Засіб для слухового ехоскринінгу

1. Засіб для слухового ехоскринінгу, який містить акустичний зонд з вушною втулкою та розміщені в зонді мініатюрні перший і другий телефони та мікрофон, послідовно зв'язані попередній підсилювач, смуговий фільтр, аналого-цифровий перетворювач, процесор та кодокерований генера 3 Іншою відомою є система реєстрації ОАЕ (Лисенко О. М. Сучасні методи та засоби дослідження слуху людини: Монографія. - К.: Видавництво "КВІЦ", 2002. - 176 с.), яка містить акустичний зонд з вушною втулкою та розміщені в зонді мініатюрні перший і другий телефони та мікрофон, послідовно зв'язані попередній підсилювач, фільтр верхніх частот (ФВЧ), АЦП, процесор та кодокерований генератор стимулів, а також дисплей, принтер, накопичувач на магнітному носії та пристрій клавіатури, підключений до другого входу мікрокомп'ютера, другий вихід якого зв'язаний з входом принтера, третій вихід - з входом дисплея, а четвертий вихід - з входом вказаного накопичувача, при цьому перший і другий виходи кодокерованого генератора стимулів підключені відповідно до входів першого і другого телефонів, а вихід мікрофона зв'язаний з входом попереднього підсилювача. Недоліком описаної вище системи є низька її завадостійкість, обумовлена впливом на процедури вимірювання та реєстрації різноманітних високочастотних (ВЧ) складових неінформативної частини спектра вхідного "ехо-сигналу", яка знаходиться в області частот вище 10-12 кГц. До недоліків слід також віднести наявність дротового зв'язку для збереження результатів обстежень в пристроях реєстрації (принтер) та накопичення (накопичувач), що дозволяє застосовувати систему лише в стаціонарних умовах та обмежує область її використання при проведенні слухового скринінгу в умовах палат родильних відділень лікарень, дитячих садків тощо. Найбільш близькою за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, і обрана як найближчий аналог є система реєстрації ОАЕ, що містить акустичний зонд із вушною втулкою та розміщені в зонді мініатюрні перший і другий телефони та мікрофон, попередній підсилювач, підключений до виходу вказаного мікрофона, послідовно зв'язані фільтр нижніх частот (ФНЧ) і ФВЧ, АЦП, процесор та кодокерований генератор стимулів, а також дисплей, принтер, накопичувач на магнітному носії та пристрій клавіатури, підключений до другого входу процесора, другий вихід якого зв'язаний з входом принтера, третій вихід - з входом дисплея, а четвертий вихід - з входом вказаного накопичувача, при цьому перший і другий виходи кодокерованого генератора стимулів підключені відповідно до входів першого і другого телефонів, а вихід попереднього підсилювача зв'язаний зі входом ФНЧ (Деклараційний патент України UA 70880А, МПК А61В5/12, 2004). Недоліком найближчого аналогу є наявність в ньому дротового зв'язку для виведення отриманих результатів дослідження слуху на зовнішні пристрої реєстрації (принтер) та накопичення (накопичувач) даних, що потребує проведення обстеження слухової системи лише в стаціонарних умовах та не дає змоги виконувати його при проведенні слухового скринінгу, наприклад, новонароджених в умовах палат пологових відділень центральних районних лікарень або пологових будинків, дітей дошкільного віку в умовах дитсадків тощо. Окрім цього, для найближчого аналогу характерна також низька його завадостійкість, що обумовлено до 59378 4 сить низьким (~5-12 мВ) рівнем вихідного сигналу мікрофона акустичного зонду системи, який необхідно передати через кабель довжиною декілька десятків сантиметрів на вхід попереднього підсилювача електронного блока системи. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити систему шляхом розміщення попереднього підсилювача, підключеного до виходу мікрофона, безпосередньо в акустичному зонді. Таке удосконалення системи забезпечить підвищення її завадостійкості шляхом суттєвого (~ декілька сот разів) збільшення відношення корисний сигнал/шум та, як наслідок, зменшення впливу перешкоджаючих сигналів на процедуру вимірювання «ехо-сигналу». Іншим удосконаленням системи є введення до неї радіомодему з антеною, вхід якого підключений до третього виходу процесора. Таке удосконалення корисної моделі забезпечить можливість її виконання у вигляді переносного портативного засобу та надасть змогу проводити скринінгові обстеження слуху в умовах палат пологових відділень лікарень або пологових будинків, дитячих садків, шкіл тощо. Отримані результати по закінченні обстежень можуть бути передані з засобу на зовнішню ПЕОМ через нововведений радіомодемз антеною (тобто бездротовий інтерфейс) для реєстрації результатів на папері принтера та/або запам'ятовування на магнітному носії в базі даних. Поставлена задача виконується тим, що в засобі для слухового ехоскринінгу, який містить акустичний зонд з вушною втулкою та розміщені в зонді мініатюрні перший і другий телефони та мікрофон, послідовно зв'язані попередній підсилювач, смуговий фільтр, аналого-цифровий перетворювач, процесор та кодокерований генератор стимулів, а також дисплей та пристрій клавіатури, підключений до другого входу процесора, другий вихід якого зв'язаний зі входом дисплея, при цьому перший і другий виходи кодокерованого генератора стимулів підключені відповідно до входів першого і другого телефонів, а вихід мікрофона зв'язаний зі входом попереднього підсилювача, згідно з корисною моделлю, що заявляється, її попередній підсилювач розміщено в акустичному зонді. Запропоноване рішення забезпечує підвищення завадостійкості засобу шляхом збільшення на виході його акустичного зонду відношення корисний сигнал/шум та, як наслідок, зменшення впливу перешкоджаючих сигналів на процедуру вимірювання «ехо-сигналу». Доцільним також є введення в засіб радіомодему з антеною, вхід якого підключений до третього виходу процесора, що надасть можливість виконання діагностичного засобу у вигляді переносного портативного пристрою та проведення скринінгових обстежень слуху, зокрема, в умовах палат пологових відділень лікарень або пологових будинків, дитячих садків, шкіл тощо. По закінченні обстежень результати можуть бути передані з засобу на зовнішню ПЕОМ через радіоканал для їх реєстрації на папері принтера та/або запам'ятовування. 5 При проведенні автором патентних досліджень в доступних джерелах інформації з даної галузі техніки не виявлено технічних рішень, що характеризуються сукупністю ознак заявленої корисної моделі. Порівняльний аналіз запропонованого технічного рішення з найближчим аналогом дозволяє зробити висновок, що засіб для слухового ехоскринінгу, що заявляється, відрізняється від відомого рішення як розміщенням попереднього підсилювача безпосередньо в акустичному зонді засобу, так і наявністю нововведеного радіомодема з антеною. Це свідчить про наявність нових істотних ознак, тобто про відповідність заявленої корисної моделі критерію «новизна». Промислова придатність підтверджена виготовленням зразків ехоскринера із застосуванням зазначеної нижче елементної бази та отриманими позитивними результатами їх випробувань. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 наведено її структурну схему; на фіг. 2 - схема встановлення акустичного зонда в зовнішньому слуховому проході обстежуваного: на фіг. 3 - приклад алгоритму роботи процесора; на фіг. 4 - приклад відображення на екрані дисплею результату обстеження у вигляді DP-грами, тобто сукупності рівнів звукового тиску (SPL Sound Pressure Level) "ехо-сигналу" на частотах продукту спотворення (Distortion Product). Засіб для слухового ехоскринінгу (фіг. 1) складається із акустичного зонда 1, що містить в собі два акустоелектричні перетворювачі у вигляді мініатюрних телефонів 2, 3, електроакустичний перетворювач на основі мініатюрного мікрофона 4 та попередній підсилювач 6, а також смугового фільтра 7, АЦП 8, кодокерованого генератора 9 стимулів, процесора 10, дисплея 11, радіомодема 12 з антеною 13, пристрою 14 клавіатури. Попередній підсилювач 6 та смуговий фільтр 7 можуть бути реалізовані на основі SMD-елементів та операційних підсилювачів, наприклад, типу LMV324D з низьким рівнем шумів, АЦП 8 являє собою інтегральний АЦП виробництва, наприклад, фірми Texas Instruments. Процесор 10 може бути виконаний на основі спеціалізованого інтегрального DSPмікропроцесора для обробки аудіосигналів, наприклад, типу TMS320VC5510 також фірми Texas Instruments. Як радіомодем 12 може бути застосований інтегральний радіомодем, наприклад, типу СС2560 також вказаної вище фірми, що підтримує через РСВ-антену 13 протокол бездротового інтерфейсу Bluetoth. Кодокерований генератор 9 стимулів, який може бути виконаний у вигляді здвоєного інтегрального ЦАП, наприклад, фірми Texas Instruments, забезпечує формування під керуванням процесора 10 двох тональних посилок різної частоти і тривалістю в декілька мілісекунд, які поступають відповідно на телефони 2, 3 стимулів. Як малогабаритний дисплей може бути застосований рідинно-кристалічний дисплей, наприклад, типу F51320GNY-LY-AFN фірми Optrex з числом елементів 128*64. 59378 6 Під час обстеження, режим, вид та параметри стимулу, число усереднень якоговстановлюється оператором за допомогою пристрою 14 клавіатури, акустичний зонд 1 шляхом вибору розмірів вушної втулки 5 щільно (герметично) встановлюється в зовнішній слуховий прохід обстежуваного (фіг. 2) з метою зменшення впливу зовнішніх шумів на процедуру вимірювання. Живлення засобу здійснюється від батареї 15, яка є змінною. Принцип роботи корисної моделі полягає у реалізації методу реєстрації сигналів ОАЕ на частоті продукту спотворення, що виникає та реєструється при стимуляції вуха двома тональними сигналами (Лисенко О. М. Сучасні методи та засоби дослідження слуху людини: Монографія. - К.: Видавництво "КВІЦ", 2002. - 176 с.). Розглянемо детально роботу корисної моделі при реалізації нею вищезгаданого методу з метою проведення слухового скринінгу. Сигнал ОАЕ на частоті продукту спотворення fDP реєструється при одночасній подачі у зовнішній слуховий прохід обстежуваного двох тональних стимулів з частотами f1, f2, при цьому структурами завитки внутрішнього вуха генерується «ехосигнал» на частоті (2f1-f2). Його інтенсивність залежить як від інтенсивності зовнішніх тональних стимулів, так і від співвідношення їх частот f1/f2. Зазвичай спектр сигналу звукового тиску всередині зовнішнього слухового проходу нормально чуючого обстежуваного містить складові f1, f2 зовнішніх стимулюючих тонів та обумовлену сигналом емісії структур завитку складову на частоті (2f1-f2) продукту спотворення. Рівень звукового тиску «ехо-сигналу» має діагностичну цінність та свідчить про стан внутрішнього вуха людини. Змінюючи співвідношення частот f1/f2 можна одержати інформацію про стан волоскових клітин будь-якої ділянки базилярної мембрани завитки внутрішнього вуха. Генерація акустичних тональних стимулів на фіксованих частотах із ряду від 500 Гц до 8000 Гц здійснюється в даному режимі обома телефонами 2, 3 акустичного зонда 1 одночасно через кодокерований генератор 9, який управляється процесором 10. Мікрофон 4 здійснює функціональне електроакустичне перетворення поточного звукового тиску, створюваного в герметизованому зовнішньому слуховому проході обстежуваного, в електричний сигнал, який після попереднього підсилення блоком 6 та смугової фільтрації з частотами зрізу, наприклад, 400 Гц та 12 кГц блоком 7 надходить на вхід АЦП 8. Процедура вимірювання блоком 8 здійснюється під керуванням процесора 10, який спочатку протягом фіксованого інтервалу часу формує в своєму оперативному запам'ятовуючому пристрої банк даних результатів вимірювання, отриманих на виході АЦП 8, які після цифрової фільтрації стимулів f1 та f2, присутніх у вхідному сигналі та подальшого швидкого перетворення Фур'є (фіг. 3) у вигляді даних окремої спектральної реалізації запам'ятовуються для послідуючих числових перетворень (Бендат Дж., Пирсол А. Прик 7 ладной анализ случайных данных: Пер. с англ. М: Мир, 1989. - 540 с.). Після цього процесор 10 здійснює для виділення "ехо-сигналу" із фонового шуму процедуру синхронного накопичення отриманих вище окремих спектральних реалізацій, обчислює рівень звукового тиску «ехо-сигналу» та відображає його на екрані дисплея. Отримані на різних частотах рівні «ехо-сигналу» утворюють DP-граму (фіг. 4). По закінченні обстеження отриманий результат може запам'ятовуватися процесором 10 в його банку пам'яті або, при необхідності, виводитися через бездротовий інтерфейс з протоколом, наприклад, Bluetoth, що реалізується радіомодемом 12 з антеною 13, на зовнішню ПЕОМ для друку на паперовому носії або для запам'ятовування на накопичувачі. Це дає змогу в подальшому досліджувати динаміку зміни стану органу слуху у обстежуваного, наприклад, у ході його лікування. 59378 8 Таким чином, проведене удосконалення засобу шляхом розміщення попереднього підсилювача, підключеного до виходу мікрофона, безпосередньо в акустичному зонді забезпечить підвищення завадостійкості ехоскринера за рахунок суттєвого (~ декілька сот разів) збільшення відношення корисний сигнал/шум та, як наслідок, зменшення впливу перешкоджаючих сигналів на процедуру вимірювання «ехо-сигналу». За допомогою нововведеного радіомодему з антеною стає можливим виконання ехоскринера у вигляді переносного портативного засобу та проведення скринінгових обстежень слуху в умовах палат пологових відділень лікарень або пологових будинків, дитячих садків, шкіл тощо. По закінченні обстежень отримані результати можуть бути передані з ехоскринера на зовнішню ПЕОМ через бездротовий інтерфейс для подальших реєстрації результатів на папері принтера та/або запам'ятовування на магнітному носії в базі даних. 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 59378 Підписне 10 Тираж 24 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