RU154260U1 - DEVICE FOR SOUND STIMULATION OF THE RESPIRATORY SYSTEM - Google Patents
DEVICE FOR SOUND STIMULATION OF THE RESPIRATORY SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU154260U1 RU154260U1 RU2015102477/14U RU2015102477U RU154260U1 RU 154260 U1 RU154260 U1 RU 154260U1 RU 2015102477/14 U RU2015102477/14 U RU 2015102477/14U RU 2015102477 U RU2015102477 U RU 2015102477U RU 154260 U1 RU154260 U1 RU 154260U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mouthpiece
- waveguide
- interferometer
- sound
- distance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
1. Устройство для звуковой стимуляции дыхательной системы, характеризующееся тем, что оно включает волновод-интерферометр, один конец которого оборудован открытой трубкой для герметичного сочленения с загубником, а другой конец оборудован громкоговорителем, установленным в сабвуфер с подключенным конусообразным концентратором звука, причем в двух точках боковой поверхности волновода-интерферометра установлены измерительные микрофоны.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние от любого микрофона до конца волновода-интерферометра превышает пять его диаметров.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между измерительными микрофонами находится в диапазоне c/(40·f)≤L≤c/(2·f), где с - скорость звука в воздухе, м/с; fи f- минимальная и максимальная частоты диапазона обследования, Гц.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый измерительный микрофон - конденсаторный, обеспечивающий линейную частотную характеристику во всем диапазоне частот полигармонического сигнала и обладающий чувствительностью не менее 50 мВ/Па.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между измерительными микрофонами составляет 1,7 м.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диапазон частот полигармонического сигнала составляет от 10 Гц до 52 Гц.7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полигармонический сигнал образован набором тональных сигналов с шагом по частоте 4 Гц.8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр поперечного сечения волновода-интерферометра равен 7 см.9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина стенки волновода-интерферометра составляет 2-3 мм.10. Устройство по п. 1, отличающееся т�1. Device for sound stimulation of the respiratory system, characterized in that it includes an interferometer waveguide, one end of which is equipped with an open tube for hermetic articulation with a mouthpiece, and the other end is equipped with a loudspeaker installed in a subwoofer with a connected conical sound concentrator, and at two points The side surface of the interferometer waveguide is equipped with measuring microphones. 2. The device according to claim 1, characterized in that the distance from any microphone to the end of the interferometer waveguide exceeds five of its diameters. 3. The device according to claim 1, characterized in that the distance between the measuring microphones is in the range c / (40 · f) ≤L≤c / (2 · f), where c is the speed of sound in air, m / s; f and f - minimum and maximum frequencies of the examination range, Hz. 4. The device according to claim 1, characterized in that each measuring microphone is a condenser microphone that provides a linear frequency response in the entire frequency range of the polyharmonic signal and has a sensitivity of at least 50 mV / Pa. The device according to claim 1, characterized in that the distance between the measuring microphones is 1.7 m. The device according to claim 1, characterized in that the frequency range of the polyharmonic signal is from 10 Hz to 52 Hz. The device according to claim 1, characterized in that the polyharmonic signal is formed by a set of tonal signals with a frequency step of 4 Hz. The device according to claim 1, characterized in that the cross-sectional diameter of the waveguide-interferometer is 7 cm. The device according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the waveguide-interferometer is 2-3 mm. The device according to claim 1, characterized in
Description
Полезная модель относится к области медицинской техники и может применяться для повышения функциональных резервов организма при интенсивных нагрузках, а также при создании медицинских приборов, используемых для профилактики и лечения заболеваний органов дыхания.The utility model relates to the field of medical technology and can be used to increase the functional reserves of the body under intensive loads, as well as to create medical devices used for the prevention and treatment of respiratory diseases.
Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, является устройство для импедансных исследований функции внешнего дыхания (патент на полезную модель RU 148484, опубл. 10.12.2014), которое включает волновод-интерферометр, один конец которого оборудован открытой трубкой для герметичного сочленения с загубником, а другой конец оборудован громкоговорителем, соединенным с генератором полигармонических сигналов, причем в двух точках боковой поверхности волновода-интерферометра установлены измерительные микрофоны, соединенные с вычислителем через аналого-цифровой преобразователь. Недостатком этого технического решения является невозможность его применения для звуковой стимуляции дыхательной системы.The closest analogue known from the prior art is a device for impedance studies of the function of external respiration (patent for utility model RU 148484, publ. 10.12.2014), which includes an interferometer waveguide, one end of which is equipped with an open tube for tight articulation with a mouthpiece, and the other end is equipped with a loudspeaker connected to a polyharmonic signal generator, and measuring microphones connected to a computer are installed at two points on the side surface of the interferometer waveguide m through the analog-to-digital converter. The disadvantage of this technical solution is the impossibility of its use for sound stimulation of the respiratory system.
Технической задачей полезной модели является расширение арсенала устройств для звуковой стимуляции дыхательной системы.The technical task of the utility model is to expand the arsenal of devices for sound stimulation of the respiratory system.
Решение технической задачи обеспечивается тем, что устройство для звуковой стимуляции дыхательной системы включает волновод-интерферометр, один конец которого оборудован открытой трубкой для герметичного сочленения с загубником, а другой конец оборудован громкоговорителем, установленным в сабвуфер с подключенным конусообразным концентратором звука, причем в двух точках боковой поверхности волновода-интерферометра установлены измерительные микрофоны, соединенные через аналого-цифровой преобразователь с вычислителем, к которому подключены сигнальное табло и пульсоксиметр.The solution to the technical problem is provided by the fact that the device for sound stimulation of the respiratory system includes an interferometer waveguide, one end of which is equipped with an open tube for hermetic articulation with a mouthpiece, and the other end is equipped with a loudspeaker installed in a subwoofer with a conical sound concentrator connected, and at two points on the side The surface of the waveguide-interferometer has measuring microphones connected via an analog-to-digital converter to a computer to which A signal board and a pulse oximeter are connected.
Расстояние от любого микрофона до конца волновода-интерферометра, как правило, превышает пять его диаметров.The distance from any microphone to the end of the interferometer waveguide, as a rule, exceeds five of its diameters.
Расстояние между измерительными микрофонами, как правило, находится в диапазоне c/(40·fmin)≤L≤c/(2·fmax), где c - скорость звука в воздухе, м/с; fmin и fmax - минимальная и максимальная частота диапазона обследования, Гц.The distance between the measuring microphones, as a rule, is in the range c / (40 · f min ) ≤L≤c / (2 · f max ), where c is the speed of sound in air, m / s; f min and f max - the minimum and maximum frequency of the survey range, Hz.
Каждый измерительный микрофон, предпочтительно - конденсаторный, обеспечивающий линейную частотную характеристику во всем диапазоне частот полигармонического сигнала и обладающий чувствительностью не менее 50 мВ/Па.Each measuring microphone, preferably a condenser, provides a linear frequency response in the entire frequency range of the polyharmonic signal and has a sensitivity of at least 50 mV / Pa.
Расстояние между измерительными микрофонами, как правило, составляет 1,7 м.The distance between the measuring microphones is usually 1.7 m.
Диапазон частот полигармонического сигнала, как правило, составляет от 10 Гц до 52 Гц.The frequency range of the polyharmonic signal, as a rule, is from 10 Hz to 52 Hz.
Полигармонический сигнал, как правило, образован набором тональных сигналов с шагом по частоте 4 Гц.A polyharmonic signal, as a rule, is formed by a set of tonal signals with a frequency step of 4 Hz.
Диаметр поперечного сечения волновода-интерферометра, как правило, равен 7 см.The cross-sectional diameter of the waveguide-interferometer, as a rule, is 7 cm.
Толщина стенки волновода-интерферометра, как правило, составляет 2-3 мм.The wall thickness of the interferometer waveguide, as a rule, is 2-3 mm.
Вычислитель, предпочтительно, оборудован клавиатурой для управления исследованием, экраном для вывода результатов исследования, печатающим устройством и накопителем с энергонезависимой памятью для документирования его результатов.The calculator is preferably equipped with a keyboard for controlling the study, a screen for displaying the results of the study, a printing device and a non-volatile memory drive for documenting the results.
Вычислитель, как правило, оборудован передатчиком, осуществляющим передачу результатов исследования на внешнее цифровое устройство по радиоканалу.The computer is usually equipped with a transmitter that transmits the results of the study to an external digital device over the air.
Загубник, предпочтительно, выполнен из картона с возможностью одноразового применения.The mouthpiece is preferably made of cardboard with the possibility of single use.
Загубник может быть выполнен из нетоксичного полиэтилена с возможностью стерилизации.The mouthpiece can be made of non-toxic polyethylene with the possibility of sterilization.
Для лучшей фиксации загубник может быть выполнен с фиксатором в виде резиновой ленты.For better fixation, the mouthpiece can be made with a retainer in the form of a rubber tape.
Для лучшей фиксации загубник может быть выполнен с фиксатором в виде застежки-липучки.For better fixation, the mouthpiece can be made with a fastener in the form of Velcro.
Для безопасности использования устройство загубник оборудован стоматологическим ободом.For safe use, the mouthpiece is equipped with a dental rim.
Для универсального применения устройства открытая трубка, предпочтительно, обеспечивает герметичное сочленение с загубником, длина которого составляет от 10 до 25 мм.For universal use of the device, the open tube preferably provides a tight joint with a mouthpiece, the length of which is from 10 to 25 mm.
Для универсального применения устройства открытая трубка, предпочтительно, обеспечивает герметичное сочленение с загубником, диаметр которого составляет от 1 до 4 см.For universal use of the device, the open tube preferably provides a tight joint with a mouthpiece, the diameter of which is from 1 to 4 cm.
Для удобства эксплуатации устройство может быть дополнительно оборудовано звуковыми колонками или наушниками для выдачи команд пациенту.For ease of use, the device can be additionally equipped with speakers or headphones for issuing commands to the patient.
Минимальный диаметр конусообразного концентратора звука, предпочтительно, составляет 70 мм.The minimum diameter of the conical sound concentrator is preferably 70 mm.
Максимальный диаметр конусообразного концентратора звука, предпочтительно, составляет 350 мм.The maximum diameter of the cone-shaped sound concentrator is preferably 350 mm.
Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности персонифицированной звуковой стимуляции дыхательной системы человека.The technical result achieved by the claimed combination of features is to enable personalized sound stimulation of the human respiratory system.
Устройство для звуковой стимуляции дыхательной системы используется в медицинской практике в интересах увеличения жизненной емкости легких за счет открытия резервных альвеол и увеличения площади поперечного сечения бронхиол вследствие воздействия на дыхательную систему высокоинтенсивными звуками на резонансных частотах. На резонансе, когда реактивное сопротивление дыхательной системы равно нулю, давление воздействующей звуковой волны распространяется по воздушным каналам на всю глубину воздухоносных путей, достигает альвеол, что приводит к их раскрытию, а также к увеличению площади поперечного сечения бронхиол.A device for sound stimulation of the respiratory system is used in medical practice in the interest of increasing the vital capacity of the lungs by opening reserve alveoli and increasing the cross-sectional area of the bronchioles due to exposure to the respiratory system with high-intensity sounds at resonant frequencies. At resonance, when the reactance of the respiratory system is zero, the pressure of the acting sound wave propagates through the air channels to the entire depth of the airways, reaches the alveoli, which leads to their opening, as well as to an increase in the cross-sectional area of the bronchioles.
Устройство для звуковой стимуляции дыхательной системы работает следующим образом.A device for sound stimulation of the respiratory system works as follows.
1) Человека усаживают на стул (на табурет, в кресло и т.п.), в его ротовую полость устанавливают загубник, контролируя при этом положение языка так, чтобы он не перекрывал сечение загубника и надгортанник. При проведении измерений человек свободно дышит носом.1) A person is seated on a chair (on a stool, in a chair, etc.), a mouthpiece is installed in his mouth, while controlling the position of the tongue so that it does not overlap the section of the mouthpiece and epiglottis. When taking measurements, a person breathes freely through his nose.
2) Загубник герметично сочленен с концом волновода, другой конец которого оборудован громкоговорителем, который установлен в сабвуфер с подключенным концентратором звука (конус от большего диаметра к меньшему), соединенным с генератором полигармонических сигналов звуковой частоты. В двух точках боковой поверхности волновода установлены измерительные микрофоны так, чтобы:2) The mouthpiece is hermetically connected to the end of the waveguide, the other end of which is equipped with a loudspeaker, which is installed in a subwoofer with a connected sound concentrator (a cone from a larger diameter to a smaller one) connected to an audio frequency polyharmonic signal generator. Two microphones are installed at two points on the side surface of the waveguide so that:
расстояние от любого микрофона до конца волновода превышало 5 диаметров волновода;the distance from any microphone to the end of the waveguide exceeded 5 waveguide diameters;
расстояние между микрофонами L удовлетворяло соотношению:the distance between the microphones L satisfied the ratio:
c/(40·fmin)≤L≤с/(2·fmax),c / (40 · f min ) ≤L≤s / (2 · f max ),
где c - скорость звука в воздухе (340 м/с), fmin и fmax - минимальная и максимальная частота диапазона обследования в Гц.where c is the speed of sound in air (340 m / s), f min and f max are the minimum and maximum frequency of the examination range in Hz.
3) Из сабвуфера в волновод подают полигармонический звуковой сигнал, образованный набором тональных сигналов, одновременно в вычислитель через аналого-цифровой преобразователь передают информацию с двух измерительных микрофонов.3) A polyharmonic sound signal formed by a set of tonal signals is supplied from the subwoofer to the waveguide; at the same time, information from two measuring microphones is transmitted to the computer through an analog-to-digital converter.
4) Обрабатывая зарегистрированную информацию, в компьютере для каждой частоты полигармонического сигнала определяют:4) Processing the registered information, in a computer for each frequency of the polyharmonic signal determine:
- уровни звукового давления в двух точках волновода (P1 и P2) и разность фаз сигналов, регистрируемых измерительными микрофонами на каждой частоте (φ);- sound pressure levels at two points of the waveguide (P 1 and P 2 ) and the phase difference of the signals recorded by the measuring microphones at each frequency (φ);
- модуль комплексного коэффициента отражения (r) звуковых колебаний для каждой частоты:- module of the complex reflection coefficient (r) of sound vibrations for each frequency:
где N=P1/P2 - соотношение уровней звукового давления в измерительных микрофонах на каждой частоте, k=2π/λ - волновое число (пространственная частота), L - расстояние между измерительными микрофонами;where N = P 1 / P 2 is the ratio of sound pressure levels in the measuring microphones at each frequency, k = 2π / λ is the wave number (spatial frequency), L is the distance between the measuring microphones;
- коэффициент поглощения для каждой частоты- absorption coefficient for each frequency
α=1-r2;α = 1-r 2 ;
- комплексный импеданс дыхательного тракта для каждой частоты- complex respiratory tract impedance for each frequency
Z=R+jY,Z = R + jY,
где R - резистанс (активная компонента импеданса), Y - реактанс (реактивная компонента импеданса):where R is the resistance (active component of the impedance), Y is the reactance (reactive component of the impedance):
где θ - фаза комплексного коэффициента отраженияwhere θ is the phase of the complex reflection coefficient
θ=arctg[(2NsinkL·(NcoskL-cosφ))/(N2-1-2NcoskL(NcoskL-cosφ))].θ = arctg [(2NsinkL · (NcoskL-cosφ)) / (N 2 -1-2NcoskL (NcoskL-cosφ))].
5) Определяют резонансную частоту (f0), на которой реактанс (Y) изменяет знак с отрицательного на положительный, а при ее отсутствии - среднее арифметическое двух смежных частот звукового сигнала, на меньшей из которых знак реактанса отрицательный, а на большей - положительный.5) The resonance frequency (f 0 ) is determined at which the reactance (Y) changes sign from negative to positive, and in its absence, the arithmetic mean of two adjacent frequencies of the sound signal, at the lower of which the reactance sign is negative, and at the larger - positive.
Невозможность определения резонансной частоты свидетельствует о негерметичности сочленения загубника с концом волновода. В этом случае необходимо повторить измерения, устранив нарушения условий их проведения.The impossibility of determining the resonant frequency indicates a leak in the joint of the mouthpiece with the end of the waveguide. In this case, it is necessary to repeat the measurements, eliminating violations of their conditions.
6) Для резонансной частоты f0 определяют значения коэффициента поглощения (α0) и рассчитывают диапазон сканирования частоты по частотной зависимости коэффициента поглощения, по правилу снижения коэффициента α на 3 дБ (в 1,4 раза) от максимального значения.6) For the resonant frequency f 0 , the values of the absorption coefficient (α 0 ) are determined and the frequency scanning range is calculated from the frequency dependence of the absorption coefficient, according to the rule of reducing the coefficient α by 3 dB (1.4 times) from the maximum value.
7) Определив диапазон сканирующих частот, проводят звуковую стимуляцию дыхательной системы человека. При этом контролируют обязательное носовое дыхание человека и синхронизацию ритма дыхания (вдох-выдох) с изменением частоты сканирующего сигнала. На фазе выдоха частота увеличивается от минимального до максимального значения, а на фазе вдоха - частота уменьшается от максимального до минимального значения. Ритм дыхания человека синхронизируют со скоростью изменения частоты звукового сигнала (сканирующая частота). Устройство оснащено световым табло, на который с вычислителя выводят информацию о требуемом ритме дыхания: когда пациенту следует делать выдох и вдох.7) Having determined the range of scanning frequencies, conduct sound stimulation of the human respiratory system. At the same time, the mandatory nasal breathing of a person and the synchronization of the rhythm of breathing (inhale-exhale) with a change in the frequency of the scanning signal are controlled. In the exhalation phase, the frequency increases from the minimum to the maximum value, and in the inspiratory phase, the frequency decreases from the maximum to the minimum value. The human breathing rhythm is synchronized with the rate of change of the frequency of the sound signal (scanning frequency). The device is equipped with a light panel, on which information about the required breathing rhythm is displayed from the calculator: when the patient should exhale and inhale.
9) Для контроля состояния человека в процессе стимуляции используют пульсоксиметр, позволяющий оценить частоту сердечных сокращений и уровень насыщения кислородом крови.9) A pulse oximeter is used to monitor a person’s condition during the stimulation process, which makes it possible to evaluate the heart rate and the level of oxygen saturation in the blood.
Устройство для звуковой стимуляции дыхательной системы изготовлено, испытано с положительным результатом на базе ГНЦ РФ - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна.A device for sound stimulation of the respiratory system is manufactured, tested with a positive result on the basis of the SSC of the Russian Federation - A.I. Federal Medical Biophysical Center Burnazyan.
Предложенное устройство следует использовать для повышения функциональных (физиологических) резервов организма. Устройство может быть реализовано предприятиями (организациями) медицинской промышленности.The proposed device should be used to increase the functional (physiological) reserves of the body. The device can be implemented by enterprises (organizations) of the medical industry.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015102477/14U RU154260U1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | DEVICE FOR SOUND STIMULATION OF THE RESPIRATORY SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015102477/14U RU154260U1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | DEVICE FOR SOUND STIMULATION OF THE RESPIRATORY SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU154260U1 true RU154260U1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015102477/14U RU154260U1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | DEVICE FOR SOUND STIMULATION OF THE RESPIRATORY SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU154260U1 (en) |
-
2015
- 2015-01-27 RU RU2015102477/14U patent/RU154260U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lehrer | Understanding lung sounds | |
| US7708697B2 (en) | Method and apparatus for determining conditions of biological tissues | |
| US7850618B2 (en) | Method and apparatus for determining conditions of biological tissues | |
| US6976963B2 (en) | Apparatus and method for precision vital signs determination | |
| US10016163B1 (en) | Device for determing airway obstructions | |
| US11571179B2 (en) | System for positioning an intubation tube | |
| RU2508044C2 (en) | Method and device for examining patients aimed at identification of particular physiological state | |
| WO2006119543A1 (en) | Method and apparatus for determining a bodily characteristic or condition | |
| WO2015130717A2 (en) | Methods and applications for detection of breath flow and the system thereof | |
| McKenna et al. | Magnitude of neck-surface vibration as an estimate of subglottal pressure during modulations of vocal effort and intensity in healthy speakers | |
| Pasterkamp et al. | Effect of gas density on respiratory sounds. | |
| US10709413B2 (en) | System and method for analysis of the upper airway and a respiratory pressure support system | |
| Milic-Emili et al. | Basics of respiratory mechanics and artificial ventilation | |
| RU154260U1 (en) | DEVICE FOR SOUND STIMULATION OF THE RESPIRATORY SYSTEM | |
| Pressler et al. | Detection of respiratory sounds at the external ear | |
| Giorgio | The last generation of electronic stethoscopes: the internet tele-stethoscope | |
| RU2587970C1 (en) | Method of increasing functional body reserves | |
| Wang et al. | Effects of surgery on the phonation threshold pressure in patients with vocal fold polyps | |
| Teixeira et al. | Instrumentation for the analysis of airflow limitation by the negative expiratory pressure technique | |
| RU148484U1 (en) | DEVICE FOR IMPEDANCE RESEARCH FUNCTIONS OF EXTERNAL RESPIRATION | |
| Dragan et al. | A Method for Acoustic Stimulation of the Respiratory System | |
| AU2004222800B2 (en) | Method and apparatus for determining conditions of biological tissues | |
| Kenneally | Assessment of respiratory | |
| Jones et al. | Acoustic performance of three stethoscope chest pieces | |
| Reynolds et al. | Wheeze |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160128 |