EA000641B1 - Головка звукоснимателя для электронного стетоскопа - Google Patents

Description

Настоящее изобретение касается электронных стетоскопов, и более конкретно, головки звукоснимателя для электронного стетоскопа.

Стетоскопы используются в промышленности, особенно при прослушивании некоторых звуков, которые могут указывать дефекты в механизмах, но прежде всего используются в области медицины для прослушивания звуков в связи со специальными функциями организма. Практический интерес представляют звуки, связанные с важными органами, такими как легкие, сердце и вены.

Врач часто выслушивает конкретные звуки среди множества одновременно принимаемых звуков. Различные звуки часто соответствуют специальным частотным диапазонам, и в этой связи следует обратиться к прилагаемой фиг. 4, на которой показаны диапазоны звуковых частот, связанные с определенными типами сердечных заболеваний. Например, врач, интересующийся симптомом типа митрального стеноза, достигает существенного улучшения, если можно удалить частоты выше приблизительно 80 Гц, поскольку звуки, имеющие частоты выше 80 Гц, в общем, могут быть связаны с другими симптомами, отличающимися от этого типа сокращения сердца.

Для обработки диапазонов звуковых частот, которые желательно передавать от организма к уху врача или на регистрирующую звуки аппаратуру, можно использовать различные методы. Например, в принадлежащей настоящему заявителю заявке на патент Норвегии с регистрационным номером 95.0495 раскрыт электронный прибор, имеющий регулируемый полосовой фильтр для удаления нежелательных частот, т.е. удаления шума, чтобы передавать только интересующие звуки для конкретного рассматриваемого диагноза. Однако также можно взяться за проблему формирования амплитудно-частотной характеристики и усовершенствования звуковых частот уже в самом микрофоне, или в детали звукоснимателя стетоскопа. Обычные стетоскопы без электронного усиления уже обеспечены головками звукоснимателя специальной конструкции для достижения ослабления/усиления различных диапазонов частот, например, в патентах Великобритании № 2.051.584 и США № 4.903.794, в которых раскрываются головки звукоснимателей стетоскопа, имеющие специальные камеры, сконструированные для обеспечения резонанса на определенных частотах. В обеих этих публикациях звукоснимающая головка имеет переднюю диафрагму, образованную с расположенным по центру, выступающим вперед наконечником для прямого соприкосновения с поверхностью тела.

Стетоскопы электронного типа, т. е. имеющие электроакустические преобразователи, и такого типа, которые до некоторой степени связаны с настоящим изобретением в отношении конструкции, ранее были известны из патентов Германии №№ 2.703.781, 2.453.926 и 932.268. В патенте Германии № 2.703.781 раскрыто устройство звукоснимателя для тела, имеющее пьезоэлектрический элемент. Для передачи колебаний к этому элементу в цилиндрическом отверстии смонтирован расположенный по центру и выступающий штифт. Цель состоит в том, чтобы избежать приема звука по воздуху. Никаких мер для формирования амплитудно-частотной характеристики снимаемого звука найти нельзя.

В патенте Германии № 2.453.926 показан электронный стетоскоп, в котором звуковой элемент звукоснимателя имеет переднюю диафрагму, имеющую расположенный по центру, выступающий вперед черепной свод. Однако звуковые колебания передаются дополнительно через воздушное пространство внутри диафрагмы к укрепленному внутри элементу микрофона. О специальных характеристиках выделения/ослабления некоторых диапазонов частот не упоминается.

В патенте Германии № 932.268 раскрыт микрофон для снятия звуков тела, в котором центральный штифт передает колебания с поверхности тела в электроакустический преобразователь по квази-жесткому механическому соединению. Центральный штифт окружен выступающей вперед круглой кромкой, назначение которой обеспечить приблизительно постоянную силу сцепления центрального штифта с кожей. Средство для воздействия на передаваемый звук относительно удаления нежелательных звуков и нежелательных частот не найдено.

Задачей настоящего изобретения является обеспечить головку звукоснимателя, предназначенную для использования в качестве части электронного стетоскопа, в которой конкретно рассматриваемые диапазоны частот для целей специального диагноза выделяются посредством конструкции самой головки звукоснимателя, пожертвовав при этом другими диапазонами частот.

В соответствии с изобретением задача решается путем обеспечения головки звукоснимателя такого типа, который точно определен в прилагаемой формуле изобретения. Таким образом, основной особенностью изобретения является то, что, по меньшей мере, один тонкий штифт для передачи колебаний расположен по центру внутри влияющего на звук колокола, который определяет своей кромкой границы пространства отражения и/или поглощения, окружающее тонкий штифт таким образом, что некоторые частоты отражаются по направлению к штифту, а другие частоты предотвращаются от такого отражения, благодаря чему штифт передает звук со сформированной амплитудночастотной характеристикой. Сам колокол является акустически развязанным относительно тонкого штифта, который сам снимает звук только с очень маленькой площади поверхности тела, в то время как звук, передаваемый на штифт вторично после отражения внутри колокола, в принципе происходит от большей ограниченной площади поверхности тела под колоколом.

Далее изобретение объясняется более подробно посредством примеров осуществления изобретения, и в то же время со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вариант осуществления соответствующей изобретению головки звукоснимателя;

фиг. 2 - головку звукоснимателя показанного на фиг. 1 типа, смонтированную вместе с электронной частью для составления целого электронного стетоскопа;

фиг. 3 - стетоскоп в сборе такого же общего типа, как на фиг. 2, однако с отличающейся конструкцией колокола отражателя головки звукоснимателя;

фиг. 4 - диаграмму частот, иллюстрирующую эффективные диапазоны звуковых частот для некоторых болезней сердца;

фиг. 5 - обычным образом записанные фонокардиографические кривые.

На фиг. 1 показан основной вариант осуществления соответствующей изобретению головки звукоснимателя. Сама головка звукоснимателя обозначена ссылочной позицией 1 и содержит в качестве наиболее важных элементов влияющий на звук колокол 2, центральный штифт 3 и средство 4 электроакустического преобразователя. Штифт 3 связан непосредственно с преобразователем 4, приспособленным для обеспечения соединения со схемами электронного усиления и обработки, которые на чертеже не показаны, через электрические контактные точки 5. Влияющий на звук колокол 2 акустически отделен от преобразователя 4 посредством вибропоглощающей прокладки 6.

Чертеж следует воспринимать как разрез через головку 1 звукоснимателя, и очевидная форма головки звукоснимателя является кругло симметричной относительно центральной оси, которая совпадает с продольной осью центрального штифта. Однако форма также может быть овальной или, возможно, такой, чтобы колокол 2 имел квадратный периметр или в случае необходимости треугольный или многосторонний периметр.

Влияющий на звук колокол 2 головки звукоснимателя ограничивает область прослушивания на поверхности тела, когда область 7 кромки соприкасается с поверхностью. Звук, исходящий от ограниченной области прослушивания на поверхности тела, может затем отражаться от внутренней стенки 8 во влияющем на звук колоколе 2 и по направлению к центральному штифту 3, для обеспечения добавочного звука в дополнение к звуку, снимаемому непосредственно штифтом с очень маленькой центральной области, занимаемой штифтом. В этой связи важными параметрами являются форма внутренней стенки, т. е. ее возможная кривизна или плоская форма, угол В наклона между внутренней стенкой 8 и плоскостью области 7 кромки и, кроме того, материал внутренней стенки 8 и присутствующие звуковые частоты. Двояко искривленная внутренняя стенка 8, например, с параболической кривизной в поперечном разрезе, обеспечивает фокусирующий эффект по направлению к определенному положению на центральном штифте 3, в то время как коническая внутренняя стенка 8, как показано на фиг. 1 (т.е. когда на чертеже показан поперечный разрез кругло симметричной головки звукоснимателя), дает рассеяние отраженного звука больше по направлению ко всему протяжению штифта. Таким образом, важными оказываются различные формы внутренней стенки 8 с точки зрения времени прихода к преобразователю 4 различных частей общего звукового сигнала с ограниченной области поверхности тела, и можно приспосабливать форму внутренней стенки 8 так, чтобы обеспечивать наилучшую возможную характеристику для головки звукоснимателя относительно конкретных интересующих звуков организма. Конечно, можно также обеспечить вариант осуществления изобретения (не показанный) с изменяющейся внутренней стенкой 8 головки звукоснимателя, предпочтительно таким образом, что одна единственная, управляемая пальцем кнопка на внешней стороне головки звукоснимателя обеспечивает изменение формы с помощью прямой механической передачи затягивающему элементу, который вынуждает внутреннюю стенку 8 изменить свою кривизну, и благодаря этому также обеспечивает отличающуюся общую характеристику для головки звукоснимателя.

Можно также придать области или некоторым областям внутренней стенки 8 различные свойства отражения звука или поглощения звука, также в зависимости от частоты, для воздействия на характеристику головки звукоснимателя в желательном направлении, в отношении подходящей передачи специальных звуков. В одном варианте изобретения влияющий на звук колокол снабжен полностью поглощающей внутренней стенкой. Это обеспечивает возможность исключить отраженные и акустические сигналы колокола, и тогда только центральный штифт пропустит звуковые колебания в преобразователь 4.

Среди дополнительных изменяющихся параметров головки 1 звукоснимателя следует упомянуть сам центральный штифт 3, и этот центральный штифт в качестве исходной точки является жестким и удлиненным стержнем из твердого материала, например, стали. Однако головку звукоснимателя можно оборудовать множеством таких штифтов, размещенных по центру внутри влияющего на звук колокола 2. В этом случае штифты могут быть связаны с од5 ним единственным средством 4 электроакустического преобразователя, или можно выполнить отдельные преобразователи для каждого соответствующего штифта, чтобы получить двойную, тройную, и т.д. звукоснимающую головку. В таких многоштифтовых случаях, углы штифта могут отклоняться от точного осевого направления (относительно показанного на фиг. 1 случая с одним штифтом), а направление к поверхности тела и глубину источников звука внутри тела в этом случае можно рассчитать с помощью присоединенных электронных схем и компьютерного оборудования.

Подчеркивая, что суть настоящего изобретения состоит в специальной комбинации прямого звука от маленькой центральной области, обеспеченного посредством тонкого центрального штифта (или ряда тонких центральных штифтов), и отраженного звука от большей, ограниченной области поверхности тела, через внутреннюю часть влияющего на звук колокола и к центральному штифту, с приспособленными для конкретной цели размером и формой внутренней стенки 8 колокола, следует отметить один конкретный дополнительный вариант осуществления изобретения: можно изменять свойства головки звукоснимателя иначе, чем было упомянуто выше, посредством натягивания диафрагмы 9, показанной на фиг. 1 пунктирной линией, по всему отверстию влияющего на звук колокола, т. е. с внешней стороны выступающего вперед центрального штифта 3. В этом случае вокруг внешней кромки колокола нужно обеспечить средство 10 крепления диафрагмы 9. Действие такой диафрагмы заключается в том, что центральный штифт, который в этом случае соприкасается с диафрагмой, будет улавливать звуки от большей области. Однако это решение также даст большее количество контактных помех от интересующей области поверхности тела, и оно обычно не является предпочтительным решением.

На фиг. 1 головка звукоснимателя в верхней части оборудована гнездом 11. В показанных на фиг. 2 и 3 вариантах осуществления изобретения видно, что гнездо 11 используется для обеспечения целых стетоскопов 1 2, 1 3 формой, приблизительно аналогичной карманному фонарику, где удлиненный основной корпус 18 содержит полные схемы усиления и обработки в электронной части 16, соединенной со средством 4 преобразователя через контактные выводы 5 (фиг. 1). Ссылочная позиция 17 схематично показывает антенну типа радиоантенны, не обязательно предназначенную для передачи модулируемого света или для передачи ультразвука и в любом случае для передачи несущего информацию излучения, которое принимается стационарным (не показанным) устройством приемника. Конечно, возможно также проводное соединение, но тогда ручной блок 1 2, 1 3 может быть фактически уменьшен просто до блока 1 , с проводами, идущими от контактных выводов 5 к более полному, стационарному блоку обработки сигнала, и в этом случае сама головка 1 звукоснимателя образует ручной блок.

На фиг. 2 головка 1 звукоснимателя имеет по существу тот же самый тип, как показано на фиг. 1 , в то время как на фиг. 3 показана двояко изогнутая внутренняя стенка 1 5 во влияющем на звук колоколе 2. Область кромки колокола в этом случае профилирована более резко в виде кромки 1 4.

На фиг. 4 представлен график, изображающий местоположение в слышимом диапазоне специальных звуков, относящихся к конкретным симптомам болезни сердца. Следует отметить, что по сравнению со звуковым диапазоном (20 Гц-20 кГц) и диапазоном типичных дыхательных звуков (200-700 Гц), митральный стеноз, соответственно, обычно имеет частоты в диапазоне 25-80 Гц, систолический и диастолический тоны сердца появляются с частотами в диапазоне 20-1 40 Гц, дефект межпредсердной перегородки в диапазоне 20-70 Гц, регургитация крови при недостаточности аортального и митрального клапанов обеспечивает звуки, имеющие частоты в диапазоне 170-900 Гц, а шумы изгнания обычно располагаются в диапазоне 130-500 Гц. Соответствующую изобретению головку звукоснимателя можно использовать как раз для выделения таких специальных диапазонов частот или для подавления передачи внешних частот, если это более желательно.

Следует отметить, что соответствующая изобретению головка звукоснимателя, оказывается, обеспечивает хорошие результаты также при прослушивании через одежду.

При использовании влияющий на звук колокол образует закрытое пространство вокруг центрального штифта и, следовательно, имеет такое действие, что звуки, поступающие от внешней области, не будут считываться штифтом. Таким образом, колокол также функционирует как экран от других сигналов, отличающихся от полезных сигналов. Достоверными должны быть только звуки организма, считываемые внутри колокола, а нежелательные сигналы должны устраняться.

Раньше было установлено, что различные формы отражающей внутренней стенки во влияющем на звук колоколе обеспечивают отражения, которые могут быть направлены по существу к одному местоположению на центральном штифте, или в более широком смысле, к различным местоположениям. Таким образом, форму внутренней стенки можно приспособить для компенсирования различного времени прихода для различных звуков, благодаря чему некоторые приходящие звуки могут быть подавлены, а другие приходящие звуки могут выделяться. Время прихода, как следствие геометрической формы и выбора материала влияющего на звук колокола, является важным параметром.

То, что колокол обеспечивает отражения, рассеиваемые по направлению к различным местоположениям в разные моменты времени, дает фазовый сдвиг во времени/звуке. См., например, показанные на фиг. 5 участки кривых, записанных с использованием традиционной фонокардиографии. Такие кривые можно делать до некоторой степени более острыми, лучше определенными и более простыми для интерпретирования посредством подчеркивания и выделения, которых можно добиться с помощью соответствующей изобретению головки звукоснимателя.

Claims (7)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Головка звукоснимателя для электронного стетоскопа, содержащая, по меньшей мере, один электроакустический преобразователь (4) для обеспечения, по меньшей мере, одного электрического сигнала, представляющего собой звуковые колебания, и, по меньшей мере, один механический элемент (3), подсоединенный к электроакустическому преобразователю (4) для передачи звуковых колебаний от поверхности тела к электроакустическому преобразователю (4), отличающаяся тем, что содержит колоколообразный кожух, охватывающий механический элемент и отделенный от него, причем форма внутренней поверхности кожуха и материал, из которого он выполнен, выбраны в соответствии с требуемым частотным диапазоном акустических колебаний.
2. 2. Головка звукоснимателя по п.1, отличающаяся тем, что механический элемент выполнен в виде нескольких тонких штифтов.
3. 3. Головка звукоснимателя по п.2, отличающаяся тем, что каждый штифт подсоединен к соответствующему электроакустическому преобразователю для обеспечения соответствующего количества отдельных электрических сигналов.
4. 4. Головка звукоснимателя по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что кромка (7) кожуха находится в плоскости и имеет круглую, овальную, квадратную или многостороннюю форму.
5. 5. Головка звукоснимателя по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть внутренней стенки поверхности кожуха приспособлена для поглощения звука в пределах определенного заранее диапазона частот.
6. 6. Головка звукоснимателя по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что кожух снабжен диафрагмой (9), закрепленной по его кромке.
7. 7. Головка звукоснимателя по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что она снабжена электронной схемой (16) для обработки электрических сигналов, расположенной в блоке (18), который объединен с головкой звукоснимателя (1 ) или прикреплен к ней, а также с блоком радиопередающего устройства (17) для дополнительной связи с центральным блоком, который может содержать компьютер.