Электронный стетоскоп

)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ТЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Электронный стетоскоп содержит микрофон, усилители, генератор,.блок задания начала зоны, бло)",задания окончания зоны, АЦП, элементы И, компаратор, схемы сравнения, блок индикации, блок выбора информации, формирователи импульсов, счетчики, триггеры, блок памяти, блок управления,.ЦАП, элементы ИЛИ, регистр, телефон, переключатель режимов работы, элементы НЕ. Цель изобретения - повышениедостоверности прослушиваемой информации. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.(21) 485416,5 (22) 27.07,90 (46) 07.08.92 (71) Институ русский госу шенствован (72) В.А,Зайк вич,(56) Авторско М 1595472, (54) ЭЛЕКТР 14 Бюл. М 29т электроники АН БССР дарственный институт ия врачейа, А.Г,Мрочек и В,И.Ш и Белосоверешкее свидетельство СССРл. А 61 В 7/04, 27,06.8ОН НЫЙ.СТЕТОСКОП Ы Изобретение относится к области меди- Наиболее близким к предлагаемому явцинской техники и может найти примейение ляется электронный стетоскоп, состоящий в кардиологии и терапии, , из первого и второго усилителей, коммутаИзвестно устройство для аскультации тора, телефона, первого триггера, ключа, сердца - электронный стетоскоп, состоя- элемента задержки, генератора импульсов, щий из последовательно соединенных мик- элемента И, счетчика импульсов, .первого рофона, усилителя и стетотелефона, Однако . регистра, второго регистра. элемента сравустройство не позволяет осуществлять вы- нения, трех формирователей импульсов и слушивание отдельных фаэ сердечного цик- вычислительного блока. Устройство позвола, из-за чего не обеспечивается ляет достоверно выделять фазовые комподостоверное прослушивание диагностиче-. ненты сердечного цикла в момент их ской информации реального присутствия на входе стетоскопа,Однако когда выделенная устройствомИзвестно устройство для аскультеции компонента сердечного цикла кончается, то сердца, состоящее из микрофона, усилите- в устройстве на выходе образуется область: ля, коммутатора истетотелефона,усилителя умолчания, во время которой шумы сердца биопотенциэлов, двух компараторов, счет.- не прослушиваются, Очередное прослушиного триггера, двух одновибраторов и пере- вание начинается только при поступлении кл ючателя. на вход устройства следующего выделяемоВо время своей работы устройство не го устройством участка фазы в сердечном обеспечивает достоверного выделения и цикле. Причем эти участки сихронизироваоценки отдельных зон в цикле сердечной ны с моментом появления в электрокэрдиодеятельности. сигнале зубца Т. что не позволяет10 20 25 30 35 40 прослушивать участок кардиоцикла, где находится сам зубец Т, Из-за этого снижается достоверность прослушиваемой диагностической информации,Целью изобретения является повышение достоверности прослушиваемой диагностической информации за счет обеспечения непрерь вности прослушивания и независимого от фазы выделения произвольных зон сердечного цикла,Для достижения цели в устройство введены такие новые блоки, как блок управления, блоки задания начала и окончания зоны, аналого-цифровой преобразователь, 1 блок индикации, блок выбора информации, две схемы сравнения, блок памяти, элемент И, цифроаналоговый преобразователь; второй счетчик и элемент ИЛИ. Стало возможным, благодаря кодовому заданию зоны прослушивания кардиосигналов в любой фазе кардиоцикла, аналого-цифровому преобразованию кардиосигналов в выбранной зоне и занесению этой информации в память с одновременным подсчетомчисла импульсов в зоне, периодическому сравнению этого числа с вновь просчитываемым числом,импульсов в выбранной зоне и последовательному считыванию информации во времядлительности каждого цикла зоны с периодическим в каждом кардиоцикле обнОвлением памяти и плавным изменением размера зоны со сканированием ею кардиоцикла и подачей на выход устройства сигналов с выбранной зоны как во время записи информациив память, так и во все остальное время кардиоцикла (до следующего обновления ее в зоне), а также непрерывного, сколько требуется для диагностики, прослушивания сигналов в выбранной зоне кардиоцикла повысить достоверность получаемой диагностической информации.Ка фиг.1 - 13 приведены схемы работы электронного стетоскопа и входящего в него блока управления, которые содержат микрофон 1, первый усилитель 2, генератор 3, второй усилитель 4, блок 5 задания начала зоны, блок 6 задания окончания зоны, аналого-цифровой преобразователь 7, первый элемент И 8, компаратор 9, первую схе- му 10 сравнения, блок 11 индикации; блок 12 выбора информации, первый формирователь 13 импульсов, первый счетчик 14, вторую схему 15 сравнения, первый триггер 16, блок 17 памяти, блок 18 управления, второй триггер 19, второй элемент И 20, цифроаналоговый преобразователь 21, второй счетчик 22, первый элемент ИЛИ 23, регистр 24, третью схему 25 сравнения, 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 формирователь 33 импульсов, четвертый элемент НЕ 34 и третий формирователь 35 импульсов,Микрофон 1 подключен к входу первого усилителя 2, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 7, второй вход которого подключей к генератору 3, а группа выходов подключена к первой группе входов блока памяти 17 и к группе входов блока выбора информации 12, группа выходов которого соединена с группой входов цифроаналогового преобразователя 21, выход которого подключен к телефону 26, и с второй группой входов блока 17 памяти, Входная шина подключена к входу второго усилителя 4, выход которого соединен с входом компаратора 9, выход которого подключен к первому формирователю 13 импульсов и к второму входу первого элемента И 8, первый вход которого соединен с генератором 3, а выход подключен к первому входу первого счетчика 14, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя 13 импульсов, а группа выходов первого счетчика 14 подключена к блоку 11 индикации и к второй группе входов первой и второй схем 10 и 15 сравнения, первые группы входов которых подключены, соответственно, к выходам блоков 5 и 6 задания начала и окончания зоны, а выходы соединены соответственно с вторым и первым входами первого триггера 16, выход которого подключен к входу блока 18 управления, третий выход которого соединен с вторым входом блока 12 выбора информации, четвертый выход соединен с четвертым входом блока 17 памяти, первая группа выходов соединена с группой входов второго триггера 19, вторыми входами первого элемента ИЛИ 23, вторым и третьим входами регистра 24,четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока 18 управления. В ыход второго триггера 19 подключен к второму входу второго элемента И 20, первый вход которо го соединен с выходом генератора 3, а выход подключен к пятому входу блока 17 памяти, третья группа входов которого, первая группа входов регистра 24 и первая группа входов третьей схемы 25 сравнения соединены с группой выходов второго сче 1 чика 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 сравнения, вторая группа входовкоторой соединена с группой выходов реги- . На фиг.12 и 13 приведены временныестра 24. диаграммы, поясняющие работу стетоскопаВыход первого триггера 16 подключен и входящего в него блока 18 управления,к входу второго элемента НЕ 30 и к входу Электронный стетоскоп работает следутретьего формирователя 33 импульсов, вы ющим образом,ход которого и выход второго формировате- Переключатель режимов работы 27 усля 35 импульсов является первой, группой танавливается в положение "Подготовка",выходов блока 18 управления, Выход треть- чем обеспечивается режим подготовки устего формирователя 33 соединен с входом ройства к работе по выбору и непрерывномучетвертого элемента НЕ 34, выход которого 10 прослушиванию произвольной зоны в люявляется вторым выходом блока 18 управле- бай из фаз сердечного цикла. В этом режимения. Выход второго элемента НЕ 30 соеди- непрерывно прослушивается весь сердечнен с входом третьего формирователя 35 ный цикл и принимается решение, какуюимпульсов, с вторым входом второго эле- зону необходимо тщательно прослушивать,мента ИЛИ 29 и с входом третьего элемента 15 или с какого места сердечного цикла и,.;НЕ 31, выход которого подключен к второму какой длительностью вести (посредствомвходу третьего элемента,ИЛИ 32, выход одновременного перебора с одинаковыикоторого является четвертым выходом бло- шагом на новое значение кодов начала ика 18 управления, Выход переключателя 27 окончания зоны в блоках задания канала 5режимов подключен к входу первого эле и окончания зоны 6) прослушивание непремента НЕ 28, выход которого соединен с рывно перемещаемого по временй.участкапервым входом третьего элемента ИЛИ 32зоны) сердечного цикла,и с первым входом второго элемента ИЛИ Таким образом, принимается решение,29, выход которого является третьим выхо-с какой длительностью непрерывно прослудом блока 18 управления. 25 шиваемой.зоны проводить полуавтоматичеЭлементы устройства представлены ское динамическое сканированиеследующим образом; первый и второй уси- сердечного цикла(от момента времени г долители 2 и 4 - микросхема мс) типа К 118, момента времени с), В этом режиме электК 553; генератор показан на фиг,З, где мс, рокардиосигнал (ЭКС) с входной шины уси 001 К 155 ЛА 8, мс. 002 - К 155 А,"3; блоки 5 30 ливается блоком 4, и на компараторе 9и 6 приведены на фиг.4, где 51, Я 2, Яз - выделяется момент появления зубца В впрограммируемые переключатели единиц,каждом кардиоцикле. По сигналу с блокадесятков и сотен типа ПП 1, а х/у - преоб в момент времени т 1 устанавливается вразователи двоично-десятичного кода и исходное состояние счетчик 14, который. двоичной (мс. К 155 ПР 6); блок 7, серийно 35 просчитывает приходящее с блока 8 завыпускаемый модульный АЦП Ф 7077/1; время с 2 - 11 количество импульсов, выраэлементы И 8, 20 - мс.К 155 ЛИ 1, компара- батываемых генератором 3.тор 9 - мс, К 284 А 1; блоки 10,15 и 25 при- Это число импульсов прямо пропорведены на фиг,5, в нем использованы мс. ционально длительности кардиоцикла и,К 555 СП 1, выходной сигнал (А= В) которых 40 например, при частоте генератора 1000 Гцинвертируется мс, К 155 ЛН 1; блок индика- за период кардиоцикла, равного примерноции,11 для примера 10-ти разрядного кода 1 с, на счетчик 14 поступит 1000 импульс блока 14 показан на фиг.6; схема блока сов. С выхода счетчика 14 код числа им 12 фиг.7) выполнена на мс,К 155 ЛП 8, блок пульсов преобразуется блоком индикации. 13 - мс. К 155 АГЗ, блок 14 - мс, К 155 ИЕ 2, 45 11 и отображается на его индикаторахблок 16 и 19 - мс. К 155 ТМ 2, блок 17 по-,. АЛС- АЛСв форме четырехзначногостроен на мс. К 134 РУ 6. Блок 18 управле- десятичногочисла Г 4, равного числу постуния выполнен на следующих элементах: пивших импульсов, т,е, М =1000, По зна. переключательрежимов 27 - тумблертипа чению величины числа К на экране блокаТП, коммутирующий уровень "0 В" на вход 50 индикации и с учетом того. что длина сиспервого элемента НЕ в режиме "Подготов- толической фазы ВТ от длины фазы сер еча" и "5 В" в режиме "Работа" (фиг 8); эле-; ного цикла РВ определяется вменты 28, 30, 31 и 34 - мс. К 155 ЛН 1, .соответствии с выражением ЯТ = 0,39 ВВ,33 и 35 - м .элементы 29 и 32 - мс. К 155 ЛЕ 1, элементы легко находится положение з б Ти зу ца отнои - мс. К 155 АГЗ или мс. К 155 ЛН 1 55 сительно зубца й, и принимается решение,(ф ), ок 1 приведен на фиг.10. элемент какую прослушивать зону кардиоцикла икакИЛИ 23 выполнен на мс, К 155 ЛАЗ (фиг,11). ею сканировать полный сердечный цикл.Регистр 24 - мс. К 155 ИР 13.За начало фазы взято время 1 з, за окон- вующие временам начала зоны сз код (код чание - 14, Соответственно, количество про- (блока 5) = код (1 з) и окончания зоны (код шедших на вход блока 14 за время сз(блока 6) =код(14,схемами 10 и 15 сравнеимпульсов составляет примерно 100, т,е. ния в заданные моменты времени сз и сл время сзсоставляет 10 от всего периода 5 формируются сигналы, устанавливающие кардиоцикла, а за время с 4-12 пройдет при- на время 1 а - 1 з в единичное состояние пермерно 350 импульсов, т,е. время 14 - т 2 со- выйтриггер 16, Сигналсвыходатриггера 16, ставляет 35 Д от всего периода пройдя через второй элемент НЕ 30 и втокардиоцикла. Практически величины числа рой элемент ИЛИ 29, разрешает блоку 12 импульсов с времени начала и окончания 10 передавать информацию в блок 21. В этоже эоны и соответствующие им коды не влияют время 14 - 1 з та же информация, заносится в на функционирование устройства в режиме блок 17 памяти (имеет место разрешающий "Подготовка". Значение кодов начала и записьсигнал с четвертого выхода блока окончания зоны устанавливаются блоками 18),задания начала и окончания зоны 5 и 6 как 15 Занесение информации в блок 17 осув режиме "Подготовка", так и в режиме "Ра- ществляется следующим образом, По начабота". В режиме "Работа" равномерным из- лу зоны прослушивания (Тач, = 1 з), т.е. по менением величин кодов на блоках 5 и 6 сигналу с выхода триггера 16 в блоке 18 осуществляется сканирование всего перио- формируется импульс, устанавливающий в да кардиоцикла. Эта особенность работь 1 20 единичное состояние второй триггер 1.9, за устройства,т.е,возможностьзадания,изме- время нахождения которого в единичном нения и перемещения зоны прослушивания состоянии через второй элемент И 20 на характеризует один, не самый главный па- пятый вход блока 17 памяти поступают сиграметр предлагаемого электронного стето- налы, по которым в блокпамяти в соответскопа - возможность прослушивания и 25 ствии с адресом, поступающим с второго сканирования сердечного цикла. Не менее счетчика 22 записываются коды преобразосущественнымвработеэлектронногостето- ванных за время 14 - 1 з блоком 7 сигналов скопа является то; что прослушивание вы- прослушиваемой в это время зоны сердечбранной зоны осуществляется непрерывно ного цикла. Поступление сигналов на пятый во времени, что происходит при работе уст вход блока 17 прекращается по моменту. ройства в режиме "Анализ" сравнения в блоке 15 кода окончания зоны,В режиме "Подготовка" поступающие заданного в блоке 6,с поступившим исоотдляпрослушивания акустические сигналы о ветствующим ему кодом с первого счетчика работе сердца с микрофона 1 через усили(счетчик 14 к этому моменту времени протель 2 подаются на вход блока аналого-циф считает цисло импульсов, поступивших эа рового преобразователя .7, где они в время 14 - сзс генератора 3. С выхода тригсоответствии с поступлением сигналов с ге- гера 16 поступает высокий уровень сигнала, нератора 3 преобразуются в цифровую фор- по которому в блоке управления вырабатыму и через блок 12 выбора информации вается импульс, которым триггер 19 перевопоступают на вход цифроаналогового пре дят в нулевое состояние(в.д, М 12, фиг.12) и образователя 21, с выхода которого прослу-соответственно сигНал с его выхода, постушиваются с помощью телефона 26, Во пающий на йервый вход элемента И 20, завремя режима "Подготовка" (начало режима прещает прохождение через элемент И 20 Тпн, окончание режима Тпо) с выхода пере- импульсов с генератора 3 на пятый вход ключателя 27 режимов поступают на вход 45 блока 17 памяти. ,первого элемента НЕ 28 низкий сигнал, ко- В то же время сигнал с второго выхода тарый им инвертируется и с третьего выхода блока 18 поступает на четвертый вход реги- блока 18 разрешает блоку 12 передавать стра 24 и вместе с сигналами первой группы поступающую на него с блока 7 информа- выходов блока 18 обеспечит занесение в цию на преобразование в блок 21. Высоким 50 регистр 24 кода с выхода второго счетчика уровнем сигнала с четвертого выхода блока 22 (этот код равен просчитанному блоком 22 18 запрещается на это время занесение ин- числу импульсов, поступающих с генератоформации в блок 17 памяти, ра 3 за время м - 1 з. После занесения вВ режиме "Анализ" с блока 27 поступает регистр 24 кода со счетчика 22 сигнал ссигнал(высокий уровень напряжения), кото первой группы выходов блока 18 через элерый, пройдя через элементы 28 и 32, разре- мент ИЛИ 23(где осуществляется необходишает заносить информацию в блок 17 мая временная задержка, устанавливает в памяти. В это же время, когда уже выбраны начальное состояние второй счетчик 22, и установлены на блоках 5 и 6 некоторые просчитанный которым за время 14 - тз код коды (код блока 5 и код блока 6), соответстуже находится в регистре 24 и соответствен- числа импульсов с генератора 3, равны коду но с его выхода поступает для срэвнейия на . блока 5 (код бл.5).-.код 1 з, устанавливается блок 25, Импульсы же с генератора 3 про- триггер 16 и блок 18 управления организодолжают поступать на вход второго счетчи- вывает очередное обновление записанной кэ 22, который их просчитывает в том же 5 во время т 4 - 1 зинформации, которое закан- цикле времени 14 - тз. чивается при соотношении, когда код бл,61:Выходной код блока 22 является адрес- =код с 4). Этим обеспечивается периодиченым ходом блока 17 памяти, по которому с ское обновление блока 17 памяти данными- блока памяти происходит счйтывание всех непрерывно прослушиваемой зоны. посто- кодовых слов, записанных в него в течение 10 янное прослушивание которой распрострапредыдущего цикла записи информации; няется при этом на веСь кардиоцикл, в то соответствуЮщегО периоду времени М - 1 з, время кэк между кардиоциклами (зубцами На управляющем входе блока 17 памяти в Я) происходят изменения в информации зозто время устанавливается вы рабаты вае- ны т 4 - тз, которые полностью учтены устрой мый блоком управления сигнал, разрешаю ством.щий с него (блока 17) чтение информации. Таким образом, на выходе телефона по- Когда код с выхода счетчика 22, поступаю- стоянно прослушивается одна и та же предщий также на вторые входы схемы 25 срав- варительно заданная и выбрайнэя нения, сравнится с кодом с регистра 24 (в устройством зона одной из фэз; или однозто время все данйые с блока памяти счита временно из обеих фаз (систолической и дины), сигналом с выхода блока 25 второй астолической) кардиоцикла, чтормируемая счетчйк 22 вновь переведен в нулевое состо-:устройством зона прослушивается неограяние и соответственно подготовлен для оче- ниченное время и в.нее включаются все имередного подсчета в цикле, равным ющие место за время прослушивания ИСХОДНОМУ ЦИКЛУ 14 - .гз сигналОв С гЕнЕРато измененияв выбранной зоне кардиоцикла.ра 3, Зону прослушивания можно изменять какТак будет продолжаться столько раз идискретно, тэк и йлавно сравномерным песоставит такое время, какое необходимо ремещением ее по всему кэрдиоциклу, что для достаточного и полного прослушиванияобеспечивает непрерывность сканированиявыбранной блоками 5 и 6 зоны:ердечного 30 и прослушивания кардиосигналов и соотцикла (в каждом цикле считывания выход- ветственно повышение достоверности проные коды блока 17 памяти поступают кэ Слушиваемой " диагностической вход блока цифроаналогового преобразова- информации.ния 21, с выхода которого и прослушиваются телефоном 26). Если же значения кодов 35 ф о р м у л а и з о б р е т е н и янэ блоках 5 и 6 будут постепенно и равномерно изменяться, то пр 6 слушиваемая зона 1. Электронный стетоскоп, содержащий также будет плавно перемещатьсяпо всемумикрофон, подключенный к входу первого периоду сердечного цикла,. усилителя, генератор, соедйненный с перДля выбора новой величИны цикла 14" 40 вым входом первого элемента И второ( гз (его увеличения или уменьшения) или же . вход которого подключен к выходу компарадля скорейшего переходанапрослуШйва- - тбра", сбединейному по вйходу с первым ние новой зоны, значительно удэленйой От формирователем импульсов, а по входу - с зоны И -1 з, целесообразно устройство пе-подключенным к входной шине вторым усиревести в режим "Подготовка", оценить на 45 лителем, первый счетчик, первую схему блоке 11 индикации величину кода всего сравнения,первый и второй триггеры, ресердечного цикла и задать новые значения гистр и телефон, о т л й ч а ю щ и й с я тем, Тнач(тз) и Ткон (14) зоны непрерывного прослу- что, с целью повышвниЯ достоверности прошивания отдельных компонент сердечнбгб " слушиваемой диагностической информацикла (разумеется, что задавать блоком 6 50 ции, в него введены блок управления, блок.значения кода Ткн необходимо не большим . Задания начала зоны, выходы которого подтого значения, которое отображается на ключены к первой группе входов первойлоке 1, т.е, не большим значения числа . схемы сравнения, последовательно соедиимпульсов с гейерэтора 3, просчитанных . ненные аналого-цифровой преобразовэсчетчиком 14 завремямеждудвумязубцами 55 тель, блок выбора информации иЙ кардиоциклов - время т 2 - 11, цифроаналоговый преобразователь, выходВ каждом кардиоцикле при прохожде- которого подключен к телефону, причемнии зубца Й блок 13 формирует сигнал уста- первый вход аналого-цифрового преобразоновки счетчика 14 в начальное состояние и вателя соединен с выходом усилителя, а втосоответствейно при очередном подсчете им рой вход - с вы- с выходом генератора,последовательно соединенные блок задания окончания зоны, вторая схема сравнения и блок индикации, последовательно соединенные второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу генератора, а второй вход - к выходу второго триггера, блок памяти, первая группа входов которого подключена к выходу аналого-цифрового преобразователя, а вторая группа входов - к блоку выбора информации, последовательно соединенные третья схема сравнения, элемент ИЛИ и второй счетчик, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выходы - с третьей группой входов блока памяти, первой группой входов третьей схемы сравнения, вторая группа входов которой подключена к группе выходов регистра, первой группой входов регистра, второй и третий входы которого соединены с вторыми входами элемента ИЛИ, входамивторого триггера и первой группой выходов блока управления, второй выход которого подклачен к четвертому входу регистра, третий выход - к второму входу блока выбора информации, а четвертый выход - к четвертому входу блока памя,: ти, гятый вход которого соединенсвыходомвторого элемента И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом перваго счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выходы - с вторыми группами входов первой и второй схем сравнения, 5 выход которой подключен к первому входупервого триггера, второй вход которого со- .единен с выходом первой схемы сравнения, а выход - с входом блока управления,2, Стетоскоп поп,1,отл ича ющий с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные переключатель режимов работы, первый элемент НЕ и второй элемент ИЛИ, выход которого подключен к третьему выходу блока управления, 15 также последовательно соединенные второй и третий элементы НЕ и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к.четвертому выходу блока управления, а второй вход - к входу второго элемента ИЛИ, второй 20 вход которого соединен с выходом второгоэлемента НЕ, который через второй формирователь импульсов подключен к одному из первой группы выходов блока управления, другой изкоторых через третий формирова тель импульсов соединен с входами блокауправления и второго элемента НЕ, а через четвертый элемент НЕ - с вторым входом блока управления. 30