体導音センサ
【課題】体導音検出の感度がよく、誘導雑音の影響を効果的に低減することができ、小型で使い勝手の良い体導音センサを提供する。
【解決手段】音波を電気信号に変換する変換体である振動板２４が露出したマイクロホン素子１２と、有底筒状の外形を有し底部１４ａの中央にマイクロホン素子１２を収容する貫通孔１６が形成された硬質素材の容器１４を有する。マイクロホン素子１２が固定された回路基板１８を有する。回路基板１８は、マイクロホン素子１２が貫通孔１６に収容された状態で、容器１４の底部１４ａの外側に固定される。容器１４の内側空間は、弾性高分子材料２０が充填され、容器１４の開口端１４ｃから露出した弾性高分子材料２０の表面が音波入力面２０ａとなる。マイクロホン素子１２の振動板２４が音波入力面２０ａに対して弾性高分子材料２０を挟んで対向する。
【解決手段】音波を電気信号に変換する変換体である振動板２４が露出したマイクロホン素子１２と、有底筒状の外形を有し底部１４ａの中央にマイクロホン素子１２を収容する貫通孔１６が形成された硬質素材の容器１４を有する。マイクロホン素子１２が固定された回路基板１８を有する。回路基板１８は、マイクロホン素子１２が貫通孔１６に収容された状態で、容器１４の底部１４ａの外側に固定される。容器１４の内側空間は、弾性高分子材料２０が充填され、容器１４の開口端１４ｃから露出した弾性高分子材料２０の表面が音波入力面２０ａとなる。マイクロホン素子１２の振動板２４が音波入力面２０ａに対して弾性高分子材料２０を挟んで対向する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人の体内や体表を伝搬する音を検出する体導音センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人の体内や体表には、血流音や心音、呼吸音、発声したり運動したときに生じる肉や骨の振動音、衣服が皮膚に擦れる音など様々な音が伝搬している（以下、これらの音を体導音と称す）。近年、人の体導音を検出する身体接触式のマイクロホンが複数提案されており、患者を診察するための医療用の聴診器や、騒音の多い場所にいる人が遠隔の人と会話するための通話用マイクなどの分野に応用されている。
【０００３】
従来の身体接触式のマイクロホンとして、例えば、特許文献１に開示されているように、音波検出用の振動板を有するコンデンサマイクロホン素子と、人体の皮膚表面からコンデンサマイクロホン素子へ体導音を伝導する接触部とを備えた体内伝導音マイクロホンがある。接触部の素材は、人の体内軟部組織の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有したシリコーンゴム等が用いられ、音響インピーダンスの不整合に起因する高域の減衰が抑制されている。また、この接触部は、コンデンサマイクロホン素子の外形全体をシリコーンゴム等により囲まれて設けられ、さらに、接触部の背後には、入力された体導音をコンデンサマイクロホン素子に向けて集約する働きをするパラボラ形状の金属反射板が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表２００５／０６７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の体内伝導音マイクロホンは、コンデンサマイクロホン素子の全表面が接触部の材料であるシリコーンゴム等の弾性体の中に埋設状態で保持される構造を有しているため、コンデンサマイクロホン素子に音波のエネルギーが加わると、マイクロホン素子の構造全体が振動することになる。従って、音波のエネルギーが分散して振動板に効率よく伝わらず、体導音検出の感度が低くなるという問題があった。また、金属反射板が設けられているものの、誘導雑音等を低減するという課題については考慮されていないものであった。
【０００６】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、体導音検出の感度がよく、誘導雑音の影響を効果的に低減することができ、小型で使い勝手の良い体導音センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器と、前記マイクロホン素子が固定された回路基板とを有した体導音センサであって、前記回路基板は、前記マイクロホン素子が前記貫通孔に収容された状態で、前記容器の底部の外側に固定され、前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、前記音波入力面が人体表面に接触して入力した音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達される体導音センサである。
【０００８】
前記マイクロホン素子はエレクトレットコンデンサ型であり、前記回路基板には前記マイクロホン素子の出力を増幅する増幅手段が設けられているものである。
【０００９】
またこの発明は、音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器とを有した体導音センサであって、前記マイクロホン素子は、前記容器の貫通孔内に嵌合して保持され、前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、前記音波入力面が人体表面に接触したときに入力される音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達される体導音センサである。
【００１０】
前記容器は、導電性材料で形成され、又は絶縁材料の表面を導電性材料で覆われて形成され、前記マイクロホン素子は前記変換体の周囲を囲む導電性の筺体を有し、その筺体が前記容器の導電性部分に電気的に接続され、前記弾性高分子材料の前記振動入力面が人体表面に接触することにより、前記容器の導電性部分が人体表面に接触するものである。
【００１１】
前記弾性高分子材料の前記振動入力面の面積は、前記容器の前記貫通孔の面積よりも大きく設けられ、前記マイクロホン素子の前記変換体は前記貫通孔内に配置されているものである。
【００１２】
前記容器の内壁は、前記開口端から前記底面にかけて円筒状に形成されている。あるいは、前記開口端から前記貫通孔の周縁部に向けて内径が狭くなる円錐台状に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の体導音センサは、弾性高分子材料の音波入力面に入力された音波のエネルギーが、マイクロホン素子が有する音波検出用の変換体に効率よく伝わるので、高感度で体導音を検出することができる。
【００１４】
また、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホン素子を使用することにより、体導音センサの外形を小型化することができ、体導音の情報を容易にコンピュータ等の解析システム側へ送ることができ、使い勝手の良い体導音解析システムを構成することができる。
【００１５】
また、容器を導電性材料等で形成し、体導音の測定時に容器及びマイクロホン素子の筺体が人体を介して接地される構造にすれば、マイクロホン素子の出力に生じる誘導雑音を格段に低減することができる。
【００１６】
また、容器の内側を、パスカルの原理による振動変位の増幅作用が生じる所定形状に形成することにより、体導音検出の感度をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第一の実施形態の体導音センサを示す縦断面図である。
【図２】第一の実施形態の体導音センサの構成部材を示す分解斜視図である。
【図３】第一の実施形態の体導音センサを用いた体導音解析システムを説明するブロック図である。
【図４】第一の実施形態の体導音センサの変形例を示す縦断面図である。
【図５】第一の実施形態の体導音センサの他の変形例を示す縦断面図である。
【図６】この発明の第二の実施形態の体導音センサを示す縦断面図である。
【図７】第二の実施形態の体導音センサを用いた体導音解析システムを説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の第一の実施形態の体導音センサ１０について、図１〜図３に基づいて説明する。体導音センサ１０は、人体表面に接触され、体内や体表に生じている体導音の音波を抽出し、電気信号に変換して出力する身体接触式のマイクロホンである。体導音センサ１０は、図２に示すように、円筒外形のマイクロホン素子１２と、片側有底の円筒外形を有し底部１４ａの中央に貫通孔１６が形成された容器１４と、所定の回路素子が実装された円板状の回路基板１８と、容器１４の内側空間に隙間なく充填された弾性高分子材料２０で構成されている。
【００１９】
マイクロホン素子１２は、図１、図２に示すように、下端面が塞がれた筒状体である金属製の筺体２２を有し、その上端付近に音波を受けて振動する振動板２４が露出して設けられ、振動板２４の下側近傍に対向するように固定電極板２６が設けられ、振動板２４と固定電極板２６とでコンデンサが形成されている。すなわち、入力された音波を電気信号に変換する変換体が振動板２４であり、音波を受けた振動板２４の動きをコンデンサ容量の変化に変換し、電気信号として出力する動作を行う。ここでは、振動板２４がエレクトレット用の高分子フィルムで構成され、いわゆるエレクトレットコンデンサ型マイクロホンになっている。エレクトレットコンデンサ型マイクロホンは、エレクトレット効果により振動板２４に電荷を持続させることができるので、通常のコンデンサ型マイクロホンのように成極用の直流高電圧を供給する必要がないので、後述する回路基板１８の回路構成をシンプルにすることができる利点がある。
【００２０】
容器１４は、アルミニウム等の金属で形成され、側壁１４ｂの内側は、開口端１４ｃから底部１４ａに向けて内径がほぼ一定の円筒状に掘り込まれている。底部１４ａの中央の貫通孔１６は、マイクロホン素子１２の筺体２２が嵌挿可能に設けられている。
【００２１】
回路基板１８は、容器１４の底部１４ａとほぼ同形の円板状の外形を有し、表面に所定の回路パターンが形成され、表側実装面にはマイクロホン素子１２の筺体２２が固定され、図示しないリード端子が回路パターンに配線されている。一方、裏側実装面には、マイクロホン素子１２のコンデンサ容量の変化を増幅して信号出力する増幅手段２８が設けられている。
【００２２】
回路基板１８の増幅手段２８には、所定の長さのケーブル２９を介して本体装置１１が接続されている。本体装置１１には、増幅手段２８の出力をケーブル２９を介して受信し、無線信号に変換して出力する無線送信手段３０と、マイクロホン素子１２、増幅手段２８にケーブル２９を介して電源を供給するとともに、無線送信手段３０等の回路にも電源を供給する電源供給手段３２が設けられている。
【００２３】
弾性高分子材料２０は、硬化後の状態で人体の皮膚と同等の音響インピーダンス特性をもつ疎水性の樹脂であり、例えば、２液硬化型のウレタン系ゲル等が好適である。
【００２４】
体導音センサ１０の組み立ては、まず、回路素子が実装された回路基板１８にマイクロホン素子１２を取り付け、マイクロホン素子１２を、容器１４の底部１４ａの外側から貫通孔１６に挿入し、筺体２２が貫通孔１６の内壁に嵌合した状態に保持させる。この嵌合構造により、金属製の筺体２２と金属製の容器１４とが電気的に導通状態となる。また、マイクロホン素子１２の挿入位置は、振動板２４が貫通孔１６内の出口付近に配置されるように調整する。この実施形態の体導音センサ１０では、図１に示すように、回路基板１８の表側実装面が容器１４の底部１４ａに当接するまでマイクロホン素子１２を挿入すれば、振動板２４が所望の位置に配置されるように設定されており、簡単に位置決めをすることができる。
【００２５】
回路基板１８は、図示しないネジ部材等を用いて容器１４に固定することが好ましい。また、回路基板１８の回路素子を保護するため、図示しない絶縁カバー部材を被せ、上記ネジ部材で一体に固定してもよい。
【００２６】
容器１４の内側空間には、開口端１４ｃから硬化前の柔らかい弾性高分子材料２０を流し込む。このとき、弾性高分子材料２０はマイクロホン素子１２の筺体２２内に流入し、上方に露出している振動板２４の上面全体を覆う。そして、高温炉などに放置して硬化させる。
【００２７】
弾性高分子材料２０が硬化すると、容器１４から露出する弾性高分子材料２０表面が人体の皮膚に接触する音波入力面２０ａとなり、開口端１４ｃの端面と面一の状態となる。
【００２８】
次に、体導音センサ１０の実際の動作について、これを用いた体導音解析システム３４と合わせて説明する。体導音解析システム３４は、図３に示すように、被測定者の体表面に直に装着される体導音センサ１０と、被測定者のそばに配置される本体装置１１と、無線受信手段３６、及び解析手段３８を有し遠隔の医療施設等に設置されるコンピュータ等の外部解析装置４０とで構成されている。まず、体導音センサ１０で被測定者の体内に生じている体導音を観測し、体導音の音波を弾性高分子材料２０の音波入力面２０ａで抽出する。
【００２９】
音波入力面２０ａに入力された音波は、弾性高分子材料２０を通じて貫通孔１６内にあるマイクロホン素子１２の振動板２４に伝導し、振動板２４が振動することによって振動板２４と固定振動板２６とで構成されたコンデンサの容量が変化する。このとき、弾性高分子材料２０が人体の皮膚と同等の音響インピーダンス特性を有しているので、皮膚から振動板２４に至る経路でインピーダンスの不整合が生じず、音波のエネルギーはほとんど減衰しない。また、容器１４の貫通孔１６の面積Ｓ１は、開口端１４ｃに囲まれた音波入力面２０ａの面積Ｓ２よりも狭くなっているので、音波入力面２０ａの音波は、パスカルの原理に基づき、ほぼ面積比（Ｓ２／Ｓ１）に相当する倍率で増幅されて振動板２４に伝わることになる。
【００３０】
マイクロホン素子１２のコンデンサ容量の変化は微小信号なので、増幅手段２８によって、取り扱い容易な大きな電気信号に増幅される。増幅された電気信号は、被測定者の体側等に位置した本体装置１１内の無線送信手段３０に、ケーブル２９を介して送られ、所定の変調処理が行われて送信アンテナから無線送信される。このような電波による通信を行う場合、ＦＭ通信方式やＺｉｇＢｅｅと呼ばれる短距離無線通信方式などが好適である。また、体導音解析システム３４が使用される環境や使用条件によっては、赤外線を媒体とする光通信等の無線方式を採用してもよい。
【００３１】
無線送信手段３０から送信された無線信号は、外部解析装置４０の無線受信手段３６が受信して復調処理等が行われ、解析手段３８による各種解析が行われる。得られた情報は、被測定者の状態のモニタや専門医の診断に利用される。
【００３２】
以上説明したように、体導音センサ１０は、マイクロホン素子１２が硬質の金属製容器１４に直接的に固定される構造のため、音波のエネルギーが分散することなく、効率よく音波検出用の振動板２４に伝わる。さらに、容器１４の内側が所定の円筒形状を有していることによってパスカルの原理に基づく音波増幅作用が生じ、体導音検出の感度をさらに向上させることができる。
【００３３】
また、弾性高分子材料２０を金属製の容器１４で広く覆い、マイクロホン素子１２内部の振動板２４等も導電性材料の筺体２２で覆って容器１４に導通させ、音波入力面２０ａを被測定者の体表面に当てるとき、容器１４の開口端１４ｃも体表面に接触して人体を通じて電気的に接地されることになる。この構造により、マイクロホン素子１２の出力に生じる誘導雑音を格段に低減することができる。
【００３４】
また、体導音センサ１０では、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホン素子１２が選択されており、マイクロホン素子１２専用の直流高電圧を供給する必要がなく、増幅手段２８等の回路に供給する一般的な低電圧を供給すれば動作が可能である。従って、電源供給手段３２を小型ボタン電池や小型バッテリー等で簡単に構成することができ、体導音センサ１０や本体装置１１の小形化、軽量化を実現することができる。それにより、被測定者の体表に装着されても被測定者の動作を妨げず良好な使用感が得られ、また、無線送信手段３０を設けることによって、ワイヤレスの体導音解析システム３４を容易に構成することができる。
【００３５】
次に、第一の実施形態の体導音センサ１０の変形例である体導音センサ５０について、図４に基づいて説明する。ここで、上記体導音センサ１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。体導音センサ５０は、容器１４に代えて容器５２が用いられている点で体導音センサ１０と異なり、その他の構成は同様である。
【００３６】
容器５２は、絶縁性の硬質樹脂で形成された本体５４を有している。本体５４は、片側有底の円筒外形を有し、底部５４ａの中央に貫通孔１６が形成され、側壁５４ｂの内側は、開口端５４ｃから貫通孔１６の周縁部に向けて内径が狭くなる円錐台状に形成されている。そして、本体５４の貫通孔１６の内壁面、側壁５４ｂの内側面、及び開口端５４ｃの表面に導電性材料が塗られた導電層５６で覆われている。
【００３７】
体導音センサ５０は、容器５２のほとんどの部分が樹脂なので、金属製の容器１４を用いた体導音センサ１０よりも一段と軽量化を図ることができる。また、本体５４は、内側の形状が円錐台状であり、射出成型等の方法により効率よく製造することができる。さらに、容器５２の内側の形状を円錐台状に設けることによって、入力面２０ａの音波が振動板２４に伝導するときの減衰特性が容器１４よりも改善され、体導音検出の感度をさらに向上させることができる。
【００３８】
さらに、本体５４の内側表面に設けられた導電層５６により、マイクロホン素子１２の出力に生じる誘導雑音を低減することができる。これは、弾性高分子材料２０を導電層５６で広く覆い、マイクロホン素子１２内部の振動板２４等も導電性材料の筺体２２で覆われて導電層５６に導通され、音波入力面２０ａを被測定者の体表面に当てることにより、開口端５４ｃを覆う導電層５６部分も体表面に接触して、人体を通じて電気的に接地されることによるものである。
【００３９】
次に、第一の実施形態の体導音センサ１０の他の変形例である体導音センサ６０について、図５に基づいて説明する。ここで、上記体導音センサ１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。体導音センサ６０は、容器１４に代えて容器６２が用いられている点で体導音センサ１０と異なり、その他の構成は同様である。
【００４０】
容器６２は、容器１４と同様に、アルミニウム等の金属で形成され、側壁６２ｂの内側は、開口端６２ｃから底部６２ａに向けて内径がほぼ一定の円筒状に掘り込まれている。しかし、底部６２ａの中央の貫通孔６４は、マイクロホン素子１２の筺体２２よりもゆとりを持って大きく形成されている。
【００４１】
体導音の解析は様々な目的で行われ、解析の目的等に応じてマイクロホン素子が都度選択、変更されることがある。そのような場合でも、容器６２の貫通孔６４のサイズを大きめに設けておき、使用され得る複数のマイクロホン素子１２のどれでも収容できるようにしておけば、１種類の容器６２で複数のマイクロホン素子１２に対応することができるという利点がある。
【００４２】
この場合、誘導雑音を低減するための接地構造が問題になるが、例えば、マイクロホン素子１２の導電性材料で形成された筺体２２を、回路基板１８表面の配線パターンに接続し、その配線パターンを介して金属製の容器６２に電気接続すれば、体導音センサ１０と同様の接地効果を得ることができる。
【００４３】
次に、この発明の第二の実施形態の体導音センサ７０について、図６、図７に基づいて説明する。ここで、上記体導音センサ１０と同様の構成は、同一の符号を付して説明する。体導音センサ７０は、体導音センサ１０と同様に、人体表面に装着され、体内や体表に生じている体導音の音波を抽出し、電気信号に変換して出力する体導音センサである。体導音センサ７０は、図６に示すように、円筒外形のマイクロホン素子７２と、片側有底の円筒外形を有し底部１４ａの中央に貫通孔１６が形成された容器１４と、容器１４の内側空間に隙間なく充填された弾性高分子材料２０で構成されている。なお、体導音センサ１０と異なり、増幅手段等が実装された回路基板は設けられていない。
【００４４】
マイクロホン素子７２は、図６に示すように、下端面が塞がれた筒状体である金属製の筺体２２を有し、その上端付近に音波を受けて電気信号を出力する変換体７４が露出して設けられている。変換体７４は、通常のコンデンサ型、可動コイル型、圧電型などから任意に選択されている。また、マイクロホン素子７２の下方に、信号出力ライン、電源ライン、グランドラインなどのケーブル７６が引き出されている。
【００４５】
容器１４は、アルミニウム等の金属で形成され、側壁１４ｂの内側は、開口端１４ｃから底部１４ａに向けて内径がほぼ一定の円筒状に掘り込まれている。底部１４ａの中央の貫通孔１６は、マイクロホン素子１２の筺体２２が嵌挿可能に設けられている。
【００４６】
弾性高分子材料２０は、硬化後の状態で人体の皮膚と同等の音響インピーダンス特性をもつ疎水性の樹脂であり、例えば、２液硬化型のウレタン系ゲル等が好適である。
【００４７】
体導音センサ７０を組み立てるときは、まず、マイクロホン素子７２を、容器１４の底部１４ａの外側から貫通孔１６に挿入し、筺体２２が貫通孔１６の内壁に嵌合した状態で保持させる。従って、この嵌合構造により、金属製の筺体２２と金属製の容器１４とが電気的導通状態となる。また、マイクロホン素子１２の挿入位置は、変換体７４が貫通孔１６内の出口付近に配置されるように調整する。
【００４８】
次に、容器１４の内側空間に、開口端１４ｃから硬化前の柔らかい弾性高分子材料２０を流し込む。このとき、弾性高分子材料２０はマイクロホン素子７２の筺体２２内にも流入し、上方に露出している変換体７４を覆う。そして、高温炉などに放置して硬化させる。
【００４９】
弾性高分子材料２０が硬化すると、容器１４から露出する弾性高分子材料２０表面が人体の皮膚に接触する音波入力面２０ａとなり、開口端１４ｃの端面と面一の状態となる。
【００５０】
次に、体導音センサ７０の実際の動作について、これを用いた体導音解析システム７８と合わせて説明する。体導音解析システム７８は、図７に示すように、被測定者の人体に装着される体導音センサ７０と、増幅手段２８、電源供給手段３２及び解析手段３８が設けられマイクロホン素子７２からケーブル７６を介して信号を受ける外部解析装置８０とで構成されている。
【００５１】
まず、体導音センサ７０で被測定者の体内に生じている体導音を観測し、体導音の音波を弾性高分子材料２０の音波入力面２０ａで抽出する。音波入力面２０ａに入力された音波は、弾性高分子材料２０を通じて貫通孔１６内にあるマイクロホン素子７２の変換体７４に伝導し、変換体７４によって音波のエネルギーに対応した電気信号に変換される。弾性高分子材料２０の音響インピーダンス特性によってインピーダンスの不整合が起きない点や、容器１４の形状とパスカルの原理の関係で音波が増幅される作用がある点については、体導音センサ１０と同様である。
【００５２】
マイクロホン素子７２の出力は、ケーブル７６を通じて外部解析装置８０に送られ、増幅手段２８によって取り扱いが容易な電気信号に増幅される。そして、増幅された電気信号を用いて、解析手段３８で各種解析を行い、得られた情報に基づいて専門医が診断を行う。
【００５３】
以上説明したように、体導音センサ７０は、体導音センサ１０と同様に、体導音検出の感度を高くすることができる。また、同様の接地構造により、誘導雑音を格段に低減することができる。
【００５４】
一方、体導音センサ７０は、通常のコンデンサ型、可動コイル型、圧電型などの変換体７４を備えたマイクロホン素子７２が使用され、それぞれに特徴のある優れた変換特性を有している。例えば、マイクロホン素子７２として通常のコンデンサ型のものを使用すると、マイクロホン素子７２に高電圧を供給する必要があるが、体導音センサ７０を上述の体導音センサ１０よりも小形化、軽量化することができるという利点や、無線通信用の回路を省略する等してシステム全体をシンプルに構成することができる。また、この体導音センサ７０を、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホン素子７２を用いて構成してもよいことは言うまでもない。
【００５５】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、容器の外形は、円筒状、四角形の筒状、多角形の筒状など、自由に変更することができる。また、容器の素材は、硬質の導電性樹脂であってもよい。
【００５６】
回路基板の形状、回路素子の実装方法、容器との固定方法等は自由に変更することができる。また、変換体の出力を増幅する増幅手段は、マイクロホン素子に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０，５０，６０，７０ 体導音センサ
１２，７２ マイクロホン素子
１４，５２，６２ 容器
１４ｃ５４ｃ，６２ｃ 開口端
１６，６４ 貫通孔
１８ 回路基板
２０ 弾性高分子材料
２０ａ 音波入力面
２２ 筺体
２４ 振動板
２８ 増幅手段
３０ 無線送信手段
３２ 電源供給手段
３４ 体導音解析システム
５６ 導電層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人の体内や体表を伝搬する音を検出する体導音センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人の体内や体表には、血流音や心音、呼吸音、発声したり運動したときに生じる肉や骨の振動音、衣服が皮膚に擦れる音など様々な音が伝搬している（以下、これらの音を体導音と称す）。近年、人の体導音を検出する身体接触式のマイクロホンが複数提案されており、患者を診察するための医療用の聴診器や、騒音の多い場所にいる人が遠隔の人と会話するための通話用マイクなどの分野に応用されている。
【０００３】
従来の身体接触式のマイクロホンとして、例えば、特許文献１に開示されているように、音波検出用の振動板を有するコンデンサマイクロホン素子と、人体の皮膚表面からコンデンサマイクロホン素子へ体導音を伝導する接触部とを備えた体内伝導音マイクロホンがある。接触部の素材は、人の体内軟部組織の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有したシリコーンゴム等が用いられ、音響インピーダンスの不整合に起因する高域の減衰が抑制されている。また、この接触部は、コンデンサマイクロホン素子の外形全体をシリコーンゴム等により囲まれて設けられ、さらに、接触部の背後には、入力された体導音をコンデンサマイクロホン素子に向けて集約する働きをするパラボラ形状の金属反射板が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表２００５／０６７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の体内伝導音マイクロホンは、コンデンサマイクロホン素子の全表面が接触部の材料であるシリコーンゴム等の弾性体の中に埋設状態で保持される構造を有しているため、コンデンサマイクロホン素子に音波のエネルギーが加わると、マイクロホン素子の構造全体が振動することになる。従って、音波のエネルギーが分散して振動板に効率よく伝わらず、体導音検出の感度が低くなるという問題があった。また、金属反射板が設けられているものの、誘導雑音等を低減するという課題については考慮されていないものであった。
【０００６】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、体導音検出の感度がよく、誘導雑音の影響を効果的に低減することができ、小型で使い勝手の良い体導音センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器と、前記マイクロホン素子が固定された回路基板とを有した体導音センサであって、前記回路基板は、前記マイクロホン素子が前記貫通孔に収容された状態で、前記容器の底部の外側に固定され、前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、前記音波入力面が人体表面に接触して入力した音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達される体導音センサである。
【０００８】
前記マイクロホン素子はエレクトレットコンデンサ型であり、前記回路基板には前記マイクロホン素子の出力を増幅する増幅手段が設けられているものである。
【０００９】
またこの発明は、音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器とを有した体導音センサであって、前記マイクロホン素子は、前記容器の貫通孔内に嵌合して保持され、前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、前記音波入力面が人体表面に接触したときに入力される音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達される体導音センサである。
【００１０】
前記容器は、導電性材料で形成され、又は絶縁材料の表面を導電性材料で覆われて形成され、前記マイクロホン素子は前記変換体の周囲を囲む導電性の筺体を有し、その筺体が前記容器の導電性部分に電気的に接続され、前記弾性高分子材料の前記振動入力面が人体表面に接触することにより、前記容器の導電性部分が人体表面に接触するものである。
【００１１】
前記弾性高分子材料の前記振動入力面の面積は、前記容器の前記貫通孔の面積よりも大きく設けられ、前記マイクロホン素子の前記変換体は前記貫通孔内に配置されているものである。
【００１２】
前記容器の内壁は、前記開口端から前記底面にかけて円筒状に形成されている。あるいは、前記開口端から前記貫通孔の周縁部に向けて内径が狭くなる円錐台状に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の体導音センサは、弾性高分子材料の音波入力面に入力された音波のエネルギーが、マイクロホン素子が有する音波検出用の変換体に効率よく伝わるので、高感度で体導音を検出することができる。
【００１４】
また、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホン素子を使用することにより、体導音センサの外形を小型化することができ、体導音の情報を容易にコンピュータ等の解析システム側へ送ることができ、使い勝手の良い体導音解析システムを構成することができる。
【００１５】
また、容器を導電性材料等で形成し、体導音の測定時に容器及びマイクロホン素子の筺体が人体を介して接地される構造にすれば、マイクロホン素子の出力に生じる誘導雑音を格段に低減することができる。
【００１６】
また、容器の内側を、パスカルの原理による振動変位の増幅作用が生じる所定形状に形成することにより、体導音検出の感度をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第一の実施形態の体導音センサを示す縦断面図である。
【図２】第一の実施形態の体導音センサの構成部材を示す分解斜視図である。
【図３】第一の実施形態の体導音センサを用いた体導音解析システムを説明するブロック図である。
【図４】第一の実施形態の体導音センサの変形例を示す縦断面図である。
【図５】第一の実施形態の体導音センサの他の変形例を示す縦断面図である。
【図６】この発明の第二の実施形態の体導音センサを示す縦断面図である。
【図７】第二の実施形態の体導音センサを用いた体導音解析システムを説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の第一の実施形態の体導音センサ１０について、図１〜図３に基づいて説明する。体導音センサ１０は、人体表面に接触され、体内や体表に生じている体導音の音波を抽出し、電気信号に変換して出力する身体接触式のマイクロホンである。体導音センサ１０は、図２に示すように、円筒外形のマイクロホン素子１２と、片側有底の円筒外形を有し底部１４ａの中央に貫通孔１６が形成された容器１４と、所定の回路素子が実装された円板状の回路基板１８と、容器１４の内側空間に隙間なく充填された弾性高分子材料２０で構成されている。
【００１９】
マイクロホン素子１２は、図１、図２に示すように、下端面が塞がれた筒状体である金属製の筺体２２を有し、その上端付近に音波を受けて振動する振動板２４が露出して設けられ、振動板２４の下側近傍に対向するように固定電極板２６が設けられ、振動板２４と固定電極板２６とでコンデンサが形成されている。すなわち、入力された音波を電気信号に変換する変換体が振動板２４であり、音波を受けた振動板２４の動きをコンデンサ容量の変化に変換し、電気信号として出力する動作を行う。ここでは、振動板２４がエレクトレット用の高分子フィルムで構成され、いわゆるエレクトレットコンデンサ型マイクロホンになっている。エレクトレットコンデンサ型マイクロホンは、エレクトレット効果により振動板２４に電荷を持続させることができるので、通常のコンデンサ型マイクロホンのように成極用の直流高電圧を供給する必要がないので、後述する回路基板１８の回路構成をシンプルにすることができる利点がある。
【００２０】
容器１４は、アルミニウム等の金属で形成され、側壁１４ｂの内側は、開口端１４ｃから底部１４ａに向けて内径がほぼ一定の円筒状に掘り込まれている。底部１４ａの中央の貫通孔１６は、マイクロホン素子１２の筺体２２が嵌挿可能に設けられている。
【００２１】
回路基板１８は、容器１４の底部１４ａとほぼ同形の円板状の外形を有し、表面に所定の回路パターンが形成され、表側実装面にはマイクロホン素子１２の筺体２２が固定され、図示しないリード端子が回路パターンに配線されている。一方、裏側実装面には、マイクロホン素子１２のコンデンサ容量の変化を増幅して信号出力する増幅手段２８が設けられている。
【００２２】
回路基板１８の増幅手段２８には、所定の長さのケーブル２９を介して本体装置１１が接続されている。本体装置１１には、増幅手段２８の出力をケーブル２９を介して受信し、無線信号に変換して出力する無線送信手段３０と、マイクロホン素子１２、増幅手段２８にケーブル２９を介して電源を供給するとともに、無線送信手段３０等の回路にも電源を供給する電源供給手段３２が設けられている。
【００２３】
弾性高分子材料２０は、硬化後の状態で人体の皮膚と同等の音響インピーダンス特性をもつ疎水性の樹脂であり、例えば、２液硬化型のウレタン系ゲル等が好適である。
【００２４】
体導音センサ１０の組み立ては、まず、回路素子が実装された回路基板１８にマイクロホン素子１２を取り付け、マイクロホン素子１２を、容器１４の底部１４ａの外側から貫通孔１６に挿入し、筺体２２が貫通孔１６の内壁に嵌合した状態に保持させる。この嵌合構造により、金属製の筺体２２と金属製の容器１４とが電気的に導通状態となる。また、マイクロホン素子１２の挿入位置は、振動板２４が貫通孔１６内の出口付近に配置されるように調整する。この実施形態の体導音センサ１０では、図１に示すように、回路基板１８の表側実装面が容器１４の底部１４ａに当接するまでマイクロホン素子１２を挿入すれば、振動板２４が所望の位置に配置されるように設定されており、簡単に位置決めをすることができる。
【００２５】
回路基板１８は、図示しないネジ部材等を用いて容器１４に固定することが好ましい。また、回路基板１８の回路素子を保護するため、図示しない絶縁カバー部材を被せ、上記ネジ部材で一体に固定してもよい。
【００２６】
容器１４の内側空間には、開口端１４ｃから硬化前の柔らかい弾性高分子材料２０を流し込む。このとき、弾性高分子材料２０はマイクロホン素子１２の筺体２２内に流入し、上方に露出している振動板２４の上面全体を覆う。そして、高温炉などに放置して硬化させる。
【００２７】
弾性高分子材料２０が硬化すると、容器１４から露出する弾性高分子材料２０表面が人体の皮膚に接触する音波入力面２０ａとなり、開口端１４ｃの端面と面一の状態となる。
【００２８】
次に、体導音センサ１０の実際の動作について、これを用いた体導音解析システム３４と合わせて説明する。体導音解析システム３４は、図３に示すように、被測定者の体表面に直に装着される体導音センサ１０と、被測定者のそばに配置される本体装置１１と、無線受信手段３６、及び解析手段３８を有し遠隔の医療施設等に設置されるコンピュータ等の外部解析装置４０とで構成されている。まず、体導音センサ１０で被測定者の体内に生じている体導音を観測し、体導音の音波を弾性高分子材料２０の音波入力面２０ａで抽出する。
【００２９】
音波入力面２０ａに入力された音波は、弾性高分子材料２０を通じて貫通孔１６内にあるマイクロホン素子１２の振動板２４に伝導し、振動板２４が振動することによって振動板２４と固定振動板２６とで構成されたコンデンサの容量が変化する。このとき、弾性高分子材料２０が人体の皮膚と同等の音響インピーダンス特性を有しているので、皮膚から振動板２４に至る経路でインピーダンスの不整合が生じず、音波のエネルギーはほとんど減衰しない。また、容器１４の貫通孔１６の面積Ｓ１は、開口端１４ｃに囲まれた音波入力面２０ａの面積Ｓ２よりも狭くなっているので、音波入力面２０ａの音波は、パスカルの原理に基づき、ほぼ面積比（Ｓ２／Ｓ１）に相当する倍率で増幅されて振動板２４に伝わることになる。
【００３０】
マイクロホン素子１２のコンデンサ容量の変化は微小信号なので、増幅手段２８によって、取り扱い容易な大きな電気信号に増幅される。増幅された電気信号は、被測定者の体側等に位置した本体装置１１内の無線送信手段３０に、ケーブル２９を介して送られ、所定の変調処理が行われて送信アンテナから無線送信される。このような電波による通信を行う場合、ＦＭ通信方式やＺｉｇＢｅｅと呼ばれる短距離無線通信方式などが好適である。また、体導音解析システム３４が使用される環境や使用条件によっては、赤外線を媒体とする光通信等の無線方式を採用してもよい。
【００３１】
無線送信手段３０から送信された無線信号は、外部解析装置４０の無線受信手段３６が受信して復調処理等が行われ、解析手段３８による各種解析が行われる。得られた情報は、被測定者の状態のモニタや専門医の診断に利用される。
【００３２】
以上説明したように、体導音センサ１０は、マイクロホン素子１２が硬質の金属製容器１４に直接的に固定される構造のため、音波のエネルギーが分散することなく、効率よく音波検出用の振動板２４に伝わる。さらに、容器１４の内側が所定の円筒形状を有していることによってパスカルの原理に基づく音波増幅作用が生じ、体導音検出の感度をさらに向上させることができる。
【００３３】
また、弾性高分子材料２０を金属製の容器１４で広く覆い、マイクロホン素子１２内部の振動板２４等も導電性材料の筺体２２で覆って容器１４に導通させ、音波入力面２０ａを被測定者の体表面に当てるとき、容器１４の開口端１４ｃも体表面に接触して人体を通じて電気的に接地されることになる。この構造により、マイクロホン素子１２の出力に生じる誘導雑音を格段に低減することができる。
【００３４】
また、体導音センサ１０では、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホン素子１２が選択されており、マイクロホン素子１２専用の直流高電圧を供給する必要がなく、増幅手段２８等の回路に供給する一般的な低電圧を供給すれば動作が可能である。従って、電源供給手段３２を小型ボタン電池や小型バッテリー等で簡単に構成することができ、体導音センサ１０や本体装置１１の小形化、軽量化を実現することができる。それにより、被測定者の体表に装着されても被測定者の動作を妨げず良好な使用感が得られ、また、無線送信手段３０を設けることによって、ワイヤレスの体導音解析システム３４を容易に構成することができる。
【００３５】
次に、第一の実施形態の体導音センサ１０の変形例である体導音センサ５０について、図４に基づいて説明する。ここで、上記体導音センサ１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。体導音センサ５０は、容器１４に代えて容器５２が用いられている点で体導音センサ１０と異なり、その他の構成は同様である。
【００３６】
容器５２は、絶縁性の硬質樹脂で形成された本体５４を有している。本体５４は、片側有底の円筒外形を有し、底部５４ａの中央に貫通孔１６が形成され、側壁５４ｂの内側は、開口端５４ｃから貫通孔１６の周縁部に向けて内径が狭くなる円錐台状に形成されている。そして、本体５４の貫通孔１６の内壁面、側壁５４ｂの内側面、及び開口端５４ｃの表面に導電性材料が塗られた導電層５６で覆われている。
【００３７】
体導音センサ５０は、容器５２のほとんどの部分が樹脂なので、金属製の容器１４を用いた体導音センサ１０よりも一段と軽量化を図ることができる。また、本体５４は、内側の形状が円錐台状であり、射出成型等の方法により効率よく製造することができる。さらに、容器５２の内側の形状を円錐台状に設けることによって、入力面２０ａの音波が振動板２４に伝導するときの減衰特性が容器１４よりも改善され、体導音検出の感度をさらに向上させることができる。
【００３８】
さらに、本体５４の内側表面に設けられた導電層５６により、マイクロホン素子１２の出力に生じる誘導雑音を低減することができる。これは、弾性高分子材料２０を導電層５６で広く覆い、マイクロホン素子１２内部の振動板２４等も導電性材料の筺体２２で覆われて導電層５６に導通され、音波入力面２０ａを被測定者の体表面に当てることにより、開口端５４ｃを覆う導電層５６部分も体表面に接触して、人体を通じて電気的に接地されることによるものである。
【００３９】
次に、第一の実施形態の体導音センサ１０の他の変形例である体導音センサ６０について、図５に基づいて説明する。ここで、上記体導音センサ１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。体導音センサ６０は、容器１４に代えて容器６２が用いられている点で体導音センサ１０と異なり、その他の構成は同様である。
【００４０】
容器６２は、容器１４と同様に、アルミニウム等の金属で形成され、側壁６２ｂの内側は、開口端６２ｃから底部６２ａに向けて内径がほぼ一定の円筒状に掘り込まれている。しかし、底部６２ａの中央の貫通孔６４は、マイクロホン素子１２の筺体２２よりもゆとりを持って大きく形成されている。
【００４１】
体導音の解析は様々な目的で行われ、解析の目的等に応じてマイクロホン素子が都度選択、変更されることがある。そのような場合でも、容器６２の貫通孔６４のサイズを大きめに設けておき、使用され得る複数のマイクロホン素子１２のどれでも収容できるようにしておけば、１種類の容器６２で複数のマイクロホン素子１２に対応することができるという利点がある。
【００４２】
この場合、誘導雑音を低減するための接地構造が問題になるが、例えば、マイクロホン素子１２の導電性材料で形成された筺体２２を、回路基板１８表面の配線パターンに接続し、その配線パターンを介して金属製の容器６２に電気接続すれば、体導音センサ１０と同様の接地効果を得ることができる。
【００４３】
次に、この発明の第二の実施形態の体導音センサ７０について、図６、図７に基づいて説明する。ここで、上記体導音センサ１０と同様の構成は、同一の符号を付して説明する。体導音センサ７０は、体導音センサ１０と同様に、人体表面に装着され、体内や体表に生じている体導音の音波を抽出し、電気信号に変換して出力する体導音センサである。体導音センサ７０は、図６に示すように、円筒外形のマイクロホン素子７２と、片側有底の円筒外形を有し底部１４ａの中央に貫通孔１６が形成された容器１４と、容器１４の内側空間に隙間なく充填された弾性高分子材料２０で構成されている。なお、体導音センサ１０と異なり、増幅手段等が実装された回路基板は設けられていない。
【００４４】
マイクロホン素子７２は、図６に示すように、下端面が塞がれた筒状体である金属製の筺体２２を有し、その上端付近に音波を受けて電気信号を出力する変換体７４が露出して設けられている。変換体７４は、通常のコンデンサ型、可動コイル型、圧電型などから任意に選択されている。また、マイクロホン素子７２の下方に、信号出力ライン、電源ライン、グランドラインなどのケーブル７６が引き出されている。
【００４５】
容器１４は、アルミニウム等の金属で形成され、側壁１４ｂの内側は、開口端１４ｃから底部１４ａに向けて内径がほぼ一定の円筒状に掘り込まれている。底部１４ａの中央の貫通孔１６は、マイクロホン素子１２の筺体２２が嵌挿可能に設けられている。
【００４６】
弾性高分子材料２０は、硬化後の状態で人体の皮膚と同等の音響インピーダンス特性をもつ疎水性の樹脂であり、例えば、２液硬化型のウレタン系ゲル等が好適である。
【００４７】
体導音センサ７０を組み立てるときは、まず、マイクロホン素子７２を、容器１４の底部１４ａの外側から貫通孔１６に挿入し、筺体２２が貫通孔１６の内壁に嵌合した状態で保持させる。従って、この嵌合構造により、金属製の筺体２２と金属製の容器１４とが電気的導通状態となる。また、マイクロホン素子１２の挿入位置は、変換体７４が貫通孔１６内の出口付近に配置されるように調整する。
【００４８】
次に、容器１４の内側空間に、開口端１４ｃから硬化前の柔らかい弾性高分子材料２０を流し込む。このとき、弾性高分子材料２０はマイクロホン素子７２の筺体２２内にも流入し、上方に露出している変換体７４を覆う。そして、高温炉などに放置して硬化させる。
【００４９】
弾性高分子材料２０が硬化すると、容器１４から露出する弾性高分子材料２０表面が人体の皮膚に接触する音波入力面２０ａとなり、開口端１４ｃの端面と面一の状態となる。
【００５０】
次に、体導音センサ７０の実際の動作について、これを用いた体導音解析システム７８と合わせて説明する。体導音解析システム７８は、図７に示すように、被測定者の人体に装着される体導音センサ７０と、増幅手段２８、電源供給手段３２及び解析手段３８が設けられマイクロホン素子７２からケーブル７６を介して信号を受ける外部解析装置８０とで構成されている。
【００５１】
まず、体導音センサ７０で被測定者の体内に生じている体導音を観測し、体導音の音波を弾性高分子材料２０の音波入力面２０ａで抽出する。音波入力面２０ａに入力された音波は、弾性高分子材料２０を通じて貫通孔１６内にあるマイクロホン素子７２の変換体７４に伝導し、変換体７４によって音波のエネルギーに対応した電気信号に変換される。弾性高分子材料２０の音響インピーダンス特性によってインピーダンスの不整合が起きない点や、容器１４の形状とパスカルの原理の関係で音波が増幅される作用がある点については、体導音センサ１０と同様である。
【００５２】
マイクロホン素子７２の出力は、ケーブル７６を通じて外部解析装置８０に送られ、増幅手段２８によって取り扱いが容易な電気信号に増幅される。そして、増幅された電気信号を用いて、解析手段３８で各種解析を行い、得られた情報に基づいて専門医が診断を行う。
【００５３】
以上説明したように、体導音センサ７０は、体導音センサ１０と同様に、体導音検出の感度を高くすることができる。また、同様の接地構造により、誘導雑音を格段に低減することができる。
【００５４】
一方、体導音センサ７０は、通常のコンデンサ型、可動コイル型、圧電型などの変換体７４を備えたマイクロホン素子７２が使用され、それぞれに特徴のある優れた変換特性を有している。例えば、マイクロホン素子７２として通常のコンデンサ型のものを使用すると、マイクロホン素子７２に高電圧を供給する必要があるが、体導音センサ７０を上述の体導音センサ１０よりも小形化、軽量化することができるという利点や、無線通信用の回路を省略する等してシステム全体をシンプルに構成することができる。また、この体導音センサ７０を、エレクトレットコンデンサ型のマイクロホン素子７２を用いて構成してもよいことは言うまでもない。
【００５５】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、容器の外形は、円筒状、四角形の筒状、多角形の筒状など、自由に変更することができる。また、容器の素材は、硬質の導電性樹脂であってもよい。
【００５６】
回路基板の形状、回路素子の実装方法、容器との固定方法等は自由に変更することができる。また、変換体の出力を増幅する増幅手段は、マイクロホン素子に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０，５０，６０，７０ 体導音センサ
１２，７２ マイクロホン素子
１４，５２，６２ 容器
１４ｃ５４ｃ，６２ｃ 開口端
１６，６４ 貫通孔
１８ 回路基板
２０ 弾性高分子材料
２０ａ 音波入力面
２２ 筺体
２４ 振動板
２８ 増幅手段
３０ 無線送信手段
３２ 電源供給手段
３４ 体導音解析システム
５６ 導電層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器と、前記マイクロホン素子が固定された回路基板とを有した体導音センサにおいて、
前記回路基板は、前記マイクロホン素子が前記貫通孔に収容された状態で、前記容器の底部の外側に固定され、
前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、
前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、
前記音波入力面が人体表面に接触して入力した音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達されることを特徴とする体導音センサ。
【請求項２】
前記マイクロホン素子はエレクトレットコンデンサ型であり、前記回路基板には、前記マイクロホン素子の出力を増幅する増幅手段が設けられた請求項１記載の体導音センサ。
【請求項３】
音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器とを有した体導音センサにおいて、
前記マイクロホン素子は、前記容器の貫通孔内に嵌合して保持され、
前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、
前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、
前記音波入力面が人体表面に接触したときに入力される音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達されることを特徴とする体導音センサ。
【請求項４】
前記容器は、導電性材料で形成され、又は絶縁材料の表面を導電性材料で覆われて形成され、
前記マイクロホン素子は前記変換体の周囲を囲む導電性の筺体を有し、その筺体が前記容器の導電性部分に電気的に接続され、
前記弾性高分子材料の前記振動入力面が人体表面に接触することにより、前記容器の導電性部分が人体表面に接触する請求項１又は３記載の体導音センサ。
【請求項５】
前記弾性高分子材料の前記振動入力面の面積は、前記容器の前記貫通孔の面積よりも大きく設けられ、
前記マイクロホン素子の前記変換体は前記貫通孔内に配置されている請求項１又は３記載の体導音センサ。
【請求項６】
前記容器の内壁は、前記開口端から前記底面にかけて円筒状に形成されている請求項５記載の体導音センサ。
【請求項７】
前記容器の内壁は、前記開口端から前記貫通孔の周縁部に向けて内径が狭くなる円錐台状に形成されている請求項５記載の体導音センサ。
【請求項１】
音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器と、前記マイクロホン素子が固定された回路基板とを有した体導音センサにおいて、
前記回路基板は、前記マイクロホン素子が前記貫通孔に収容された状態で、前記容器の底部の外側に固定され、
前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、
前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、
前記音波入力面が人体表面に接触して入力した音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達されることを特徴とする体導音センサ。
【請求項２】
前記マイクロホン素子はエレクトレットコンデンサ型であり、前記回路基板には、前記マイクロホン素子の出力を増幅する増幅手段が設けられた請求項１記載の体導音センサ。
【請求項３】
音波を電気信号に変換する変換体が露出して設けられたマイクロホン素子と、上端が開口した有底筒状の外形を有し底部の中央に前記マイクロホン素子を収容可能な貫通孔が形成された硬質素材の容器とを有した体導音センサにおいて、
前記マイクロホン素子は、前記容器の貫通孔内に嵌合して保持され、
前記容器の内側空間は、弾性高分子材料が充填され、当該容器の開口端から露出した前記弾性高分子材料の表面が音波入力面となり、
前記マイクロホン素子の前記変換体表面が、前記音波入力面に対して前記弾性高分子材料を挟んで対向し、
前記音波入力面が人体表面に接触したときに入力される音波が、前記弾性高分子材料を通して前記変換体に伝達されることを特徴とする体導音センサ。
【請求項４】
前記容器は、導電性材料で形成され、又は絶縁材料の表面を導電性材料で覆われて形成され、
前記マイクロホン素子は前記変換体の周囲を囲む導電性の筺体を有し、その筺体が前記容器の導電性部分に電気的に接続され、
前記弾性高分子材料の前記振動入力面が人体表面に接触することにより、前記容器の導電性部分が人体表面に接触する請求項１又は３記載の体導音センサ。
【請求項５】
前記弾性高分子材料の前記振動入力面の面積は、前記容器の前記貫通孔の面積よりも大きく設けられ、
前記マイクロホン素子の前記変換体は前記貫通孔内に配置されている請求項１又は３記載の体導音センサ。
【請求項６】
前記容器の内壁は、前記開口端から前記底面にかけて円筒状に形成されている請求項５記載の体導音センサ。
【請求項７】
前記容器の内壁は、前記開口端から前記貫通孔の周縁部に向けて内径が狭くなる円錐台状に形成されている請求項５記載の体導音センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８２０００（Ｐ２０１１−１８２０００Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１３６６（Ｐ２０１０−４１３６６）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（５９４１５５５２８）日本エレクトロニクス・サービス株式会社 (5)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（５９４１５５５２８）日本エレクトロニクス・サービス株式会社 (5)
【出願人】（０００２３６９２０）富山県 (197)
【Ｆターム（参考）】
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