SU1752353A1 - Электронный стетоскоп - Google Patents

Abstract

Электронный стетоскоп содержит микрофон , усилители, генератор, блок задани  начала зоны, бло л задани  окончани  зоны, АЦП. элементы И, компаратор, схемы сравнени , блок индикации, блок выбора информации , формирователи импульсов, счетчики, триггеры, блок пам ти, блок управлени , ЦАП, элементы ИЛИ, регистр, телефон , переключатель режимов работы, элементы НЕ. Цель изобретени  - повыше- ниедостоверности прослушиваемой информации 1 з.п ф-лы, 13 ил

Description

Изобретение относитс  к области медицинской техники и может найти применение в кардиологии и терапии,

Известно устройство дл  аскультации сердца - электронный стетоскоп, состо щий из последовательно соединенных микрофона , усилител  и стетотелефона. Однако устройство не позвол ет осуществл ть выслушивание отдельных фаз сердечного цик- ла, из-за чего не обеспечиваетс  достоверное прослушивание диагностической информации.

Известно устройство дл  аскультации сердца состо щее из микрофона, усилител , коммутатора и стетотелефона, усилител  биопотенциалов, двух компараторов, счетного триггера, двух одновибраторов и переключател .

Во врем  своей работы устройство не обеспечивает достоверного выделени  и оценки отдельных зон в цикле сердечной де тельности.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  электронный стетоскоп, состо щий из первого и второго усилителей, коммутатора , телефона, первого триггера, ключа, элемента задержки, генератора импульсов, элемента И, счетчика импульсов, первого регистра, второго регистра, элемента сравнени , трех формирователей импульсов и вычислительного блока. Устройство позвол ет достоверно выдел ть фазовые компоненты сердечного цикла в момент их реального присутстви  на входе стетоскопа.

Однако когда выделенна  устройством компонента сердечного цикла кончаетс , то в устройстве на выходе образуетс  область умолчани , во врем  которой шумы сердца не прослушиваютс . Очередное прослушивание начинаетс  только при поступлении на вход устройства следующего выдел емого устройством участка фазы в сердечном цикле. Причем эти участки сихронизирова- ны с моментом по влени  в электрокардио- сигнале зубца Т. что не позвол ет

сл

с

VI

СП

го со

СП CJ

прослушивать участок кардиоцикла, где находитс  сам зубец Т Из-за этого снижаетс  достоверность прослушиваемой диагностической информации

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности прослушиваемой диагностической информации за счет обеспечени  непрерывности прослушивани  и независимого от фазы выделени  произвольных зон сердечного цикла

Дл  достижени  цели в устройство введены такие новые блоки, как блок управлени , блоки задани  начала и окончани  зоны, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, блок выбора информации, две схемы сравнени , блок пам ти, элемент И, цифроаналоговый преобразователь, второй счетчик и элемент ИЛИ Стало возможным , благодар  кодовому заданию зоны прослушивани  кардиосигналов в любой фазе кардиоцикла, аналого-цифровому преобразованию кардиосигналов в выбранной зоне и занесению этой информации в пам ть с одновременным подсчетом числа импульсов в зоне,периодическому сравнению этого числа с вновь просчитываемым числом импульсов в выбранной зоне и последовательному считыванию информации во врем  длительности каждого цикла зоны с периодическим в каждом кардиоцикле обновлением пам ти и плавным изменением размера зоны со сканированием ею кардиоцикла и подачей на выход устройства сигналов с выбранной зоны как во врем  записи информации в пам ть, так и во все остальное врем  кардиоцикла (до следующего обновлени  ее в зоне), а также непре- рывного, сколько требуетс  дл  диагностики, прослушивани  сигналов в выбранной зоне кардиоцикла повысить достоверность получаемой диагностической информации.

На фиг.1-13 приведены схемы работы электронного стетоскопа и вход щего в него блока управлени , которые содержат микрофон 1, первый усилитель 2, генератор 3, второй усилитель 4, блок 5 задани  начала зоны, блок б задани  окончани  зоны, аналого-цифровой преобразователь 7, первый элемент И 8, компаратор 9, первую схему 10 сравнени , блок 11 индикации, блок 12 выбора информации, первый формирователь 13 импульсов, первый счетчик 14, вторую схему 15 сравнени , первый триггер 16, блок 17 пам ти,блок 18 управлени ,второй триггер 19, второй элемент И 20, цифро- аналоговый преобразователь 21, второй счетчик 22, первый элемент ИЛ И 23, регистр 24, третью схему 25 сравнени , телефон 26,

переключатель 27 режимов работы, первый элемент НЕ 28 второй элемент ИЛИ 29, второй элемент НЕ 30, третий элемент НЕ 31, третий элемент ИЛИ 32, второй форми

рователь 33 импульсов, четвертый элемент НЕ 34 и третий формирователь 35 импульсов

Микрофон 1 подключен к первого усилител  2, выход которого соединен с пер0 вым входом аналого-цифрового преобразователе 7, второй вход которого подключен к генератору 3, а группа выходов подключена к первой группе входов блока пам ти 17 и к группе входов блока выбора инфор5 мации 12, группа выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразовател  21, выход которого подключен к телефону 26, и с второй группой входов блока 17 пам ти. Вход-на  шина

0 подключена к входу второго усилител  4, выход которого соединен с входом компаратора 9, выход которого подключен к первому формирователю 13 импульсов и к второму входу первого элемента И 8 пер5 вый вход которого соединен с генератором 3, а выход подключен к первому входу первого счетчика 14, второй вход которого соединен с выходом первого формировател  13 импульсов, а группа выходов первого счет0 чика 14 подключена к блоку 11 индикации и к второй группе входов первой и второй схем 10 и 15 сравнени , первые группы входов которых подключены, соответственно, к выходам блоков 5 и б задани  начала и окон5 чани  зоны, а выходы соединены соответственно с вторым и первым входами первого триггера 16, выход которого подключен к входу блока 18 управлени , третий выход которого соединен с вторым входом блока

0 12 выбора информации, четвертый выход соединен с четвертым входом блока 17 пам ти , перва  группа выходов соединена с группой входов второго триггера 19, вторыми входами первого элемента ИЛИ 23, вто5 рым и третьим входами регистра 24, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока 18 управлени  В ыход второго триггера 19 подключен к второму входу второго элемента И 20, первый вход которо0 го соединен с выходом генератора 3, а выход подключен к п тому входу блока17 пам ти, треть  группа входов которого, перва  группа входов регистра 24 и перва  группа входов третьей схемы 25 сравнени 

55 соединены с группой выходов второго счетчика 22, второй вход которого подключен к генератору 3, а первый вход соединен с выходом первого элемента ИЛИ 23, первый вход которого подключен к выходу третьей схемы 25 сравнени , втора  группа входов

которой соединена с группой выходов регистра 24.

Выход первого триггера 16 подключен к входу второго элемента НЕ 30 и к входу третьего формировател  33 импульсов, выход которого и выход второго формировател  35 импульсов  вл етс  первой группой выходов блока 18 управлени . Выход третьего формировател  33 соединен с входом четвертого элемента НЕ 34, выход которого  вл етс  вторым выходом блока 18 управлени . Выход второго элемента НЕ 30 соединен с входом третьего формировател  35 импульсов, с вторым входом второго элемента ИЛИ 29 и с входом третьего элемента НЕ 31, выход которого подключен к второму входу третьего элемента , ИЛИ 32, выход которого  вл етс  четвертым выходом блока 18 управлени . Выход переключател  27 режимов подключен к входу первого элемента НЕ 28, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 32 и с первым входом второго элемента ИЛИ 29. выход которого  вл етс  третьим выходом блока 18 управлени .

Элементы устройства представлены следующим образом: первый и второй усилители 2 и 4 - микросхема (мс) типа К118, К553; генератор показан на фиг.З, где мс, DDi К155ЛА8, мс. DD2 - K155A 3; блоки 5 и 6 приведены на фиг.4, где Si, 82, 5з - программируемые переключатели единиц, дес тков и сотен типа ПП1, а х/у - преобразователи двоично-дес тичного кода и двоичной (мс. К155ПР6),- блок 7, серийно выпускаемый модульный АЦП Ф7077/1, Аэлементы И 8, 20 - мс.Ю55ЛИ1, компара- тор 9 - мс, К284А1; блоки 10,15 и 25 приведены на фиг,5, в нем использованы мс. К555СП1, выходной сигнал (А В) которых инвертируетс  мс. К155ЛН1; блок индикации 11 дл  примера 10-ти разр дного кода с блока 14 показан на фиг.6; схема блока

12(фиг.7) выполнена на мс.К155ЛП8, блок

13- мс. К155АГЗ, блок 14 - мс. К155ИЕ2, блок 16 и 19 - мс. К155ТМ2, блок 17 построен на мс. К134РУ6. Блок 18 управлени  выполнен на следующих элементах: переключатель режимов 27 - тумблер типа ТП, коммутирующий уровень О В на вход первого элемента НЕ в режиме Подготовка и 5 В в режиме Работа (фиг.З); элементы 28, 30, 31 и 34 - мс. К155ЛН1, элементы 29 и 32 - мс. К155ЛЕ1, элементы 33 и 35 - мс. К155АГЗ или мс. К155ЛН1 (фиг.9). Блок 21 приведен на фиг. 10. элемент ИЛИ 23 выполнен на мс, К155ЛАЗ (фиг,11). Регистр 24 - мс. К155ИР13.

На фиг 12 и 13 приведены временные диаграммы, по сн ющие работу стетоскопа и вход щего в него блока 18 управлени 

Электронный стетоскоп работает следу- 5 ющим образом.

Переключатель режимов работы 27 устанавливаетс  в положение Подготовка, чем обеспечиваетс  режим подготовки устройства к работе по выбору и непрерывному 10 прослушиванию произвольной зоны в любой из фаз сердечного цикла. В этом режиме непрерывно прослушиваетс  весь сердечный цикл и принимаетс  решение, какую зону необходимо тщательно прослушивать, 15 или с какого места сердечного цикла и какой длительностью вести (посредством одновременного перебора с одинаковым шагом на новое значение кодов начала и окончани  зоны в блоках задани  канала 5 0 и окончани  зоны 6) прослушивание непрерывно перемещаемого по врём й-умасткэ (зоны) сердечного цикла.

Таким образом, принимаетс  решение, с какой длительностью непрерывно прослу- 5 шиваемой зоны проводить полуавтоматическое динамическое сканирование сердечного цикла (от момента времени t2 до момента времени ti) В этом режиме элект- рокардиосигнал (ЭКС) с входной шины уси- 0 ливаетс  бпоком 4, и на компараторе 9 выдел етс  момент по влени  зубца R в каждом кардиоцикле По сигналу с блока 13 в момент времени ц устанавливаетс  в исходное состо ние счётчика 14, который 5 просчитывает приход щее с блока 8 за врем  количество импульсов, вырабатываемых генератором 3.

Это число импульсов пр мо пропорционально длительности кардиоцикла и, 0 например, при частоте генератора 1000 Гц за период кардиоцикла, равного примерно 1 с, на счетчик 14 поступит 1000 импульсов . С выхода счетчика 14 код числа импульсов преобразуетс  блоком индикации 5 11 и отображаетс  на его индикаторах АЛС-1 - АЛС-4 в форме четырехзначного дес тичного числа N, равного числу поступивших импульсов, т.е. N 1000. По значению величины числа N на экране блока 0 индикации и с учетом того, что длина систолической фазы RT от длины фазы сердечного цикла RR определ етс  в соответствии с выражением RT 0,39 RR, легко находитс  положение зубца Т отно- 5 сительно зубца R, и принимаетс  решение, какую прослушивать зону кардиоцикла и как ею сканировать полный сердечный цикл.

За начало фазы вз то врем  ts, за окончание- Соответственно, количество прошедших на вход блока 14 за врем  импульсов составл ет примерно 100, т.е. врем  составл ет 10% от всего периода кардиоцикла, а за врем  пройдет примерно 350 импульсов, т.е. врем  составл ет 35% от всего периода кардиоцикла. Практически величины числа импульсов с времени начала и окончани  зоны и соответствующие им коды не вли ют на функционирование устройства в режиме Подготовка. Значение кодов начала и окончани  зоны устанавливаютс  блоками задани  начала и окончани  зоны 5 и 6 как в режиме Подготовка, так и в режиме Работа . В режиме Работа равномерным изменением величин кодов на блоках 5 и 6 осуществл етс  сканирование всего периода кардиоцикла. Эта особенность работы устройства, т.е. возможность задани , изменени  и перемещени  зо ы прослушивани  характеризует один, не самый главный параметр предлагаемого электронного стетоскопа - возможность прослушивани  и сканировани  сердечного цикла. Не менее существенным в работе электронного стетоскопа  вл етс  то, что прослушивание вьГ- бранной зоны осуществл етс  непрерывно во времени, что происходит при работе устройства в режиме Анализ.

В режиме Подготовка поступающие дл  прослушивани  акустические сигналы о работе сердца с микрофона 1 через усилитель 2 подаютс  на вход блока аналого-цифрового преобразовател  7, где они в соответствии с поступлением сигналов с генератора 3 преобразуютс  в цифровую форму и через блок 12 выбора информации поступают на вход цифроаналогового преобразовател  21, с выхода которого прослушиваютс  с помощью телефона 26. Во врем  режима Подготовка (начало режима Тпн, окончание режима ТПо) с выхода переключател  27 режимов поступают на вход первого элемента НЕ 28 низкий сигнал, который им инвертируетс  и с третьего выхода блока 18 разрешает блоку 12 передавать поступающую на него с блока 7 информацию на преобразование в блок 21. Высоким уровнем сигнала с четвертого выхода блока 18 запрещаетс  на это врем  занесение информации в блок 17 пам ти.

В режиме Анализ с блока 27 поступает сигнал (высокий уровень напр жени ), который , пройд  через элементы 28 и 32, разрешает заносить информацию в блок 17 пам ти. В это же врем , когда уже выбраны и установлены на блоках 5 и б некоторые коды (код блока 5 и код блока 6), соответствующие временам начала зоны ta код (код блока 5 код (ta) и окончани  зоны (код блока 6 код (t4)), схемами 10 и 15 сравнени  в заданные моменты времени t3 и t4

формируютс  сигналы, устанавливающие на врем  t4 - t3 в единичное состо ние первый триггер 16. Сигнале выхода триггера 16, пройд  через второй элемент НЕ 30 и второй элемент ИЛИ 29, разрешает блоку 12

передавать информацию в блок 21. В это же врем  t4 - ta та же информаци , заноситс  в блок 17 пам ти (имеет место разрешающий запись сигнал с четвертого выхода блока 18).

Занесение информации в блок 17 осуществл етс  следующим образом. По началу зоны прослушивани  (ТНач, 1з), т.е. по сигналу с выхода триггера 16 в блоке 18 формируетс  импульс, устанавливающий в

единичное состо ние второй триггер 19, за врем  нахождени  которого в единичном состо нии через второй элемент И 20 на п тый вход блока 17 пам ти поступают сигналы , по которым в блок пам ти в соответствии с адресом, поступающим с второго счетчика 22 записываютс  коды преобразованных за врем  t4 - 1з блоком 7 сигналов прослушиваемой в это врем  зон-ы сердечного цикла. Поступление сигналов на п тый

вход блока 17 прекращаетс  по моменту сравнени  в блоке 15 кода окончани  зоны, заданного в блоке 6, с поступившим и соответствующим ему кодом с первого счетчика 14 (счетчик 14 к этому моменту времени просчитае число импульсов, поступивших за врем  t4 - ts с генератора 3. С выхода триггера 16 поступает высокий уровень сигнала, по которому в блоке управлени  вырабатываетс  импульс, которым триггер 19 перевод т в нулевое состо ние (в.д. № 12, фиг. 12) и соответственно сигнал с его выхода, поступающий на первый вход элемента И 20, запрещает прохождение через элемент И 20 импульсов с генератора 3 на п тый вход

блока 17 пам ти.

В то же врем  сигнал с второго выхода блока 18 поступает на четвертый вход регистра 24 и вместе с сигналами первой группы выходов блока 18 обеспечит занесение в

0 регистр 24 кода с выхода второго счетчика 22 (этот код равен просчитанному блоком 22 числу импульсов, поступающих с генератора 3 за врем  и - ts. После занесени  в регистр 24 кода со счетчика 22 сигнал с

5 первой группы выходов блока 18 через элемент ИЛИ 23 (где осуществл етс  необходима  временна  задержка, устанавливает в начальное состо ние второй счетчик 22, просчитанный которым за врем  t4 - ts код

уже находитс  в регистре 24 и соответственно с его выхода поступает дл  сравнени  на блок 25. Импульсы же с генератора 3 продолжают поступать на вход второго счетчика 22, который их просчитывает в том же цикле времени м - ts.

Выходной код блока 22  вл етс  адресным ходом блока 17 пам ти, по которому с блока пам ти происходит считывание всех кодовых слов, записанных в него в течение предыдущего цикла записи информации, соответствующего периоду времени t4 - тз. На управл ющем входе блока 17 пам ти в это врем  устанавливаетс  вырабатываемый блоком управлени  сигнал, разрешаю- щий с него (блока 17) чтение информации. Когда код с выхода счетчика 22, поступающий также на вторые входы схемы 25 сравнени , сравнитс  с кодом с регистра 24 (в это врем  все данные с блока пам ти счита- ны), сигналом с выхода блока 25 второй счетчик 22 вновь переведен в нулевое состо ние и соответственно подготовлен дл  очередного подсчета в цикле, равным исходному циклу t4 - ta сигналов с генерато- ра 3.

Так будет продолжатьс  столько раз и составит такое врем , какое необходимо дл  достаточного и полного прослушивани  выбранной блоками 5 и б зоны сердечного цикла (в каждом цикле считывани  выходные коды блока 17 пам ти поступают ьз вход блока цифроаналогового преобразовани  21, с выхода которого и прослушиваютс  телефоном 26). Если же значени  кодов на блоках 5 и б будут постепенно и равномерно измен тьс , то прбслушиваема  зона также будет плавно перемещатьс  по всему периоду сердечного цикла.

Дл  выбора новой величины цикла т.4 ta (его увеличени  или уменьшени ) или же дл  скорейшего перехода на- прослушивание новой зоны, значительно удаленной от зоны t4 - ts, целесообразно устройство перевести в режим Подготовка, оценить на блоке 11 индикации величину кода всего сердечного цикла и задать новые значени  ТНач(1з) и Ткон (t4) зоны непрерывного прослушивани  отдельных компонент сердечного цикла (разумеетс , что задавать блоком б значени  кода Ткон необходимо не большим того значени , которое отображаетс  на блоке 11, т.е. не большим значени  числа импульсов с генератора 3, просчитанных счетчиком 14 за врем  между двум  зубцами R кардиоциклов - врем  t2 - ц.

В каждом кардиоцикле при прохождении зубца R блок 13 формирует сигнал установки счетчика 14 в начальное состо ние и соответственно при очередном подсчете им

числа импульсов с генератора 3, равны коду блока 5 (код бл ts), устанавливаетс  триггер 16 и блок 18 управлени  организовывает очередное обновление записанной во врем  Т4 - ts информации, которое заканчиваетс  при соотношении, когда код бл б .код t4. Этим обеспечиваетс  периодическое обновление блока 17 пам ти данными непрерывно прослушиваемой зоны, посто нное прослушивание которой распростран етс  при этом на весь кардиоцикл, в то врем  как между кардиоциклами (зубцами R) происход т изменени  в информации зоны , которые полностью учтены устрой ством

Таким образом, на выходе телефона по сто нно прослушиваетс  одна и те же пред варительно заданна  и выбранна  устройством зона одной из фаз, или одновременно из обеих фаз (систолической и ди- астолической) кардиоцикла. Формируема  устройством зона прослушиваетс  неограниченное врем  и е нее включаютс  все имеющие место за врем  прослушивани  изменени  в выбранной зоне кардиоцикла. Зону прослушивани  можно измен ть как дискретно, так и плавно с равномерным перемещением ее по всему кардиоциклу, что обеспечивает непрерывность сканировани  и прослушивани  кардиосигналов и соответственно повышение достоверности про- слушиваемсГйдиагностической

информации.

Claims (1)

1. Электронный стетоскоп, содержащий микрофон, подключенный к входу первого усилител , генератор, соединенный с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу компара- тбра, соединенному по выходу с первым формирователем импульсов, а по входу - с подключенным к входной шине вторым усилителем , первый счетчик, первую схему4 сравнени , первый и второй триггеры, регистр и телефон, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности прослушиваемой диагностической информации , в него введены блок управлени , блок задани  начала зоны, выходы которого подключены к первой группе входов первой схемы сравнени , последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь , блок выбора информации и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к телефону, причем первый вход аналого-цифрового преобразовател  соединен с выходом усилител , а второй вход - с выходом генератора,

последовательно соединенные блок задани  окончани  зоны, втора  схема сравнени  и блок индикации, последовательно соединенные второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу генератора , а второй вход - к выходу второго триггера , блок пам ти, перва  группа входов которого подключена к выходу аналого-цифрового преобразовател , а втора  группа входов - к блоку выбора информации, последовательно соединенные треть  схема сравнени , элемент ИЛИ и второй счетчик, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выходы - с третьей группой входов блока пам ти, первой группой входов третьей схемы сравнени , втора  группа входов которой подключена к группе выходов регистра, первой группой входов регистра, второй и третий входы которого соединены с вторыми входами элемента ИЛИ, входами второго триггера и первой группой выходов блока управлени , второй выход которого подключен к четвертому входу регистра, третий выход - к второму входу блока выбора информации, а четвертый выход - к четвертому входу блока пам ти , п тый вход которого соединен с выходом второго элемента И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом первого счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого формировател  импульсов , а выходы - с вторыми группами входов первой и второй схем сравнени ,

выход которой подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом первой схемы сравнени , а выход - с входом блока управлени .

2 Стетоскоп поп 1,отличающийс   тем, что блок управлени  содержит последовательно соединенные переключатель режимов работы, первый элемент НЕ и второй элемент ИЛИ, выход которого подключен к третьему выходу блока управлени ,

также последовательно соединенные второй и третий элементы НЕ и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к четвертому выходу блока управлени , а второй вход - к входу второго элемента ИЛИ, второй

вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, который через второй формирователь импульсов подключен к одному из первой группы выходов блока управлени , другой из которых через третий формирователь импульсов соединен с входами блока управлени  и второго элемента НЕ, а через четвертый элемент НЕ - с вторым входом блока управлени .

Фиг.1

вход I

т

Л

г J4

f-ufa/tod

f-U66/XO&

Z-ufo/жд

, 1 группа бшодоб

VuzZ

Фмз

Фиг.5

с вых. бл.7

-U

|

На вход бл.2Г

f 0-5B i

АМЛИЛ

L-o3J

Фиг. 8

21

Фиг.10

И

$иг.И

п

ID СО CM

in h «N

-о .- о - .Ц Ј«c

«З

««§

4§

3

4

ll

ii 4«§ «4

f « Режим„Лбдго/повт и°ы$Щг™ Г

Шб)

foaMZ7 вых.6л$

вшМЗО

6ш.6л.Ј§

f-t/бшоЯ.

ffM.faJ/i Щб/.31 2-у#мю0

6ш.бл35- j-tiffmoff

Зб/хМН

4-ffi.

0Mf.fy.J4jL

5-uSwod

ff/fffM

1 I

(

j.

fb

/

fl

г

4

i

-7

ч

9

.fff

Фиг. 13