ВВЕДЕНИЕ
Стетоскоп - медицинский диагностический прибор для аускультации (выслушивания) звуков, исходящих от сердца, сосудов, лёгких, бронхов, кишечника и других органов. Также, стетоскоп используется для выслушивания тонов Короткова при измерении артериального давления и для проверки правильного местонахождения желудочного зонда при проведении энтерального питания или промывания желудка.
Рабочей деталью стетоскопа является головка, которая прикладывается к поверхности тела пациента и улавливает звуки внутренних органов. По гибкому звукопроводу звук направляется в слуховой канал исследователя.
Специальные немедицинские (технические) стетоскопы используются для диагностики работы механизмов: трансмиссии, кривошипно-шатунного механизма, подшипников, втулок, клапанов и других деталей и узлов. Чувствительным элементом такого стетоскопа является тонкий металлический стержень, прикладываемый к диагностируемому механизму.
Виды устройства.
Терапевтический (общего назначения) - для аускультации взрослых.
Неонатальный - для новорождённых (возраст до 28 дней).
Педиатрический - для аускультации детей. Неонатальный и педиатрический стетоскопы отличаются уменьшенными размерами головки, по сравнению со взрослым стетоскопом.
Стетоскоп Раппапорта - универсальный прибор для аускультации детей и взрослых. Имеет массивную двустороннюю головку с возможностью устанавливать различные насадки: 2 выпуклые мембраны и 3 воронки разных диаметров. Также, отличительной особенностью является наличие двух независимых звукопроводов, что способствует хорошей звукопередаче. Это один из самых тяжёлых стетоскопов.
Кардиологический - стетоскоп с высокими акустическими характеристиками, дающий наиболее полный спектр звуков, что имеет важное значение при выслушивании сердечных тонов и шумов.
Акушерский (стетоскоп Пинарда, фетоскоп) - для выслушивания сердцебиения плода у беременной женщины. Представляет собой короткую жёсткую трубку в виде двухконечного раструба (по типу первых стетоскопов). Этот вид стетоскопа был изобретён в 19 веке французским акушером Адольфом Пинардом (1844—1934).
Стетоскоп для выслушивания тонов Короткова при измерении артериального давления - это простейший стетоскоп с односторонней головкой с мембраной.
Электронный стетоскоп - в отличие от акустических стетоскопов, в его головке имеется микрофон, преобразующий акустический звук в электронные сигналы, которые обрабатываются и снова преобразуются в звук при помощи динамиков, встроенных в ушные оливы (происходит двойное преобразование звука). Как правило, электронные стетоскопы предназначены для взрослых пациентов [1].
АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Обзор литературы
Пульс - толчкообразные колебания стенок артерий, связанные с сердечными циклами. В более широком смысле под пульсом понимают любые изменения в сосудистой системе, связанные с деятельностью сердца, поэтому в клинике различают артериальный, венозный и капиллярный пульс. Является одним из основных и старейших биомаркеров.
Различные варианты методик, так или иначе связанных с анализом сердцебиений и пульсовой волны, широко используются в современной медицине. При этом развиваются как традиционные методики, похожие на применявшиеся в исторической медицине, так и аппаратные (когда для анализа ритмичности работы сердца используют приборы: пульсометр, пульсоксиметр, электрокардиограф и др.). Таким образом, сегодня исследования пульса можно условно разделить на 2 ветви:
- мануальные исследования проявлений работы сердца;
- аппаратные исследования ритмичности сердцебиений.
Сфигмография - инструментальный метод исследования артериального пульса, при котором, с помощью сфигмографа, получают графическое отображение свойств пульса, называемое сфигмограммой.
Элементы сфигмограммы:
Анакрота — интервал подъёма пульсовой волны. Во время систолы левого желудочка сердца порция крови резко выбрасывается в аорту и расходится далее по артериям. На пике анакроты (на рисунке в точке Б) регистрируется систолическое артериальное давление.
Катакрота — интервал падения волны. Происходит во время оттока крови из артерий в капилляры. На самой нижней точке катакроты (точка А) регистрируется диастолическое артериальное давление.
Дикротический подъём — вторичный подъём на катакроте. Во время закрытия аортального клапана давление в артериях начинает резко падать, так как кровь кратковременно течёт в обратном направлении к сердцу, но после закрытия этого клапана, она вновь устремляется в аорту. После чего давление падает более медленно.
Рисунок 1.1 - Сфигмограмма (схема) артериального пульса [2]
Частота пульса - величина, отражающая число колебаний стенок артерии за единицу времени. В зависимости от частоты, различают пульс:
- умеренной частоты - 60-90 уд./мин;
- редкий - менее 60 уд./мин;
- частый - более 90 уд./мин.
Ритмичность пульса - величина, характеризующая интервалы между следующими друг за другом пульсовыми волнами. Различают:
- ритмичный пульс - если интервалы между пульсовыми волнами одинаковы;
- аритмичный пульс - если они различны.
Рисунок 1.2 - Осциллограмма нормального ритма сердца 60-100 ударов в секунду[2]
Проанализируем существующие на рынке аналоги разрабатываемого устройства.
Стетоскоп ЭКГ PR SPO 2 CMS-М электронный диагностический.
Рисунок 1.3 – Внешний вид стетоскопа ЭКГ PR SPO 2 CMS-М
CMS-М является своего рода многофункциональным визуальным стетоскопом. Он может отображать частоту сердечных сокращений.
Особенности:
- регулярные стетоскоп;
- компактный и портативный, легкий в использовании;
- отображение ЭКГ, ЧСС, SpO 2, пульс, импульсный сигнал;
- регулируемая контрастность экрана;
- сигнализации для SpO 2 и частоты пульса превышения пределов;
- напряжение питания 3,6…4,2В;
- низкое энергопотребление [3].
Электронный стетоскоп 3 M™Littmann 3100.
Параметры и характеристики:
- область применения, аускультация новорожденных, детей, взрослых;
- длина трубки, 48 см;
- диаметр мембраны, 4,9 см;
- акустическая головка двусторонняя;
- акустическая способность, усиление звука в 24 раза;
- дисплей жидкокристаллический с подсветкой: отображает режим выслушивания (колокол/диафрагма), уровень громкости, индикатор заряда батарейки, частоту сердечных сокращений;
Рисунок 1.4 – Внешний вид стетоскопа 3 M™Littmann 3100 [3]
Стетоскоп электронный CARDIONICS. CARDIONICS - Стетоскоп электронный и карманный монитор E-Scope на основе КПК iPAQ 39ХХ, предназначенный для регистрации и анализа звуков сердца и легочных шумов. Прибор интегрируется в стационарную систему, позволяет регистрировать, анализировать, передавать записанные сигналы на стационарный компьютер с использованием Bluetooth или по электронной почте с помощью сотового телефона.
Рисунок 1.5 – Внешний вид стетоскопа CARDIONICS [3]
Электронный стетоскоп Switel BH 170. Электронный стетоскоп Switel BH 170 – совершенно безопасное устройство, которое не способно навредить. Комплектация прибора включает стетоскоп, 1 пару наушников и соединительное устройство. Управление и использование прибора не вызовет затруднений и отличается простотой и комфортом.
Рисунок 1.6 – Внешний вид стетоскопа Switel BH170 [3]
Анализ литературы и исходных данных
Из обзора литературы следует, что подобные устройства не ограничиваются непосредственно усилением и воспроизведением звука, а выполняют множество дополнительных функций, что объясняется применением дорогостоящей электроники и программного обеспечения. Подобные удорожания продукции необходимо компенсировать пропорциональным увеличениям качества изделия, а также расширением его возможностей.
Описываемое устройство предназначено для исследования ритмов внутренних органов человека, измерения пульса сердца человека, анализа снятых осциллограмм при помощи персонального компьютера. Устройство имеет следующие возможности:
- измерение и отображение на собственном ЖКИ пульса сердца;
- измерение звуковых колебаний и передача результата на персональный компьютер для дальнейшего анализа;
- вывод усиленного сигнала микрофона на наушники как целиком, так и по частотным спектрам;
- уменьшение/увеличение громкости для пользователя и отображение уровня звука на индикаторе ЖКИ.
Устройство стетоскопа обеспечивает передачу данных на персональный компьютер для дальнейшего анализа при помощи интерфейса USB.
Разрабатываемое устройство имеет множество аналогов. Однако не представлены отечественные разработки. Устройство можно применять в целях контроля сердечного пульса, для выслушивания звуков внутренних органов человека, для анализа ритмов при помощи персонального компьютера.
СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ