DE10259784A1

DE10259784A1 - Elektronisches Stethoskop

Info

Publication number: DE10259784A1
Application number: DE10259784A
Authority: DE
Inventors: Jen-Chien Chien
Original assignee: Health and Life Co Ltd
Current assignee: Health and Life Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: DE10259784B4; US20040096069A1

Abstract

Erfindungsgemäß übernimmt bei einem elektronischen Stethoskop (2) eine Filtereinheit (21) ein Tonsignal, das einem Teil des menschlichen Körpers zugeordnet wird und von einem Schallaufnehmer (20) aufgenommen wurde, und filtert dieses, um es als Satz von Objektsignalen, die mit dem Tonsignal verknüpft sind, auszugeben. Die Objektsignale weisen dabei Frequenzen auf, die innerhalb spezieller Frequenzbänder liegen, und werden in einen Satz digitaler Signale umgewandelt. Eine Betriebseinheit (23) ist so betätigbar, dass sie in Entsprechung zu einer ausgewählten Betriebsart ein Eingangsmodussignal für die Auswahl eines der digitalen Signale erzeugt. Ein Prozessor (24) übernimmt den Satz digitaler Signale und das Eingangsmodussignal und verarbeitet eines der digitalen Signale und gibt dieses aus, welches entsprechend dem Eingangsmodussignal ausgewählt wurde. Eine Tonwiedergabeeinheit (25) übernimmt das Ausgangssignal des Prozessors (24) und reproduziert es.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stethoskop und insbesondere auf ein elektronisches Stethoskop.

Ein herkömmliches Stethoskop weist einen Y-förmigen Schlauch, einen Schallaufnehmer und zwei Hörmuscheln auf. Der biegsame Y-förmige Schlauch umfasst ein Hauptschlauchteil, das mit dem Schallaufnehmer verbunden ist, und zwei Zweigteile, die über zwei Hörschläuche mit den Hörmuscheln verbunden sind. Der Schallaufnehmer steht über Leitungsdrähte, welche durch den Y-förmigen Schlauch und die Hörschläuche geführt sind, mit den Hörmuscheln in elektrischer Verbindung. Der Schallaufnehmer nimmt die von einem Teil des menschlichen Körpers wie zum Beispiel dem Herz, den Lungen und dem Darm erzeugten Geräusche auf und erzeugt dann für die Hörmuscheln ein Tonsignal, welches diesen Geräuschen entspricht. Die Hörmuscheln übernehmen das Tonsignal und erzeugen ein Tonausgangssignal in Entsprechung zu dem Tonsignal.

Wenn medizinisches Personal das herkömmliche Stethoskop zur Auskultation eines Teils des Körpers eines Patienten verwendet, dann lassen sich Geräusche aus der Umgebung nicht vermeiden. Wenn außerdem ein Patient während der Diagnose durch das herkömmliche Stethoskop in unpassender Weise spricht oder atmet, so führte das Tonausgangssignal, das auch Geräusche aus der Umgebung enthält, zu einer ungenauen Diagnosestellung.

Da außerdem der Schallaufnehmer bei einem herkömmlichen Stethoskop normalerweise Geräusche aufnimmt, deren Frequenzen innerhalb eines speziellen Frequenzbands liegt, so werden zusätzliche Schallaufnehmer benötigt, welche zum Aufnehmen von Geräuschen in der Lage sind, deren Frequenzen innerhalb verschiedener Frequenzbänder liegen, was zu vergleichsweise hohen Kosten führt und während der Benutzung unbequem wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Stethoskop zu schaffen, welches bei vergleichsweise geringen Kosten je nach einer gewünschten Betriebsart ein externes Tonsignal problemlos und genau verarbeiten kann.

Erfindungsgemäß weist ein elektronisches Stethoskop zur Lösung dieser Aufgabe folgendes auf:
einen Schallaufnehmer, der zum Aufnehmen eines externen Tonsignals ausgelegt ist, das einem Teil des menschlichen Körpers zugeordnet wird;
eine mit dem Schallaufnehmer elektrisch gekoppelte Filtereinheit zum Übernehmen und Filtern des vom Schallaufnehmer aufgenommenen Tonsignals zur Ausgabe eines Satzes von Objektsignalen, welche mit dem Tonsignal verknüpft sind, wovon jedes eine Frequenz innerhalb eines speziellen Frequenzbands aufweist;
einen Analog-Digital-Wandler, der zum Umwandeln des Satzes von Objektsignalen in einen Satz digitaler Signale mit der Filtereinheit elektrisch gekoppelt ist;
eine Betriebseinheit, die so betreibbar ist, dass sie in Entsprechung zu einer ausgewählten Betriebsart zum Auswählen eines der digitalen Signale ein Eingangsmodussignal erzeugt; einen mit dem Analog-Digital-Wandler und der Betriebseinheit elektrisch gekoppelten Prozessor, welcher den Satz digitaler Signale und das Eingangsmodussignal von diesen übernimmt, wobei der Prozessor eines der digitalen Signale, welches entsprechend dem Eingabemodussignal ausgewählt wurde, verarbeitet und ausgibt; und
eine Tonwiedergabeeinheit, welche zum Übernehmen und Wiedergeben des Ausgangssignals aus dem Prozessor mit dem Prozessor elektrisch gekoppelt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, in welcher:
1 ein schematisches Stromschaltbild zeigt, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Stethoskops darstellt; und
2 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist.
In den 1 und 2 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines elektronischen Stethoskops 2 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei ersichtlich ist, dass es einen Schallaufnehmer 20, eine Filtereinheit 21, einen Analog-Digital-Wandler 22, eine Betriebseinheit 23, einen Prozessor 24 und eine Tonwiedergabeeinheit 25 aufweist.
Der Schallaufnehmer 20 ist dabei so ausgebildet, dass es ein externes Tonsignal, das einem Teil des menschlichen Körpers zuzuordnen ist, beispielsweise dem Herzen, den Lungen oder dem Darm, aufnehmen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schallaufnehmer um ein bekanntes elektrisches Kondensatormikrophon mit einem darauf vorgesehenen scheibenförmigen Aufnahmekopf 201 zum Aufnehmen von Geräuschen, wie 2 dies zeigt. Ganz allgemein weisen Geräusche, die durch die biologische Tätigkeit des Herzens erzeugt werden, Frequenzen innerhalb eines Frequenzbandes von etwa 20 bis 230 Hz auf, und Geräusche, die durch die biologische Tätigkeit der Lungen erzeugt werden, besitzen eine Frequenz im Bereich von etwa 100 bis 800 Hz, wohingegen Geräusche, die durch die biologische Tätigkeit des Darms erzeugt werden, Frequenzen innerhalb eines Frequenzbands von etwa 20 bis 500 Hz besitzen. Damit liegt die Frequenz des mit dem Schallaufnehmer auskultierten Signals im Bereich von 20 bis 800 Hz.
Mit dem Schallaufnehmer 20 ist zum Übernehmen und Filtern des mit dem Schallaufnehmer 20 aufgenommenen Tonsignals eine Filtereinheit 21 elektrisch so gekoppelt, dass diese einen Satz Objektsignale ausgibt, welche mit dem Tonsignal verknüpft sind. Dabei besitzt jedes Objektsignal eine Frequenz innerhalb eines speziellen Frequenzbandes. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Filtereinheit 21 einen Satz Bandpassfilter 211, 212, 213 auf, von denen jedes ein (hier nicht darge stelltes) Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter aufweist. Das Bandpassfilter 211, das sich zum Ausfiltern des Tonsignals eignet, das dem menschlichen Herzen zuzuordnen ist, besitzt eine Frequenzbandbreite von 20 bis 230 Hz, was bedeutet, dass das Tiefpassfilter im Bandpassfilter 211 eine Sperrfrequenz von 230 Hz besitzt, um Geräusche auszufiltern, deren Frequenzen über 230 Hz liegen; das Hochpassfilter des Bandpassfilters 211 besitzt eine Sperrfrequenz von 20 Hz, um Geräusche auszufiltern, deren Frequenzen unter 230 Hz liegen, so dass sich auf diese Weise Aliasfehler dementsprechend verhindern lassen. In ähnlicher Weise besitzt das Bandpassfilter 212, das sich zum Ausfiltern des Tonsignals eignet, das der menschlichen Lunge zuzuordnen ist, ein Frequenzband zwischen 100 und 800 Hz. Das Bandpassfilter 213, das sich zum Ausfiltern des Tonsignals, das dem menschlichen Darm zuzuordnen ist, eignet, besitzt ein Frequenzband von 20 bis 500 Hz.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des elektronischen Stethoskops 2 gemäß der Erfindung weist ferner einen Vorverstärker auf, der elektrisch mit dem Schallaufnehmer 20 und der Filtereinheit 21 elektrisch gekoppelt ist, um das vom Schallaufnehmer 20 übernommene Tonsignal so zu verstärken, dass Quantifizierungsfehler infolge schwacher Tonsignale, wie zum Beispiel des der menschlichen Lunge zuzuordnenden Tonsignals, vermieden werden können.
Der Analog-Digital-Wandler 22 ist zum Umwandeln des Satzes von Objektsignalen in einen Satz digitaler Signale elektrisch mit der Filtereinheit 21 gekoppelt. Außerdem weist das elektronische Stethoskop 2 des weiteren einen Hauptverstärker 27 auf, der mit der Filtereinheit 21 und dem Analog-Digital-Wandler 22 zum Verstärken der von der Filtereinheit 21 kommenden Objektsignale elektrisch so gekoppelt ist, dass die Objektsignale vom Rauschen deutlich unterschieden werden können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Betriebseinheit 23, die auf einem Gehäuse 30 angebracht ist, einen Tastenschalter 231 zum Umschalten des Betriebsmodus, eine Taste 232 zur Lautstärkeregelung und eine Taste 233 zur Auswahl der Übertragung. Der Tastenschalter 231 zur Betriebsartumstellung lässt sich in der Weise betätigen, dass er in Entsprechung zu einer gewählten Betriebsart ein Eingangsmodussignal erzeugt, also einer Betriebsart unter einer ersten Betriebsart zur Herzdiagnose, einer zweiten Betriebsart zur Lungendiagnose und einer dritten Betriebsart zur Darmdiagnose, um so eines der digitalen Signale auszuwählen.
Der Prozessor ist zum Übernehmen des Satzes digitaler Signale und des Eingangsmodussignals elektrisch mit dem Analog-Digital-Wandler 22 und der Betriebseinheit 23 gekoppelt. Der Prozessor 24 verarbeitet eines der digitalen Signale, das entsprechend dem Eingangsmodussignal ausgewählt wurde, und gibt dieses aus. Wenn, mit anderen Worten, die Betriebseinheit 23 entsprechend der ersten Betriebsart das Eingangsmodussignal erzeugt, verarbeitet der Prozessor 24 eines der digitalen Signale und gibt dieses aus, welches dem Objektsignal vom Bandpassfilter 211 entspricht. Wenn die Betriebseinheit 23 das Eingangsmodussignal entsprechend der zweiten Betriebsart erzeugt, verarbeitet der Prozessor 24 eines der digitalen Signale, das dem Objektsignal vom Bandpassfilter 212 entspricht, und gibt dieses aus. Wenn die Betriebseinheit 23 das Eingangsmodussignal entsprechend der dritten Betriebsart erzeugt, verarbeitet der Prozessor 24 eines der Digitalen Signale, welches dem Objektsignal vom Bandpassfilter 213 entspricht, und gibt dieses aus.
Die Tonwiedergabeeinheit 25 ist zur Übernahme und Wiedergabe der Ausgangssignale des Prozessors 24 mit dem Prozessor 24 elektrisch gekoppelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst gemäß der Darstellung in 2 die Tonwiedergabeeinheit 25 zwei Hörmuscheln 251. Dabei lässt sich die Taste 232 zur Lautstärkeregelung so betätigen, dass sie ein Steuersignal in der Weise erzeugt, dass der Prozessor 24 in der Lage ist, die Lautstärke des von der Tonwiedergabeeinheit 25 reproduzierten Ausgangssignals zu regeln.
Des Weiteren ist auf de Gehäuse 30 eine Anzeigevorrichtung 28 wie zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige angebracht, die zum Anzeigen von Informationen in der gewählten Betriebsart elektrisch mit dem Prozessor 24 gekoppelt ist. Wenn zum Beispiel das elektronische Stethoskop 2 in der ersten Betriebsart betrieben wird, erscheinen auf der Anzeigevorrichtung 28 Zeichen wie „Herz"; wenn das elektronische Stethoskop 2 in der zweiten Betriebsart eingesetzt wird, erscheinen auf der Anzeigevorrichtung 28 Zeichen wie „Lungen", oder wenn das elektronische Stethoskop 2 in der dritten Betriebsart betrieben wird, dann erscheinen auf der Anzeigevorrichtung 28 Zeichen wie „Darm". Auf diese Weise liefern die auf der Anzeigevorrichtung 28 angezeigten Informationen Aufschluss über die gewählte Betriebsart, um so die Benutzung zu vereinfachen.
Um eine genaue Diagnose zu erhalten, wird des Weiteren ein externes elektronisches Gerät zur Auswertung der Ausgangssignale des Prozessors 24 eingesetzt. Deshalb umfasst das elektronische Stethoskop 2 außerdem ein Datenübertragungsmodul 29, das elektrisch mit dem Prozessor 24 gekoppelt und so ausgelegt ist, dass es elektrisch mit einem externen elektronischen Gerät 4 verbunden werden kann. Dass Datenübertragungsmodul 29 ist so ausgelegt, dass es das Ausgangssignal des Prozessors 24 zu dem elektronischen Gerät 4 zur Auswertung übertragen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Datenübertragungsmodul 29 ein universelles asynchrones Sender/Empfängerteil (UART) 291 auf, das mit dem Prozessor 24 elektrisch verbunden ist, sowie eine Schnittstelle 292, beispielsweise eine Schnittstelle vom Typ RS232, in der Art einer USB-Schnittstelle, einer Schnittstelle nach IEEE1394, eine Infrarotschnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle oder dergleichen auf, die mit dem Sender-/Empfängerteil 291 elektrisch verbunden und so ausgelegt ist, dass sie elektrisch mit dem elektronischen Gerät 4 gekoppelt werden kann. Das Sender/Empfängerteil 291 wandelt die Ausgangssignale des Prozessors 24 in Daten um, deren Format sich zur Übertragung über die Schnittstelle 292 eignet. Die Taste 233 zur Auswahl der Übertragung auf der Betriebseinheit 23 lässt sich in der Weise betätigen, dass sie ein Steuersignal für den Prozessor 24 in der Form erzeugt, dass der Prozessor 24 in der Lage ist, sein Ausgangssignal zu dem elektronischen Gerät 4 zu übertragen. Gemäß der Darstellung in 2 handelt es sich bei dem elektronischen Gerät 4 um einen PC, der ein Hauptmodul 42, einen Bildschirm 41 und ein Eingabegerät mit einer Tastatur 43 und einer Maus 44 umfasst.
Zusammengefasst nimmt bei diesem Ausführungsbeispiel dann, wenn das elektronische Stethoskop 2 gemäß der vorliegenden Erfindung zur Diagnose eines Teils des menschlichen Körpers eingeschaltet wird, der Schallaufnehmer 20 ein externes Tonsignal auf, das dem Teil des menschlichen Körpers zuzuordnen ist. Das Tonsignal wird vom Vorverstärker 26 verstärkt und anschließend von der Filtereinheit 21 in der Weise ausgefiltert, dass drei Objektsignale ausgegeben werden. Dann werden die Objektsignale vom Hauptverstärker 27 verstärkt und von dem Analog-Digital-Wandler 22 in drei digitale Signale umge wandelt. Der Prozessor 24 verarbeitet die digitalen Signale dann weiter; beispielsweise filtert er Rauschen aus den digitalen Signalen aus und gibt je nach dem Eingangsmodussignal aus der Betriebseinheit 23 eines der digitalen Signale, welches einem unter einer ersten, zweiten und dritten Betriebsart gewählten Modus entspricht, an die Tonwiedergabeeinheit 25 so aus, dass ein Benutzer, der die Hörmuscheln 251 angelegt hat, Geräusche, die bei der Organtätigkeit des betreffenden Teils des menschlichen Körpers entstehen, hören kann. wird das elektronische Stethoskop 2 durch Betätigen der Taste 231 zur Betriebsartumschaltung auf einen anderen Modus unter der ersten, zweiten und dritten Betriebsart geschaltet, schaltet der Prozessor 24 die Anzeigevorrichtung 28 frei, damit diese Informationen entsprechend der gewählten Betriebsart darstellt, und schaltet auch die Tonwiedergabeeinheit 25 frei, damit diese die Ausgangssignale des Prozessors 24 wiedergibt. Im Vergleich zu dem eingangs erwähnten herkömmlichen Stethoskop 1 nach 1 ermöglicht das elektronische Stethoskop 2 gemäß der vorliegenden Erfindung die Diagnose unterschiedlicher Körperteile bei vergleichsweise geringen Kosten.
Dabei ist festzustellen, dass die Filtereinheit 21 sich nicht nur auf die Verwendung von drei Bandpassfiltern 211, 212, 213 beschränkt. Beispielsweise kann in die Filtereinheit des Stethoskops gemäß dieser Erfindung auch ein zusätzliches Bandpassfilter mit einem speziellen Frequenzband für einen speziellen Teil des menschlichen Körpers, zum Beispiel Gelenke, einbezogen werden.

2: elektronisches Stethoskop
20: Schallaufnehmer
201: Aufnahmekopf
21: Filtereinheit
211: Bandpassfilter
212: Bandpassfilter
213: Bandpassfilter
22: Analog-Digital-Wandler
23: Betriebseinheit
231: Tastenschalter zur Betriebsartwahl
232: Tastenschalter zur Lautstärkeregelung
233: Tastenschalter zur Übertragungsauswahl
24: Prozessor
25: Tonwiedergabeeinheit
251: Hörmuscheln
26: Vorverstärker
27: Hauptverstärker
28: Anzeigevorrichtung
29: Datenübertragungsmodul
291: universelles asynchrones Sender-/Empfängerteil (UART)
292: Schnittstelle
30: Gehäuse
4: elektronisches Gerät
41: Bildschirm
42: Hauptmodul
43: Eingabegerät m. Tastatur
44: Maus

Claims

Elektronisches Stethoskop (2), gekennzeichnet durch: – einen Schallaufnehmer (20), der zum Aufnehmen eines externen Tonsignals ausgelegt ist, das einem Teil des menschlichen Körpers zugeordnet wird; – eine mit dem Schallaufnehmer (20) elektrisch gekoppelte Filtereinheit (21) zum Übernehmen und Filtern des vom Schallaufnehmer (21) aufgenommenen Tonsignals zur Ausgabe eines Satzes von Objektsignalen, welche mit dem Tonsignal verknüpft sind, wovon jedes eine Frequenz innerhalb eines speziellen Frequenzbands aufweist; – einen Analog-Digital-Wandler (22), der zum Umwandeln des Satzes von Objektsignalen in einen Satz digitaler Signale mit der Filtereinheit (21) elektrisch gekoppelt ist; – eine Betriebseinheit (23), die so betreibbar ist, dass sie in Entsprechung zu einer ausgewählten Betriebsart zum Auswählen eines der digitalen Signale ein Eingangsmodussignal erzeugt; – einen mit dem Analog-Digital-Wandler (22) und der Betriebseinheit (23) elektrisch gekoppelten Prozessor (24), welcher den Satz digitaler Signale und das Eingangsmodussignal von diesen übernimmt, wobei der Prozessor (24) eines der digitalen Signale, welches entsprechend dem Eingabemodussignal ausgewählt wurde, verarbeitet und ausgibt; und – eine Tonwiedergabeeinheit (25), welche zum Übernehmen und Wiedergeben des Ausgangssignals aus dem Prozessor (24) mit dem Prozessor (24) elektrisch gekoppelt ist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (21) einen Satz Bandpassfilter (211, 212, 213) aufweist, von denen jedes ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter umfasst.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (2) ein Bandpassfilter (211) mit einem Frequenzband von 20 ∼ 230 Hz aufweist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (21) ein Band passfilter (212) mit einem Frequenzband von 100 ∼ 800 Hz aufweist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (21) ein Bandpassfilter (213) mit einem Frequenzband von 20 ∼ 500 Hz aufweist .
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, des Weiteren gekennzeichnet durch einen Vorverstärker (26), der mit dem Schallaufnehmer (20) und der Filtereinheit (21) elektrisch gekoppelt ist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, des Weiteren gekennzeichnet durch einen Hauptverstärker (27), der mit der Filtereinheit (21) und dem Analog-Digital-Wandler (22) elektrisch gekoppelt ist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, des Weiteren gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (28), die zum Anzeigen von Informationen in der gewählten Betriebsart mit dem Prozessor (24) elektrisch gekoppelt ist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallaufnehmer (20) ein elektrisches Kondensatormikrophon ist.
Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 1, des weiteren gekennzeichnet durch ein Datenübertragungsmodul (29), das mit dem Prozessor (24) elektrisch gekoppelt und so ausgelegt ist, dass es mit einem externen elektronischen Gerät (4) elektrisch koppelbar ist, wobei das Datenübertragungsmodul (29) so ausgelegt ist, dass es die Ausgangssignale des Prozessors (24) zur Auswertung zu dem elektronischen Gerät (4) überträgt.