HU222931B1 - Device for detecting fetal cardiac sound, for determining and storing it's rhytm continuously - Google Patents
Device for detecting fetal cardiac sound, for determining and storing it's rhytm continuously Download PDFInfo
- Publication number
- HU222931B1 HU222931B1 HU9303509A HU9303509A HU222931B1 HU 222931 B1 HU222931 B1 HU 222931B1 HU 9303509 A HU9303509 A HU 9303509A HU 9303509 A HU9303509 A HU 9303509A HU 222931 B1 HU222931 B1 HU 222931B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- input
- microcontroller
- output
- signal
- filter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
A találmány szerinti készüléknek akusztikus érzékelője, ahhozcsatlakozó erősítője, továbbá szűrője, valamint tá- rolója van, éslényege, hogy az akusztikus érzékelő (10) kimenete 20 Hz alatti és 80Hz feletti frekvenciasávot levágó bemeneti sávszűrő (12)közbeiktatásával van az erősítő (14) bemenetére kapcsolva, továbbámikrokontrollerje (20) és az erősítő (14) kimenetére kötött, 20–80 Hz-es frekvenciasávot átengedő aktív szűrője (16) van, amely aktívszűrőnek (16) első kimenete a mikrokontroller (20) analóg-digitálátalakítójának bemenetére kapcsolt, továbbá digitális szűrő- ésjelalak-felismerő egysége (30) van, ahol a mikrokontrollernek (20)szívhangból származó, frekvenciaspektrum szerint szétválasztott,analóg jelek digitalizálásával előállított digitalizált jeleketszolgáltató első kimenete a digitális szűrő- és jelalak-felismerőegység (30) bemenetére van kötve, a digitális szűrő- és jelalak-felismerő egység (30) kimenete szívhangjelként elfogadott jelalakokjelzésének időbelisége alapján a magzati szívritmust mint a jelzésekperiodicitása kiszámítását végző mikrokontroller (20) első bemenetérekapcsolt, továbbá kiszámított magzati szívritmusértékeket tároló, nagykapacitású tárolója (22) van, amely a mikrokontroller (20)adatportjára van kapcsolva, továbbá a mikrokontrollernek (20)számított és tárolt adatokat szolgáltató soros portja és ahhozkapcsolt soros vonali illesztőegysége (24) van. ŕThe device according to the invention has an acoustic sensor, an amplifier of the connector, and a filter and a relay, and the essence is that the output of the acoustic sensor (10) is a frequency band below the 20 Hz and above 80Hz by the cut-in input band filter (12) at the input of the amplifier (14). coupled, its forward microcontroller (20) and an active filter (16) that passes the 20-80 Hz frequency band to the output of the amplifier (14), the first output of the active filter (16) being connected to the input of the analog-to-digital converter of the microcontroller (20), and digital a filter and signal shape recognition unit (30), wherein the first output of the digital signal provider provided by the microcontroller (20) by the frequency spectrum separated by digitalisation of analog signals is connected to the input of the digital filter and signal wave recognition unit (30), the digital filter - with a sign on the basis of the timing of the signal recognition signal of the acknowledgment unit (30) received as a heart signal, the fetal heart rhythm is a high capacity storage (22) of the microcontroller (20) which calculates the signaling periodicity and stores the calculated fetal heart rate values connected to the data port of the microcontroller (20) and the microcontroller (20) has a serial port and a serial serial interface (24) for providing the calculated and stored data. ŕ
Description
A találmány tárgya készülék magzati szívhang érzékelésére, ritmusának folyamatos meghatározására és tárolására, amely készülék kialakítása következtében a magzati szívhangnak passzív módon történő folyamatos érzékelésére és a szívritmusnak nagy megbízhatósággal való meghatározására, illetve későbbi kiértékeléshez tárolására, szükség szerint regisztrálására és megjelenítésére alkalmazható. A találmány szerinti készüléknek akusztikus érzékelője, ahhoz csatlakozó erősítője, továbbá szűrője, valamint memóriája van.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for detecting, continuously detecting and storing a fetal heart tone which, by its design, can be used to continuously detect a fetal heart tone and determine the heart rate with high reliability and to store, record and display as needed. The device according to the invention has an acoustic sensor, an amplifier connected thereto, a filter and a memory.
A magzati szívritmus akusztikus úton történő érzékelésére és a szívritmus pillanatnyi értékének meghatározására, amiből a magzat egészségi állapotára, fejlődésére, veszélyeztetettségére lehet következtetni, különböző megoldások ismertek.Various solutions are known for the acoustic detection of the fetal heart rate and the determination of the current value of the heart rate, which can be used to infer the health, development, and risk of the fetus.
A GB 1,443,216 lajstromszámú szabadalmi leírásban ismertetett eljárásnál és annak foganatosítására szolgáló készüléknél a szívhangot mikrofonnal érzékelik, a mikrofon kimenetén megjelenő szívhang és egyéb vett zavaró hangok által keltett jelsorozatot állítható erősítésű szűrővel szűrik, és jelformáló áramkörrel formálják. A formálás során a szívhangra utaló jelsorozaton belül szétválasztják a szív összehúzódásakor észlelhető erősebb hangnak megfelelő nagyobb amplitúdójú szisztolés impulzusokat és a szívbillentyűk zárásakor észlelhető gyengébb hangnak megfelelő kisebb amplitúdójú diasztolés impulzusokat. E kétfajta jelet egymástól szétválasztva külön-külön időfeszültség-átalakítóval arányos feszültségjellé alakítják, és ily módon az egyik, illetve a másikfajta szívhangból származó villamos jelet külön csatornán továbbítva a jelek csúcsa közötti időtartamot mérve kapják a periódusidőt és határozzák meg a szívritmus pillanatnyi értékét. Azt, hogy egy zavaijel, amely hasonlóság miatt nem került kiszűrésre, ne befolyásolja a mérést, azzal igyekeznek elkerülni, hogy a szívritmus előző periódusban mért értékét letárolják, és a magzati szívhangból származó egyik csatorna kimenetén föllépő jel megjelenése után a másik csatorna kimenetét egy, az előző periódusidőből származtatott időre letiltják.In GB 1,443,216, the method and apparatus for carrying it out, the heart tone is detected by a microphone, the signal generated by the heart sound and other interfering sounds at the output of the microphone is filtered by an adjustable gain filter and formed by a signal forming circuit. During formation, a distinction is made between systolic pulses of higher amplitude corresponding to the stronger tone at the heart contraction and diastolic pulses of lower amplitude at the closing of the valves within the heart tone signal sequence. Separating these two types of signals into a voltage signal proportional to each time voltage converter, each transmitting electrical signal from one or the other kind of heart tone to a separate channel, measures the time between the peaks of the signals and determines the heart rate instant. In order to avoid interfering with the measurement, a disturbance signal that has not been filtered due to similarity is avoided by storing the heart rate measured in the previous period and by displaying a signal at the output of one channel from the fetal heart tone to the output of the other channel. it is disabled for a period derived from the previous period.
Magának az eljárásnak és ebből következően a foganatosítására kialakított készüléknek is hátránya, hogy nem tudja megkülönböztetni a magzati szivhang keltette jeleket a zavaró jelektől, tehát ha a várt periódusidőnek megfelelő közeli időben egy idegen zajból eredő csúcsot érzékel, azt szívhangnak érzékeli, és a periódusidőt arra számolja, ami helytelen eredményt ad, vagy helytelen eredmények sorozatát adhatja. Az eljárás, illetve a készülék további, az előbbivel összefüggő hátránya, hogy mivel a magzati szívhangból származó jel amplitúdója rendkívül kicsi, sokszor a zavaró jeleknek töredéke, amely esetenként a szívbillentyűk nem egyszerre történő zárása következtében kisebb amplitúdójú elnyúlt jellé is válhat, és amely erősen függ a magzat méhen belüli elhelyezkedésétől is, zajszegény környezetet és optimális magzati fekvést feltételez, ami csak egyes kismamáknál áll fenn, másoknál nem, így a készülék alkalmazhatósága korlátozott, és nem is terjedt el.The disadvantage of the procedure itself and the device designed to carry it out is that it is unable to distinguish fetal heart signal signals from interfering signals, so if it detects a peak due to a foreign noise at a time corresponding to the expected period, , which may give you an incorrect result or a series of incorrect results. A further disadvantage of the method or device is that, due to the extremely small amplitude of the signal from the fetal heart tone, it is often a fragment of interfering signals, which can sometimes become a longer amplitude signal with a smaller amplitude due to non-simultaneous closing of the heart valves. the position of the fetus within the uterus also assumes a low-noise environment and optimal fetal position, which only exists in some mothers, not in others, so the applicability of the device is limited and not widespread.
Az US 4,463,425 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan magzati szívhang periódusának mérésére szolgáló rendszert ismertet, amely érzékelőt, előfeldolgozó egységet, memóriát, szorzót és összegzőt, valamint csúcsdetektort alkalmaz, valamint egy egységet a periódusidő kiszámolására.U.S. Patent No. 4,463,425 discloses a system for measuring the fetal heart tone period using a sensor, preprocessor unit, memory, multiplier and summator, and a peak detector, as well as a unit for calculating the period time.
A szabadalom szerinti eljárás autokorrelációs eljárás, amelynek az az elve, hogy az aktuális és a viszonyítási alapul szolgáló korábbi jelet összehasonlítják oly módon, hogy az aktuális jelet a korábbi jelen végigcsúsztatják és korrelációt számolnak. Tehát az eljárás során kijelölnek egy aktuális időablakot, amelyben van egy görbe - hogy a szívhang is benne van-e, az nem biztos -, ezen az aktuális időablakon végigcsúsztatják az utóbbi időablakot, és amikor az egyik időablakban lévő görbe legjobban hasonlít vagy fedésbe kerül a másik időablakban lévő görbével, vagyis az előbbi az utóbbival korrelál, azt tekintik a szívhang jelének, és abból határozzák meg a periodicitást. Ez az eljárás lefolytatásánál azt jelenti, hogy az egyik időablakban lévő nagyszámú minta mindegyikét pontról pontra össze kell hasonlítani a másik időablakban lévő első mintával, meg kell nézni, mekkora az eredőkülönbség, tovább kell lépni, ezt meg kell csinálni a második és sorban a többi mintával, meg kell nézni az eredőkülönbségeket, ahol az eredőkülönbség a legkisebb, ott kapják a korrelációt, abból számítható a periódusidő. Ez mint eljárás önmagában ismert, de hátránya, hogy az időablakban bár csak egy beütésből származó jelre van szükség a periódusidő meghatározásához, az időablakban lévő összes jellel el kell végezni az összehasonlítást, illetve a számítást. Ez igen nagy tárolókapacitást igényel, mert minden adatot le kell tárolni, továbbá nagymértékű számolási munka, amely egyszerűbb elektronikával nem végrehajtható, illetve komoly szoftver- és hardverigénye van. Ezért a szabadalomban leírt készüléknek jelentős elektronikája van, amiért viszont nem is hordozható.The patent process is an autocorrelation method, the principle of which is to compare the current signal and the prior signal which is the basis of reference by sliding the current signal over the former and calculating a correlation. So, during the process, you select a current time window that has a curve - whether or not the heartbeat is in it - it slides the current time window through this current time window, and when a curve in one of the time windows is most similar or overlapping correlating with a curve in another time window, the former with the latter, is considered to be the signal of the heart tone and determines the periodicity from it. This procedure means that each of the plurality of samples in one time window has to be compared point by point with the first sample in the other time window, the size of the difference in origin has to be looked at, done with the second and the other samples. , you have to look at the difference in origin, where the difference in origin is the smallest, get the correlation and calculate the period. This method is known per se, but it has the disadvantage that, while only a single signal from the time window is needed to determine the period time, all the signals in the time window must be compared or calculated. This requires a very large storage capacity because all the data has to be stored, and a large amount of computational work that cannot be accomplished with simpler electronics, and requires heavy software and hardware. Therefore, the device described in the patent has significant electronics which, however, are not portable.
Egy további, az előzőekkel összefüggő nehézség még a magzati szívhangok érzékelése. Ezt elektroakusztikus átalakítóval szokták végezni, de míg egy elektroakusztikus átalakító közvetlenül mellkasra, szív fölé helyezve viszonylag jól és nagy biztonsággal érzékeli a szívverés által keltett akusztikus rezgéseket, addig ez magzat esetében már nem egyértelmű. Az akusztikus érzékelésnél ugyanis általános probléma, hogy a magzati szívhangot a testszövetek áthaladás közben torzítják, a szívhangjelekhez az anyai emésztőszervekben keletkező zajok, és nem utolsósorban az anyai szívhang is hozzáadódik. Tovább nehezíti a magzati szívhang érzékelését, hogy a szívhang mint jel amplitúdója rendkívül kicsi, sokszor a zavaró jelek töredéke, amely erősen függ a magzat elhelyezkedésétől is, így mint jelek gyengék, nehezen érzékelhetők, illetve nehezen beazonosíthatók. Ennek a nehézségnek az elkerülésére a DE 1,303.534 lajstromszámú szabadalmi leírás magzati szívhang érzékeléséhez akusztikus érzékelőnek Helmholtz-rezonátoros érzékelőt javasol. Az érzékelőnek a környezettel csak kisméretű, nyakkal körülvett nyíláson át kapcsolatban álló belső öblös üreget magában foglaló teste van, amely alkotja a Helmholtz-rezonátort, ahol a nyílás a test alsó, hasfalhoz illesztésre kialakított részében lévő mélyedésben nyílik. Az üreget határoló fal fedélrésze belső olda2Another difficulty related to the above is the detection of fetal heart sounds. This is usually done with an electro-acoustic transducer, but while an electro-acoustic transducer is placed directly above the chest, above the heart, it senses the heartbeat acoustic vibrations relatively well, this is no longer obvious in the fetus. It is a common problem in acoustic perception that the fetal heart tone is distorted by the passage of body tissues, and the sounds of the maternal digestive tract, and not least the maternal heart tone, are added to the heart tone signals. It also makes it harder to detect fetal heart tone, because the amplitude of the heart tone as a signal is extremely small, often a fragment of interfering signals, which also strongly depends on the position of the fetus, making signals as weak, difficult to detect, or difficult to identify. In order to avoid this difficulty, DE 1,303,534 proposes a Helmholtz resonator sensor for an acoustic sensor for the detection of fetal heart sound. The sensor has a body having only a small internal cavity cavity connected to the environment through an aperture surrounded by the neck, which forms the Helmholtz resonator, where the aperture opens in a recess in the lower part of the body which is fitted to the abdominal wall. The inner side of the lid part of the wall bordering the cavity2
HU 222 93 IBIHU 222 93 IBI
Ián kialakított fészekbe mikrofon van elhelyezve az érzékelt akusztikus jelek villamos jellé alakításához. A rezonátor üregének paraméterei úgy vannak megválasztva, hogy a rezonátor rezonanciafrekvenciája 35-70 Hz. Az ilyen rezonátoros érzékelőnek azonban hátránya, hogy minden rezonanciafrekvencia tartományába eső jelet erősít. Következésképp a magzati szívhanggal együtt a föllépő zavarjeleket is erősíti, és egy megfelelő kialakítású jelfeldolgozó egység szükséges ahhoz, hogy a szívhangokat a zavarjelek közül ki lehessen válogatni. Egy további hátránya még, hogy a rezonátor méreteire olyan értékek adódnak, ami miatt az érzékelő csak nehezen kezelhető, csak korlátozottan, leginkább helyhez kötve alkalmazható.A microphone is placed in a slot designed to convert the sensed acoustic signals into an electrical signal. The parameters of the resonator cavity are chosen such that the resonator frequency is between 35 and 70 Hz. However, such a resonator sensor has the disadvantage of amplifying a signal in the range of each resonant frequency. Consequently, along with the fetal heart tone, it also amplifies emerging disturbance signals, and a properly designed signal processing unit is required to select the heart sounds from the disturbance signals. A further disadvantage is that the resonator dimensions give values that make the sensor only difficult to handle, limited in application, and most fixed.
Az ismertetett megoldások hátrányosságai feladattá tették olyan készülék létrehozását, amellyel magzati szívritmus nagy megbízhatósággal érzékelhető, folyamatosan meghatározható, és a mért értékek akár időszakonkénti kiértékelésre alkalmas formában tárolhatók. Az előbbihez kapcsolódóan igény olyan készülék létrehozása, amely használható szívműködés akusztikus jeleinek hallhatóvá tételére is, továbbá tokométerérzékelőjével kiegészítve alkalmas méhösszehúzódások egyidejű regisztrálására is. Az előbbiek mellett még igény a készülék olyan kialakítása is, amely könnyen kezelhető, kisméretű és kis fogyasztású, alkalmas hosszabb idejű megfigyelés (monitorozás) végzésére akár otthoni használatra is.The disadvantages of the described solutions have made it necessary to provide a device with which the fetal heart rate can be detected with high reliability, continuously determined, and the measured values can be stored in a form suitable for periodic evaluation. In connection with the former, there is a need to provide a device which can be used to hear acoustic signals of heart function, and, together with its tocometer sensor, can simultaneously record uterine contractions. In addition to the above, there is a need for a device that is easy to operate, small in size and low in power, suitable for long-term monitoring, even for home use.
A feladat megoldásához abból indultunk ki, hogy az ismertetett készülékek nem kielégítő voltának egyik oka az, hogy az egyszerűen elhelyezhető és méreteinél fogva hosszabb idejű megfigyelésre is alkalmazható akusztikus érzékelők nem eléggé érzékenyek ahhoz, hogy a szívritmust kedvezőtlen érzékelési helyzetben és a szívritmus változásának teljes tartományában megfelelő érzékenységgel érzékelni tudják, másik oka pedig, hogy a jelfeldolgozást végző elektronikus egységek nem tudják a hasznos magzati jeleket a zavaró jelektől nagy biztonsággal megkülönböztetni és hatékonyan szétválasztani, így a célként kitűzött készüléknek alapvetően két feladatnak kell eleget tennie, egyrészt olyan érzékelővel kell rendelkezni, amely a szívhangot még a legkedvezőtlenebb helyzetben és legzajosabb környezetben is tudja érzékelni, másrészt olyan elektronikával kell rendelkezni, amely a szívhangok által keltett jeleket nagy biztonsággal meg tudja különböztetni a zavaró jelektől, amellett, hogy egyszerűen kezelhetőnek, méretének és fogyasztásának minél kisebbnek kell lennie.In order to solve this problem, one of the reasons for the inadequacy of the described devices is that the acoustic sensors, which are easy to place and can be used for long-term monitoring due to their size, are not sensitive enough to maintain the heart rate in an unfavorable sensing position and because other electronic processing units are unable to distinguish and effectively separate useful fetal signals from interfering signals, so the target device has two basic functions, you can detect heart sounds even in the most unfavorable situations and noisy environments, and on the other hand, you must have electronics that give the it can safely distinguish it from distracting signals, while being easy to operate, its size and consumption should be as small as possible.
A feladat megoldásánál abból a tényből indultunk ki, hogy a magzati szívhang akusztikus jele egy kvázi periodikus, frekvenciaspektrumát és amplitúdóját tekintve időben változó jel, amely a jelszint szempontjából az esetek többségében a zajszint közelében helyezkedik el. Továbbá azt is figyelembe vettük, hogy a szisztolés és a diasztolés szívhang csak az esetek egy részében egy hang, ha a két billentyű zárása nem egy időben történik, akkor a szisztolés és diasztolés hang már kisebb erősségű kettős hang. Tehát a szívhangjelet olyan szempont alapján kell kiválogatni az érzékelt jelek közül, amely minden magzati szívhangból származó jelre fennáll. A szívhangokból származó szisztolés és a diasztolés hang közötti időtartam, mint azt a 3. ábrán bemutatjuk, általában 140-220 ms, míg két szisztolés vagy diasztolés szívhang között időtartam az átlagosan a 140-160 beütés/perc (minimum 60 beütés/perc és maximum 200 beütés/perc, amelyek már kórosak lehetnek) értéknek megfelelően 370-440 ms. Ugyanakkor, ha a szív összehúzódásakor észlelhető hangnak megfelelő nagyobb amplitúdójú szisztolés impulzusokat és a szívbillentyűk zárásakor észlelhető hangnak megfelelő kisebb amplitúdójú diasztolés impulzusokat vizsgáljuk, ahol mind a szisztolés szívhang, mind a diasztolés szívhang lehet a két billentyű nem pontosan egyszerre zárása következtében kettős hang is, azt találtuk, hogy a keltett jelek frekvenciaspektruma a szisztolés hangok esetében, mint azt a 4. ábrán bemutatjuk, ahol a szívhangból származó jelek frekvenciaspektruma és relatív amplitúdója közötti összefüggés látható, döntően a 10-30 Hz-es, ezen belül kiugróan 20 Hz-es, kisebb részben a 30-50 Hz-es, valamint még a 60-90 Hz frekvenciatartományban lévő frekvenciájú összetevőket tartalmaz, míg a diasztolés hangok a 20-60 Hz-es, zömében 30-50 Hz-es, kiugróan a 40 Hz-es frekvenciatartományban lévő, illetve frekvenciájú összetevőket tartalmaz.In solving this problem, we started from the fact that the acoustic signal of the fetal heart tone is a quasi-periodic signal with respect to its frequency spectrum and amplitude, which in most cases is near the noise level in terms of signal level. Furthermore, it has been considered that the systolic and diastolic heart sounds are only one tone in some cases, and if the two valves are not closed simultaneously, the systolic and diastolic sounds are less pronounced double sounds. Thus, the heart tone should be selected from the sensed signals according to the aspect that exists for each of the fetal heart tone signals. The time between heart systolic and diastolic tone, as shown in Figure 3, is typically 140 to 220 ms, while the time between two systolic or diastolic heart tones is an average of 140 to 160 bpm (minimum 60 bpm and maximum 200 beats / minute, which may be abnormal) at 370-440 ms. However, when systolic pulses of higher amplitude corresponding to the tone of the heart contraction and diastolic pulses of lower amplitude corresponding to the tone of the valves of the heart are examined, where both the systolic heart rate and the diastolic heart rate can we have found that the frequency spectrum of the generated signals for systolic tones, as shown in Fig. 4, shows the relationship between the frequency spectrum and the relative amplitude of the heart tone signals, predominantly 10-30 Hz, including extremely high 20 Hz, to a lesser extent components in the 30-50 Hz and 60-90 Hz frequency ranges, while diastolic tones are in the 20-60 Hz, predominantly 30-50 Hz, outstanding 40 Hz frequency range contains components or frequency components.
A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a szívhangból származó hasznos jeleknek az egyéb jelek közül való elkülönítését az érzékelt jelek frekvenciaspektrumának vizsgálatával végezzük, vagyis keresünk az érzékelt jelek között olyan jelet, amelynek frekvenciamenete megfelel a szívhang szisztolés összetevője mint első összetevő spektrumának, majd keresünk egy olyan második jelet, amely a szívhang két összetevője közötti minimális és maximális követési idő által meghatározott időintervallumban érkezik, és frekvenciamenete a diasztolés összetevő mint második összetevő frekvenciamenetének felel meg. E két komponens nagy biztonsággal beazonosít egy szívhangot. Ezt követően a szívhangok közötti minimális és maximális követési idő által meghatározott időtartományban ismét keresünk egy olyan - harmadik - jelet, amelynek frekvenciamenete megfelel a szívhang első összetevője spektrumának, majd keresünk egy olyan - negyedik - jelet, amely a szívhang két összetevője közötti minimális és maximális követési idő által meghatározott időintervallumban érkezik, és frekvenciamenete a második összetevő frekvenciamenetének felel meg. Ezzel beazonosítottuk a következő szívhangot, és a két szívhang közötti idő adja a keresett periódusidőt.The present invention is based on the discovery that distinguishing the useful signals from the heart tone from other signals is performed by examining the frequency spectrum of the sensed signals, i.e., searching for a signal having a frequency response corresponding to the spectrum of the first component of the heart tone systole. a second signal which arrives at a time interval defined by a minimum and maximum tracking time between the two components of the heart tone, and its frequency response corresponds to that of the diastolic component as a second component. These two components are sure to identify a heart tone. Next, within a time interval defined by the minimum and maximum heart rate tracking time, we search again for a third signal whose frequency response corresponds to the spectrum of the first component of the heart tone, and then look for a fourth signal which represents the minimum and maximum arrives at a time interval defined by time, and its frequency response corresponds to that of the second component. This identifies the next heartbeat, and the time between the two heartbeats is the desired period time.
A találmány előzőhöz kapcsolódó további felismerése, hogy olyan akusztikus érzékelő alkalmas a magzati szívhang érzékelésére, amelynek, hasonlóan a Helmholtz-rezonátorhoz, szelektív érzékenységet adó üreges teste van, de az érzékelési felülete megnövelt, és a szívhang teljes frekvenciatartományára kiterjedő kívánt érzékenységet akusztikus csatolású üregekkel biztosítjuk.It is a further aspect of the present invention to recognize that an acoustic sensor is capable of detecting fetal heart sound having a hollow body having a selective sensitivity, similar to the Helmholtz resonator, but having an enhanced sensing surface and acoustic coupling to provide a desired sensitivity across the entire frequency range of the heart. .
így a feladat találmány szerinti megoldását képező, magzati szívhang passzív módon történő folyamatos érzékelésére és feldolgozására szolgáló készüléknek akusztikus érzékelője, ahhoz csatlakozó erősítője, to3Thus, an acoustic sensor, an amplifier thereof, of the device for the passive continuous detection and processing of the fetal heart tone constituting the object of the present invention, to3
HU 222 931 Β1 vábbá szűrője, valamint tárolója van. A készülék lényege, hogy az akusztikus érzékelő kimenete 20 Hz alatti és 80 Hz feletti frekvenciasávot levágó bemeneti sávszűrő közbeiktatásával van az erősítő bemenetére kapcsolva, amely erősítő vezérelhető erősítésű kialakítással rendelkezik, továbbá mikrokontrolleije és az erősítő kimenetére kötött, 20-80 Hz-es frekvenciasávot átengedő aktív szűrője van, amely aktív szűrőnek első kimenete a mikrokontroller analóg-digitál átalakítójának bemenetére kapcsolt, továbbá digitális szűrő- és jelalakfelismerő egysége van, ahol a mikrokontrollernek szívhangból származó, frekvenciaspektrum szerint szétválasztott analóg jelek digitalizálásával előállított digitalizált jeleket szolgáltató első kimenete a digitális szűrőés jelalak-felismerő egység bemenetére van kötve, a digitális szűrő- és jelalak-felismerő egység kimenete szívhangjelként elfogadott jelalakok jelzésének időbelisége alapján a magzati szívritmust mint a jelzések periodicitása kiszámítását végző mikrokontroller első bemenetére kapcsolt, továbbá kiszámított magzati szívritmusértékeket hosszú idejű autonóm vizsgálatok elvégzéséhez tároló, nagy kapacitású tárolója van, amely a mikrokontroller adatportjára van kapcsolva, továbbá, a mikrokontrollernek számított és tárolt adatokat orvosi diagnosztika megjelenítése számára szolgáltató soros portja és ahhoz kapcsolt soros vonali illesztőegysége van.GB 222 931 tár1 also has a filter and storage. The point of the device is that the output of the acoustic sensor is connected to the input of the amplifier by means of an input bandpass filter which cuts off frequency bands below 20 Hz and over 80 Hz, and has a microcontroller and a frequency band of 20-80 Hz connected to the output of the amplifier. an active filter, the first output of the active filter coupled to the analog-to-digital converter input of the microcontroller, and a digital filter and waveform recognition unit, wherein the first output of the microcontroller providing digitalized signals for digitizing signals from digital is connected to the input of the recognition unit, the output of the digital filter and waveform recognition unit is based on the timing of the signaling of the accepted waveforms m it has a high capacity storage connected to the first input of a microcontroller for calculating the signaling periodicity and storing calculated fetal heart rate values for long-term autonomous examination, which is connected to the data port of the microcontroller, and medical diagnostics displaying data calculated and stored for the microcontroller has a port and a serial interface adapter connected to it.
Az akusztikus érzékelőnek az anya hasfalán való optimális elhelyezése érdekében előnyös a készülék olyan kialakítása, amely a magzati szívhangokat hallhatóan kijelzi. Az ilyen kiviteli alaknál az aktív szűrő második kimenetére erősítőt és hangszórót tartalmazó hangkijelző egysége van kötve.To optimally position the acoustic sensor on the abdominal wall of the mother, it is advantageous to design a device that audibly displays fetal heart sounds. In such an embodiment, an audio filter unit comprising an amplifier and a speaker is connected to the second output of the active filter.
A készülék alkalmazhatósági területét szélesíti az olyan kialakítása, amelynél a mikrokontrollernek egy további, méhösszehúzódás-regisztráló tokométerfogadó bemenete van.The applicability range of the device is widened by the design of the microcontroller having an additional uterine contraction recorder input.
Célszerű a készülék olyan kialakítása, amelynél a mikrokontrollernek a bemenetijei túlvezérlődését, valamint egy meghatározott zavarszint alá való csökkenését jelző világítódiódás kijelzői vannak.Preferably, the apparatus is configured with LEDs indicating overcontrolling of the microcontroller input signal and a reduction in a specific noise level.
A készülék további előnyös kialakításánál az erősítő erősítésvezérlő bemenete vagy a mikrokontroller egy további, erősítésvezérlő kimenetére kötött, vagy kézi úton állítható potenciométerre kapcsolt.In a further preferred embodiment of the device, the gain control input of the amplifier or the microcontroller is connected to another potentiometer connected to the output of the gain controller or manually adjustable.
Célszerű továbbá a készülék olyan kialakítása, amelynél az anya a magzat mozgását szubjektív módon jelezni tudja, célszerűen egy nyomógomb működtetésével. így az ezt lehetővé tevő kiviteli alakkal rendelkező készüléknek a mikrokontrollerhez kötött, magzatmozgásjelző nyomógomboskapcsoló-fogadó bemenete van.It is also desirable to provide a device in which the mother can subjectively indicate the movement of the fetus, preferably by actuating a push button. Thus, the device having this embodiment has a push button switch receiver input connected to the microcontroller.
A találmány szerinti készülék kiviteli alakjánál az akusztikus érzékelőnek anyai hasfalhoz záró érzékelési felülete legalább 7 cm2, de legfeljebb 180 cm2 nagyságú.In an embodiment of the device according to the invention, the sensing surface of the acoustic sensor which closes to the maternal abdominal wall is at least 7 cm 2 but not more than 180 cm 2 .
A találmány szerinti készülék további előnyös kiviteli alakjánál az akusztikus érzékelőnek üreges háza van, amely ház ürege külső kamrára, középső kamrára és belső kamrára van fölosztva, a külső kamra egyik oldalán nyitott, fala merev és az oldalfal peremére helyezett, érzékelésifelület-meghatározó lezárógyűrűvel illeszthető anyai hasfalra, az elülső kamra és a középső kamra a köztűk lévő elválasztófalban kialakított központi furaton át akusztikus csatolásban van, a középső kamrát a belső kamrától elektroakusztikus átalakító választja el, és a belső kamra oldalfalában szabad légtérbe nyíló belső nyomáskiegyenlítő nyílás, míg az elülső kamra oldalfalában szabad légtérbe nyíló elülső nyomáskiegyenlítő nyílás van kialakítva.In a further preferred embodiment of the device according to the invention, the acoustic sensor has a hollow casing, the cavity of which casing is divided into an outer chamber, a middle chamber and an inner chamber, with a sensing surface defining ring opening on one side of the outer chamber abdominal wall, the anterior chamber and the middle chamber being acoustically coupled through a central bore in the dividing wall, the middle chamber being separated from the inner chamber by an electroacoustic transducer, and an internal pressure relief opening in the inner chamber sidewall, a front pressure equalization opening for air space is provided.
A készülék előnyös kiviteli alakjánál a digitális szűrő- és jelalak-felismerő egységnek első first in-fírst out (FIFO)-rendszerű tárolója, valamint digitális szűrőfaktorok és digitalizált minták szorzatait tároló szegmentált memóriája van, ahol az első FIFO-rendszerű tároló bemenete és a szegmentált memória adatbemenete képezi a digitális szűrő- és jelalak-felismerő egység bemenetét, az első FIFO-rendszerű tároló kimenete szegmentált címdekóderen keresztül a szegmentált memória egyes rekeszeit címző címbemenetére kötött, továbbá a szegmentált memória kimenetére kötött, a megcímzett rekeszek tartalmát összegező összegező áramköre van, az összegező áramkör kimenetére alakfelismeréshez szükséges korábbi értékeket tároló második FIFOrendszerű tároló bemenete kapcsolt, valamint a második FIFO-rendszerű tároló kimenetére első bemenetével kötött, alakfelismeréshez szükséges korábbi értékeket kiolvasó, ezeknek egymás közötti, valamint a határértékkel összehasonlítást végző, és az összehasonlítás alapján jelalak felismerését, a jelalak elfogadásának eldöntését végző összehasonlító áramköre, és az összehasonlító áramkör második bemenetére kötött határértéktárolója van, ahol az összehasonlító áramkör kimenete képezi a digitális szűrő- és jelalak-felismerő egység kimenetét.In a preferred embodiment of the apparatus, the digital filter and waveform recognition unit has a first FIFO first storage and segmented memory for multiplying digital filter factors and digitized samples, wherein the first FIFO storage input and the the data input of the memory is the input of the digital filter and waveform recognition unit, the output of the first FIFO storage is connected to the address input of the individual compartments of the segmented memory via a segmented address decoder and to the sum of the contents of the addressed compartments the input of a second FIFO system storage that stores previous values needed for shape recognition to the output of the summation circuit, and the previous value of shape recognition tied to the output of the second FIFO system memory to the first input a comparator circuit for reading between said circuits and for comparing with said limit value and detecting said signal shapes, deciding on acceptance of said signal shapes, and boundary storage connected to said second input of said comparator circuit, the output of said comparison circuit forming a digital filter and output of the recognition unit.
A készülék előnyös kiviteli alakjánál a mikrokontroller jelalak-felismerő mikroprogrammal programozható kialakítású.In a preferred embodiment of the device, the microcontroller has a programmable design with signal recognition microprogram.
A készülék további előnyös kiviteli alakjánál a mikrokontroller digitális szűrést végző, digitalizált bemeneti adatok és a szűrőfaktorok szorzatainak belső letárolását saját mikroprogramja alapján végző kialakítású.In a further preferred embodiment of the device, the microcontroller is configured to digitally input the digital filtering data and to internally store the product of the filter factors based on its own microprogram.
A készülék további előnyös kiviteli alakjánál a mikrokontroller a vizsgált magzat szívhangjainak spektrális eloszlásától függően a digitális szűrés csatornáinak frekvenciakarakterisztikáit a saját mikroprogramjában tárolt kiértékelőeljárás alapján az optimális szűrőkarakterisztikákat meghatározza, és ezek paramétereit mint szűrőfaktorokat, a lehetséges bemeneti értékekkel való szorzás után a digitális szűréshez használt memória szegmenseibe betölti.In a further preferred embodiment of the device, the microcontroller determines, based on the evaluation procedure stored in its microprogram, the frequency characteristics of the digital filtering channels depending on the spectral distribution of the fetal heart sounds and loads.
Előnyös a készülék olyan kiviteli alakja, amelynek második digitális szűrő- és jelalak-felismerő egysége van, amely egység bemenete a mikrokontroller második digitalizált szívhangjeleket szolgáltató kimenetére van kötve, és kimenete a mikrokontroller második bemenetére van kapcsolva, felépítésében az elsővel egyező kialakítású, míg az első a 20-30 Hz-es frekvenciatartományra, a második a 30-80 Hz-es frekvenciatartományra hangolt szűrésű kialakítással rendelkezik.A preferred embodiment of the device comprises a second digital filter and signal recognition unit, the input of which unit is connected to the second digital output of the microcontroller for providing the heart rate signals, and the output is connected to the second input of the microcontroller. the second has a tuned filter design for the 20-30 Hz frequency range and the second for the 30-80 Hz frequency range.
A találmány szerinti készülék mérete és fogyasztása csökkenthető az olyan kialakítással, amelynél a digitális szűrő- és a jelalak-felismerő egység áramkörei egyet4The device of the present invention can be reduced in size and power consumption by designing the circuits of the digital filter and signal recognition unit 4
HU 222 931 Bl len berendezésorientált áramkörben összevontan, integrált formában van(nak) megvalósítva, ez egyben a készülék hordozható kialakítását is lehetővé teszi.EN 222 931 B1 is implemented in an integrated form in a device-oriented circuit, which also enables portable design of the device.
Igen előnyös a készülék olyan kiviteli alakja, amelynek anyai szívhangot érzékelő akusztikus érzékelője, bemeneti szűrője, erősítője és aktív szűrője van, amely aktív szűrő kimenete a mikrokontroller egy további bemenetére van kötve, és a mikrokontrollernek egy további, anyai szívhangjelből származtatott jelet kiadó kimenete van, amely a digitális szűrő- és jelalak-felismerő egység összehasonlító áramkörének tiltó bemenetére kötött. Ezáltal az anyai szívhangból eredő jelek mint zavarjelek nagy biztonsággal kiiktathatók.A very preferred embodiment of the device comprises an acoustic sensor, an input filter, an amplifier and an active filter for detecting a maternal heart tone, the active filter output of which is connected to an additional input of the microcontroller and an output of the microcontroller which is connected to the prohibition input of the digital filter and signal recognition unit comparison circuit. In this way, signals from the maternal heart tone, such as interference signals, can be safely eliminated.
A találmány lényegét a továbbiakban előnyös kiviteli alakja bemutatásával ismertetjük részletesebben, hivatkozva a csatolt vázlatos rajzra, ahol azBRIEF DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The present invention will now be described in more detail with reference to a preferred embodiment, with reference to the accompanying schematic drawing, in which:
1. ábra a találmány szerinti készülék tömbvázlatát, aFigure 1 is a block diagram of the device according to the invention, a
2. ábra a készülék akusztikus érzékelőjének vázlatos keresztmetszeti képét, aFigure 2 is a schematic cross-sectional view of the acoustic sensor of the device, a
3. ábra egy első - szisztolés - és második - diasztolés - szívhangból származó jel alakját és egymástól való időbeli távolságát, és aFigure 3 shows the shape and time spacing of a first systolic and second diastolic heart tone signal, and
4. ábra az első hang és a második szívhangból származó jel frekvenciaspektrumát és az egyes összetevők amplitúdója relatív nagyságát mutatja.Figure 4 shows the frequency spectrum of the first tone and the signal from the second heart tone and the relative magnitude of each component.
A 1. ábra a találmány szerinti készülék tömbvázlatát mutatja. A készüléknek 10 akusztikus érzékelője van, amely terhes nő hasfalára helyezve a magzat szívműködéséből származó, az anyából származó, valamint a környezeti hangjeleket érzékeli és átalakítja elektromos jellé. A magzat vizsgálata ily módon teljesen passzív, a magzatot sem energiabesugárzás, sem más külső behatás nem éri. Ez teszi lehetővé, hogy a vizsgálatot monitorozásszerűen, tetszőlegesen hosszú ideig lehessen végezni, ami az orvosi diagnosztika számára nagy előnyt jelent.Figure 1 is a block diagram of an apparatus according to the invention. The device has 10 acoustic sensors which, when placed on a pregnant woman's abdominal wall, detect and convert sound signals from the fetal heart, the mother and the ambient to an electrical signal. The examination of the fetus is thus completely passive, and the fetus is not exposed to energy or other external influences. This allows the examination to be performed in a monitoring-like manner for any length of time, which is a great advantage for medical diagnostics.
A 10 akusztikus érzékelő kimenetére bemeneti 12 szűrő van kapcsolva, amely a 10 akusztikus érzékelő által szolgáltatott villamos jelet sávkorlátozza oly módon, hogy egyrészt a 20 Hz alatti, másrészt a 80 Hz feletti jeleket levágja, és ezzel nagymértékben szűri a hasznos jelet a nem kívánt zavaroktól, beleértve az anyai szívhangokat és természetesen a külső, főleg a teremzajból eredő zavarokat.An input filter 12 is coupled to the output of the acoustic sensor 10, which limits the electrical signal provided by the acoustic sensor 10 by truncating signals below 20 Hz and above 80 Hz, thereby greatly filtering the useful signal from unwanted interference. , including maternal heart sounds and, of course, disturbances due to outside noise, especially room noise.
A bemeneti 12 szűrő kimenetére 14 erősítő, annak kimenetére pedig 16 aktív szűrő van kötve, így az előszűrt jelet a 14 erősítő erősíti fel a további feldolgozáshoz szükséges jelszintre. A 14 erősítő változtatható erősítésű kialakítással rendelkezik, az erősítését e kiviteli példánál automatikusan szabályozzuk, mégpedig olyan módon, hogy bemenetét a vezérlő 20 mikrokontroller erősítésvezérlő kimenetére kötjük, és referenciaként magát az azonosított hasznos jelet, nem pedig a zavarokkal szuperponált bemeneti jelet vesszük figyelembe. Ez lehetővé teszi, hogy rövid idejű, tehát a magzati szívritmus meghatározása szempontjából nem kritikus, de ugyanakkor nagy amplitúdójú zavarokat követően is a készülék a megfelelő beállításban legyen képes fogadni a jeleket. A 14 erősítő erősítése kézi úton is beállítható erősítésvezérlő bemenetének potenciométerre kötésével. Az erősítést követően a jelet a 16 aktív szűrő tovább szűri, ezáltal kiemeli a további feldolgozáshoz szükséges frekvencia-összetevőket.An amplifier 14 is connected to the output of the input filter 12 and an active filter 16 is connected to its output, so that the pre-filtered signal is amplified by the amplifier 14 to the signal level required for further processing. The amplifier 14 has a variable gain design, the amplification of which is automatically controlled in this embodiment by connecting its input to the gain control output of the microcontroller controller 20 and taking as a reference the identified useful signal itself and not the interference-suppressed input signal. This allows the device to be able to receive signals in the correct setting, even after a short period of time, ie not critical to the determination of the fetal heart rate but also with high amplitude disturbances. The gain of the amplifier 14 can also be manually adjusted by connecting the gain control input to the potentiometer. After amplification, the signal is further filtered by the active filter 16, thereby highlighting the frequency components required for further processing.
Az ily módon megszűrt és felerősített jel a 16 aktív szűrő első kimenetére kapcsolt 20 mikrokontroller analóg-digitál átalakítójának bemenetére kerül. A digitalizálást a 20 mikrokontroller a mintavétel által megszabott időközökben végrehajtja, és a kapott digitális jelet a 30 digitális szűrő- és jelalak-felismerő egységnek továbbítja.The signal thus filtered and amplified is applied to the analog-to-digital converter input of the microcontroller 20 connected to the first output of the active filter 16. The digitization is performed by the microcontroller 20 at intervals determined by the sampling and transmits the resulting digital signal to the digital filter and signal recognition unit 30.
A 20 mikrokontroller által szolgáltatott, digitalizált bemeneti adatok rendre a 30 digitális szűrő- és jelalakfelismerő egység e kiviteli példa szerinti alakjánál első 31 first in-first out (röviden: FIFO)-rendszerű tárolójába kerülnek. A tárolt korábbi bemeneti adatok számát ismert módon az alkalmazott digitális szűrő típusa és fokszáma határozza meg. A 31 FIFO-tároló kialakítása olyan, hogy minden tárolt adat automatikusan bemenetként szolgál a 11 szegmentált címdekóder számára, amely 33 szegmentált memória egy-egy szegmensét címezi meg. Mint ismeretes, a digitális szűrés lényegében a bemeneti adatok és a szűrőkarakterisztikát meghatározó szűrőfaktorok szorzatainak összegéből áll. A szorzatok előállítása azonban megengedhetetlenül hosszú időt és egyben áramfelvételt eredményezne, s ezért ezt célszerű táblázatos módszerrel megoldani. Ennek megfelelően a 33 szegmentált memória egyes szegmensei a korábbi, az adott sorszámú adathoz tartozó szűrőfaktornak és magának az adatnak a szorzatát tartalmazzák. A szorzás helyett tehát az előre letárolt táblázatból való kiolvasás történik, ami az áramkör teljesítményfelvételét nagymértékben csökkenti. Az egyes szegmensek címzése párhuzamosan történik, tehát mind a legutolsó (aktuális) bemeneti adat, mint a korábbi adatok egy időben, párhuzamosan működtetik all szegmentált címdekódert és aktiválják a hozzájuk tartozó memóriaszegmens egy rekeszét. Ezt követően a bemeneti adatok eggyel lejjebb csúsznak, és legfelülre a következő mintavétel által szolgáltatott aktuális digitális jel kerül. Ezzel a megoldással érhető el a minimális adatmozgás és a legkevesebb kapuátkapcsolás. A 33 szegmentált memória egyszerűbb esetben lehet egy beégetett EPROM fix memória, ami a legkisebb fogyasztást és ugyanakkor a leggyorsabb működést biztosítja, viszont nem teszi lehetővé a kérdéses csatorna szűrési karakterisztikájának módosítását. Amennyiben a jelalak-felismerés biztonságának növelése érdekében erre is lehetőséget kívánunk adni, akkor a szorzatokat tároló 33 szegmentált memóriát író-olvasó RAM-memóriából kell kiképezni, amelyhez a kívánt szűrőkarakterisztikákhoz tartozó szorzatokat a mikrokontroller állítja elő és tölti be. Ezzel mód van arra, hogy a karakterisztikát vizsgálat közben, a magzat által szolgáltatott akusztikus jel spektrumához igazodóan optimálisra válasszuk meg. A memóriaszegmensek méretét az alkalmazott analóg-digitál átalakítás bitszáma határozza meg, a szóhossz a szűrő fokszámától és az elfogadható kerekítési hibákból adódik.The digitized input data provided by the microcontroller 20 is respectively stored in a first first-in-first-out (FIFO) memory 31 of this embodiment of the digital filter and signal recognition unit 30. The number of previous input data stored is determined in a known manner by the type and degree of digital filter used. The FIFO memory 31 is configured such that all stored data automatically serves as an input to the segmented address decoder 11, which addresses each segment of the segmented memory 33. As is known, digital filtering consists essentially of the sum of the inputs and the filtering factors that determine the filter characteristics. However, producing the product would result in an unacceptably long time and power consumption and should therefore be solved using a tabular method. Accordingly, each segment of the segmented memory 33 contains a product of the previous filter factor for a given serial number data and the data itself. Instead of multiplication, read out of the pre-stored table greatly reduces the power consumption of the circuit. Each segment is addressed in parallel, so that both the most recent (current) input data and the previous data simultaneously operate the all-segmented address decoder in parallel and activate an aperture of their associated memory segment. Then, the input data slides one step down and tops with the current digital signal provided by the next sampling. This solution achieves minimal data movement and minimal gate switching. The segmented memory 33 may, in a simpler case, be a burned EPROM fixed memory that provides the lowest power consumption and the fastest operation, but does not allow the filtering characteristics of the channel in question to be modified. If it is also desired to increase the security of waveform recognition, the segmented memory 33 storing the products must be trained from a writer-reader RAM, for which the microprocessor generates and loads the products with the desired filter characteristics. In this way, it is possible to select the characteristic during the examination according to the spectrum of the acoustic signal provided by the fetus. The size of the memory segments is determined by the bit rate of the analog-to-digital conversion applied, the word length being the result of the filter degree and the acceptable rounding errors.
A memóriaszegmensek szimultán megcímzett rekeszeinek tartalmát a 34 összegező áramkör adja összeThe contents of the simultaneously addressed compartments of the memory segments are formed by the summing circuit 34
HU 222 93 IBI előjelhelyesen, előállítva ezzel digitális szűréshez szükséges szorzatösszeget. A kapott összeg egy állandóval való osztás után a második, ugyancsak 35 FIFO-rendszerű tárolóba jut, ahol az előzőleg kiszámolt szűrt értékekkel együtt a jelalak-felismerés során kerül felhasználásra.EN 222 93 IBI has been signed to produce the product amount needed for digital filtering. The resulting amount, after dividing by a constant, is sent to a second FIFO system store 35, where it is used for signal waveform recognition along with the previously calculated filtered values.
A csatornánként multiplikált 35 FIFO-rendszerű tároló, 36 határérték-tároló és 37 összehasonlító áramkör egységek funkciója az alakfelismerés, vagyis a beütések azonosítása. A digitális szűrő kimenetéhez illeszkedő alakfelismerő áramkörök a magzati szívbeütések akusztikus jelének azonosítását oly módon végzik, hogy felismerik a beütés hangjelének az adott csatorna frekvenciasávjába eső spektrális komponenseit. A csatornákra osztott frekvenciaspektrumból adódóan az egyes csatornákon megjelenő jelalakok lényegesen egyszerűbbek, és jobban közelítik a jól azonosítható harmonikus berezgés, illetve lecsengés jelalakját. A magzati szívhangok frekvenciaspektrumának ilyen módon történő csatornára osztása nagymértékben megnöveli a beütések azonosításának biztonságát.The function of the multiplexed FIFO system storage 35, the limit storage 36 and the comparison circuit 37 is to identify the shapes. The shape recognition circuits that match the output of the digital filter identify the acoustic signal of the fetal heartbeat by recognizing the spectral components of the fetal sound signal in the frequency band of the given channel. Due to the frequency spectrum allocated to the channels, the waveforms appearing on each channel are much simpler and more closely approximated to the well-identified harmonic rattling and decaying waveforms. Dividing the frequency spectrum of fetal heart sounds into such channels greatly increases the security of stroke identification.
A jelalak felismerését 37 összehasonlító áramkör végzi, amely rendre összehasonlítja a korábbi minták amplitúdóját egymással, illetve 36 határérték-tárolóban tárolt értékekkel. Ennek lefolytatása során dől el, hogy a rendelkezésre álló minták összessége mint jelalak, milyen átlagos hibával tér el a feltételezett (várt) mintától, és ennek megfelelően elfogadásra kerül, vagy nem. A küszöbértékekkel való összehasonlítás során figyelembe vesszük egyrészt a jel időfiiggvényének meghatározó alakját, tehát a maximumok és minimumok időbeli elhelyezkedését, másrészt a kapott amplitúdókat is, utóbbiakat azonban csak oly módon, hogy annak egy minimális elfogadási szintet kell meghaladnia. Ezt a vizsgálat során jelentkező gyors jelszintváltozások teszik szükségessé, amelyek az automatikus jelszintszabályozással már nem követhetők.Signal recognition is performed by a comparison circuit 37 which compares the amplitude of the previous samples with each other and with the values stored in the limit repository 36, respectively. In doing so, it is decided which set of available patterns as a signal shape, what standard error it deviates from the assumed (expected) pattern, and whether it is accepted or not. Comparison with the thresholds takes into account, on the one hand, the dominant shape of the signal's time function, that is, the location of the maxima and minima, and on the other hand, the amplitudes obtained, but only so that it must exceed a minimum acceptance level. This is necessitated by rapid signal level changes during the test, which can no longer be monitored by automatic password level control.
Az alakfelismerő áramkör az azonosítás pillanatában egy jelzést ad a 20 mikrokontroller felé, és ezzel egy időben átadja az azonosított beütés amplitúdójára jellemző adatot is, amelyet a 20 mikrokontroller az erősítésszabályozás céljára használ fel.At the moment of identification, the shape recognition circuit provides a signal to the microcontroller 20 and at the same time transmits the characteristic amplitude of the detected stroke used by the microcontroller 20 for gain control.
A beütéseket jelző adatok alapján a 20 mikrokontroller határozza meg az aktuális magzati szívritmust oly módon, hogy kiszámolja a kapott jelzések aktuális periodicitását, miközben eldobja a hibás, tehát zavarból eredő jelzéseket.Based on the stroke data, the microcontroller 20 determines the actual fetal heart rate by calculating the actual periodicity of the received signals while discarding the erroneous, i.e., disturbing, signals.
A kiszámolt periodicitást 1/min dimenziójú szívritmus (FHR)-értékre átszámolva, ezen adatot a 20 mikrokontroller az adatportjára csatlakozó 22 tárolóba tölti be, amely célszerűen az adatot a tápfeszültség kikapcsolása esetén is megtartja. Elegendően nagy kapacitású tárolót alkalmazva a vizsgálati idő igen hosszúra tehető, ami igen előnyös az orvosi megfigyelés szempontjából.The calculated periodicity, converted to a heart rate (FHR) of 1 / min, is loaded by microcontroller 20 into storage 22 connected to its data port, which preferably retains the data even when the power is turned off. With sufficient storage capacity, the test time can be very long, which is very advantageous for medical observation.
A tárolt FHR-adatok kiolvasása, továbbá a 22 tárolóba a páciens azonosító adatainak, valamint egyéb adatoknak a beírása 24 soros vonali illesztőegységen keresztül történik, amely személyi számítógép felé szabványos adatátvitelt biztosít. Ezen személyi számítógépen kerül megjelenítésre az FHR-görbe akár közvetlenül a vizsgálat alatt, vagy a későbbiekben a tárolt adatok visszaolvasásával.The stored FHR data is read out, and the patient identification data and other data are stored in the storage 22 via a 24-line interface that provides standard data transfer to a personal computer. The FHR curve is displayed on this personal computer either directly during the scan or later by reading back the stored data.
A készüléknek továbbá aló aktív szűrő második kimenetére kötött 18 hangkijelző egysége van, amely erősítőt és hangjelzőt foglal magában. így a magzati szívműködés akusztikus jelei hallhatóak, ami nagymértékben megkönnyíti a 10 akusztikus érzékelő optimális felhelyezését az anya hasfalára, vagyis az úgynevezett punctum maximum gyors megtalálását.The device further comprises an audio display unit 18 connected to a second output of the lower active filter, which includes an amplifier and an acoustic signal. Thus, acoustic signals of fetal heart function are heard, which greatly facilitates the optimal placement of the acoustic sensor 10 on the mother's abdominal wall, i.e., the maximum rapid detection of the so-called punctum.
A készülék 20 mikrokontrolleijének méhösszehúzódás-regisztráló 26 tokoméiért fogadó bemenete van, és a 20 mikrokontroller programtárát kiegészítve a 26 tokométer mikroprogramjával, a készülék alkalmassá tehető a méhösszehúzódások szimultán regisztrálására is.The microcontroller 20 of the device has an input for a uterine contraction recorder tokome 26, and by supplementing the microcontroller program library with a microprogram of the tocometer 26, the device can also be adapted for simultaneous recording of uterine contractions.
A készülék továbbá alkalmas magzati mozgás regisztrálására is. Ennek megfelelően a 20 mikrokontrollernek 29 nyomógombos kapcsolót fogadó bemenete van, ahol az anya a magzati mozgást szubjektív módon érzékelve a 29 nyomógombos kapcsoló működtetésével tudja jelezni a készüléknek a magzati mozgást, amely azt regisztrálja.The device is also capable of recording fetal movement. Accordingly, the microcontroller 20 has an input receiving a push-button switch 29, where the mother, subjectively sensing fetal movement, is able to signal to the device the fetal movement that registers it by actuating the push-button switch 29.
A készüléknek továbbá LED diódás 27, 28 kijelzői vannak a 20 mikrokontroller egy-egy további kimenetére kötve, amely 27, 28 kijelzők felvillanása a bemeneti jel túlvezérlődését, illetve annak egy meghatározott zavarszint alá való csökkenését jelzi.The device further comprises LED displays 27, 28 connected to an additional output of the microcontroller 20, which, when lit, indicates that the input signal is over-controlled or reduced to a specific level of interference.
A 2. ábra a készülékben előnyösen alkalmazható kialakítása következtében szelektív 10 akusztikus érzékelő keresztmetszeti képét mutatja. A 10 akusztikus érzékelőnek üreges 41 háza van, amely 41 ház ürege külső első 42 kamrára, középső második 43 kamrára és belső harmadik 44 kamrára van fölosztva. A külső első 42 kamra egyik oldalán nyitott, a 42 kamra fala merev és a nyitott oldala peremére helyezett lezáró- 46 gyűrűvel illeszthető anyai hasfalra, ily módon a 42 kamrát az anyai hasfal zárja. A 42 kamra falával körbezárt anyai bőrfelület az érzékelési 50 felület, amelynek nagysága legalább 7 cm2, de legfeljebb 180 cm2 nagyságú, és amely mint membrán funkcionál. A 42 kamra a középső 43 kamrával a két kamra közötti elválasztófalban kialakított kívánt szelektivitást nyújtó csatoló központi 45 furaton át akusztikus csatolásban van. A középső 43 kamra és a belső 44 kamra között helyezkedik el 47 elektroakusztikus átalakító, amely önmagában ismert kialakítású, előnyösen piezoelektromos átalakító. A belső 44 kamra oldalfalában szabad légtérbe nyíló belső nyomáskiegyenlítő 49 nyílás, míg az elülső 42 kamra oldalfalában szabad légtérbe nyíló elülső nyomáskiegyenlítő 48 nyílás van kialakítva. Az elülső 48 nyílás a membránként funkcionáló bőr vibrálását csökkenti, és az anyai szívhangokat csillapítja, a belső 49 nyílás a háttérzajok kompenzálására szolgál. A nyílások nagyságának és a kamrák térfogatának megfelelő megválasztásával a 10 akusztikus érzékelő érzékenységében és frekvenciakarakterisztikájában a legkedvezőbb jelérzékelést valósítja meg a magzati szívhangok spektrumában.Fig. 2 shows a cross-sectional view of a selective acoustic sensor 10 due to its advantageous configuration in the device. The acoustic sensor 10 has a hollow housing 41, the cavity of which is divided into an outer first chamber 42, a middle second chamber 43 and an inner third chamber 44. The outer first chamber 42 is open on one side, the wall 42 of the chamber 42 is rigid and can be fitted to the female abdominal wall by means of a locking ring 46, so that the chamber 42 is closed by the female abdominal wall. The maternal skin surface enclosed by the wall of chamber 42 is a sensing surface 50 having a size of at least 7 cm 2 but not more than 180 cm 2 , which functions as a membrane. The chamber 42 is acoustically coupled via a central bore 45 to the coupler providing the desired selectivity in the partition wall between the two chambers 43 with the central chamber 43. Between the middle chamber 43 and the inner chamber 44 is an electroacoustic transducer 47 of known design, preferably a piezoelectric transducer. An internal pressure relief opening 49 is provided in the sidewall of the inner chamber 44, while an open pressure relief opening 48 is provided in the sidewall of the front chamber 42. The front opening 48 reduces the vibration of the skin acting as a membrane and dampens maternal heart tones, while the inner opening 49 serves to compensate for background noise. By appropriately selecting the size of the apertures and the volume of the chambers, the acoustic sensor 10 provides the most favorable signal detection in the spectrum of fetal heart sounds in terms of sensitivity and frequency characteristics.
A 3. ábra egy első - szisztolés - és második - diasztolés - szívhangból származó jel alakját és egymástól való időbeli távolságát, a 4. ábra a két jel frekvenciaspektrumát és az egyes összetevők amplitúdója relatív nagyságát mutatja.Figure 3 shows the shape and time spacing of a first systolic and second diastolic heart tone signals; Figure 4 shows the frequency spectrum of the two signals and the relative magnitude of each component.
HU 222 931 BlHU 222 931 Bl
A magzati beütések azonosításának biztonsága fokozható, ha az anyai szívműködés egy jól érzékelhető helyére egy további akusztikus szenzort helyezve ezzel mint tiltó jellel kapuzzuk a jelalak felismerését, s így az anyai zavarokat kiküszöböljük. Az anyai beütések azonosítása, azoknak rendkívül nagy amplitúdója és kis zavartartalma miatt rendkívül egyszerű. Felhasználása tiltójelként egyszerűen a 37 összehasonlító egység időszakos inaktiválását jelenti.The safety of fetal stroke identification can be enhanced by placing an additional acoustic sensor in a prominent position on maternal cardiac function as a barrier to signal recognition, thereby eliminating maternal disturbances. It is extremely easy to identify maternal strokes because of their extremely high amplitude and low confusion. Its use as a prohibition signal simply means the periodic inactivation of the 37 comparator units.
A személyi számítógépen futó program egyrészt gondoskodik a regisztrált FHR-értékek, valamint a méhösszehúzódásra vonatkozó értékek kiolvasásáról, beleértve a valós idő értékét és a páciens azonosító adatait is, továbbá lehetővé teszi a viszonylag hosszú regisztrátumok gyors átnézését lapozást technika alkalmazásával. A készülék kivitelezhető személyi számítógép nélkül, közvetlen nyomtatóvezérléssel is, vagy modemmel kiegészítve telefonos adatátvitellel, elsősorban az otthoni vizsgálatok eredményeinek beküldésére.The PC program, on the one hand, reads recorded FHR values and uterine contraction values, including real-time values and patient identification data, and allows you to quickly scroll through relatively long records using a technique. The device can be implemented without a personal computer, with direct printer control or with a modem with telephone data transmission, primarily for sending home test results.
A digitális szűréseket, valamint a jelalakok azonosítását végző áramkörök egyetlen berendezésorientált áramkörbe integrálhatóak, és optimalizált tervezéssel a készülék tápáramfelvétele nagymértékben lecsökkenthető. Az áramfelvételére vonatkozó követelmény enyhítése esetén mind a jelalak-felismerések, mind a digitális szűrések magával az alkalmazott 20 mikrokontrollerrel végezhetők el algoritmikus úton, mikroprogrammal megvalósítva.Circuits for digital filtering and waveform identification can be integrated into a single device-oriented circuit, and optimized design can greatly reduce device power consumption. To reduce the current consumption requirement, both the waveform recognition and the digital filtering can be performed algorithmically by the microcontroller 20 itself, implemented by a microprogram.
A találmány szerinti készülék kiemelkedő előnye, hogy az ismertetett készülékekhez képest megbízhatóbb. Mivel a készülék csak beütésből eredeztetett meghatározott amplitúdó feletti jeleket figyel, és a jeleket spektrális összetételük szerint azonosítja, valamint hasonlítja össze, így eredményesebben, még az elnyomott magzati szívhangjeleket is el tudja különíteni az egyéb, például elektronikából, magzatból, anyából származó jelektől, ezáltal nagyobb megbízhatósággal tudja beazonosítani a magzati szívhangjeleket és kiszámítani a szívritmust, Következésképp az elektronikával megoldandó feladat kis fogyasztású elektronikát igényel, ezáltal a készülék kis méretekben és kis tápáramfelvétellel, telepes táplálással hordozható méretben is kivitelezhető.An outstanding advantage of the device according to the invention is that it is more reliable than the devices described. Because the device only monitors signals over a specified amplitude from a stroke, and identifies and compares the signals according to their spectral composition, it can more effectively distinguish even suppressed fetal heart tone signals from other signals, such as electronics, fetus, mother, can therefore reliably identify fetal heart tones and calculate heart rate. Consequently, the task to be solved with electronics requires low power electronics, making the device small in size and portable with battery power and portable.
Továbbá, mivel a magzat vizsgálata teljesen passzív, a vizsgálat során a magzatot semmilyen energiabesugárzás vagy más külső behatás nem éri, ez lehetővé teszi, hogy a vizsgálatot tetszőlegesen hosszú ideig, előnyösen otthoni körülmények között monitorozásjellegűen is lehessen végezni, és a mérési eredmények kiértékelésre alkalmas formában tárolhatók, és tetszőleges időpontban lehet azokat kiértékelni, ami az orvosi diagnosztika számára nagy előnyt jelent, mivel a szívritmusváltozások nyomon követését is lehetővé teszi. A készüléknek a soros vonali illesztőegysége mint szabványos adatátviteli csatlakozás biztosítja, hogy a vizsgálat helyétől különböző adatfeldolgozási hely közötti adatforgalom bonyolítható legyen, a készülék személyi számítógéppel, központi géppel, diagnosztikai komplex géppel összekapcsolva onnan feltölthető a páciens azonosító adataival, és a vizsgálat kezdési időpontjával, aminek segítségével hosszú idejű regisztrátumok, FHR-értékek megjeleníthetők, kiértékelhetők. Még előnye, hogy a mikrokontroller mikroprogramja segítségével a készülék közvetlenül képes meghajtani egy folyamatosan rajzoló, galvanikusan leválasztott nyomtatót, s ilyen módon a személyi számítógép nélkül is egy teljes, önálló diagnosztikai műszert képez.Furthermore, since the examination of the fetus is completely passive, the energy of the fetus is not exposed to the radiation or other external influences during the examination, which allows the examination to be performed for any length of time, preferably at home, and in a form suitable for evaluating They can be stored and evaluated at any time, which is a great benefit for medical diagnostics as it also allows for monitoring of changes in heart rhythm. The serial interface of the device, as a standard data link, ensures that data can be processed between data processing locations other than the test site, connected to a personal computer, central computer, diagnostic complex machine and patient identification data from which the test started. long-term records and FHR values can be displayed and evaluated. Another advantage is that with the microprocessor microprogram, the device can directly drive a continuously drawing, galvanically isolated printer, thus forming a complete, self-diagnostic instrument even without a personal computer.
A készülék előbbiekhez kapcsolódó előnye még, hogy a szívhangok akusztikusán kijelezhetők, ami lehetővé teszi az akusztikus érzékelő optimális elhelyezését a hasfalon, valamint az is, hogy tokométerrel kiegészítve méhösszehúzódások egyidejű regisztrálására, valamint nyomógombos kapcsolóval kiegészítve magzati mozgások rögzítésére is alkalmas.A further advantage of the device is that the heart sounds can be acoustically displayed, which allows for an optimal positioning of the acoustic sensor on the abdomen, as well as a simultaneous recording of uterine contractions with a tocometer and a push button switch to record fetal movements.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU9303509A HU222931B1 (en) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Device for detecting fetal cardiac sound, for determining and storing it's rhytm continuously |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU9303509A HU222931B1 (en) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Device for detecting fetal cardiac sound, for determining and storing it's rhytm continuously |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9303509D0 HU9303509D0 (en) | 1994-04-28 |
| HUT73911A HUT73911A (en) | 1996-10-28 |
| HU222931B1 true HU222931B1 (en) | 2003-12-29 |
Family
ID=10984235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9303509A HU222931B1 (en) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | Device for detecting fetal cardiac sound, for determining and storing it's rhytm continuously |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU222931B1 (en) |
-
1993
- 1993-12-09 HU HU9303509A patent/HU222931B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT73911A (en) | 1996-10-28 |
| HU9303509D0 (en) | 1994-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5123420A (en) | Method and apparatus for processing heart rate traces in a fetal monitor | |
| Kovács et al. | A rule-based phonocardiographic method for long-term fetal heart rate monitoring | |
| US6553251B1 (en) | Method and arrangement for heartbeat detection | |
| EP0850014B1 (en) | Apparatus for measuring fetal heart rate | |
| US5025809A (en) | Recording, digital stethoscope for identifying PCG signatures | |
| CN103313662B (en) | System, the stethoscope of the risk of instruction coronary artery disease | |
| US4592366A (en) | Automated blood pressure monitoring instrument | |
| EP2624746B1 (en) | Processing of periodic physiological signals | |
| US9636081B2 (en) | Method and apparatus for recognizing moving anatomical structures using ultrasound | |
| EP1273262A1 (en) | Heart-sound detection apparatus and pulse-wave-propagation-velocity determination | |
| US20020068874A1 (en) | Passive fetal heart monitoring system | |
| US20050119583A1 (en) | Heart monitor | |
| US20060247550A1 (en) | System and methods for gating heart signals | |
| EP1677680A1 (en) | Analysis of auscultatory sounds using singular value decomposition | |
| EP1615546A2 (en) | Apparatus and method for non-invasive diagnosing of coronary artery disease | |
| US6616608B2 (en) | Periodic-physical-information measuring apparatus | |
| HU222931B1 (en) | Device for detecting fetal cardiac sound, for determining and storing it's rhytm continuously | |
| CN210447058U (en) | Digital physiological sound collector | |
| DE60306076D1 (en) | Apparatus for non-invasive measurement of arterial blood pressure, in particular for ambulatory monitoring of arterial blood pressure | |
| US20240000321A1 (en) | Multi-function diagnostic device | |
| US20220361798A1 (en) | Multi sensor and method | |
| US6342038B1 (en) | Electronic pulse rate counter | |
| WO2023068962A1 (en) | Method of acoustically analysing the state of an organism | |
| WO2023068955A1 (en) | Method of acoustically analysing the state of an organism | |
| CN114431831A (en) | Pulse condition detecting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DGB9 | Succession in title of applicant |
Owner name: PENTAVOX KFT., HU |
|
| DRH9 | Withdrawal of annulment decision | ||
| DFC4 | Cancellation of temporary prot. due to refusal | ||
| HFG4 | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20031112 |