DE60103554T2 - Bioakustisches gerät - Google Patents

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B7/00Instruments for auscultation
    • A61B7/02Stethoscopes
    • A61B7/026Stethoscopes comprising more than one sound collector
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    • A61B7/02Stethoscopes
    • A61B7/04Electric stethoscopes

Description

  • Die vorliegende Efindung betrifft eine bioakustische Vorrichtung, im einzelnen ein elektronisches Stethoskop.
  • Es ist wohlbekannt, dass das ideale Diagnosegerät nicht-invasiv ist und das Vorliegen von Erkrankungen oder Zuständen im menschlichen Körper detektiert, ohne z. B. Röntgenstrahlung oder Ultraschall verwenden zu müssen, da diese Anwendungen selbst zu ungünstigen biologischen Veränderungen führen können. Das Standardstethoskop besitzt solche wünschenswerten Eigenschaften, da es vom menschlichen Körper oder vom Tierkörper ausgehende Geräusche detektiert, welche durch Herzgeräusche, Atemgeräusche oder Geräusche von Knochen und Gelenken verursacht werden. Das herkömmliche Stethoskop ist durch die Tatsache eingeschränkt, dass es klein genug hergestellt ist, um von Ärzten und Pflegepersonal herumgetragen werden zu können, und manchmal als Symbol der Zugehörigkeit zu medizinischen Berufen verwendet wird. Unter dem Gesichtspunkt der akustischen Empfindlichkeit und somit der Effizienz sind herkömmliche Geräte nicht optimiert. Das Grundinstrument basiert einfach auf einem fast flachen, hohlen, hornförmigen Detektor, welcher Geräusche vom Körper erfasst. Damit verbundene Hohlleiter führen dann die Geräusche zu den Ohren des Arztes oder der Krankenschwester. Die Oberfläche des Detektors befindet sich über einen großen Teil der Fläche fast senkrecht zur Haut und reflektiert daher einen großen Anteil der einfallenden Wellen aufgrund der Impedanzfehlanpassung zwischen Luft und Metall oder Kunststoff. Elektronische Stethoskope bieten eine Verbesserung gegenüber der akustischen Grundausführung. Diese verstärken Geräusche elektrisch, so dass taube Ärzte besser in der Lage sind, die Emanationen von innerhalb des Körpers zu hören. Gegenwärtig verfügbare elektronische Geräte sind jedoch durch Nebengeräusche von Quellen wie Leuchtstofflampen, Zentralheizungspumpen, durch Hautkontakt verursachte Oberflächengeräusche, und, noch bedeutsamer, von Geräuschen, die von anderen Quellen innerhalb des Körpers außer dem zu untersuchenden Organ oder der zu untersuchenden Stelle verursacht werden, eingeschränkt.
  • Herkömmliche Stethoskope weisen einen hornförmigen Detektor mit einem Durchmesser von ungefähr 1,5 Inch (ungefähr 3,75 cm) und einer Tiefe von ein paar Millimetern auf, welcher mit den Ohren des Arztes durch enge, luftgefüllte Schläuche, die als akustische Wellenleiter dienen, verbunden ist. Das Stethoskop wird hauptsächlich zum Abhören von Herz- und Atemgeräuschen verwendet. Ein solches Stethoskop weist eine begrenzte Empfindlichkeit auf, bietet keine Aufzeichnung der Untersuchung, erfordert üblicherweise das Freilegen der Haut über dem Herzen oder der Lunge und kann teuer sein.
  • Hök et al beschreiben in "Development of a wireless stethoscope for ausculatory monitoring during anaesthesia", Medical & Biological Engineering & Computing, Band 26, Nr. 3, 1988, Seiten 317–320, XP002186649, ein elektronisches Stethoskop, welches einen konischen Hohlraum mit einem Mikrophon am spitz zulaufenden Ende des Konus aufweist.
  • Gemäß der Erfindung wird eine akustische Vorrichtung bereitgestellt, umfassend einen Konus, dessen Durchmesser sich zwischen 5 und 10 cm bewegt, wo er am weitesten ist, von einer Tiefe zwischen 5 und 15 mm, und ein kreisförmiges Feldeffekttransistormikrophon mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm am spitz zulaufenden Ende des Konus. Eine solche Anordnung bietet eine mechanische Verstärkung von 2500 bis 10000 zusätzlich zu einer durch einen Vorverstärker und Verstärker erzeugten elektrischen Verstärkung.
  • Vorzugsweise wird ein Gehäuse bereitgestellt, welches aus einem massiven Nylonite-Stab maschinell so hergestellt ist, dass ein zylindrisches Abteil unmittelbar über dem Konus liegt.
  • Vorteilhafterweise weist das obere Abteil ebenfalls einen Durchmesser von 5 bis 10 cm und eine Tiefe von 3 bis 7 cm auf und enthält einen Vorverstärker, einen Verstärker und Schaltungsanordnungen wie in den 8, 9, 10 und 11 beschrieben.
  • Vorzugsweise ist ein Deckel in dem oberen Bereich vorgesehen, welcher eine Flüssigkristallanzeige (LCD) zum Beobachten der Puls-/Herzfrequenz und anderer sich wiederholender Signale umfasst.
  • Vorteilhafterweise trägt der Deckel eine Datenausgabebuchse zum Verbinden mit einem PC oder einer anderen Aufzeichungs-/Analyse-Vorrichtung. Dort gibt es einen Lautstärkeregler und eine Batterieladebuchse. Und dort gibt es eine Steuerund/oder Regelung eines variablen Potentiometers, welchen ein variablen Frequenzfilter steuert und/oder regelt.
  • Gegebenenfalls ist ferner eine zweite akustische Vorrichtung solchermaßen vorgesehen, dass das Ausgangssignal die Differenz zwischen Ausgängen der beiden Vorrichtungen ist, wenn die eine über einem neoplastischen Tumor und die andere an der Haut, aber 5 bis 10 cm davon entfernt angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist jede Vorrichtung an einem variablen Arm angegliedert, um die Detektoren in einer festen Stellung relativ zueinander zu halten, während ein Differenzsignal aufgezeichnet wird. Im Deckel der Vorrichtung ist ein Ausgang zur Verbindung mit Kopfhörern und/oder einem Lautsprecher für Lehrzwecke angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein elektronisches Stethoskop einschließlich einer akustischen Vorrichtung gemäß der Erfindung bereit, wobei der Konus eine Öffnung in einer äußeren Oberfläche des Stethoskops zum Anlegen an die Haut definiert.
  • Unsere in dieser Anmeldung beschriebene Erfindung überwindet die angegebenen Einschränkungen des Stands der Technik durch das erhebliche Vergrößern der Fläche des Detektors eines elektronischen Stethoskops und durch das Verändern seiner Geometrie, so dass eine wesentliche Verstärkung, sowohl mechanisch als auch elektronisch, bereitgestellt wird. Außerdem sind der Detektor und die Verarbeitungselektronik in benachbarten Gehäusen angeordnet, welche an die oder dicht an der Haut plaziert werden. Ein unmittelbarer Vorteil liegt darin, dass Hautgeräusche verringert werden können, da unsere Vorrichtung durch mehrere Lagen von Kleidungsstücken hindurch verwendet werden kann. Dies ermöglicht das Vermeiden von direktem Hautkontakt.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform verwendet unsere Vorrichtung zwei elektronische Stethoskope, wobei eines über der interessierenden Quelle und ein anderes seitlich davon getrennt liegt. Das Ausmaß des Getrenntseins kann durch Angliedern der beiden Einheiten an die Enden von Armen, welche um eine gemeinsame Mittelachse gedreht werden können, eingestellt werden. Beide Vorrichtungen detektieren im wesentlichen dieselben [unerwünschten] Hintergrundgeräusche, doch das Signal von derjenigen, welche der Geräuschquelle, die gerade untersucht wird, am nächsten liegt, wird bevorzugt detektiert. Durch Abziehen des Ausgangssignals der sekundären Vorrichtung von demjenigen der ersten können Signale von beispielsweise neoplastischen Tumoren innerhalb des Körpers, welche durch turbulenten Blutfluss verursacht werden, detektiert werden.
  • Man glaubt, dass Geräusche mit niedrigem Pegel von Krebstumoren mit der Bildung von Blutgefäßen (Angiogenese) assoziiert sind und dass rascher Fluss in arteriovenösen Shunts zu Turbulenz führt. Diese verursacht Geräusche mit niedriger Amplitude.
  • Die leicht zerreissbaren Gefäße, aus denen die Gefäßneubildung besteht, verkrampfen sich, wodurch auch ein Pulsieren mit niedriger Frequenz bewirkt wird. Es ist klar, dass die Krebserkennung durch nicht-invasive akustische Mittel ein großes Potenzial als diagnostisches Hilfsmittel besitzt. Außerdem kann unsere Efindung auch zum Untersuchen von Geräuschen, die von der Wirbelsäule, der Blase und den Harnleitern, den Gelenken, von Foeten im Uterus kommen, und in all diesen Fällen im Zustand der Gesundheit oder der Erkrankung angewendet werden.
  • Unsere in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen sind für die Kommunikation mit einem Personal-Computer ausgebildet, um isometrische Darstellungen der Blutfließgeschwindigkeit als eine Funktion von Zeit und Amplitude bereitzustellen.
  • Es sind Schaltungsanordnungen vorgesehen, um ein augenblickliches Ablesen der Herz- oder Pulsfrequenz bereitzustellen, welche auf einer (auf dem Stethoskopdeckel/Bedienfeld angeordneten) Flüssigkristallanzeige (LCD) gezeigt wird. Dieser Messwert wird von akustischen Signalen, welche von der Vorrichtung detektiert werden, abgeleitet.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun ausschließlich zum Zweck der Erläuterung beschrieben.
  • 1 zeigt ein Bild eines konischen Detektors eines Stethoskops, welcher aus einem Nylonite-Stab maschinell hergestellt wurde, wobei das FET-Mikrophon in seiner Mitte gezeigt ist. Eine 10-Pence-Münze zeigt die Größenordnung der Vorrichtung.
  • 2 zeigt ein Diagramm eines senkrechten Schnitts durch die Vorrichtung, wobei der hohle Konus 6, das Mikrophon 5, der Kunststoffkörper 2, eine Gummi-Unterlegscheibe 1, das Elektronik-/Batterie-Abteil 4 und das Bedienfeld/der Deckel 3 gezeigt sind. Die Details der Ausgabebuchse und der Flüssigkristallanzeige (LCD) wurden der Klarheit halber weggelassen.
  • 3 zeigt ein Bild des Bedienfelds des Stethoskops, wobei eine Kopfhörerbuchse, eine Datenausgabebuchse, eine Batterieladebuchse, ein LED-Warnlicht und ein LCD-Panel zum Anzeigen der Herzfrequenz gezeigt sind.
  • 4 zeigt ein Bild der Seitenansicht des Stethoskops, wobei gezeigt wird, wie die Batterie und die Elektronik in ein Abteil hinter dem konischen Detektor eingeschoben werden.
  • 5 zeigt ein digitalisiertes Ausgangssignal des Stethoskops auf einem PC-Bildschirm, wobei die Amplitude als eine Funktion der Zeit gezeigt ist, von einer auf der über dem menschlichen Herz liegenden Kleidung plazierten Vorrichtung.
  • 6 zeigt das Frequenzspektrum von Signalen, die von dem Stethoskop von dem menschlichen Herzen geliefert wurden.
  • 7 ist ein schematisches Diagramm einer Zwillingsdetektorvorrichtung, welches die Stethoskope 14 und 17 zeigt. Der Tierkörper oder der menschliche Körper wird durch die Bezugsziffer 13 bezeichnet. Die Tragarme sind als 15 und 16 gezeigt, obwohl die gemeinsame Achse und das Scharnier der Klarheit halber weggelassen worden sind. Die Vorrichtung 14 ist über einem Tumor 12, der von Gefäßneubildung oder Angiogenese 11 umgeben ist, angeordnet. Die Vorrichtung 17 ist von der Tumorstelle entfernt angeordnet. Geräusche mit niedrigem Pegel kommen aus dem Tumor.
  • 8 ist ein Schaltbild des Hauptverstärkerschaltkreises, wobei auch die Batterieladeschaltung gezeigt ist.
  • 9 zeigt eine Impulsformerschaltung, um das Messen der Herzfrequenz aufgrund von akustischen Ausgangssignalen zu ermöglichen.
  • 10 zeigt eine Schaltung, wobei die typischen Schaltungsanordnungen für einen Anzeigentreiber dargestellt sind.
  • 11 zeigt eine Schaltung des Differenzverstärkerschaltkreises für die Untersuchung von Quellen leiser Geräusche.
  • Da viele Allgemeinärzte nun einen Personal-Computer im Untersuchungszimmer haben, konstruierten wir ein batteriebetriebenes Stethoskop mit hoher Empfindlichkeit und einem Ausgang zu einem PC, so dass die Untersuchung aufgezeichnet und die Frequenzspektren der Geräusche berechnet und für den seriellen Vergleich gespeichert werden können.
  • Wir vergrößerten die Fläche des Detektors, welcher ein großer, dickwandiger, hohler kreisförmiger Konus ist, mit einem Miniatur FET-[Feldeffekt]-Transistormikrophon in seiner Mitte. Der Durchmesser des Konus wurde an seiner weitesten Öffnung auf ungefähr 3,5 Inch (ungefähr 8,9 cm) [1] vergrößert und tiefer gemacht [ungefähr 10 mm], wodurch ein Geräuscherfassungsbereich erhalten wird, der um ein mehrfaches größer ist als derjenige einer herkömmlichen Vorrichtung. Der Konus wurde aus einem massiven Kunststoffstab maschinell so hergestellt, dass in dem zylindrischen Raum dahinter ein Gehäuse für den elektronischen Verstärker, die Batterie, die Filter und Ladeschaltungsanordnungen geschaffen wurde. Die ganzen Vorteile des Einbauens von mechanischer und elektronischer Verstärkung sowie Filterung wurden erst nach der Konstruktion der ersten Vorrichtung erkennbar. Die Wanddicke war ausreichend, um von externen Quellen kommende Geräusche relativ zu Geräuschen, welche das Mikrophon direkt von innerhalb des Körpers erreichen, wesentlich abzuschwächen. Der große Konus erzeugt die zusätzliche mechanische Verstärkung durch Erhöhen der Schnellenamplitude der Schallwelle grob gesehen im Verhältnis des Einzugsradius im Quadrat zu derjenigen des Mikrophonradius im Quadrat. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Abdeckung aus Kunststoff, welche an die Hautoberfläche gelegt wird, wie sie in manchen herkömmlichen Stethoskopen verwendet wird. Um die Größe des Geräts auf handliche physische Proportionen zu beschränken, werden üblicherweise elektronische Kleinstbauteile für den Verstärker, die Logikund Zählschaltungsanordnungen verwendet. Ein als Längsschnitt gezeigtes Dia gramm der Vorrichtung ist in 2 gezeigt. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD) im Deckel eines Stethoskop-Prototyps zeigt die von den akustischen Impulsen erhaltene Herzfrequenz und ist in 3 zu sehen. Es gibt auch Ausgangsbuchsen für die Datenübertragung zu einem PC, für die Verbindung mit Kopfhörern oder einem Lautsprecher und eine Buchse für das Wiederaufladen der internen Batterie. Aufgrund der erhöhten Gesamtverstärkung besitzt die neue Vorrichtung die Fähigkeit, einen Lautsprecher direkt zu betreiben, was vorteilhaft ist, da sie für den Gruppenunterricht verwendet werden kann, da sie mehreren Studenten ermöglicht, einer Untersuchung gleichzeitig zuzuhören und über die Bedeutung der Ausgangsgeräusche unterwiesen zu werden. Die Elektronik und die wiederaufladbare Batterie passen in den Raum hinter dem konischen Geräuschdetektor, wie in 4 zu sehen.
  • Das Ausgangssignal von der vorliegenden Erfindung wird digitalisiert und in einen Personal-Computer eingespeist, wobei eine Kurve aus der Signalamplitude gegen die Zeit erhalten wird, wie in 5 zu sehen. Wenn die Geräuschquelle das Herz ist, wird eine sich wiederholende Folge von Signalen mit einer Frequenz von typischerweise 1 Hz gezeigt. Die digitalisierten Signale können anhand von geeigneter Software in Frequenzbereiche aufgespalten und dazu verwendet werden, ein Frequenzspektrum zu erhalten, wie in 6 zu sehen.
  • Für eine weitere Verbesserung des Erkennens von Körpergeräuschen mit niedrigem Pegel werden zwei Stethoskope verwendet, dabei ist jedes wie oben beschrieben. Das Ausgangssignal von der zweiten Vorrichtung wird in einen in der ersten befindlichen Differenzverstärker eingespeist. Die von einem bösartigen Tumor oder einer anderen Quelle innerhalb des Körpers aus lebendem Gewebe herrührenden Geräusche mit niedrigem Pegel können anhand des Ausgangssignals demonstriert werden, wenn dieses zu Kopfhörern oder einem Lautsprecher geleitet wird. Eine schematische Darstellung, 7, zeigt die praktische Anordnung von Zwillingsstethoskopen zum Minimieren von unerwünschten Nebengeräuschen. Die Schaltungsanordnung des Differenzverstärkers ist in 11 gezeigt.
  • Das Erhalten der Herzfrequenz von akustischen Signalen ist nicht unkompliziert, da es mehrere mit der Kontraktion des Herzmuskels und mit der Ausdehnungsphase assoziierte Pulse gibt. Nach dem ersten (Haupt-)Puls des Herzzyklus' wird das Zählsystem für einen geeigneten, Millisekunden betragenden Zeitraum gehemmt, wodurch ein fälschliches Auslösen der Zählerschaltanordnung verhindert wird. Die Herzfrequenz wird dadurch erhalten, dass entweder eine einfache Zählschaltanordnung oder indirekt ein Frequenz-Spannungs-Wandler, welcher so gewählt wird, dass er linear bis hinunter zu etwa 0,1 Hz arbeitet, verwendet wird.
  • Das Ultra-Stethoskop-Gerät, welches als senkrechter Schnitt in 7 zu sehen ist, wird an das zu untersuchende Subjekt gelegt. Der Konus erfasst und verstärkt das Geräusch und liefert es an das FET-Mikrophon. Das solchermaßen erhaltene Signal wird elektronisch verstärkt und über Kopfhörer an den Benutzer weitergeleitet. Dieses Signal ist normalerweise ungefiltert und bietet daher eine getreue Wiedergabe der Geräuschquelle. Das Signal von dem Mikrophon wird auch verstärkt und zu einem Datenausgabe- und einem Herzfrequenz-Zählsystem geleitet. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD) zeigt die Werte der Herzfrequenz als Schläge pro Minute. Das Datenausgabesignal kann in einen Analog-Digital-Wandler eingespeist werden, welcher mit einem Computer verbunden ist, welcher anhand von Software das Signal umwandelt, zum Darstellen entweder im Zeitoder Frequenzraum. Die Signale und Spektren können für den seriellen Vergleich gespeichert werden, beispielsweise zum Beurteilen der Wirkung von Medikamenten oder anderer therapeutischer Maßnahmen bei Patienten mit Herzleiden.
  • Das Hauptverstärkerschaltbild ist in 8 gezeigt. Die Schaltungsanordnung des Hauptverstärkerschaltkreises besteht aus einem FET-Mikrophon, welches einen Vorspannungswiderstand umfasst, verbunden mit einem einzelnen Transistor-Vorverstärker. Das Signal wird in zwei Wege aufgespalten. Der erste Weg wird über einen Lautstärkeregler auf dem Bedienfeld zu dem Hauptleistungsverstärker geleitet. Der zweite Weg umfasst einen zweistufigen Verstärker, welcher ein Rohdaten-Ausgangssignal bereitstellt. Dieses Signal wird ebenfalls in zwei weitere Wege aufgespalten, wobei der eine in die Datenausgabebuchse auf dem Bedienfeld eingespeist wird und der andere ein Signal für die Impulsformerschaltung bereitstellt. Die Ladeschaltung für die Batterie ist ebenfalls in 8 zu sehen.
  • Das Schaltbild des Impulsformers [welcher nur benötigt wird, wenn eine Herzfrequenzmessung erforderlich ist] ist in 9 zu sehen und umfasst einen Eingangspufferverstärker, gefolgt von einem auf 30 Hz eingestellten Tiefpassfilter zweiter Ordnung. Auf dieses folgt ein die Amplitude wiederherstellender Verstärker, dessen Ausgangssignal in einen zwei Transistoren umfassenden Spannungswandlungsschaltkreis eingespeist wird, welcher das gefilterte Signal in ein Logikpegelsignal umwandelt. Dieses wird in eine metastabile, nicht re-triggerbare, monostabile Schaltungsanordnung eingespeist, deren Impulsintervall auf ungefähr 240 ms eingestellt ist. Das Ausgangssignal wird dann in eine weitere metastabile, nicht re-triggerbare, monostabile Schaltungsanordnung eingespeist, deren Impulsintervall auf 50 ms eingestellt ist. Dieses Ausgangssignal liefert den Impuls für den Anzeigentreiberschaltkreis.
  • Die Schaltungsanordnung des Anzeigentreiberschaltkreises, in 10 zu sehen, umfasst einen Frequenz-Spannungs-Wandler [FVC] mit einem Abtast-Halte-Bereich in der Rückkopplungsschleife. Der Impuls von dem Impulsformerschaltkreis triggert den FVC, welcher ein zu der eingegebenen Frequenz proportionales Spannungsausgangssignal bereitstellt. Dieses wird dann skaliert und in das Einbauinstrument auf dem Bedienfeld eingespeist, wo es als Herzfrequenz angezeigt wird.
  • Recherchen im Internet haben Details von herkömmlichen Stethoskopen und anderen Firmen, welche elektronische Ausführungen entwickeln, enthüllt. Einzelheiten bezüglich ihrer Entwicklungskosten und der Fähigkeiten der von der Konkurrenz entwickelten Ausführungen können leicht gefunden werden. Jedoch ist, soweit wir wissen, unsere Vorrichtung die einzige, die eine erhöhte mechanische und elektronische Verstärkung nutzt und die folgenden Merkmale aufweist: [1] sie kann durch fünf Lagen von Kleidung hindurch verwendet werden; [2] sie bietet eine elektronische Filterung von hoch- und niederfrequenten Geräuschen; [3] PC-Ausgang und Software zum Anzeigen von Daten; [4] Frequenzanalyse von Geräuschdaten; [5] Anzeigen der Herz-/Pulsfrequenz auf einer Flüssigkristallanzeige (LCD). Außerdem wird unsere Vorrichtung auch für andere Verwendungen wie z. B. für Geräusche von arthritischen Gelenken, von Frakturen, das Finden des Herzens von Föten, das Finden von Tumoren und andere klinische Zwecken weiterentwickelt.
  • Ein Problem bei Stethoskopen liegt darin, dass Nebengeräusche, welche für den Benutzer nicht von besonderem Interesse sind, ebenfalls verstärkt werden, was das Identifizieren von Geräuschen von Quellen mit sehr niedrigem Pegel wie Tumoren schwierig macht. Um dieses Problem zu überwinden, haben wir ein Doppelstethoskopsystem entwickelt. Die Vorrichtung umfasst zwei Detektorgeräte [jedes ähnlich wie dasjenige in 2]. Bei unserer bevorzugten Ausführungsform sind die Vorrichtungen an zwei um eine Mittelachse schwenkbaren Armen angegliedert. Die Anordnung ist schematisch in 7 zu sehen. Die Signale von den beiden Mikrophonen werden in einen Differenzverstärkerschaltkreis in einem der Geräte eingespeist, dessen resultierendes Signal die Differenz zwischen den beiden Signalen ist. Dies schwächt allgemeine Fremdsignale, welche sowohl innen als auch außen erzeugt werden, ab, wodurch das Detektieren von Geräuschen mit niedrigem Pegel für die Diagnose ermöglicht wird. Es ist vorgesehen, dass der Benutzer entweder das Differenzsignal oder dasjenige von einem der Mikrophone auswählt. Das Signal wird dann verstärkt und dem Benutzer über Kopfhörer zugeführt. Das Gerät ist mit einem variablen Filtersystem ausgestattet, welches von dem Benutzer ausgewählt und betätigt werden kann, um ausgewählte Frequenzbänder des gerade untersuchten Geräusches zu verstärken. Ein Datenausgang ist ebenfalls vorgesehen und der Benutzer kann wählen, welches Signal in die Datenausgabebuchse eingespeist werden soll. Außerdem eingeschlossen ist die Möglichkeit, dass der Benutzer bestimmen kann, ob entweder das Rohdatensignal oder das gefilterte Signal zu der Datenbuchse weitergeleitet werden soll. Dieses wird dann in einen Analog-Digital-Wandler eingespeist, wel cher mit einem Computer verbunden ist, welcher anhand von Software eine Darstellung der Signalamplitude über der Zeit bereitstellt. Außerdem kann ein Frequenzspektrum des Signals erhalten und für Vergleichszwecke gespeichert werden. Dies ist für die Untersuchung des Blutflusses durch um Krebstumoren herum gebildete Angiogenese während der Behandlung mit antiangionetischen Medikamenten wertvoll.
  • Die HIC-Vorrichtung, das Ultra-Stethoskop, weist eine Anzahl von Marktvorteilen auf.
    • [1] Sie ist leichter zu benutzen und ermöglicht dem Arzt oder der Krankenschwester, den Geräuschpegel zu variieren.
    • [2] Sie kann für Lehrzwecke einen Lautsprecher betreiben, wodurch ermöglicht wird, dass eine Gruppe von Studenten eine Untersuchung mithören kann und ihnen die hervorstechenden Merkmale erklärt werden können.
    • [3] Die Vorrichtung erlaubt einen seriellen Vergleich von Untersuchungen durch Verbinden mit einem PC.
    • [4] Frequenzanalysen von Geräuschdaten können durchgeführt werden.
    • [5] Die Vorrichtung erfordert nicht, dass der Patient/die Patientin sich entkleidet, da sie durch viele Lagen von Kleidung hindurch gut funktioniert. Muslimische Patienten können sich von diesem Merkmal angezogen fühlen.
    • [6] Sie misst automatisch die Herzfrequenz und zeigt diese an.
    • [7] Von den Körpern sowohl gesunder als auch kranker Personen werden viele Geräusche erzeugt, deren Bedeutung nicht verstanden wird, doch welche von diagnostischer Bedeutung sein können.
    • [8] Nicht-invasive Tests, ohne dass der Körper Röntgenstrahlen oder Ultraschall ausgesetzt ist, können für die Untersuchung des Fötus im Uterus wertvoll sein.
    • [9] Mehrere Ausführungen der Vorrichtungen, deren geschätzter Verkaufspreis im Bereich von 40 £ bis ungefähr 500 £ liegt, bedeuten, dass es einen großen potenziellen Markt sowohl in entwickelten Ländern als auch in Entwicklungsländern gibt. Der Preis hängt von den eingeschlossenen Merkmalen und dem Verkauf eines separaten Softwarepakets ab.
  • Die Erfindung besitzt potenzielle Bedeutung für die akustische Erkennung in der Medizin und anderen Bereichen wie etwa Tests auf Insektenbefall.
  • Die beigefügten Figuren zeigen die Prototypen, die elektronischen Schaltungsanordnungen, das Ausgangssignal in Zeit-und-Frequenz-Räumen, und die Tendenz hin zu Kleinstbauteilen. Bei der Ausführungsform der "akustischen Zwillingsdetektoren" werden unerwünschte Hintergrundgeräusche von dem primären Signal subtrahiert. Wenn Geräusche, welche als Folgen des Übergangs von ruhigem zu turbulentem Blutfluss (z. B. von mit Krebstumoren assoziierten arteriovenösen Shunts) detektiert werden sollen, bietet die Subtraktion von Hintergrundgeräuschen, welche von der Hauptgeräuschquelle entfernt sind, die beste Erfolgschance durch Ausbilden der Vorrichtungen als Detektoren von neoplastischen Tumoren. Wir sind aufgrund unseres wissenschaftlichen und klinischen Wissens und aufgrund von Marktforschung davon überzeugt, dass das Ultra-Stethoskop die Möglichkeit zum Aufbau eines erfolgreichen Unternehmens mit einer Reihe von Produkten mit guten kurzfristigen und ausgezeichneten langfristigen Zukunftsaussichten bietet.

Claims (13)

  1. Akustische Vorrichtung umfassend einen Konus (6) und ein Mikrophon (3), welches an dem spitz zulaufenden Ende des Konus (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Konus (6) sich zwischen 5 und 10 cm bewegt, wo er am weitesten ist, von einer Tiefe zwischen 5 und 15 mm ist, und dass das Mikrophon (5) ein kreisförmiges Feldeffekttransistormikrophon (5) mit einem Durchmesser zwischen 0,2 und 2 mm ist.
  2. Akustische Vorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei ein Gehäuse (2) vorgesehen ist, welches maschinell aus einem massiven Kunststoffstab hergestellt ist, so dass ein zylindrisches Abteil (4) direkt oberhalb des Konus (6) liegt.
  3. Akustische Vorrichtung wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, ferner umfassend ein Abteil, welches einen Vorverstärker, einen Verstärker und eine Schaltungsanordnung enthält.
  4. Akustische Vorrichtung wie in Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht, wobei ein Deckel in dem oberen Teil vorgesehen ist, welcher eine Flüssigkristallanzeige (LCD) enthält, um Puls/Herzfrequenz oder andere sich wiederholende Signale anzuzeigen.
  5. Akustische Vorrichtung wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei der Deckel (3) eine Datenausgabebuchse zum Verbinden mit einem PC oder einer anderen Aufzeichnungs-/Analysevorrichtung trägt.
  6. Akustische Vorrichtung wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, ferner umfassend einen Lautstärkeregler und eine Batterieladebuchse.
  7. Akustische Vorrichtung wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, ferner umfassend eine Steuer- und/oder Regelung eines variablen Potentiometers, welches einen variablen Frequenzfilter steuert und/oder regelt.
  8. Akustische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ausgang der Vorrichtung zur Verbindung mit Kopfhörern und/oder einem Lautsprecher vorgesehen ist.
  9. Kombination von zwei akustischen Vorrichtungen (14, 17) wie sie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht sind, welche elektrisch miteinander verbunden sind, um ein gemeinsames Ausgangssignal zu erzeugen, welches die Differenz zwischen den individuellen Ausgängen der beiden Vorrichtungen (14, 17) ist, wenn eine über einem neoplastischen Tumor (12) und die andere auf der Haut, aber zwischen 15 und 10 cm davon angeordnet ist.
  10. Kombination wie in Anspruch 9 beansprucht, wobei jede Vorrichtung an einen variablen Arm (15, 16) angegliedert ist, um die Detektoren in einer festen Stellung relativ zueinander zu halten, während ein Differenzsignal aufgezeichnet wird.
  11. Elektronisches Stethoskop, umfassend eine akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Konus eine Öffnung in einer äuße ren Oberfläche des Stethoskops definiert zur Plazierung an die Haut, wobei das Stethoskop eine mechanische Verstärkung von 2500 bis 10.000 bereitstellt.
  12. Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 11, wobei der Hohlraum konisch ist.
  13. Elektronisches Stethoskop nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die Öffnung eine Weite von 5 bis 10 cm aufweist, der Hohlraum eine Tiefe von 5 bis 15 mm aufweist und das elektronische Mikrophon eine Weite von 0,5 bis 2 mm aufweist.
DE60103554T 2000-09-14 2001-09-13 Bioakustisches gerät Expired - Lifetime DE60103554T2 (de)

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