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Die vorliegende Efindung betrifft
eine bioakustische Vorrichtung, im einzelnen ein elektronisches
Stethoskop.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise wird ein Gehäuse bereitgestellt,
welches aus einem massiven Nylonite-Stab maschinell so hergestellt
ist, dass ein zylindrisches Abteil unmittelbar über dem Konus liegt.
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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.
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Vorzugsweise ist ein Deckel in dem
oberen Bereich vorgesehen, welcher eine Flüssigkristallanzeige (LCD) zum
Beobachten der Puls-/Herzfrequenz und anderer sich wiederholender
Signale umfasst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun ausschließlich
zum Zweck der Erläuterung
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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6 zeigt
das Frequenzspektrum von Signalen, die von dem Stethoskop von dem
menschlichen Herzen geliefert wurden.
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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.
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8 ist
ein Schaltbild des Hauptverstärkerschaltkreises,
wobei auch die Batterieladeschaltung gezeigt ist.
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9 zeigt
eine Impulsformerschaltung, um das Messen der Herzfrequenz aufgrund
von akustischen Ausgangssignalen zu ermöglichen.
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10 zeigt
eine Schaltung, wobei die typischen Schaltungsanordnungen für einen
Anzeigentreiber dargestellt sind.
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11 zeigt
eine Schaltung des Differenzverstärkerschaltkreises für die Untersuchung
von Quellen leiser Geräusche.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung besitzt potenzielle
Bedeutung für
die akustische Erkennung in der Medizin und anderen Bereichen wie
etwa Tests auf Insektenbefall.
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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.