СТЕТОСКОП
STETHOSCOPE

[0001] РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0002] Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке США №62/570,302, поданной 10 октября 2017 г., и №62/645,553, поданной 20 марта 2018 г. Полное содержание вышеуказанных заявок включено в настоящее описание посредством ссылки.
[0003] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] Стетоскоп применяется для усиления порожденных организмом звуков, исходящих от сердца, легкого, желудка и т.д. человека или животного, которые используются в качестве средства диагностики. С использованием стетоскопа прослушивающий может слышать нормальные или аномальные звуки, связанные с дыханием, работой сердца, обусловленные плеврой, звуки артериального происхождения, венозного происхождения, относящиеся к матке, издаваемые плодом, а также звуки кишечника. Большинство стетоскопов имеют следующие детали: ушные оливы, дужки, звукопроводящую трубку, оголовье, ствол, головку, диафрагму и воронку. Звуки, исходящие от организма, пассивно усиливаются и передаются в свободный объем воздуха посредством воронки или диафрагмы. Механизм диафрагмы предпочтителен для решения большинства диагностических задач.
[0005] Диафрагма обычно представляет собой тонкую конструкцию, выполненную из пластикового материала плоской или криволинейной формы и имеющую некоторое средство придания осевой податливости, так что она может совершать движение. Когда диафрагма прижимается к телу пациента, она совершает движение под воздействием давления, создаваемого организмом. Диафрагма герметична по отношению к охватываемому или заключенному в нее свободному объему, в котором имеется малое отверстие, ведущее в воздушные трубки. Движение диафрагмы изменяет объем заключенного воздуха, создавая тем самым акустический сигнал в выходном отверстии, ведущем в воздушные трубки. Получаемые акустические сигналы далее посредством узла трубок направляются в уши оператора, использующего стетоскоп.
[0006] Проведено множество исследований, указывающих, что стетоскопы переносят инфекционные агенты между пациентами и являются источником инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (https//www.news-medical.net/news/20170511/New-study-reveals-8025-of-stethoscopes-are-contaminated-with-infectious-bacteria.aspx (дата просмотра 1 марта 2018 г. ) (обсуждение исследования, проведенного Американским журналом инфекционного контроля, выявившего, что «80 процентов исследованных стетоскопов заражены бактериями, концентрация которых высока»)). Многие показывают, что уровень заражения стетоскопа является существенным после единственного медицинского осмотра. В то время как медицинским работникам предписано мыть или как-то иначе гигиенически обрабатывать руки после контакта с пациентом, в настоящее время отсутствуют директивы, требующие проведения санитарной обработки стетоскопов после каждого их использования. Диафрагма является частью стетоскопа, на которую приходится основной контакт с пациентом. Таким образом, будет полезно создать диафрагмы стетоскопов из материалов, являющихся антимикробными по своей природе, например меди и медных сплавов, сохранив при этом их акустико-преобразовательные свойства.
[0007] РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] В первом варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой стетоскоп, имеющий корпус; диафрагму; а также цельную кольцевую аксиально податливую подвеску. Кольцевая аксиально податливая подвеска установлена вокруг диафрагмы с внутренней стороны внутреннего периметра корпуса. В предпочтительном варианте осуществления прижимная прокладка из сетчатого пеноматериала, имеющая кольцевую подвеску, герметично установлена по внутреннему или внешнему диаметру корпуса. В дополнительном варианте осуществления диафрагма состоит из очень тонкой фольги, предпочтительно выполненной из меди, чтобы обеспечить антимикробные свойства.
[0009] Во втором варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой стетоскоп, имеющий корпус и диафрагму, состоящую из гибкой замкнутой камеры, содержащей несжимаемую жидкость, которая подвешена в корпусе стетоскопа. В предпочтительном варианте осуществления прижимная прокладка из сетчатого пеноматериала, имеющая кольцевую подвеску, уплотнена по внутреннему или внешнему диаметру корпуса. В дополнительном варианте осуществления диафрагма имеет крышку поверх верхнего торца подвешенной гибкой замкнутой камеры, предпочтительно выполненную из меди, чтобы обеспечить антимикробные свойства.
[00010] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00011] Фигура 1. На Фиг. 1 показан покомпонентный вид в перспективе примера осуществления внутренней части плоской/чашеобразной диафрагмы, имеющей кольцевую уплотненную подвеску из вспененного материала по настоящему изобретению.
[00012] Фигура 2. На Фиг. 2 показан покомпонентный вид в перспективе примера осуществления наружных частей плоской/чашеобразной диафрагмы, имеющей кольцевую уплотненную подвеску из вспененного материала по настоящему изобретению.
[00013] Фигура 3. На Фиг. 3 показан покомпонентный вид сбоку примера осуществления плоской/чашеобразной диафрагмы, имеющей осевую подвеску в виде резинового сильфона.
[00014] Фигура 4. На Фиг. 4 показан покомпонентный вид в перспективе примера осуществления плоской диафрагмы, имеющей цельную кольцевую наружную подвеску и прижимную прокладку из сетчатого пеноматериала.
[00015] Фигура 5. На Фиг. 5 показан вид в перспективе примера осуществления плоской диафрагмы, имеющей цельную кольцевую наружную подвеску и прижимную прокладку из сетчатого пеноматериала, когда диафрагма снята.
[00016] Фигура 6. На Фиг. 6 показан вид в перспективе примера осуществления плоской диафрагмы, имеющей цельную кольцевую наружную подвеску и прижимную прокладку из сетчатого пеноматериала, когда диафрагма установлена на своем месте.
[00017] Фигура 7. На Фиг. 7 показан вид в перспективе кольцевой сильфонной подвески плоской диафрагмы.
[00018] Фигура 8. На Фиг. 8 показан покомпонентный вид в перспективе примера осуществления плоской диафрагмы, имеющей кольцевую сильфонную подвеску и внутреннюю прокладку-толкатель.
[00019] Фигура 9. На Фиг. 9 показан вид сбоку в перспективе примера осуществления плоской диафрагмы, имеющей кольцевую сильфонную подвеску и внутреннюю прокладку-толкатель.
[00020] Фигура 10. На Фиг. 10 показан вид в разрезе головки стетоскопа, имеющей подвешенную уплотненную гибкую замкнутую камеру, содержащую несжимаемую жидкость, когда она не используется.
[00021] Фигура 11. На Фиг. 11 показан вид в разрезе головки стетоскопа по Фиг. 10, когда диафрагма приложена к коже пациента.
[00022] Фигура 12. На Фиг. 12 показан вид в разрезе головки стетоскопа, имеющей уплотненную гибкую замкнутую камеру, содержащую несжимаемую жидкость, которая подвешена над корпусом стетоскопа посредством нажимной прокладки, когда она не используется.
[00023] Фигура 13. На Фиг. 13 показан вид в разрезе головки стетоскопа, имеющей уплотненную гибкую замкнутую камеру, содержащую несжимаемую жидкость, которая подвешена над корпусом стетоскопа посредством нажимной прокладки, когда диафрагма приложена к коже пациента.
[00024] Фигура 14A. На Фиг. 14A содержатся виды в разрезе головки стетоскопа по Фиг. 12, имеющей дополнительную антимикробную крышку.
[00025] Фигура 14B. На Фиг. 14B содержатся виды в разрезе головки стетоскопа по Фиг. 10, имеющей дополнительную антимикробную крышку.
[00026] Фигура 14C. На Фиг. 14C содержатся виды в разрезе головки стетоскопа по Фиг. 13, имеющей дополнительную антимикробную крышку, во время ее использования.
[00027] Фигура 14D. На Фиг. 14D содержатся виды в разрезе головки стетоскопа по Фиг. 11, имеющей дополнительную антимикробную крышку, во время ее использования.
[00028] Фигура 15A. На Фиг. 15A показан вид сверху первого варианта конструкции диафрагмы внутри вязкоупругой кольцевой подвески, используемой в стетоскопе предшествующего уровня техники.
[00029] Фигура 15B. На Фиг. 15B показан вид сверху кольца, используемого в стетоскопе предшествующего уровня техники.
[00030] Фигура 15C. На Фиг. 15C показан вид сверху второго варианта конструкции диафрагмы, используемой в стетоскопе предшествующего уровня техники.
[00031] ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00032] На Фиг. 15 A-C показан типичный стетоскоп предшествующего уровня техники, где диафрагма стетоскопа удерживается на месте по отношению к корпусу стетоскопа с помощью кольца 12, имеющего соответствующее резьбовое уплотнение. Показаны две различные диафрагмы, которые могут быть установлены в кольце 12. Движение диафрагмы 10 ограничено ее жесткой осевой наружной подвеской. Она представляет собой по существу короткую жесткую трубку, соединяющую поверхность 10 диафрагмы большего размера с корпусом стетоскопа. Для диафрагмы 14 используется вязкоупругая кольцевая подвеска 16 в качестве средства, повышающего ее способность совершать движение согласованно с колебаниями тела. Диафрагмы 10 и 12 могут быть выполнены из меди для создания стетоскопа, обладающего антимикробными свойствами. Однако для диафрагмы 10 потребуется медное или покрытое медью удерживающее кольцо, при этом, если она выполнена из более жесткой меди, то будет иметь ограниченное движение и ограниченный выходной сигнал вследствие соединения с корпусом стетоскопа посредством жесткой короткой трубки. Диафрагма 12 также будет неэффективна из-за вязкоупругой подвески, которая выполнена не из меди и не будет агрессивной по отношению к бактериям и другим возбудителям инфекций.
[00033] Чтобы использовать антимикробные свойства меди и медных сплавов, становится важным подвесить диафрагму с помощью элемента подвески, который не приходит в соприкосновение с пациентом; аксиально податливый элемент, установленный под медной диафрагмой по ее внешнему периметру, представляет собой предпочтительный вариант осуществления для удовлетворения этому требованию. Чем более податлива подвеска, тем больший выходной сигнал можно предположить. Кроме того, задняя камера позади диафрагмы должна быть непроницаемой для воздуха по всем своим внутренним границам, включая границы любого элемента подвески. Чем меньше объем задней камеры, тем более высокочастотный выходной сигнал можно ожидать (как в случае электродинамической акустической системы "compression driver").
[00034] Задняя камера должна быть оснащена малым выходным отверстием, которое, в свою очередь, соединено с воздушными трубками. Эти трубки переносят акустические сигналы, генерируемые движением диафрагмы, в уши пользователя.
[00035] Кроме того, чем больше диафрагма и чем меньше подающий выход по отношению к размеру диафрагмы, тем выше чувствительность. Отношение площади диафрагмы к площади подающего выхода далее будем называть "коэффициентом сжатия" стетоскопа.
[00036] В усовершенствованной конструкции применяются малые подающие выходы (в задней камере), которые, в свою очередь, соединяются в одно основное выходное отверстие, что делает высокочастотный выходной сигнал стетоскопа более гладким. При использовании единственного подающего выхода в выходном сигнале появляется череда провалов и пиков (гармонически связанных).
[00037] В настоящем документе раскрыт ряд вариантов осуществления, удовлетворяющих вышеупомянутым требованиям к конструкции.
[00038] Как показано на Фиг. 2, в первой конструкции плоская или чашеобразная диафрагма 18 имеет кольцевую подвеску из вспененного материала с закрытыми порами, при этом пеноматериал 22 этой подвески уплотнен в корпусе 24 стетоскопа, имеющем высокоподатливое покрытие по внутреннему диаметру или внешнему диаметру подвески из вспененного материала. Подвеска из вспененного материала обладает осевой податливостью.
[00039] Как показано на Фиг. 3, во второй конструкции для плоской или чашеобразной диафрагмы 26 по Фиг. 2 используется обладающая осевой податливостью подвеска в виде резинового сильфона 28, уплотненного в корпусе 30 стетоскопа.
[00040] Как показано на Фиг. 4-6, в третьей конструкции плоская диафрагма 32, имеющая цельную кольцевую наружную подвеску и прижимную прокладку 36 из сетчатого пеноматериала, имеет кольцевую подвеску 38, уплотненную по внутреннему диаметру или внешнему диаметру в головке 42 стетоскоп с податливым вязкоупругим покрытием. "Прокладка-толкатель" 36 выполнена из сетчатого пеноматериала. Содержащая свободный воздух прокладка-толкатель 36 увеличивает эффективную площадь диафрагмы 32 из тонкой фольги путем прижатия диафрагмы к коже пациента. Сетчатый пеноматериала предпочтителен для прижимной прокладки, поскольку она представляет собой эластомер, имеющий открытые поры, так что она может действовать в качестве податливого элемента, но также позволяет звуку проходить через нее беспрепятственно. Пеноматериалы с закрытыми порами обладают податливостью, но блокируют звук, поскольку имеют закрытые "просветы".
[00041] Как показано на Фиг. 7-9, в четвертом варианте осуществления плоская диафрагма 48, имеющая цельную кольцевую подвеску 50 внутри головки 58 стетоскопа и внутреннюю прокладку-толкатель 52 (сетчатый пеноматериал), обладает фасонной диафрагмой 48 из фольги (или другого материала), имеющей периферийные кольцевые гофры, обеспечивающие свободу осевого движения диафрагмы. Это схоже с подвесками диафрагм акустических систем. Если бы диафрагма 48 была выполнена из очень тонкой фольги (медной или иной), прокладка-толкатель 52 улучшала бы движение всей поверхности диафрагмы, прижимая ее к коже пациента.
[00042] В предпочтительном варианте осуществления стетоскопа по настоящему изобретению корпус 30 стетоскопа представляет собой диск из алюминия или другого подходящего легкого металла или металлического сплава, имеющий звуковое отверстие в задней части корпуса 30 стетоскопа, осуществляющее подачу в выходное отверстие в радиальном направлении. Корпус 30 стетоскопа имеет внешний диаметр около 8,1 см (3,2 дюйма), позволяя создать эффективную диафрагму 32, внешний диаметр которой составляет около 6,6 см (2,6 дюйма). Предпочтительно выполненная из пеноматериала подвеска прокладки-толкателя 36 представляет собой очень податливую пенорезину с закрытыми порами. Прокладка-толкатель 36 является воздухонепроницаемой по внутреннему диаметру кольцевой подвески 38, имеющей по существу вязкоупругое покрытие, нанесенное кистью. Предпочтительно кольцевая подвеска 38 сначала крепится к корпусу 30 стетоскопа, а затем покрывается по внутреннему диаметру вязкоупругим покрытием. Заключительный этап - нанесение адгезива на верхнюю часть кольцевой подвески 38, а затем прижатие диафрагмы 32, что приводит к прижатию диафрагмы 32 к адгезиву/подвеске 38 вместе с прокладкой-толкателем 36, которая точечно скреплена с корпусом 30 стетоскопа, чтобы оставаться по центру.
[00043] Прокладка-толкатель 36 удерживает диафрагму 32 в напряженном состоянии, поскольку она толще кольца 38 подвески. Прокладка-толкатель 36 представляет собой сетчатый материал, имеющий множество свободных пространств и не имеющий закрытых пор, так что она равномерно подпружинивается к диафрагме 32, обеспечивая при этом возможность создания полного воздушного потока и генерации звука, поступающего в центральное отверстие корпуса 30 стетоскопа. В предпочтительном варианте осуществления зазор между диафрагмой и корпусом вдоль основных границ задней камеры является важным показателем, причем чем меньше зазор, тем выше рабочие характеристики стетоскопа. Кроме того, прокладка-толкатель 36 является важным объектом настоящего изобретения, поскольку диафрагма 32 из тонкой фольги сама по себе не смогла бы равномерно контактировать с кожей, что, в свою очередь, приводит к тому, что внутренние волны давления перемещают диафрагму равномерно.
[00044] Важно отметить, что диафрагма из тонкой фольги является более совершенной, поскольку жесткая диафрагма (такая как типичная отформованная "чашеобразная" диафрагма, имеющая сферообразную поверхность, соприкасающуюся с кожей) не согласуется с неровностями кожи, т.к. представляет собой жесткую трехмерную конструкцию.
[00045] В альтернативном варианте осуществления диафрагма из тонкой фольги из меди/медного сплава, имеющая «твердую» кольцевую наружную подвеску (в противоположность податливой наружной подвеске), состоящую из приподнятой кромки на корпусе стетоскопа, к которой крепится фольговая диафрагма, также позволяет создать стетоскоп, диафрагма которого обладает антимикробными свойствами.
[00046] Как показано на Фиг. 10, в альтернативном варианте осуществления диафрагма содержит подвешенную гибкую замкнутую камеру 200, содержащую несжимаемую жидкость 300 (например, воду или солевой раствор), которая полностью изолирована непроницаемой мембраной 400. В предпочтительном варианте осуществления мембрана 400 состоит из гибкого материала, такого как эластомер или резина. Диафрагма подвешена в твердом корпусе 500, создающем полость 600 между корпусом 500 и диафрагмой. Полость 600 позволяет диафрагме свободно изгибаться вниз в полость 600, когда диафрагма прижимается к коже 700 пациента.
[00047] Как показано на Фиг. 11, когда стетоскоп прижимается к коже 700 пациента, давление, создаваемое организмом, прикладывается к диафрагме, заставляя уплотненную гибкую замкнутую камеру 200 заполнить полость 600 и уменьшить свободный объем в полости 600; в результате генерируется выходной сигнал более высокой частоты и направляется в звукопроводящий узел через выходное отверстие 800 в нижней части полости 600.
[00048] Как показано на Фиг. 12, в другом варианте осуществления диафрагма содержит аналогичным образом уплотненную гибкую замкнутую камеру 200, содержащую несжимаемую жидкость 300 (как показано на Фиг. 2 и 3), которая подвешена над корпусом 500 стетоскопа посредством нажимной прокладки 900, имеющей кольцевую подвеску, уплотненную по внутреннему или внешнему диаметру корпуса. В предпочтительном варианте осуществления прижимная прокладка 900 выполнена из сетчатого пеноматериала, например "Scottfoam" или любой другой сетчатого пеноматериала, известного в данной области техники. Содержащая свободный воздух прижимная прокладка 900 по существу заполняет полость между корпусом 500 стетоскопа и уплотненной гибкой замкнутой камерой 200. Прижимная прокладка 900 представляет собой сетчатый материал, имеющий множество свободных пространств и не имеющий закрытых пор, так что она равномерно подпружинивается к уплотненной гибкой замкнутой камере 200, обеспечивая при этом возможность создания практически свободного воздушного потока и генерации звука, поступающего в выходное отверстие 800 в нижней части корпуса 500 стетоскопа.
[00049] Как показано на Фиг. 13, когда давление, создаваемое организмом, прикладывается к уплотненной гибкой замкнутой камере 200, несжимаемая жидкость 300 в уплотненной гибкой замкнутой камере 200 естественным образом давит на прижимную прокладку 900, тем самым сводя к минимуму объем воздуха, поглощенного прижимной прокладкой 900, и выдавая сигнал более высокого уровня.
[00050] На обеих Фиг. 10 и 12 корпус 500 стетоскопа содержит диск из любого твердого жесткого материала (например, металла, пластика и т.д.), имеющий звуковое отверстие 800 в задней части корпуса стетоскопа, осуществляющее подачу в выходное отверстие в радиальном направлении.
[00051] Как показано на Фиг. 14A-D, "крышка" 1000 из меди или другого жесткого материал может крепиться к малой области в центре 1100 уплотненной гибкой замкнутой камеры 200; это может осуществляться посредством любого вида адгезионного соединения или другого средства крепления, известного в данной области техники. Эта расположенная по центру точка 1100 крепления позволяет крышке 1000 свободно "качаться" на своей вертикальной оси. Когда уплотненная гибкая замкнутая камера 200 прижимается к коже 700 пациента, податливая уплотненная гибкая замкнутая камера 200 согласуется с нижней поверхностью крышки 1000, что создает низкоимпедансный контакт с крышкой. Сама крышка становится силовым звеном, управляемым непосредственно волнами давления организма.
[00052] Кроме того, использование жидкостной гибкой замкнутой камеры 200 в обоих вариантах осуществления продемонстрировало поддающееся проверке улучшение преобразования сигнала. При прижатии к коже, как показано на Фиг. 14 C-D, гибкая замкнутая камера 200 по существу становится продолжением тела с конструкционной точки зрения, образуя тесное гидродинамическое соединение с телом посредством данной границы раздела с кожей, что позволяет более эффективно принимать волны давления. В результате согласование акустических импедансов между телом человека и стетоскопом существенно улучшается по сравнению с механическим аналогом, известным на предшествующем уровне техники.
[00053] С целью способствовать пониманию принципов, заложенных в изобретении, приводятся ссылки на предпочтительные варианты осуществления, проиллюстрированные на чертежах, а также используются конкретные формулировки для описания этих вариантов осуществления. Однако эти конкретные формулировки не предполагают ограничение объема изобретения, при этом изобретение следует толковать как охватывающее все варианты осуществления, которые закономерно сможет предложить средний специалист в данной области техники. Частные варианты реализации, показанные и описанные в настоящем документе, представляют собой иллюстративные примеры изобретения и никоим образом не направлены на ограничение объема изобретения. Для краткости традиционные аспекты способа (и компоненты способа) могут подробно не описываться. Кроме того, соединительные линии или соединители, показанные на различных Фигурах, предназначаются для представления примеров функциональных связей и/или физических либо логических связей между различными элементами. Следует отметить, что в реальном устройстве могут присутствовать многие альтернативные или дополнительные функциональные связи, физические связи или логические связи. Кроме того, ни один элемент или компонент не является необходимым для практического применения изобретения, если этот элемент конкретно не описан как "необходимый" или "критически важный". Специалистам в данной области техники станут очевидны многочисленные модификации и реконструкции без отступления от существа и объема настоящего изобретения.