Акустичний сенсор

Акустичний сенсор для реєстрації звуків життєдіяльності людини та тварин, який містить п'єзоелектричний чутливий елемент, встановлений в 3 клад наклеєна, з контактною поверхнею у вигляді тонкої, шарнірно прикріпленою к корпусу, мембрани, яка герметизує внутрішню полость сенсора, а тильна накладка, відповідно, обпирається на інерційну масу, яка жорстко з'єднана з корпусом. Схема запропонованого акустичного сенсора в розрізі представлена на фігурі 1, де 0 - поверхня тіла, 1 - мембрана, 2 - передня накладка, 3 - п'єзоелектричний стрижневий чутливий елемент, 4 тильна накладка, 5 інерційна маса, 6 - корпус сенсора, 7 - токопровідні сигнальні кабелі. Акустичний сенсор працює в такий спосіб. Звуки генеровані процесами життєдіяльності організму людини (звуки серця, дихальних шумів) передаються на поверхню тіла 0, а потім на мембрану сенсора 1, закріплену на шкіряному покриві і передній накладці 2, надходять на стрижневий п'єзоелектричний перетворювач 3, тильна накладка 4 і інерційна маса 5 сприяє появі деформації п'єзоелектричного матеріалу, що приводить до генерації змінної напруги - сигналу. Отриманий сигнал по струмопроводним кабелям 7 передається на підсилювач, де він підсилюється і потім реєструється електронною апаратурою. Перевірка ефективності запропонованого акустичного сенсора була виконана методом порівняння його чутливості з чутливістю датчика мікрофонного типу однакового розміру та маси. Товщина повітряного шару в камері мікрофонного датчика була 4,0мм. Порівняння було виконано при синхронному вимірюванні серцевих і дихальних шумів. Реєстрація серцевих і дихальних шумів проводилася на 3-х здорових добровольцях у віці 28-ти, 36-ти, 45-ти років. Під час вимірювання пацієнт знаходився в лежачому стані на кушетці. Звуки серця вимірювались двома датчиками (стрижневого і мікрофонного типу) у точці 5 (ліва сторона грудної клітини, верхівка серця), а дихальні шуми - в правій підключичній області в точці 2Пр. Датчики кріпилися до тіла пацієнта за допомогою двостороннього тонкого лейкопластиру на 14732 4 відстані 10мм один від одного. Реєстрації сигналів, що надходять з датчиків і наступна спектральна обробка їх виконана за допомогою комплекту апаратури фірми "Брюль і Кьер". Результати перевірки представлені на фігурі 2, в вигляді спектрів потужності звуків серця (крива 1-2) і дихальних шумів (крива 3-4). Непарні криві відповідають сенсорові з повітряною камерою, парні - сенсорові запропонованого авторами. Літерою "А" позначені спектри електронних шумів апаратури. Як видно з фігури 2 спектральні рівні звуків серця обмірювані датчиком стрижневого типу на 10-12дБ вище відповідних спектральних рівнів (крива 2), обмірюваних датчиком мікрофонного типу з повітряною камерою (крива 1), а частотна смуга, в якій можна робити виміри від 300Гц до 600Гц. Подібна картина спостерігається і при реєстрації звуків подиху. Але в цьому випадку ми бачимо, що ефективність датчика стрижневого типу вище датчика мікрофонного типу на великих частотах 12-16дБ, а частотний діапазон так само збільшується від 800Гц до 1500Гц. Усе це підтверджує високу ефективність запропонованого сенсора. Джерела інформації: 1. Электронный стетофонендоскоп HP STETHOS Руководство пользователя, Hewlett Packard. 2. Wodichka G.R., Kraman S.S., Zenk G. M., Pasterkamp H. Measurement of respiratory acoustic signals. // Chest. - 1994. - Vol. 106(4). - P. 11401144. 3. И.Ю. Гончарова. Датчик для регистрации шумов дыхания на основе микрофона. Акуст. вісник 2001, т. 3, №4, с. 56-62. 4. Минограф 88 SIEMENS, Руководство по эксплуатации: Датчик пульс/фоно 860. 5. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. M.: Изд-во МГУ, 1960. 335 с. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 14732 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601