gemessen werden und/oder mit Referenzwerten, die in einem Speicher (24) eingespeichert sind. Der Rechner (26) errechnet daraus ein Diagnose-Signal. Das Diagnose-Signal wird über eine Anzeige (28) ausgegeben, wobei die Ausgabeform des Diagnose-Signals alphanumerisch und/oder als Grafik erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ können die Daten im Rechner (26) so verarbeitet werden, dass über den Daten-Bus (31) ein Abhörverstärker (29) angesteuert wird, der Lautsprecher versorgt und das Diagnose-Signal in den Hörbereich transferiert.
Es können ein InterfrequenzAbhörmodus, ein Schwebungs-Nullmodus, ein Pseudo-Stereomodus, ein Amplituden-Minimummodus, ein Frequenzänderungs-Modus oder Kombinationen der einzelnen Modi vorgesehen werden. Die Steuerung der Vorrichtung erfolgt vom Rechner (26) sowie durch Befehlseingaben über eine Eingabe-Tastatur (27), die dem Anwender eine Anpassung des Diagnosegerätes erlaubt.
Es können auch weitere Schall-Empfangs-Köpfe (12') (z. B. 5 - 12 Stück) vorgesehen werden, womit eine optische und akustische Bruch-Lokalisierung erreicht werden kann. Die Empfangszweige der einzelnen weiteren Schall-Aufnehmer (12') sind äquivalent der Eingangsstrecke des Schall-Empfangs-Kopfes (12) und sind für einen zusätzlichen parallelen Kanal dargestellt : Empfangskopf (12'), Vorverstärker (11'), regelbarer Filter (10') und Analog-Digital-Wandler (9'). Die zusätzlichen Kanäle werden über den Daten-Bus (31) an einen Mulitplexer (23) angekoppelt, der vom Rechner (26) gesteuert die einzelnen Empfangskanäle auswählt bzw. abfrägt. Die vom Rechner ausgewerteten Signale bzw. die daraus berechneten Nutz-Schall-Signale werden dann auf der Anzeige (28) ausgegeben.
Über den Daten-Bus (31) wird die erfindungsgemässe Vorrichtung von einem Vorsorgungsteil (30) mit Strom versorgt. Dieser Versorgungsteil (30) besteht aus Batterien und/oder einem Schaltnetzteil. Über einen Anschlussstecker (D) kann eine Versorgungsbatterie angeschlossen werden ; über einen Anschlussstecker (E) wird der Schaltnetzteil mit Netzspannung versorgt.
Für eine Brustraum-Analyse gemäss Fig. 2 wird Schall in den Brustkorb (32) mit dem Schall-Sende-Kopf (16) eingekoppelt. Die Schall-Aufbereitung erfolgt wie zuvor angführt, nur dass bei dieser Diagnose das Resonanzverhalten des Brustkorbes (32) ausgenützt wird. Mit zumindest einem Schall-Empfangs-Kopf (12) wird der eingekoppelte Schall abgehört. Es können auch Schall-Referenz-Köpfe (20,20') zur Anwendung kommen. Da sich bei einem kranken Menschen oder Tier das Schall-Verhalten des Brustkorbes (32) verändert, kann es zur Auswertung herangezogen werden.
Für eine Kopf-Analyse gemäss Fig. 3 wird Schall in den Kopf (33) mit dem Schall-Sende-Kopf (16) eingekoppelt. Die Schall-Aufbereitung erfolgt wie zuvor angeführt ; zur Diagnose wird das Resonanzverhalten des Kopfes (32) ausgenützt. Mit zumindest einem Schall-Empfang-Kopf (12) wird der eingekoppelte Schall abgehört.
Für eine Bauch-Raum-Analyse gemäss Fig. 3 wird Schall in den Bauchraum (34) mit dem Schall-Sende-Kopf (16) eingekoppelt und unter Ausnutzung des Resonanzverhaltens des Bauchraumes (32) mit zumindest einem Schall-Empfang-Kopf (12) abgehört.
Zweckmässig kann es sein, eine Schall-Sende-Empfangs-Platte (35) mit Anschluss und Versorgungskabel (35') gemäss Fig. 4 vorzusehen, die eine Schalleinspeisung z. B. von den Beinen (Fusssohle) aus ermöglicht, indem man sich darauf stellt. Wenn man sich darauf legt, ist z. B. auch eine Einspeisung in den Rücken, Bauch usw. möglich. Die Platte (35) besitzt zumindest einen, vorzugsweise zwei oder mehrere Schallgeber (16), denen jeweils zumindest ein gegebenenfalls unmittelbar daneben liegender Referenz-Schallempfänger (20') zugeordnet ist. Zusätzlich zu oder anstelle der Referenz-Schallempfänger (20') kann auch zumindest ein Schallempfänger (12) vorgesehen sein, der über die Schallplatte (35) oder direkt mit dem Rechner (26) seinem Auswertekanal verbunden sein kann.
Vorteilhaft ist es, wenn auf der Platte (35) mehrere Empfänger (20,20') in Reihe angeordnet sind, wodurch Veränderungen des Schalls im Zuge seiner Fortpflanzung messbar sind. Die Abstände zwischen den Schallempfänger bzw. zwischen Geber (n) und Sender (n) werden der Praxis angepasst. Ähnliche Anordnungen der Schallgeber und Schallempfänger kann auch die im folgenden beschriebene Schall-Manschette aufweisen. Ein Schall-Sende-Kopf (16) kann in Kombination mit einem Referenz-Empfangs-Kopf (20') auch als Manschette ausgebildet sein, um z. B. am Knie befestigt zu werden. Die Manschette kann mit einem Klettverschluss befestigt werden, was bei Brustkorb-Untersuchungen hilfreich sein kann. Der Schallempfang erfolgt im Fall der Manschette als auch der Platte (35) mit einem Empfangskopf (12) an einer entsprechenden gewählten Körperstelle.
Der Oszillator (22) umfasst eine Oszillator-Kontroll- und Moduswahl-Stufe und kann in seiner Schwingungserzeugungsart eingestellt werden. Folgende Modi stehen z. B. zur Verfügung.
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1.) Freischwingend einstellbar im gesamten Audio-Frequenzbereich 0-20 kHz und Rauschen (weiss und farbig). la. ) Gerastet auf einer vorgewählten Frequenz 0-20 kHz Abstrahlfrequenz, z. B. 440 Hz Kammerton A,
1000 Hz usw.
Ib.) Analogsynthesizer (durchstimmbar oder gerastet) 0-20 kHz Abstrahlfrequenz und Rauschen (weiss und farbig). lc.) Digital Synthesizer (durchstimmbar oder gerastet) 0-20 kHz Abstrahlfrequenz und Rauschen (weiss und farbig).
Diese Einstellungen sind zusätzlich zur Wellenform möglich.
Im Oszillator (22) bzw. in dieser Stufe kann auch ein Zeit-Modus eingestellt werden, der die Schwingungsdauer des Oszillators (22) steuert. Dadurch wird es möglich, Schwingungspakete zu senden.
In einem dem Oszillator (22) zugeordneten Frequenzwobbler kann ein Steuersignal erzeugt werden, das den Oszillator (22) in seiner Frequenz wobbelL Dies kann symmetrisch oder asymmetrisch um die Mittenfrequenz erfolgen. Zusätzlich kann ein Scanner vorgesehen sein, der Frequenzänderungen nach einem bestimmten Muster bewirkt. Der Modus wird wahlfrei, z. B. durch einen Sinus, Sägezahn oder Dreieckwellenfonn ermöglicht.
Zeitverlauf, Amplitude und Frequenzbreite können somit selektiert werden. Der dadurch gewonnene Schall eignet sich besonders gut zur Detektion von feinen Rissen bzw. Sprüngen.
In einem Vorverstärker im Oszillator (22) wird das aufbereitete Oszillatorsignal vorverstärkt und gepuffert, bevor es dem regelbaren Verstärker (21) zu Hüllkurvenformung zugeführt wird. Das im Zwischenverstärker (21) verstärkte Signal wird im Filter (14) je nach Filtermodus gefiltert. Nicht gewünschte Oberwellen können ausgefiltert werden. Als Filter kommen in diesem Filter (14) wie auch in allen anderen Filtern (10,10', 18, 18') Kerbfilter und/oder Bandpassfilter und/oder Tiefpassfilter und/oder Hochpassfilter in Frage. Im Zwischenverstärker (13) wird das in seiner Amplitude (Schalleistung) einstellbare Frequenzsignal weiter verstärkt ; schliesslich wird das Signal im Endverstärker (15) so verstärkt, dass es für den jeweilig verwendeten Schallsende-Empfangs-Kopf (16) verwendet werden kann.
Im Zwischenverstärker (13) kann auch ein kalibrierter Modus gewählt werden. Dadurch sind Untersuchungen unter kalibrierten Bedingungen (Amplitudenkontrolle) möglich.
Der Endverstärker (15) kann so ausgebildet sein, dass er erkennt bzw. dem Rechner melden kann, welcher Schall-Sende-Kopf (16) verwendet wird.
Der Schall-Sende-Kopf (16) kann von verschiedenen Schallwandlern z. B. elektrodynamischen, elektromechanischen, piezokeramischen, Kunststoff- Folie- (piezoelektrische Folien) oder ElektretSchallwandlern, gebildet sein.
Der Schallsender (16) wird über den Daten-Bus (31) vom Rechner (26) überwacht ; die verschiedenen Einstelldaten können in dem nichtflüchtigen Speicher (24) des Rechners (26) abgelegt werden. Dies ermöglicht, verschiedene Schallcharakteristiken vorzuwählen und sie dann programmgesteuert ablaufen zu lassen.
Der Schallempfang-Kopf (12) bzw. die Köpfe (20 bzw. 20') können elektrodynamische Schallwandler, Bändchenmikrofone, Kondensatormikrofone, Kohlemikrofone, Elektretmikrofone, elektomechanische, piezokeramische, Kunststoff-Folie (piezoelektrische Folie) oder Elektret-Folie-Schallwandler sein.
Der Vorverstärker (11) verstärkt das vom Schallempfänger (12) gelieferte Signal und versorgt je nach Schallempfängertype diese, wenn erforderlich, automatisch mit ihren Versorgungsspannungen. In dieser Stufe wird die Grundverstärkung eingestellt. Dadurch kann das Signal jeder Gehörcharakteristik angepasst werden.
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Schall vom Geber (16) zu gewinnen. In den regelbaren Filtern (18,18') wird das Signal gefiltert, damit Fremdsignale und nicht benötigte Oberwellen keinen störenden Einfluss haben. Mit diesen zusätzlichen Referenzkanälen ist eine gute Erkennung der Ankopplungs-Qualität des Sende-Kopfes (16) möglich. Vom Rechner (26) errechnete bzw. diesem eingegebenen Regel-Signale werden an die einzelnen Sender-Stufen und Empfänger-Stufen weitergeleitet.
Ein aus dem (n) Demodulatoren gewonnenes Nutzsignal wird je nach Abhörmodus an den Abhörverstärker (29) weitergeleitet ; es steht entweder die direkte Ankopplung oder ein digitalisiertes vom Rechner (26) aufbereitetes Nutzsignal zur Verfügung. Im Abhörverstärker (29) wird das demodulierte Signal weiter verarbeitet. Das im Demodulator gegebenenfalls auch gemischte Signal wird nun so bearbeitet, dass bei einem Bruch ein Schwebungs-Nullsignal geliefert werden könnte. Der zweikanalige Aufbau des Abhörverstärkers (29) ermöglicht so wahlweise monaurale oder stereophone Abhörung. Diese Methode nützt die Empfindlichkeit des Ohrs gegenüber Schallminimum-Signalen. Vom Abhörverstärker (29) wird das Nutzsignal z. B. einem Lautsprecher oder einem Kopfhörer zugeführt.
An dieser Stufe stehen auch externe Anschlüsse für Kopfhörer und Lautsprecher hoher Güte zur Verfügung.
Der Rechner (26) umfasst eine CPU mit all ihren für die Funktion notwendigen Einheiten. Die Kommunikation mit den einzelnen Kontroll und Anzeige erfolgt über den Daten-Bus (31). Ein genauer Zeitgeber steuert das ganze System. Die CPU übernimmt alle Steuer- und Rechenaufgaben. Sie bereitet das Signal auf und gibt sie über die zuständigen Kanäle an den Verwender weiter.
Der Speicher (24), der dem Rechner (26) zugeordnet ist, besteht aus einem Kickstart-ROM in dem sich das Grundprogramm befindet. Ein PROM, EPROM oder EEPROM enhält die aktuelle Programmversion und alle
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Daten die bei der Untersuchung gespeichert bleiben sollen. Die Bestückung hängt von der Bauart der Vorrichtung ab. Hier werden auch alle Programm-Modi abgelegt. Wahlfrei kann hier auch ein mit einer Batterie gepuffertes RAM eingesetzt werden. Am Bedienungsfeld bzw. an der Eingabe-Tastatur (27) befinden sich alle Einstellelemente, die für den manuellen Betrieb notwendig sind. Das sind ein Lautstärkeregler (37) (Volumen), ein Schallamplitudenregler (Leistung) (38), ein Wahlschalter für Standard oder kalibrierter Modus und der EinAus-Schalter (40) (Fig. 5).
Die Eingabe-Tastatur enthält einen alphanumerischen Teil und einen mit speziell für die Analyse gekennzeichneten Tastatur-Teil. Über diese Tasten kann der interne Computer vom Anwender für seine Zwecke programmiert werden.
Die Anzeige (28) besteht aus einer mehrzeiligen LCD-Punktmatrix-Anzeige (Display). Diese muss wegen tiefer Aussentemperatur, die im Winter oder in Extremgebieten (Bergen usw. ) auftreten, eine temperaturfeste Ausführung sein. Die Anzeige soll graphikfähig sein. Auf ihr werden alle Einstellparameter und Messergebnisse angezeigt. Bei auftretenden Fehlern wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Wenn der Rechner (26) einen schlechten Einkopplungsfaktor in das Messobjekt feststellt, wird eine automatische Anpassung versucht und eine Fehlerausgabe über einen Sprachausgabebaustein und der Anzeige ausgegeben.
In einer Drucker- und Massenspeicher-Stufe im Speicher (24) bzw. in einem Interface (25) befinden sich alle Kopplungs- (Interface) und Treiber-Bausteine um einen im Gerät befindlichen Drucker zu speisen.
Die Versorgung Intern/Extern bzw. der Versorgungsteil (30) versorgt das gesamte Analysegerät mit allen Spannungen. Das Stromnetzgerät kann als normales trafogespeistes Netzgerät aufgebaut sein. Bei Bedarf kann wegen Platz-, Leistungsmangel, weiter Anschlussspannungsbereich und thermischen Problemen ein SchaltregelNetzteil verwendet werden. Dieser Versorgungsteil kann auch als Ladegerät für eine ladbare Batterie verwendet werden, die das Gerät netzunabhängig macht. Die Batterie kann entweder mit Einwegbatterien oder mit wiederaufladbaren Batterien (Akkumulatoren) ausgerüstet sein.
Fig. 5 zeigt schematisch eine mögliche mobile Ausführungsform eines Gerätes. In einem Gehäuse (36) sind alle elektronischen Bauteile untergebracht. Das Gehäuse (36) trägt einen Ein-Ausschalter (40), Regler (37, 38), Lautsprecher (Kopfhörer) anschlüsse (39), einen Anzeigeschinn (28), einen Lautsprecher (29), eine Eingabestastatur (27) und einen Druckerschlitz (41). Der Schallgeber (16) und ein Referenz-Schallempfänger (20') ragen aus in Form eines gegebenenfalls abdeckbaren Vorsprunges (42) dem Gehäuse (36). Ein Anschluss für den Schallempfänger (12) ist mit (41) bezeichnet.
Mit den jeweiligen Filtern (10, 14, 18, 18') können Umweltgeräusche, die in den Körper (Skelett) eingekoppelt werden, Bewegungsgeräusche im Körper, Bewegungsgeräusche des Schallempfängers usw. ausgeschaltet werden, z. B. werden Tiefpassfilter für Körpergeräusche (Kerbfilter für Atmungs- und Verdauungsgeräusche), Hochpassfilter für störende Oberwellen und Bandpass für ein selektives Messfahren eingesetzt.
Eine Schallempfängervervielfachung wird insbesondere beim Absorptionsvefahren verwendet, um entlang einer Übertragungsstrecke die Dämpfung der Amplitude und der oberen Frequenzanteile zu überprüfen.
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