Вушний ехо-спектрометр для контролю норми системи середнього вуха людини

Реферат: Вушний ехо-спектрометр для контролю норми системи середнього вуха людини містить акустичний зонд, в якому розташовані телефон та мікрофон, генератор зондуючого сигналу та вимірювальну систему. Додатково введено звукопровід, який виконано у вигляді гнучкої трубки, в еластичний вхід якої вставлено акустичний зонд, а вихід її виконано з можливістю щільного встановлення у зовнішній слуховий прохід пацієнта, а вимірювальна система виконана на основі комп'ютера, і містить звукову плату, з'єднану двонаправленою шиною з центральним процесором, вихід "out" якої з'єднано з входом телефону, а мікрофонний вхід "in" з'єднано з виходом мікрофону, при цьому генератор зондуючого сигналу виконано у вигляді жорсткого диска, з'єднаного двонаправленою шиною з центральним процесором комп'ютера. UA 80345 U (12) UA 80345 U UA 80345 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до способів та засобів для контролю функціонального стану системи середнього вуха людини і може бути використана для експресконтролю норми акусто-механічної системи вуха, для диференціації її порушень від сенсоневральної системи, а також при тестових випробуваннях в функціональній діагностиці, при проведенні масових профілактичних обстежень, у тому числі немовлят і дітей. Найбільш близький по технічній сутності до заявлюваного є акустичний вушний імпедансметр, що містить генератор зондуючого сигналу (тону частотою 226, 660, або 1000 Гц), з'єднаний виходом з телефоном, який випромінює сигнал через вузьку трубку звукопроводу в зовнішній слуховий прохід, мікрофон з зондовою трубкою для прийому відбитого від барабанної перетинки сигналу, з'єднаний виходом з входом вимірювальної системи, яка підсилює сигнал, фільтрує і спрямляє його, індикатор, вхід якого з'єднаний з виходом вимірювальної системи, вихідний регістратор, вхід якого також з'єднаний з виходом вимірювальної системи, компресор для зміни тиску в зовнішньому слуховому проході, який передає стискання чи розрідження в зовнішній слуховий прохід за допомогою трубки, манометр для контролю тиску, з'єднаний з виходом компресора, електродвигун для приведення компресора в дію, з'єднаний виходом з входом компресора і з входом вихідного регістратора, для запису тимпанограми [Лисовский В.А., Елисеев В.А. Слуховые приборы и аппараты. - М.: Радио и связь, 1991-192 с]. Недоліками акустичного вушного імпедансметра є: необхідність повної герметизації зовнішнього слухового проходу і створення в ньому надлишку, або нестачі статичного тиску, що особливо складно і небезпечно для немовлят; необхідність усереднення даних за час вимірювання, який разом з часом підготовки до вимірювань не дозволяє проводити їх в реальному часі. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення вушного ехо-спектрометра, в якому введенням поміж акустичним зондом і зовнішнім слуховим проходом звукопроводу, виконаного у вигляді гнучкої трубки розрахованої довжини з діаметром, рівним діаметру зовнішнього слухового проходу, причому тиск повітря в звукопроводі і вусі дорівнює атмосферному, забезпечується спрощення процедури діагностики і підвищення її безпечності для немовлят і стає можливим проведення діагностики в реальному часі. Поставлена задача вирішується тим, що у вушному ехо-спектрометрі для контролю норми системи середнього вуха людини, що містить акустичний зонд, в якому розташовані телефон та мікрофон, генератор зондуючого сигналу та вимірювальну систему, додатково вводиться звукопровід, який виконано у вигляді гнучкої трубки, в еластичний вхід якої вставлено акустичний зонд, а вихід її виконано з можливістю щільного встановлення у зовнішній слуховий прохід пацієнта, а вимірювальна система виконана на основі комп'ютера, і містить звукову плату, з'єднану двонаправленою шиною з центральним процесором, вихід "out" якої з'єднано з входом телефону, а мікрофонний вхід "in" з'єднано з виходом мікрофону, при цьому генератор зондуючого сигналу виконано у вигляді жорсткого диска, з'єднаного двонаправленою шиною з центральним процесором комп'ютера. На кресленні наведена структурна схема комп'ютерного вушного ехо-спектрометра, що пропонується, де комп'ютерний вушний ехо-спектрометр містить звукопровід 1 (креслення), який виконано у вигляді гнучкої трубки, в еластичний вхід якої вставлено акустичний зонд 3, який містить телефон 4 та мікрофон 5, а вихід її виконано з можливістю щільного встановлення у зовнішній слуховий прохід пацієнта 2, вимірювальну систему виконану на основі комп'ютера 14, і яка містить звукову плату 10, з'єднану двонаправленою шиною з ЦП 6, вихід "out" якої з'єднано з входом телефону 4, а мікрофонний вхід "in" з'єднано з виходом мікрофону 5, постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) 7, з'єднаний виходом з ЦП 6, оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) 8, з'єднаний двонаправленою шиною з ЦП 6, дисплей 11 і принтер 12, з'єднані входами з ЦП 6, клавіатуру та мишу 13, з'єднані виходами з ЦП 6, генератор зондуючого сигналу, виконаний у вигляді жорсткого диска 9, з'єднаного двонаправленою шиною з центральним процесором (ЦП) 6 комп'ютера. Пристрій працює наступним чином: електричні імпульси з амплітудою А 0 з виходу "out" звукової плати 10 комп'ютера 14 поступають на телефон 4. Джерелом електричних імпульсів є записана, за допомогою клавіатури та миші 13, на жорсткий диск 9 в реальному часі функція: , y  ym sin2  660  t  при 0  t  2,27  10 3 c, або y  ym sin2  1000  t  при 0  t  15  10 3 c. Кількість посилок і інтервалів між ними вибираються в залежності від інтервалу зміни процесу, що досліджується. Телефон 4 перетворює електричні імпульси в акустичні. Випромінювані телефоном 4 акустичні імпульси поступають одночасно на мікрофон 5, який перетворює їх в електричні прямі імпульси, які поступають на мікрофонний вхід "in" звукової плати 10, і далі в ОЗП 8 комп'ютера 14, і на вхід звукопроводу 1, по якому вони доходять до барабанної перетинки вуха людини і відбиваються від неї. Характерна довжина затухання звуку в 1 UA 80345 U звукопроводі 1 діаметром d=0,65 cм, що приблизно рівний діаметру зовнішнього слухового проходу 2, дорівнює при f=660 Гц: x0  5 10 15 20 25 30 2 2  1,22 dc   6,5  10  3  3,42  10 2  13,5м , 5  1,6  10  4,15  10 3 3 2 або при f=1000 Гц: х0=10,9 м, де ρ = 1,22 кг/м , с = 3,42·10 м/с - густина повітря та швидкість 5 звуку в ньому, μ = 1,6·10- кг/м·с - коефіцієнт в'язкості повітря. Довжина звукопроводу 1 вибирається рівною 1 м. При цьому коефіцієнт затухання у звукопроводі 1 на частотах 440; 660; 880 Гц дорівнює 0,937; 0,926; 0,914, а на частотах 665, 1000, 1335 Гц дорівнює 0,925; 0,918; 0,891. Зміною коефіцієнту затухання у вибраних діапазонах  2,5 % від значення на 660 або 1000 Гц можна знехтувати у порівнянні зі змінами коефіцієнту відбивання, що розрахований з виразу для фактора норми: 0,89-0,71-0,84, тобто 0,18/0,71=0,25 (25 %). Відбиті акустичні імпульси (ехо-імпульси) через звукопровід 1 приходять на мікрофон 5, їх амплітуда дорівнює K 2 f f y m , K 2 f  - коефіцієнт затухання у звукопроводі 1, f  - коефіцієнт відбивання від барабанної перетинки. Мікрофон 5 перетворює акустичні ехо-імпульси в електричні. Електричні ехо-імпульси з мікрофону 5 поступають на мікрофонний вхід "in" звукової плати 10, і далі в ОЗП 8 комп'ютера 14, в якому вже знаходиться інформація про амплітуду прямих імпульсів, вона 2 дорівнює: Kрозр. f ym , де K розр. f  - розрахований коефіцієнт затухання у звукопроводі 1 ( K розр. 660   0,926 - для чоловіків, K розр. 1000   0,918 - для жінок). В ЦП 6 за допомогою, наприклад, прикладного пакету Matlab, знаходяться залежності коефіцієнту відбивання від частоти, які виводяться на екран дисплею 11, і які занесені в ОЗП 8: 2 f   K 2 f f ym / Kрозр. f ym . Необхідні значення мін t  і fp t  переносяться на принтер 12. Змінюючи частоту і час слідування імпульсів можна отримати зміну параметра норми і резонансної частоти як в процесі швидких (наприклад ковтальних) рухів, так і у процесі більш повільних впливів (наприклад лікарських тестів). ПЗП 7 використовується ЦП 6 для зберігання базової системи вводу/виводу BIOS, яка являється частиною операційної системи Windows, яка, в свою чергу, постійно знаходиться в ОЗП 8 і організує управління всіма блоками комп'ютера 14 і взаємодію його з лікарем, який проводить процедуру діагностики. Використання корисної моделі дозволяє підвищити достовірність діагностики патологій середнього вуха, робить можливим проведення діагностики в реальному часі, забезпечує спрощення процедури діагностики і підвищення її безпечності для немовлят. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Вушний ехо-спектрометр для контролю норми системи середнього вуха людини, що містить акустичний зонд, в якому розташовані телефон та мікрофон, генератор зондуючого сигналу та вимірювальну систему, який відрізняється тим, що в нього додатково введено звукопровід, який виконано у вигляді гнучкої трубки, в еластичний вхід якої вставлено акустичний зонд, а вихід її виконано з можливістю щільного встановлення у зовнішній слуховий прохід пацієнта, а вимірювальна система виконана на основі комп'ютера, і містить звукову плату, з'єднану двонаправленою шиною з центральним процесором, вихід "out" якої з'єднано з входом телефону, а мікрофонний вхід "in" з'єднано з виходом мікрофону, при цьому генератор зондуючого сигналу виконано у вигляді жорсткого диска, з'єднаного двонаправленою шиною з центральним процесором комп'ютера. 2 UA 80345 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3