Педіатричний аудіометр

Педіатричний аудіометр, що містить послідовно зв'язані генератор широкосмугового шуму, комутатор, формувач тестового сигналу та масштабний перетворювач, телефон у вигляді гучномовця, послідовно зв'язані блок індикації і 3 39052 [Патент України UA 3897 С1, А61В5/12, 1994; Семейство микроконтроллеров MSP430x1xx. Руководство пользователя: Пер. с англ. -М.: серия “Библиотека Компэла”. ЗАО «Компэл», 2004. 368с.]. Даний засіб має недоліки, які характерні для уже розглянутого вище аналога: обмежені функціональні та діагностичні можливості, що обумовлено тими ж причинами. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є обраний за прототип діагностичний аудіометр, що містить послідовно зв’язані звуковий генератор, перший формувач тестового сигналу, перший масштабний перетворювач, перший комутатор та один або декілька телефонів, послідовно зв’язані одна або декілька кнопок пацієнта, блок узгодження, мікрокомп’ютер та принтер, один або декілька кісткових вібраторів, підключених по входу до др угого ви ходу першого комутатора, послідовно зв’язані генератор широкосмугового шуму, кодокерований смуговий фільтр, другий комутатор, другий формувач тестового сигналу та другий масштабний перетворювач, а також блок індикації і клавіатури, при цьому другий ви хід мікрокомп’ютера зв’язаний із входом звукового генератора, третій вихід - з другим входом першого формувача тестового сигналу, четвертий та п’ятий виходи - з др угими входами відповідно першого та другого комутаторів, шостий вихід - з другим входом кодокерованого смугового фільтра, сьомий вихід - з другим входом другого формувача тестового сигналу, а вхід - із виходом блока індикації і клавіатури, третій вхід першого комутатора зв’язаний з виходом другого масштабного перетворювача, вихід генератора широкосмугового шуму підключений до третього входу др уго го комутатора. [Деклараційний патент України UA 62853А, А61В5/12, 2003]. Недоліком цього засобу є обмежені функціональні можливості, що обумовлено неможливістю встановити у новонароджених їх зорової реакції на світловий стимул під час проведення слухового скринінгу, що значно звужує діагностичні можливості обслуговуючого персоналу під час таких експрес-обстежень. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити аудіометр шляхом введення в нього блока світлової стимуляції, зв’язаного по входу з виходом мікрокомп’ютера, що забезпечить формування імпульсних світлови х стимулів для новонароджених дітей під час проведення скринінгових обстежень слуху та дозволить визначати наявність у ни х зорової реакції, розширивши тим самим функціональні і діагностичні можливості засобу. Поставлена задача виконується тим, що в аудіометрі, який містить послідовно зв’язані генератор широкосмугового шуму, комутатор, формувач тестового сигналу та масштабний перетворювач, телефон у вигляді гучномовця, послідовно зв’язані блок індикації і клавіатури, мікрокомп’ютер та звуковий генератор, при цьому другі входи комутатора та формувача тестового сигналу зв’язані відповідно з другим та третім виходами мікрокомп’ютера, згідно з корисною моделлю, що 4 заявляється, в неї введено блок світлової стимуляції, підключений до четвертого виходу мікрокомп’ютера, при цьому вихід звукового генератора підключено до третього входу комутатора, а ви хід масштабного перетворювача зв’язаний з телефоном. Запропоноване рішення забезпечує формування імпульсних світлови х стимулів для новонароджених дітей під час проведення скринінгових обстежень слуху, що дозволить визначати наявність у них зорової реакції, розширивши тим самим функціональні і діагностичні можливості засобу. При проведенні автором патентних досліджень в доступних джерелах інформації з даної галузі те хніки не виявлено технічних рішень, що характеризуються сукупністю ознак заявленої корисної моделі. Порівняльний аналіз запропонованого технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що педіатричний аудіометр, який заявляється, відрізняється від відомого рішення наявністю як нововведеного блока світлової стимуляції, так і двох додаткових зв’язків: виходу звукового генератора з третім входом комутатора та ви ходу масштабного перетворювача з телефоном у вигляді гучномовця. Це свідчить про наявність нових істотних ознак, тобто про відповідність заявленої корисної моделі критерію “новизна”. Промислова придатність підтверджена виготовленням зразків педіатричного аудіометра із застосуванням зазначеної нижче електронної елементної бази та отриманими позитивними результатами їх випробувань. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 наведено її структурну схему, на Фіг.2 - приклад побудови формувача тестового сигналу, а на Фіг.3 - приклад схеми електронного ключа. Педіатричний аудіометр складається із генератора 1 широкосмугового шуму, виконаного, наприклад, на основі інтегральної схеми генератора шуму типу ММ5437 фірми National Semiconductor Inc., звукового генератора 2, виконаного, наприклад, на основі інтегрального цифрового синтезатора частоти типу AD9835 фірми Analog Devices, які підключені до інформаційних входів комутатора 3, що являє собою мультиплексор (2 входи на 1 вихід) аналогових сигналів, виконаний, наприклад, на мікросхемі типу CD4053 фірми Various. Корисна модель містить також формувач 4 тестового сигналу, виконаний, наприклад, у вигляді інтегрального цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) 11, одноканального регульованого масштабного перетворювача (ОРМП) 12 на базі інтегрального операційного підсилювача (ОП) зі змінним коефіцієнтом перетворення типу SSM2018T фірми Analog Devices та електронного ключа 13 (Фіг.2). В свою чергу ключ 13 може бути виконаний, наприклад, на основі резисторної оптопари (світлодіод+резистор) з ОП (Фіг.3), наприклад, типу AD822 фірми Analog Devices, на вхід світлодіода якої поступає імпульсний сигнал з виходу мікрокомп’ютера 8, що призводить на час тривалості імпульсу цього сигналу до різкого зменшення опору резистора оптопари 5 39052 та, як наслідок, різкого збільшення коефіцієнта перетворення операційного підсилювача і формування тонального стимулу. Інерційність оптопари дозволяє сформувати передній та задній фронти стимулюючого сигналу. [П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники: Пер. с англ.- 5-е изд., перераб. -М.: Мир, 1998. 704с.]. Окрім цього, аудіометр містить також масштабний перетворювач (МП) 5, виконаний на базі інтегрального підсилювача, наприклад, типу AD743 фірми Analog Devices, а також телефон 6 у вигляді малогабаритного гучномовця, наприклад, типу KPSP4595MN-08/0,25G, який виконує функцію електроакустичного перетворювача для генерації акустичних стимулів в режимі вільного звукового поля в напрямку обстежуваної дитини. Іншими складовими структурної схеми корисної моделі є блок 7 індикації та клавіатури, який здійснює індикацію вибраних режимів обстеження, частоти та рівня інтенсивності стимулу, мікрокомп’ютер 8, виконаний на основі мікропотужного однокристального мікроконтролера, наприклад, серії MSP430 фірми Texas Instruments, який забезпечує керування роботою блоків та вузлів корисної моделі, а також нововведений блок 9 світлової стимуляції, виконаний на основі 3-х включених паралельно над яскравих світловипромінюючих діодів, наприклад, типу ЕР204К фірми Para Light. Живлення педіатричного аудіометра здійснюється від акумуляторної батареї 10, наприклад, фірми Panasonic, яка є змінною та може періодично перезаряджатися. Принцип роботи запропонованого рішення полягає у реалізації методу тональної порогової аудіометрії в режимі вільного звукового поля (при цьому в якості акустичних стимулів застосовуються тони фіксованої частоти, наприклад, 500Гц, 1000Гц, 2000Гц, 4000Гц або широкосмуговий шум), а також в генерації світлових стимулів з фіксованою частотою, наприклад, 5Гц. Розглянемо роботу корисної моделі при реалізації нею вищевказаного. В режимі генерації тональних акустичних стимулів, який встановлюється шляхом натиску на одну із клавіш блоку 9, генератор 2 (керований мікрокомп’ютером 8) формує синусоїдний тон фіксованої амплітуди вибраної обслуговуючим персоналом (шляхом натиску на іншу клавішу блоку 9) частоти, який поступає через комутатор 3 на керований блоком 8 формувач 4 тестового сигналу. На його виході формується імпульсний тональний сигнал, тривалість та форма фронтів наростання і спадання якого визначається резисторною оптопарою ключа 13 блока 4. Власне вихідний сигнал комутатора 3 надходить на вхід ОРМП 12 формувача 4, де спочатку здійснюється регулювання тону по амплітуді. Коефіцієнт перетворення К ОРМП 12 керується вихідною напругою UN РЕГ ЦАП 11, яка в свою чергу визначається управляючим кодом NРЕГ з виходу мікрокомп’ютера 8. При застосуванні в якості ОРМП 12 ОП типу SSM2018T, для якого справедливим є співвідношення Uвих е = (-а ×Uрег ) × Uвх , можна записати: 6 При а=4, що визначається як номіналами елементів схемотехнічного рішення ОП типу SSM2018T, так і температурою оточуючого середовища (в даному випадку кімнатною температурою), коефіцієнт перетворення ОРМП 12 в ¶Б буде мати наступний вигляд : К¶Б=1¶Б при UN РЕГ=-28,78мВ. звідки К¶Б=1¶Б при UN РЕГ=-28,78 мВ. Знак "мінус" означає, що збільшення коефіцієнту підсилення на 1¶Б досягається шляхом зменшення напруги керування на виході ЦАП 11 на 28,78мВ. Якщо розрядність n застосованого ЦАП 11 складає, наприклад, 12 двійкових розрядів, то при динамічному діапазоні його вихідної напруги, наприклад, 5В ступінь її квантування Umax - U min дорівнює 1,22мВ. qU = 2n - 1 Це означає, що зміна коефіцієнта перетворення К¶Б ОРМП 12 на 1¶Б забезпечується шляхом зміни коду керування UNРЕГ на m=28,78мВ/1,22мВ»23 одиниці молодшого розряду. Тим самим стає можливим регулювання рівня інтенсивності тестового сигналу з досить високою роздільною здатністю (від десятих долів ¶Б), що досягається змінюванням мікрокомп’ютером 8 декількох одиниць молодшого розряду коду керування NРЕГ. Отриманий на виході ОРМП 12 тональний сигнал заданої частоти та рівня інтенсивності поступає через ключ 13 формувача 4 та після підсилення на МП 5 на гучномовець 6, де перетворюється в акустичний сигнал, який надходить в напрямку обстежуваної дитини. В залежності від наявності або відсутності її реакції обслуговуючим персоналом здійснюється змінювання інтенсивності та частоти стимулюючого сигналу шляхом натиску відповідних клавіш керування блоку 7. При цьому обслуговуючим персоналом реєструються рівні інтенсивності стимулів, які викликають реакцію на них дитини. В режимі генерації шумового стимулу, який встановлюється також за допомогою клавіш керування блоку 7 клавіатури та індикації, в якості вихідного функціонує генератор 1 широкосмугового шуму, сигнал з якого через комутатор 3, формувач 4, МП 5 та гучномовець 6 надходить в напрямку обстежуваної дитини. Аналогічно попередньому режиму, шляхом регулювання інтенсивності акустичного шумового стимулу та аналізу на нього реакції дитини визначається стан її слуху. Керування вибором частоти тонального сигналу, роботою комутатора 3 та формувача 4 здійснюється мікрокомп’ютером 8 шляхом формування кодових сигналів керування. При цьому для роботи формувача 4 мікрокомп’ютер 8 генерує окрім коду NРЕГ керування ЦАП 11 імпульсний сигнал, наприклад, частотою 5Гц, що забезпечує формування тестових стимулів (шумового або тонального) при проведенні слухо вого скринінгу. 7 39052 При проведенні останнього доцільним є одночасно зі слуховим проводити також зоровий скринінг шляхом аналізу реакції новонароджених дітей на світловий стимул, що є також надзвичайно важливим. Реалізація зазначеного досягається шляхом попереднього вибору даного режиму обстеження натиском відповідної клавіші блока 7 з наступним блокуванням мікрокомп’ютером 8 формувача 4 та генерацією на блок 9 світлової стимуляції імпульсної послідовності частотою 5Гц. Це призводить до періодичного включення та спалахів світловипромінюючих діодів блоку 9, розміщених на корпусі засобу. Направляючи світло з педі 8 атричного аудіометра в сторону обстежуваної дитини обслуговуючим персоналом визначається та аналізується її реакція на світловий стимул. Таким чином, проведені удосконалення корисної моделі розширюють її функціональні та діагностичні можливості за рахунок введення в неї блока світлової стимуляції, зв’язаного по входу з ви ходом мікрокомп’ютера, що забезпечує формування імпульсних світлових стимулів для новонароджених дітей під час проведення скринінгових обстежень слуху та дозволяє визначати наявність у них окрім слухової також зорової реакції. 9 Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко 39052 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601