RU167630U1

RU167630U1 - Устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека

Info

Publication number: RU167630U1
Application number: RU2016101779U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Михайлович Ханеев; Константин Владимирович Сидоров; Наталья Николаевна Филатова
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области медицины и медицинской техники, в частности к информационно-измерительным устройствам для оценки и функциональной диагностики состояния органов дыхания человека, и может быть использована в научных исследованиях или диагностических целях при регистрации дыхательных шумов человека в пульмонологии и неинвазивной диагностике патологий органов дыхания.Устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека, содержащее цилиндрическую камеру, снабженную крышкой и днищем, в которое вмонтирована головка фонендоскопа с мембраной, акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде электретного микрофона и размещенный во внутренней полости головки фонендоскопа, электронный усилитель, подключенный к звуковой плате, соединенной с электроакустическим преобразователем, согласно полезной модели устройство дополнительно содержит виброизолирующий кожух, выполненный из резины в виде полого цилиндра с открытыми торцами, имеющего в поперечном сечении круглую форму, и установленный с натягом на корпус цилиндрической камеры, а также второй акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде конденсаторного микрофона и подключенный через электронный усилитель к звуковой плате, соединенной со вторым электроакустическим преобразователем.Техническим результатом заявляемой полезной модели является локализация и компенсация внешних акустических помех, снижение и подавление помех, вызванных контактными вибрационными воздействиями, а также обеспечение высокой достоверности диагностической информации. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области медицины и медицинской техники, в частности к информационно-измерительным устройствам для оценки и функциональной диагностики состояния органов дыхания человека, и может быть использована в научных исследованиях или диагностических целях при регистрации дыхательных шумов человека в пульмонологии и неинвазивной диагностике патологий органов дыхания.

Известны различные информационно-измерительные устройства для регистрации и анализа дыхательных шумов человека, например известно устройство [RU, № 77148, кл. А61В 5/08, опубл. 20.10.2008, бюл. №29], содержащее цифровое звукозаписывающее устройство, снабженное выносным чувствительным микрофоном, который соединен со свободным концом звукопровода звукоприемной головки стетоскопа.

Недостатками указанного устройства являются большая чувствительность к внешним акустическим помехам и недостаточная точность результатов анализа дыхательных шумов.

Известно также устройство [RU, № 2314751, кл. А61В 5/08, опубл. 20.01.2008, бюл. №2], содержащее множество преобразователей, выполненных с возможностью их фиксации на грудной клетке пациента и генерирующих аналоговые сигналы, индицирующие волны давления в местоположениях фиксации преобразователей, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, процессор, выполненный с возможностью получения цифровых сигналов и определения по ним средней акустической энергии, устройство отображения, устройства ввода, машиночитаемый носитель информации, содержащий компьютерную программу, исполнение которой обеспечивает выполнение процедур обработки и анализа сигналов, полученных от преобразователей.

Недостатками указанного устройства являются большая чувствительность к помехам, вызванным контактными вибрационными воздействиями; а также требование жесткого крепления множества преобразователей с помощью крепежных ремней, клея или присосок.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является устройство [RU, № 66174, кл. А61В 5/08, опубл. 10.09.2007, бюл. № 25], содержащее цилиндрическую камеру, снабженную крышкой и днищем, в которое вмонтирована головка фонендоскопа с мембраной, акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде электретного микрофона и размещенный во внутренней полости головки фонендоскопа, электронный усилитель, подключенный к звуковой плате, соединенной с электроакустическим преобразователем.

Недостатком прототипа является чрезмерная подверженность устройства к воздействию помех, к числу основных из которых относятся внешние акустические помехи шумового фона помещения, в котором осуществляется регистрация дыхательных шумов пациента; помехи, вызванные контактными вибрационными воздействиями, определяемые сокращением дыхательной мускулатуры пациента, а при ручном удержании устройства врачом - колебаниями руки, удерживающей устройство, движением пальцев по корпусу устройства, изменением степени прижатия устройства к пациенту и резким изменением характера дыхания пациента.

Задачей полезной модели является создание устройства для регистрации и анализа дыхательных шумов человека, обеспечивающего локализацию и компенсацию внешних акустических помех, снижение и подавление помех, вызванных контактными вибрационными воздействиями.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение достоверности диагностической информации.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека содержит цилиндрическую камеру, снабженную крышкой и днищем, в которое вмонтирована головка фонендоскопа с мембраной, акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде электретного микрофона и размещенный во внутренней полости головки фонендоскопа, электронный усилитель, подключенный к звуковой плате, соединенной с электроакустическим преобразователем, согласно полезной модели устройство дополнительно содержит виброизолирующий кожух, установленный с натягом на корпусе цилиндрической камеры, а также второй акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде конденсаторного микрофона, и электронный усилитель, соединенный с электретным микрофоном и подключенный к звуковой плате, соединенной с электроакустоэлектрическим преобразователем, при этом виброизолирующий кожух выполнен из резины в виде полого цилиндра с открытыми торцами, имеющего в поперечном сечении круглую форму.

Заявленная конструкция полезной модели по сравнению с прототипом имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении и позволяет повысить помехозащищенность регистрации дыхательных шумов пациента, что приводит к увеличению достоверности диагностической информации при аускультативных исследованиях:

за счет установки с натягом на корпус цилиндрической камеры виброизолирующего кожуха, выполненного из резины в виде полого цилиндра с открытыми торцами, имеющего в поперечном сечении круглую форму, удается снизить и подавить влияние помех, вызванных контактными вибрационными воздействиями;

за счет использования специфической конфигурации размещения двух акустоэлектрических преобразователей электретного и конденсаторного типов и последующего сопоставления и использования их параллельных откликов удается локализовать и компенсировать в полезном сигнале дыхательных шумов пациента участки с внешними акустическими помехами, что обеспечивает высокую достоверность диагностической информации.

Устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства.

Устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека содержит цилиндрическую камеру 1, которая снабжена днищем 2 и крышкой 3 с отверстием 4 в ее центре. В днище 2 вмонтирована головка фонендоскопа 5 с мембраной 6, во внутренней полости 7 которой размещен акустоэлектрический преобразователь 8, выполненный в виде электретного микрофона. Акустоэлектрический преобразователь 8 соединен кабелем, который пропущен через отверстие 4 и закреплен в нем эпоксидным компаундом 9, с электронным усилителем 10, подключенным к звуковой плате 11 ЭВМ 12. Звуковая плата 11 соединена с электроакустическим преобразователем 13. На корпус цилиндрической камеры 1 установлен с натягом виброизолирующий кожух 14, выполненный из резины в виде полого цилиндра с открытыми торцами, имеющего в поперечном сечении круглую форму. Устройство также содержит второй акустоэлектрический преобразователь 15, выполненный в виде конденсаторного микрофона и подключенный кабелем через электронный усилитель 16 к звуковой плате 17 ЭВМ 12. Звуковая плата 17 соединена со вторым электроакустическим преобразователем 18.

Устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека работает следующим образом.

Пациент обнажается по пояс и располагается на стуле в удобном сидячем положении. Врач устанавливает (с помощью крепежных ремней или с помощью ручного удержания устройства) пациенту акустоэлектрический преобразователь 8 (электретный микрофон с номинальным диапазоном частот 20-20000 Гц) на грудную клетку в одну из стандартных точек аускультации (точки грудной клетки, спины или гортани). Пациент дышит, и соответствующий акустический сигнал, преобразованный с помощью акустоэлектрического преобразователя 8 в электрический сигнал, поступает по кабелю через электронный усилитель 10 на звуковую плату 11 ЭВМ 12 и подвергается оцифровке. Оцифрованный акустический сигнал дыхательных шумов пациента длительностью t₁ сохраняется в машиночитаемом носителе информации ЭВМ 12 и может быть воспроизведен с помощью электроакустического преобразователя 13 с уровнем громкости 40-60 дБ для его прослушивания врачом.

Параллельно с регистрацией дыхательных шумов пациента осуществляется запись шумового фона помещения, в котором размещено устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека. При помощи акустоэлектрического преобразователя 15 (конденсаторный микрофон с номинальным диапазоном частот 10-40000 Гц), расположенного на фиксированном расстоянии r₁ (r₁<0.5 м) от пациента, регистрируется акустический сигнал шумового фона помещения. Акустический сигнал, преобразованный с помощью акустоэлектрического преобразователя 15 в электрический сигнал, поступает по кабелю через электронный усилитель 16 на вторую звуковую плату 17 ЭВМ 12 и подвергается оцифровке. Оцифрованный сигнал шумового фона помещения длительностью t₁ сохраняется в машиночитаемом носителе информации ЭВМ 12 и может быть воспроизведен с помощью электроакустического преобразователя 18.

Оцифрованные акустические сигналы дыхательных шумов пациента и сигналы шумового фона помещения длительностью t₁ (t₁=60 с) можно сохранять в машиночитаемом носителе информации с именем в соответствии с принятой системой кодирования - как файл формата *.wav разрядностью 16 бит и частотой дискретизации f_s (f_s=44100 Гц). Машиночитаемый носитель информации может содержать компьютерную программу, исполнение которой на ЭВМ 12 обеспечивает выполнение процедур обработки (фильтрации, функциональных преобразований, нормализации) и анализа сохраненных сигналов. Для анализа сигналов дыхательных шумов человека можно формировать модели, включающие компоненты, для расчета которых используют спектральные плотности мощности (S). Для классификации моделей дыхательных шумов по признакам S создаются наборы правил на основе построенных нейроподобных иерархических структур. Каждая нейроподобная иерархическая структура описывает определенные классы дыхательных шумов - «норма» и «патология». Для каждой модели рассчитывается степень ее соответствия каждому классу дыхательных шумов. В итоговом заключении указывается класс дыхательных шумов, степень соответствия которому оказалась максимальной. Результаты анализа дыхательных шумов пациента можно выводить на средства отображения ЭВМ 12 в виде текстовой и графической информации для их визуализации врачом.

Разработан опытный образец устройства для регистрации и анализа дыхательных шумов человека, проведены его успешные испытания в условиях научно-исследовательской лаборатории Тверского государственного технического университета и в пульмонологических отделениях стационарных лечебных учреждений г. Твери на экспериментальных выборках нескольких групп испытуемых, имеющих возрастные и тендерные отличия. Создана база данных дыхательных шумов, иллюстрирующих норму и три вида патологий - «бронхиальную астму», «бронхит» и «пневмонию». Полученные образцы дыхательных шумов позволили определить основные признаки S для классов «норма» и «патология». Экспериментальным путем доказано, что заявленная полезная модель позволяет выполнять с высокой точностью распознавание дыхательных шумов пациентов в норме от изменений, возникающих при патологиях. Ошибка в распознавании дыхательных шумов человека с помощью построенных моделей на основе нейроподобных иерархических структур составляет не более 5% (значение данного показателя в 2 раза меньше по сравнению с указанным прототипом).

Claims

Устройство для регистрации и анализа дыхательных шумов человека, содержащее цилиндрическую камеру, снабженную крышкой и днищем, в которое вмонтирована головка фонендоскопа с мембраной, акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде электретного микрофона и размещенный во внутренней полости головки фонендоскопа, электронный усилитель, подключенный к звуковой плате, соединенной с электроакустическим преобразователем, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит виброизолирующий кожух, установленный с натягом на корпусе цилиндрической камеры, а также второй акустоэлектрический преобразователь, выполненный в виде конденсаторного микрофона, и электронный усилитель, соединенный с электретным микрофоном и подключенный к звуковой плате, соединенной с электроакустоэлектрическим преобразователем, при этом виброизолирующий кожух выполнен из резины в виде полого цилиндра с открытыми торцами, имеющего в поперечном сечении круглую форму.