ЭЛЕКТРОННЫЙ СТЕТОСКОП

Электронный стетоскоп относится к медицинской тематике, в частности к электронным приборам для аускультации (выслушивания) и используется в практическом здравоохранении и в учебных целях. Цель разработки - повышение достоверности диагностирования пациента за счет усиления прослушиваемых звуков, снижения уровня внешних помех и комфортное использование в работе за счет усовершенствования конструкции устройства.
Известно изобретение (патент РФ №241755 от 11.01.2010 г), которое состоит из корпуса, размещенных в нем первой и второй мембран, усилителя, первого и второго ПЧЭ, соединенных синфазно соответственно с первым и вторым входом усилителя и закрепленных соответственно на первой и второй мембранах. Причем усилитель выполнен дифференциальным. Данная конструкция обеспечивает помехозащищенность головки стетоскопа и выполнена с возможностью разъемного соединения с электронным интерфейсом стетоскопа.
Применение двух мембран без дополнительной акустической изоляции от корпуса устройства с двумя ПЧЭ, синхронно включенными в усилитель, приводит к таким недостаткам, как:
- Возникают увеличенные нелинейные искажения прослушиваемого звука из-за искривления ПЧЭ. По сравнению с ПЧЭ, работающим на растяжение-сжатие.
- Присутствует повышенный уровень шумов прослушиваемого звука из-за того, что дифференциальный усилитель принципиально имеет на 3 дБ больший уровень шумов, чем аналогичный однокаскадный. Учитывая, что входные дифференциальные каскады операционных усилителей выполняются по биполярной и МОП-технологии, уровень их шумов на 10-12 дБ больше, чем уровень шумов однокаскадного усилителя на малошумящем полевом транзисторе с управляющим р-n переходом.
Известен стетоскоп (патент США №7991165, дата публ. 12.06.2008 г), содержащий корпус, внутри которого закреплена мембрана, например, из полиуретана, передающая колебания через жесткий диск сцепления на плату с ребристой поверхностью, с двух сторон которой приклеены ПЧЭ, соединенные с усилителем. Мембрана содержит внешнюю кромку, которая вставляется в выступ держателя, выполненного из неметаллического материала, такого как пластик.
При нажатии мембраны на плату один ПЧЭ растягивается, другой - сжимается. В результате с указанных ПЧЭ генерируются разнополярные электрические сигналы, что дает при последующем их суммировании увеличение чувствительности в два раза или превышение отношения сигнал/шум дополнительно на 3 дБ.
Недостатки предлагаемого устройства:
- Сложная форма корпуса может привести к искажению сигнала.
- Тот факт, что корпус стетоскопа из неметаллического материала, не дает защиты от электромагнитных излучений.
- Сложная форма мембраны при нажатии к телу пациента искривляет форму самого датчика, что приводит к искажению звука и, вследствие этого, может привести к неправильному диагностированию.
- Неровная поверхность мембраны склонна к сложноустраняемым загрязнениям и затруднениям при очистке и дезинфекции, т.к. деталь не является съемной.
Известен электронный стетоскоп (заявка на изобретение РФ №95118745 от 26.10.21995 г), содержащий электронный усилитель, элементы питания, выключатель и оголовье, состоящее из преобразователя электрического сигнала в акустический, звукопроводящих элементов и U-образного пружинного держателя, причем первый выход источника питания подключен к цепям питания непосредственно, а второй - через выключатель.
С целью повышения удобства эксплуатации, в конструкцию введен толкатель, первый конец которого соединен с ветвью держателя, а второй конец соединен с подвижным элементом выключателя, неподвижный элемент которого соединен с центральной частью держателя или второй его ветвью.
В данной конструкции имеется следующий недостаток: выключатель подключен к цепям питания таким образом, что при алгоритме включения питания для бесперебойного обеспечения работы стетоскопа требуется постоянное нажатие на толкатель.
Прототипом выбрано устройство (патент РФ №123330 от 10.01.2013 г.), содержащее корпус с нижним, средним и верхним отсеками для размещения соответственно мембраны, электронных компонентов усилителя на печатной плате и контактного элемента к батарейке питания, чувствительный элемент, связанный с усилителем, который связан с электрическим разъемом для подключения аппаратуры, выключатель питания, разделительную перегородку между верхним батарейным и средним отсеками, при этом чувствительный элемент закреплен в нижнем отсеке на мембране. Печатная плата электрически соединена с мембраной и установлена с возможностью разделения нижнего и среднего отсеков корпуса и экранирования чувствительного элемента. Разъем для подключения к внешней аппаратуре и выключатель питания размещены в среднем отсеке, а контактный элемент выполнен с возможностью соединения с выключателем питания.
Технический результат заключается в создании автономного электронного фонендоскопа портативной простой конструкции. Выполненной с возможностью разъемного соединения с электронными устройствами для прослушивания, записи, передачи слабых звуковых сигналов через мембрану с поверхности объектов при наличии сильных внешних акустических и электромагнитных помех.
Недостатки известной конструкции следующие:
- Имеется зазор между мембраной и корпусом, что не позволяет дезинфицировать устройство для применения в медицинских целях.
- При работе кнопка включения должна быть нажата пальцами постоянно, что создает неудобство в работе, т.к. возникает напряжение в пальцах. Это обстоятельство отвлекает и мешает, особенно в экстремальных условиях и в тех случаях, когда пациент находится в излишне активном состоянии.
- Отсутствие акустической изоляции мембраны и чувствительного элемента от корпуса и расположение механического выключателя непосредственно на корпусе приводит к высокому уровню помех от акустических шумов, издаваемых при нажатии пальцем на выключатель, незначительном движении рук и тела слушающего, а также его собственного шума дыхания и сердцебиения, передаваемого через пальцы и корпус на чувствительный элемент стетоскопа.
- В момент включения стетоскопа слышен громкий щелчок в подключенных наушниках из-за переходных процессов в электрической схеме, вызванных резким нарастанием напряжения питания.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу устранения влияния перечисленных недостатков на результаты аускультации.
Технический результат полезной модели заключается в создании компактного, механически прочного прибора, с высокой технологичностью и низкой себестоимостью, в котором сохраняются все основные функции электронного стетоскопа с возможностью подключения к различным мини наушникам с разъемным соединением.
Технический результат достигается тем, что в электронном стетоскопе, состоящем из корпуса с выведенными на наружную поверхность датчиком включения и гнезда для разъема наушников, используемых для прослушивания, во внутренних отделах которого размещены батарея питания, усилителя, состоящего из печатной платы с размещенными на ней элементами электрической схемы, мембраны с пьезочувствительным элементом (ПЧЭ), выводы которого подключены к контактам печатной платы, имеются следующие конструкторские особенности:
- ПЧЭ, размещается на акустически изолированной от корпуса массивной шайбе, масса которой выбрана так, что акустический резонанс системы ПЧЭ-шайба находится в области частот, не входящих в полосу пропускания усилителя.
- Корпус устройства акустически и электрически изолирован от системы мембрана-ПЧЭ-шайба и экранирует ее от внешних помех.
- Входной усилитель выполнен на малошумящем полевом транзисторе с управляющим р-n переходом, причем ПЧЭ непосредственно подключен к затвору и истоку полевого транзистора усилителя.
- Выходная цепь первого каскада представляет собой полосно-пропускающий фильтр для подавления звуковых частот, не входящих в необходимую к прослушиванию полосу частот.
- Датчик включения не требуется удерживать в нажатом состоянии постоянно, т.к. механизм включения питания выполнен таким образом, что при нажатии на кнопку опция включения действует несколько десятков секунд.
- Датчик включения электрически соединен с печатной платой.
- Корпус разделен на верхний и нижний отдел разделительной перегородкой с отверстием для мягких проводов, соединяющих печатную плату и ПЧЭ.
- Конструкция стетоскопа выполнена сборно-разборной для замены элементов питания.
- Мембрана представляет собой эластичную тонкую пленку из силикона и выполнена съемной для очистки, дезинфекции или замены.
- Мембрана крепится на крышке уплотнительным кольцом.
- Крышка для мембраны выполнена съемной для доступа к элементам нижнего отдела.
- Корпус выполнен со съемной крышкой для доступа к элементам верхнего отдела.
- Корпус стетоскопа предпочтительно выполнить металлическим или с металлическим напылением на внутренней поверхности.
- Целесообразно применить элемент питания типа CR2032.
Сравнение заявляемого технического решения с обнаруженными аналогами, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют требованию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и фиг. 2.
Электронный стетоскоп содержит (фиг. 1) корпус 1 со съемной крышкой 2, верхним отделом для размещения батареи питания с контактным элементом 3, усилителя 4, состоящего из печатной платы с размещенными на ней элементами электрической схемы, выведенных на наружную поверхность корпуса 1 датчик включения 5 и гнездо для разъема наушников 6 (фиг. 2), нижним отделом с размещенными в нем мембраной 7, выполненной эластичной тонкой пленкой из силикона, ПЧЭ 8 и прикрепленной к нему на гелиевом соединении массивной шайбой 9.
Верхний и нижний отделы разделены перегородкой 10 с отверстием 11, через которое проходят выводы, выполненные мягким проводом, соединяющие ПЧЭ 8 и контакты печатной платы 4. Мембрана крепится на крышку для мембраны 12 и фиксируется с помощью уплотнительного кольца 13 (фиг. 1).
Принцип работы устройства состоит в преобразовании акустических сигналов при помощи ПЧЭ в электрический сигнал, который усиливается и фильтруется внутренней электрической схемой, питающейся от литиевого элемента питания типа CR2032, и поступает для воспроизведения в стандартные наушники.