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1. (WO1998051221) STETHOSCOPE HEAD
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Stethoakopkopf

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stethoskopkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Obwohl die Einfuhrung des Stethoskopes durch T. R. H. Laennec, dem begründeter der Auskultation, schon beinahe 180 Jahre zurückliegt stellt das mechanisch-akustische Stethoskop immer noch eines der wichtigsten und am häufigsten eingesetzten Diagnosegerate in der taglichen Praxis der Mediziner dar. Das diagnostische Abhorchen der Organe, und vor allem des Herzens und der Lunge, auf Schallphanomene erschliesst dem erfahrenen Arzt eine Fülle an akustischer Information über das Befinden des Patienten.

Die ursprünglich eingesetzten offenen Hörrohre wurden durch die heute gebrauchlichen Stethoskope ersetzt, die aus einem Kopfoder Bruststuck, einem Schlauchsystem mit bugelarmierten Ohroder Kopfhörern zur Schallubertragung in das Ohr. Zur Aufnahme des Korperschalles tragen die Kopfstucke glockenförmige Resonanzkorper, die offen oder von einer Membran abgedeckt sein können. Zwar eignen sich die offenen Resonanzkorper gut zum Erfassen von niederfrequenten Tonen, aber da die Haut des Patienten vollumfanglich dicht mit dem unteren Rand des Resonanzkorpers abschliessen muss, um eine befriedigende Funktion zu gewährleisten, müssen sie stark auf die Korper- oberflache des Patienten gepresst werden. Ist das System nicht geschlossen, so kann Schall nach aussen treten, Schallenergie geht verloren und die Effizienz des Stethoskopes nimmt ab. Das starke Anpressen des Resonanzkörpers kann einerseits schmerzhaft für den Patienten sein, und andererseits wird durch den starken Anpressdruck die Haut des Patienten aufgewölbt und dringt mehr oder weniger stark in den Glockenkörper ein. Dadurch wird der freie Resonanzraum verringert und dementsprechend muss der Resonanzkörper relativ hoch ausgebildet sein um ein vollständiges Ausfüllen durch die Haut zu verhindern.

Bei membrantragenden Resonanzkörpern ist das schalleitenαe System des Bruststückes üblicherweise geschlossen. Das Kopfstück muss daher während der Auskultation nicht oder nur schwach angepresst werden und die steife Membran liegt auf αer Haut des Patienten auf. Da sich die Haut und die aufliegenαe Membran nicht oder nur schwach aufwölben, kann der Resonanzkörper wesentlich flacher ausgebildet werden. Die Steifigkeit der Membran dämpft allerdings niederfrequente Tone.

Um die Vorteile beider Systeme miteinander zu verbinden, wurden Zwei- oder sogar Mehr-weg-Stethoskope entwickelt, die einen offenen und einen geschlossenen Resonanztrichter in einem Kopfstück oder sogar mehrere Kopfstücke für verschieden Frequenzbereiche umfassen.

Um die Vorteile der membrantragenden Systeme nutzen und gleichzeitig niedrigen Frequenzen erfassen zu können wurαen verschiedene Stethoskopköpfe entwickelt.

Ein Zweiwegstethoskopkopf mit einer schwimmend gelagerten Membran ist in der EP-A-0 119 870 beschrieben. Die Membran st lose zwischen der Unterseite des Resonanzkörpers und αem unteren umlaufenden Rand eines am Resonanzkorper befestigten Rückhalteringes gelagert. Die Membran ist dadurch um eine Strecke, die etwas geringer als ihre Höhe ist, auf- und abbeweglich. Durch Variation im Anpressdruck sollen Membran und Resonanzkorper wahlweise ein offenes oder geschlossenes akustisches System bilden und dementsprechend die Auskultation von nieder- oder hochfrequenten Korpergerauschen ermöglichen.

In der US-A-4 440 258 ist ein Stethoskopkopfstuck beschrieoen, dessen Membran in vertikaler Richtung zwischen zwei Relativ-positionen in Bezug auf den Resonanzkorper bewegt werden kann, wobei die akustische Steifheit der Membran verändert wird und das Stethoskop auf verschiedene Frequenzhohen abgestimmt werden kann.

In der US-A-4 995 473 ist ein Adapter aus Elastomermaterial für einen Stethoskopkopf beschrieben, der den basalen Bereicr. aes Stethoskopkopfes umschliesst. Der hohlzylmderformige Adapter verjungt sich zur, dem Patienten zugewandten Seite hm. Wird der mit dem Adapter versehene Stethoskopkopf auf die Korper-oberflache des Patienten aufgelegt, so wird der Luftraum zwischen Korperoberflache und Membran schalldicht gegen die Umgebung abgedichtet, ohne dass die Membran mit der Korper-oberflache in Berührung kommt.

Aus der EP-A-0 500 279 ist ein ergonometrisches Bruststuck eines Stethoskopes bekannt. Ein erhöhtes Mittelstuck mit zwei seitlichen Griffmulden ist dem Resonanzkorper aufgesetzt st, um das Greifen und Halten des Stethoskopkopfes zu eπeicnter- und gleichzeitig die Bedienung von Regelelementen zu ermöglichen, die zur Kontrolle der Lautstarke am Mittelstuck angebracht sind.

Beim Erfassen und beim Auswerten der akustiscnen Signale werden hohe Ansprüche an das Stethosκop und auch an den untersuchender. Mediziner gestellt. Um die akustische Information optima. nutzen zu können, und dadurch Fehldiagnosen zu vermeiden, st also einerseits viel Erfahrung auf Seiten des Arztes notig, andererseits muss das vom Stethoskop gelieferte Signal von hoher Qualltat, reproduzierbar und von möglichen ausseren Storsignalen möglichst frei sein.

Zur Erleichterung und Unterstützung der Diagnose wird seit langem versucht die vom Korper ausgehenden Geräusche durcn Mikrophone und Verstarker akustisch zu verstarken. Der Einsatz von Mikrocomputern und massgeschneiderter Diagnose-Software in der Phonokardiographie ist ein weiterer Schritt zur Erleicnte-rung der Interpretation der Schallphanomene . Die zunehmende Miniaturisierung von Elekronik- und Computerbauteilen hat dazu gefuhrt, dass solche Systeme inzwischen in handliche Gerate, m Idealfall in einem etwas vergrossterten Stethoskopkopf, integriert erhältlich sind.

Ob nun herkömmlich der Direktschall oder computerunterstutzt ein in elektrische Spannungsanderungen transformiertes Signal ausgewertet wird, die Qualltat der erhaltenen Information hangt immer entscheidend von der Qualltat des primär an der Korper-oberflache aufgenommenen akustischen Signals ab. Dieses Primar-signal wird durch verschiedene Faktoren negativ beemflusst. Geräusche aus der Umgebung werden vom Resonanzkorper aufgenommen und weitergeleitet. Geräusche, die als Substratschall durch das Halten des Resonanzkorpers, oder das Auflegen des Resonazkorpers oder von Teilen, die in ungedammtem Kontakt m t dem Resonanzkorper stehen, auf die Korperoberflacne des Patienten entstehen, erzeugen störende Geräusche und Interferenzen. Zusätzlich stellt sich das Problem, dass durch Unterschiede im Anpressdruck des Stethoskopkopfes an die Korper- oberflache die Reproduzierbarkeit der abgehorten Signale mcnt gewährleistet ist.
InsDesondere die vom Arzt selber stammenden Signale werden „Der dessen Hand an den Stethoskopkopf übertragen und fuhren zu störenden ubergelagerten Fremdsignalen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Stehtoskopkopf zur Verfugung zu stellen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemass der Kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelost.
Weitere Ausfuhrungsvarianten ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.

In den Zeichnungen ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Erfinoungs-gegenstandes dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Querscnmtt durch den Stethoskopkopf entlang der Medianebene; und

Figur 2 einen Querschnitt durch den Stethoskopkopf entlang der Frontaiebene .

Figur 3 eine Detailvergrosserung eines Querschnittes entlang der Medianebene durch den peripheren Bereich einer weiteren Ausfuhrungsform des Stethoskopkopfes.

Der n den Figuren 1 und 2 dargestellte Stethoskopkopf 1 oe- s tzt einen glockenförmigen Resonanzkorper 2 aus einem geeigneten Metall, wie Aluminium, Stahl, Eisen oder Messing. Resonanzkorper aus Kunststoffen sind auch bekannt, allerdings infolge ihrer schlechteren akustischen Eigenschaften nicht sehr vorteilhaft. Seitlich am Resonanzkorper 2 angeordnet ist eι Anscniusstutzen 21, auf den ein Schlauch 7 aus Kunststoff oαer Gummi aufgesteckt ist. Der Resonanzkorper 2 besitzt einer peripheren, ununterbrocnenen Kranz 23, der an der Basa seite, die im Einsatz der Korperoberflache des Patienten zugewandt ist, eine Basalflache 24 aufweist. Der periphere Bereicn einer flacher. scheibenförmigen Membran 4 wird zwischen dieser Basalfläche 24 und einer Klemmfläche 91 eines Halteringes 9 form- und kraftschlüssig klemmend gehalten. Da die Basalfläche 24, Ober- 41 und Unterseite 42 der Membran 4 und die Klemmflache 91 in annähernd parallelen Ebenen liegen, und da die Membran über 360° klemmend gehalten ist, wirken rundum gleich-massige Klemmkräfte auf die Membran. Ein Vertikalzylinder 92 des Halteringes 9 weist eine nach innen vorspringende umlaufende basale oder proximale Halterippe 94 auf. Diese tragt die Klemmfläche 91. Der Haltering 9 ist mit dem peripheren Kranz 23 des Glockenkorpers 2 verschraubt, oder ist aussen über den Kranz 23 gestülpt, und mittels einer zusätzlichen distalen Halterippe 95 klemmend an ihm gehalten.

Der Resonanzkorper 2 und die Membran 4 schliessen einen Resonanzraum 22 ein. Ueber den Stutzen 21 steht die Luft im Resonanzraum 22 in kommunizierender Verbindung mit der Luftsäule des Schlauches 7. Die bei einer Untersuchung der Korperoberfläche des Patienten abgewandte oder distale Seite des Resonanzkόrpers 2 ist vollständig von einer schallisolierenden Kapsel 3 aus Kunststoff umgeben. Die Kapsel 3 ist ergonomisch geformt, so dass sie dem Arzt möglichst gut in der Hand liegt. Damit der Stethoskopkopf auch mit feuchten Händen möglichst griffsicher gehalten werden kann, ist die aussere Oberfiacne 33 der Kapsei 3 strukturiert, oder die Kapsel 3 ist mit einer zusätzlichen Anti-Rutsch-Beschichtung versehen. Die Kapsei 3 weist eine seitliche Durchlassöffnung 31 auf, durch die der am Resonanzkorper 2 befestigte Schlauch 7 hindurchgeführt ist. Eine proximale Seite 34 der Kapsel 3 oder die Seite, die dem Resonanzkorper 2 zugewandt ist, ist derart geformt, dass überall zwischen Kapsel 3 und Resonanzkorper 2 ein aurengehender, mindestens einige Millimeter breiter gas- oder luftgefüllter Spalt 8 besteht. Die Kapsel 3 berührt an keiner Stelle den Resonanzkorper 2 solange von aussen kein starker Druck auf sie ausgeübt wird. Der Luftspalt 8 setzt sich auch entianα des Schlauches 7 bis nahe zu einer Austrittsstelle 3 des Schlauches 7 aus der Kapsel 3 fort. Hier wird der Schlauch 1 auf einer Lange von mehreren Millimetern dicht vom Damm-material der Kapsel 3 umschlossen, so dass der Luftspalt 8 gasdicht oder wenigstens annähernd gasdicht gegen die umgeoende Atmosphäre abgeschlossen ist. Die Abdichtung der Kapsel 3 gegen den Schlauch 7 kann alternativ auch mittels einer separaten Dichtung aus Dammaterial erfolgen.

Die aus schalldammendem Material hergestellte Kapsel 3 wirkt teilweise wie ein zweiter Resonanzkorper, der die Gesamtresonanz so verstärkt, dass die auskultierten Tone an Klarheit und Lautstarke gewinnen.

Die Wandung der Kapsel 3 ist im Bereich ihres proximalen Ranoes 32 nach aussen hin wulstformig verdickt. An diesem Wulst 32 und am Haltering 9 greift eine umlaufende dichtende Aufhangung 5 an, die den Luftspalt 8 zwischen Kapsel 3 und dem am Resonanzkorper 2 befestigten Haltering 9 überbrückt. Der Resonanzkorper 2, die Membran 4 und der Halteringe 9 bilden ein festes System. Sie sind daher gemeinsam über die Aufhangung 5 beweglich mit der Kapsel 3 verbunden. Das Material, aus dem die Aufhangung 5 gefertigt ist, ist elastisch genug um eine eingeschränkte Re- lativbeweglichkeit des Resonanzkorpers 2 zur Kapsel 3 zu ermöglichen. Die Aufhangung 5 erstreckt sich über die gesamte Breite der basalen Halterippe 94 des Halteringes 9 und liegt einer Basalseite 42 der Membran 4 vollumfanglich auf einer Breite von etwa 0.5 mm dicht an. Die Aufhangung 5 gewährleistet dadurch die Schalldämmung zwischen der Korperoberflache des Patienten und dem Resonanzkorper 2 auf zwei Wegen. Es wiro der Substratschall zwischen Korper und Haltering 9 und dem aamit verounoenen Resonanzkorper 2 ebenso gedampft, wie der Luftschall zwischen der Korperoberflache und dem Luftspalt 8, der den Resonanzkorper 2 umgibt. Die Aufhangung 5 kann im Bereich, der den Luftspalt zwischen Kapsel 3 und Resonanzkorper 2 überbrückt, auf verschiedene Arten gestaltet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind eine distale Oberfläche 51 und eine proximale Oberfläche 52 der Aufhängung 5 im Bereich, der den Luftspalt zwischen Kapsel 3 und Resonanzkörper 2 überbrückt, annähernd parallel zueinander, wobei die Aufhängung in diesem Bereich zwischen 0.1 und 1.0 mm, vorzugsweise 0.3 mm dick ist. Die Aufhängung 5 kann in diesem Bereich auch dicker sein, und wie in Figur 3 dargestellt eine plane Proximalfläche 52 und eine geschwungene Distalfläche 51 aufweisen. Ist die Aufhängung in diesem Bereich dicker als 1.0 mm, so wird vorteilhafterweise an der Distalseite 51 eine umlaufende Vertiefung oder Rille 53 angebracht, die U- oder V-förmig gestaltet ist, und die Dicke der Aufhängung 5 an ihrer dünnsten Stelle auf 0.1 bis 1.0 mm, vorteilhafterweise 0.3 mm, verringert .

Der Resonanzkörper 2, und damit auch die mit ihm verbundene Membran 4, können in Relation zur Kapsel 3 entlang der Achse Y um einige Millimeter verschoben sowie um einige Grad verkippt werden. Die Auslenkung ist einerseits durch die Aufhängung 5 und andererseits durch die lichte Weite des Luftspaltes 8 begrenzt. Um auch bei starker Auslenkung eine direkte Berührung des Resonanzkörpers 2 mit der Innenseite der Kapsel 3 zu verhindern, sind vibrationshemmende Isolationsnoppen 6 aus weichem Elastomermaterial auf der Distalseite des Resonanz- körpers 2 angebracht. Die Höhe der Noppen 6 ist geringer ' als die lichte Weite des Luftspaltes 8 im Ruhezustand. Wird also die Kapsel 3 mit höherem Druck auf die Körperoberfläche ge- presst, so wird durch den Gegendruck dieser auf das membrantragende die Isolationsnoppen 6 gegen die Innenseite der Kapsel 3 gedrückt. Die weich-elastischen Noppen 6 können einen Teil der einwirkenden Energie durch Verformen absorbieren, leiten jedoch mit zunehmendem Druck mehr Druck auf den Resonanzkörper 2 weiter. Falls der untersuchende Arzt dies wünscht, kann er also durch stärkeren Druck auf die Kapsel 3 die elastische Aufhängung des Stethoskopkopfes ausser Kraft setzen und die Membran 4 mit beliebiger Stärke anpressen. Es ist jedoch in jedem Fall die Schallisolierung zwischen Kapsel 3 und Resonanzkörper 2 gewährleistet.

Versuche des Anmelders haben gezeigt, dass die qualitativ besten Auskultationsergebnisse mit hochwertige Stethoskopen bei einem gleichmässigen niedrigen Anpress- oder Auflagedruck erhalten werden. Der Druck mit dem die Membran 4 auf der Körperoberfläche aufliegt, wird idealerweise durch das Eigengewicht des Resonanzkörpers 2, welches normalerweise im Bereich von 60-70 Gramm liegt, bestimmt. Solche niedrige Auflagedrücke können jedoch von Hand nur schwierig erzeugt und kontrolliert werden. Bei dem vorliegenden Stethoskopkopf 1 kann der untersuchende Arzt den gekapselten Stethoskopkopf 1 unterschiedlich stark auf die Körperoberfläche des Patienten drücken, ohne dass sich der Druck auf die Membran 4 dadurch wesentlich ändert, da die elastische Lagerung 5 ein Zurückweichen des membrantragenden Systems zulässt. Die gesamte Einheit aus Membran 4, Haltering 9 und Resonanzkörper 2 wird also durch Druck auf die Membran 4 und die unter dem Haltering 9 liegenden Bereiche der Aufhängung 5 zur Kapsel hin verschoben. Stärkerer Druck auf den Stethoskopkopf hat bei einer herkömmlichen, starr am Stethoskopkopf gelagerten Membran eine mehr oder weniger ungleichmässige Wölbung und ungleichmässig verteilte Druckkräfte über den gesamter. Bereich der Membran zur Folge. Da die erfindungsgemässe Aufhängung 5 aber in beschränktem Masse ein vertikales Ausweichen und ein laterales Verkippen der Membran 3 und des gesamten membrantragenden Systems in Relation zu der vom untersuchenden Arzt gehaltenen Kapsel 3 zulässt, kann die Membran 4 unter Wahrung ihrer Form der Körperoberfläche aufliegen, wobei eine relativ homogene Druckverteilung über die gesamte Fläche der Membran 4 erreicht wird. Dies verbessert die akustischen Eigenschaften des Stethoskopkopfes 1 ganz entscheidend.

Zusätzlich stellt die Aufhangung 5, die dicht mit der Kapsel 3 und auch dicht mit der Basalseite 42 der Membran 4 abschliesst eine wirksame Barriere für Flüssigkeiten und Feststoffe dar. Sie verhindert deren Eindringen in den Luftspalt 8 und damit die Kontamination und Verschmutzung innenliegender Bereiche der Kapsel 3 und des Resonanzkörpers 2. Durch die erfindungsgemasse Kapselung weist der Stethoskopkopf 1 eine nahezu nahtlos geschlossene Oberfläche auf, die seine Reinigung und Desinfektion sehr einfach macht. Da das Stethoskop im hygienisch sensiblen Bereich zum Einsatz kommt, und das Risiko Pathogene zu übertragen minimiert werden muss, ist dies von entscheidendem Vorteil. Für das Material aus dem die Aufhangung 5 geformt ist, bedeutet dies, dass es auch aggressiven und abrasiven Desinfektionsmitteln und -methoden gut standhalten muss.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Aufhängung 5 und der Haltering 9 emstuckig geformt. Dies ist besonders kostengünstig. Auch die Andruck- kraft der Membran 4 am Resonanzkorper 2 kann so möglichst gering gehalten werden.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, kommt wahrend der Auskultation kein aus Metall gefertigtes Teil des Stethoskopkopfes 1 mit der Korperoberflache des Patienten in direkte Berührung. Nur die Membran 4 und die Aufhangung 5 stehen mit dem Patιentenκorper in Kontakt. Da beide aus Materialien mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit gefertigt sind, kommt es beim Auflegen des Stethoskopkopfes 1 auf die Korperoberflache nicht zu einem f r den Patienten unangenehmen Kontakt mit kaltem Metall. Dieser „Kalteschock" kann gerade bei Säuglingen und Klemκιnoern heftige Reaktionen hervorrufen und deren Untersuchung ausserst schwierig und langwierig gestalten.

Ein anfälliges Vorwarmen des Kopfstuckes 1 vor der Untersuchung ist bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr notig.

Auf ein Gerat zum Temperieren des Stethoskopes, wie es zum Beispiel in EP-A- 0 179 971 beschrieben ist, kann ebenfalls verzichtet werden.

Da es wahrend der Auskultation keinen direkten Kontakt zwischen dem metallenen Resonanzkorper 2 des Stethoskopkopfes 1 und der Korperoberflache des Patienten gibt, ist es nicht notig bei der Wahl der Metallegierungen auf deren allergene Eigenschaften zu achten. Die Auswahl kann allein von den akustischen Qualltaten bestimmt sein. Für die Membran 4 und die aus Kunststoff gefertigte Kapsel 3 und Aufhangung 5 werden vorteilhafterwe se nypoallergene Materialien gewählt.