生体音取得端末、電子聴診器および生体音測定装置
【課題】周囲の雑音や声および医師等の指から伝わる音等に起因する雑音を除去するとともに、超低周波音を含む音データを取得する。
【解決手段】音センサ１２を支持するセンサ支持部１１１と、指で持つための操作部１１２とを備えた生体音取得端末において、音センサ１２が、人体からの音を、空気層を介さず肌から直接取得する圧電素子からなり、センサ支持部１１１と操作部１１２とが雑音吸収部材１１３を介して結合していることを特徴とする。
【解決手段】音センサ１２を支持するセンサ支持部１１１と、指で持つための操作部１１２とを備えた生体音取得端末において、音センサ１２が、人体からの音を、空気層を介さず肌から直接取得する圧電素子からなり、センサ支持部１１１と操作部１１２とが雑音吸収部材１１３を介して結合していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可聴域以下の超低周波音を含む音データを取得できる生体音取得端末、電子聴診器および生体音測定装置に関し、特に、周囲の雑音や声および医師等の指から伝わる音等に起因する雑音を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野で聴診器は広く使用されており、近年、聴診結果をデータに残すため等に便宜な、圧電素子を使用した電子聴診システム（特許文献１参照）も知られている。
【０００３】
一般的な耳で聴く聴診器において、伝統的なベル型の聴診器からさらに低音域をカットする膜型の聴診器が出現したことからも理解できるように、心音の聴診には高音域が重要であると認識されている。このことは電子聴診器においても踏襲されており、およそ３０Ｈｚ以下の音域は通常フィルター処理によりカットされることが多く、その集音構造も低音域を意識したものにはなっていない。
この種の電子聴診システムは、図１６に示すように、聴診器９１と本体装置９２とからなる。聴診器９１は、ケース９１１と聴診面（膜面）９１２とＰＺＴ９１３（圧電素子）とを備えている。聴診器９１からの心音等の生体音は信号ケーブル９３を介して本体装置９２に送られ、本体装置９２では当該生体音の解析等を行うことができる。
【０００４】
聴診面９１２にＰＺＴ９１３を設けると、操作者の指からの音等が雑音として検出される。膜型の聴診器においては膜９１２が低域カットフィルターの役目を果たすため、ＰＺＴ９１３は空間Ｓを通じて超低周波音を除いた可聴域の音を検出する構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７３８１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図１６の聴診システムに使用される聴診器９１は、前述したように、ＰＺＴ９１３と聴診面（膜面）９１２の間の空間Ｓを伝わる振動を検出する膜型であるため、低音域の周波数帯の検出感度が低下している。
そこで、これまで注目されていない１Ｈｚから数十Ｈｚ帯域の周波数の低音域を効率よく検出し解析を行うことができれば、心疾患の診断等の解析において新たな進展が得られることが大いに期待される。
本発明は、周囲の雑音や声および医師等の指から伝わる音等の影響を受けることなく、超低周波音を含む音データを取得できる生体音取得技術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】
（１）
音センサを支持するセンサ支持部と、指で持つための操作部とを備えた生体音取得端末において、
前記音センサが、人体からの音を、空気層を介さず肌から直接取得する圧電素子からなり、
前記センサ支持部と前記操作部とが雑音吸収部材を介して結合していることを特徴とする生体音取得端末。
【０００８】
本発明の生体音取得端末は、心音，脈音，呼吸音等、生体が発生する音を広い周波数範囲で取得する。
圧電素子は、圧電セラミック（ピエゾ素子：ＰＺＴ）またはＰＺＴ複合素子である。
センサ支持部および操作部は、合成樹脂から構成することができるし、金属から構成することができる。なお、音センサの圧電素子側を大気圧に保障する必要がある。
雑音吸収部材は、周囲の雑音や声および操作者の指を介して伝わる雑音や、本体装置に接続するための信号ケーブルを伝達する雑音を吸収する。
雑音吸収部材として、次に述べる合成樹脂発泡体やジェルの他、グラスウールや、エアーチューブを使用することができる。
【０００９】
（２）
前記圧電素子は、一方の面が人体の肌に接する金属板と、当該金属板の他方の面に形成された圧電セラミックからなることを特徴とする（１）に記載の生体音取得端末。
金属板の人体に向いた面には合成樹脂膜を設けることができる。これにより、生体音取得端末が、人の肌に触れたときに金属板の冷たさを感じさせることがない、また、この合成樹脂膜により、金属板の腐食が防止される。
【００１０】
（３）
前記雑音吸収部材が合成樹脂発泡体またはジェルであることを特徴とする（１）または（２）に記載の生体音取得端末。
【００１１】
合成樹脂発泡体は、連通気泡とすることもできるし、独立気泡とすることもできる。独立気泡とした場合には、音センサの圧電素子側を大気圧に保障する手段を設けることが好ましい。
合成樹脂発泡体として、たとえばポリウレタンフォームを使用することができ、発泡倍率は、適宜決定することができる。発泡倍率を高くし過ぎると、雑音吸収効果が低下する。一方、発泡倍率を低くし過ぎると、操作性が低下する。たとえば、発泡体にポリウレタンウレタンを使用した場合の発泡倍率は３から１０倍の中から適宜選択することができる。
【００１２】
（４）
前記センサ支持部および前記操作部がともに円筒であり、
径が大きい前記操作部の内側に、径が小さい前記センサ支持部が前記雑音吸収部材を介して収容され、または、
径が大きい前記センサ支持部の内側に、径が小さい前記操作部が前記雑音吸収部材を介して収容されている（１）に記載の生体音取得端末。
【００１３】
前記センサ支持部および前記操作部は、長い円筒であってもよいし、扁平な円筒であってもよい。
【００１４】
（５）
（１）から（４）の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る聴診回路と、
を備えた電子聴診器において、
前記聴診回路は、前記生体音取得端末から音信号を受け取り、当該音信号をフィルタリングして音出力装置に送ることを特徴とする電子聴診器。
【００１５】
本発明の電子聴診器では、聴診回路には音センサからのアナログ音信号を増幅する増幅器や、アナログ音信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器や、前記本体装置に搭載することができる。
【００１６】
（６）
（１）から（４）の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る本体装置と、
を備えた生体音測定装置において、
前記本体装置は、受信した検出信号の解析部、解析結果の記憶部および解析結果の出力部を備えたことを特徴とする生体音測定装置。
【００１７】
本発明の生体音測定装置では、音センサからのアナログ音信号を増幅する増幅器や、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器を、前記生体音取得端末に搭載することができるし、このＡＤ変換器を、前記本体装置に搭載することができる。
【００１８】
アナログ信号の音センサからの本体装置への送信は、有線で行ってもよいし、無線で行ってもよい。前記音センサからのアナログ信号を本体装置に送信する間に、当該アナログ信号に雑音が混入し検出情報が劣化するような場合には、ＡＤ変換器は前記本体装置に設けずに前記生体音取得端末に設けることが好ましい。この場合のＡＤ変換器の駆動電力は、アナログ信号の音センサからの本体装置への送信を有線で行う場合には、本体装置から供給を受けてもよい。また、たとえば、アナログ信号の音センサからの本体装置への送信を無線で行う場合には、前記生体音取得端末にバッテリーおよびスイッチングレギュレータを組み込んでおくことでＡＤ変換器の駆動電力を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の生体音取得端末では、周囲の雑音や声および操作者の指等からの雑音を排除しつつ、センサを人体に直接接触できる。
したがって、本発明の生体音測定装置では、検出周波数が制限されることがなくなり、超低周波数から可聴域周波数（１Ｈｚ〜数百Ｈｚ）にわたる心拍動に起因する振動、心音，脈音，呼吸音等の情報を検出できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の生体音取得端末の第１実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は全体説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＳＪ部分の拡大図である。
【図２】図２は第１実施形態の第１の設計変更例を示す説明図であり、（Ａ）は雑音吸収部材がエアーチューブである場合を示す図、（Ｂ）は雑音吸収部材がジェル入りチューブである場合を示す図である。
【図３】図３は第１実施形態の第２の設計変更例を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の生体音取得端末の第２実施形態を示す説明図である。
【図５】図５は第２実施形態の第１の設計変更例を示す説明図である。
【図６】図６は第２実施形態の第２の設計変更例を示す説明図である。
【図７】図７は第２実施形態の第３の設計変更例を示す説明図である。
【図８】図８は本発明の電子聴診器の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は概略説明図、（Ｂ）は回路説明図である。
【図９】図９は本発明の生体音測定装置の第１実施形態を示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の生体音測定装置の第２実施形態を示す説明図である。
【図１１】図１１は本発明の生体音測定装置の第３実施形態を示す説明図である。
【図１２】図１２は本発明の生体音測定装置の第４実施形態を示す説明図である。
【図１３】図１３は、図９の生体音測定装置における、生体音取得端末の出力波形、ディジタルフィルタによる処理波形および表示出力装置の出力波形例を示している。
【図１４】図１４（Ａ）は本発明の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図、図１４（Ｂ）は従来の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は図１４（Ａ）の生体音取得端末モデルと図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデルにそれぞれ５０Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答を示す波形図、図１５（Ｂ）は図１４（Ａ）の生体音取得端末モデルと図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデルにそれぞれ８Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答を示す波形図である。
【図１６】従来技術（生体音測定システム）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の生体音取得端末の第１実施形態を示す説明図である。
図１（Ａ）において、生体音取得端末１は、センサ支持部１１１と、操作部１１２と、雑音吸収部材１１３とを備えている。
センサ支持部１１１は、本実施形態では筒状のポリエチレンからなり、下端には、音センサ１２が支持されている。センサ支持部１１１の材質を考慮して（たとえば、重量を大きくして）センサ支持部１１１自体が奏する雑音吸収性を高くすることもできる。
【００２２】
音センサ１２は、一方の面（図１（Ａ）では下面）が人体側に向いた金属板１２２と、金属板１２２の他方の面に形成された圧電素子１２１とからなる。音センサ１２からは（圧電素子１２１の両面からは）信号線１２３１，１２３２が引き出されている。
音センサ１２に接続された信号線１２３１，１２３２は、信号ケーブル３１としてケーブル口Ｊを介し生体音測定装置５０の本体装置５に接続されている。
【００２３】
操作部１１２は操作時に医師等が指で持つ部分であり、本実施形態ではステンレスにより形成されている。
雑音吸収部材１１３は、筒状をなし、図１（Ａ）では発泡倍率５の独立気泡のポリウレタンフォームからなる。図１（Ａ）では、センサ支持部１１１の内部空間を大気圧に保つため、センサ支持部１１１に孔ｈｉが、操作部１１２の上部に孔ｈｏが開けられている。
【００２４】
本実施形態では、音センサ１２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。音センサ１２は、人の肌に直接接触していない場合（センサと人の肌との間に空気がある場合）には、取得できる周波数に大きな制限が生じる。図１（Ａ）の例では、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取される。しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００２５】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＳＪ部分の拡大図である。図１（Ｂ）に示すように、センサ支持部１１１と操作部１１２とは直接接触することなく、雑音吸収部材１１３を介して結合している。図１（Ｃ）は、センサ支持部１１１と操作部１１２との間を、合成ゴム等の緩衝部材１１４で連結した例を示している。
【００２６】
本実施形態では、音センサ１２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。音センサ１２は人の肌に直接接触していない場合（センサと人の肌との間に空気がある場合）には、取得できる周波数に大きな制限が生じる。図１の例では、前述したように周波数１Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取される。しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００２７】
図２（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態の第１の設計変更例を示す説明図である。
図２（Ａ）において、生体音取得端末１は、雑音吸収部材１１３の構成を除き、図１の生体音取得端末１と同じである。本設計変更例では、雑音吸収部材１１３は、３つのドーナツ状のエアーチューブからなる。
図２（Ｂ）の設計変更例では、雑音吸収部材１１３は、ジェルが封入されたチューブからなる。
【００２８】
これらの設計変更例でも、音センサ１２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００２９】
図３は第１実施形態の第２の設計変更例を示す説明図であり、図３の生体音取得端末１は、センサ支持部１１１が操作部１１２に対して自由状態では突出しており、センサ支持部１１１の先端（音センサ１２）を人の肌等に直接接触させたときにセンサ支持部１１１の突出部が操作部１１２内に収容されるように構成されている。
【００３０】
本設計変更例では、音センサ１２の人の肌等に対する接触圧を一定にできるので、安定した心音等の採取が可能である。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
なお、図３の生体音取得端末１において、たとえば図３（Ｂ）の状態になったときに、図３（Ａ）の状態に付勢するバネをセンサ支持部１１１と操作部１１２との間に設けておくこともできる。
【００３１】
図４は、本発明の生体音取得端末の第２実施形態を示す説明図である。
図４において、生体音取得端末２は、センサ支持部２１１と、操作部２１２と、雑音吸収部材２１３とを備えている。
【００３２】
センサ支持部２１１は本実施形態では扁平なポリエチレンからなり、下端（肌に接する側）には、音センサ２２が支持されている。
音センサ２２は、一方の面（図４では下面）が人体側に向いた金属板２２２と、金属板２２２の他方の面に形成された圧電素子２２１とからなる。音センサ１２に接続された信号線２２３１，２２３２は、信号ケーブル３１としてケーブル口Ｊを介し生体音測定装置５０の本体装置５に接続されている。
【００３３】
操作部２１２は操作時に医師等が指で持つ部分であり、本実施形態では扁平カップ状のポリエチレンにより形成されている。操作部２１２の外径は、センサ支持部２１１の外径よりも大きく、操作部２１２が、センサ支持部２１１を覆うように構成される。
雑音吸収部材２１３は、図４でも、発泡倍率５の独立気泡のポリウレタンフォームからなる。図４では、センサ支持部２１１の内部空間を大気圧に保つため、センサ支持部２１１に孔ｈｉが、操作部２１２に孔ｈｏが、雑音吸収部材２１３に孔ｈｍがそれぞれ開けられている。
【００３４】
本実施形態では、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。音センサ２２は人の肌に直接接触していない場合（センサと人の肌との間に空気がある場合）には、取得できる周波数に大きな制限が生じる。図４の例では、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取される。しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００３５】
図５は第２実施形態の第１の設計変更例を示す説明図であり、図５の生体音取得端末２は、雑音吸収部材２１３の構成を除き、図４の生体音取得端末２と同じである。本設計変更例では、雑音吸収部材２１３は、センサ支持部２１１の上面の一部と操作部２１２の下面の一部との間に形成されている。
【００３６】
本設計変更例でも、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材２１３により減衰ないし消去される。
【００３７】
図６は、第２実施形態の第２の設計変更例を示す説明図である。図６において、生体音取得端末２は、センサ支持部２１１と、操作部２１２と、雑音吸収部材２１３とを備えており、概ね、図４の生体音取得端末２と構成は同じである。
ただし、センサ支持部２１１の外径は、操作部２１２の外径よりも大きく、センサ支持部２１１が操作部２１２を下から覆うように構成される。
【００３８】
本設計変更例でも、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材２１３により減衰ないし消去される。
【００３９】
図７は第２実施形態の第３の設計変更例を示す説明図であり、図７の生体音取得端末２は、雑音吸収部材２１３の構成を除き、図６の生体音取得端末２と同じである。本設計変更例では、雑音吸収部材２１３は、センサ支持部２１１の上面の一部と操作部２１２の下面の一部との間に形成されている。
【００４０】
本設計変更例でも、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材２１３により減衰ないし消去される。
【００４１】
図８は本発明の電子聴診器の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は概略説明図、（Ｂ）は回路説明図である。図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、電子聴診器４０は、生体音取得端末２と、この生体音取得端末２から音信号を受け取る聴診回路４を備えている。
【００４２】
図８（Ｂ）に示すように、聴診回路４は、ＣＰＵ４１と、記憶装置４２と、音出力インタフェース４３と、ディジタルフィルタ４４と、ＡＤ変換器４５と、増幅器４６とを備えている。
生体音取得端末２からのアナログの音信号は増幅器４６により増幅され、ＡＤ変換器４５によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ディジタルフィルタ４４によりフィルタリングされ、所望周波数の聴取可能な音に変換され、音出力インタフェース４３を介して聴診部ＳＳに送出される。
【００４３】
本発明の電子聴診器では、従来聴取できなかった周波数帯域の心音等を抽出して聴取できるようになった。
【００４４】
図９は本発明の生体音測定装置の第１実施形態を示す説明図である。図９において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と本体装置５からなる。
本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、ＡＤ変換器５６と、増幅器５７とを備えている。
【００４５】
生体音取得端末１からの生体音のアナログ検出信号は、信号ケーブル３１を介して、増幅器５７に送られる。このアナログ検出信号は、ＡＤ変換器５６によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号をディジタルフィルタ５５に通過させることで、所望の信号が取り出される。
【００４６】
記憶装置５２には検出信号解析プログラムが格納されており、ＣＰＵ５１はこのプログラムを、ディジタルフィルタ５５を通過した信号に適用することで信号解析を行う。なお、ＣＰＵ５１は、検出信号解析プログラムを実行することで、本発明における検出信号解析部としての機能を達成する。
検出信号解析の結果は、表示出力装置５３や印刷装置５４から出力することができる。
【００４７】
図１０は本発明の生体音測定装置の第２実施形態を示す説明図である。図１０において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と本体装置５からなる。
本実施形態では、生体音取得端末１は、音センサ１２と増幅器１５を含む。図示はしていないが、生体音取得端末１には、本体装置５から信号ケーブル３１を介して電力が供給され、増幅器１５を駆動する。
本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、ＡＤ変換器５６とを備えている。
【００４８】
図１１は本発明の生体音測定装置の第３実施形態を示す説明図である。図１１において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と本体装置５からなる。
本実施形態では、生体音取得端末１は、音センサ１２と増幅器１５とＡＤ変換器１６とＵＳＢＩ／Ｏ１７（ＵＳＢ入出力回路）を含む。図示はしていないが、生体音取得端末１には、本体装置５から信号ケーブル３１を介して電力が供給され、増幅器１５とＡＤ変換器１６とＵＳＢＩ／Ｏ１７を駆動する。
本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、ＵＳＢターミナル５８とを備えている。
【００４９】
図１２は本発明の生体音測定装置の第４実施形態を示す説明図である。図１２において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と、聴診回路４と、本体装置５からなる。
【００５０】
図１２に示すように、聴診回路４は、ＣＰＵ４１と、記憶装置４２と、音出力インタフェース４３と、ディジタルフィルタ４４と、ＡＤ変換器４５と、増幅器４６とを備えている。
また、本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、マイクターミナル５９とを備えている。図示はしていないが、本実施形態では、聴診回路４には、本体装置５から信号ケーブル３１を介して電力が供給されている。
【００５１】
生体音取得端末２からのアナログの音信号は増幅器４６により増幅され、ＡＤ変換器４５によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ディジタルフィルタ４４によりフィルタリングされ、所望周波数の聴取可能な音に変換され、音出力インタフェース４３を介して聴診部ＳＳに送出される。
本設計変更例では、上記の所望周波数の聴取可能な音は、音出力インタフェース４３を介してマイクターミナル５９に送出される。
【００５２】
図１３は、図９の生体音測定装置５０における、生体音取得端末１（音センサ１２）の出力波形、ディジタルフィルタ５５による処理波形および表示出力装置５３の出力波形を示している。
音センサ１２の出力波形は端子間の電圧波形であり、ディジタルフィルタ５５による処理波形は音センサ１２からの信号のうち２０〜１００Ｈｚ成分をバンドパス処理した波形であり、表示出力装置５３の出力波形は同時記録の心電図波形である。
【００５３】
なお、上記の生体音測定装置５０の各実施形態においては、聴診する際に生体音測定装置５０を起動するようにしてもよいし、常に生体音測定装置５０を起動状態にしておいてもよい。また、本実施形態では、図示はしないが生体音取得端末１に生体音測定装置５０を起動するためのスイッチ（タッチセンサ式スイッチであってもよい）を搭載しておくことができる。
また、上記の生体音測定装置５０は、汎用のコンピュータを使用することができる。この場合には、前記スイッチが、コンピュータ上のアプリケーションソフトウェア（解析プログラム等）をアクティブにするようにできる。
【００５４】
以下に本発明の効果を実証するため実験例を示す。
図１４（Ａ）は本発明の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図である。図１４（Ａ）において、本発明の生体音取得端末モデル６は、人体に対応させたプラスチック板６１と、プラスチック板６１の上面に取り付けられた音センサ６２と、プラスチック板６１の下面に取り付けられた振動体６３と、これらを支持するゴムスペーサ６４とにより構成されている。音センサ６２は、径２０ｍｍの金属基板６２１と、ＰＺＴセンサ６２２とからなる。振動体６３は径３５ｍｍの金属基板６３１とＰＺＴセンサ６３２とからなる。
【００５５】
一方、図１４（Ｂ）は本発明の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図である。図１４（Ｂ）において、本発明の生体音取得端末モデル７は、人体に対応させたプラスチック板７１と、プラスチック板７１の上面に内径１４ｍｍ、高さ１３ｍｍのプラスチック円筒７５を介して取り付けられた音センサ７２と、プラスチック板７１の下面に取り付けられた振動体７３と、これらを支持するゴムスペーサ７４とにより構成されている。音センサ７２は、図１４（Ａ）の音センサ６２と同じ構造であり、径２０ｍｍの金属基板７２１と、ＰＺＴセンサ７２２とからなる。振動体７３は、図１４（Ａ）の振動体６３と同じ構造であり、径３５ｍｍの金属基板７３１とＰＺＴセンサ７３２とからなる。
【００５６】
図１５（Ａ）は、図１４（Ａ）の生体音取得端末モデル６と図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデル７にそれぞれ５０Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答Ｖｏｕｔを示す波形図である。また、図１５（Ｂ）は図１４（Ａ）の生体音取得端末モデル６と図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデル７にそれぞれ８Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答Ｖｏｕｔを示す波形図である。なお、図１４（Ａ），図１４（Ｂ）では、押し圧Ｐを４３ｇとした。
【００５７】
図１４（Ａ）の生体音取得端末モデル６、すなわち本発明のモデルでは、プラスチック板６１の上に直接音センサ６２が接触しているので、５０Ｈｚの音（振動）を検出することができることはもちろん（図１５（Ａ）参照）、８Ｈｚの音（振動）も良好に検出することができる（図１５（Ｂ）参照）。
【００５８】
これに対して、図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデル７、すなわち従来のモデルでは、プラスチック板７１の上にプラスチック円筒７５を介して取り付けられているので、５０Ｈｚの音（振動）の検出は微弱ながら検出できるものの、８Ｈｚの音（振動）については全く検出ができない。
以上の実験例からわかるように、空気を介して心音等を検出する従来の聴診器９１（図１６参照）では、超低周波音を含む低い周波数の音（振動）を検出することは全く困難であるか相当に困難であるが、音センサが直接肌に接触する本発明の生体音取得端末１，２（図１から図８参照）によれば、超低周波音を含む低い周波数の音（振動）を良好に検出することができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、現存の機器たとえば携帯電話やコンピュータ用マウスなどに小型化して組み込むなどの種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から除外するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１，２ 生体音取得端末
４ 聴診回路
５ 本体装置
６，７ 生体音取得端末モデル
１２，２２ 音センサ
１５，４６，５７ 増幅器
１６ ＡＤ変換器
１７ ＵＳＢＩ／Ｏ
３１ 信号ケーブル
４０ 電子聴診器
４１，５１ ＣＰＵ
４２，５２ 記憶装置
４３ 音出力インタフェース
４４，５５ ディジタルフィルタ
４５，５６ ＡＤ変換器
５０ 生体音測定装置
５３ 表示出力装置
５４ 印刷装置
５８ ＵＳＢターミナル
５９ マイクターミナル
６１，７１ プラスチック板
６２，７２ 音センサ
６３，７３ 振動体
６４，７４ ゴムスペーサ
７５ プラスチック円筒
１１１，２１１ センサ支持部
１１２，２１２ 操作部
１１３，２１３ 雑音吸収部材
１１４ 緩衝部材
１２１，２２１ 圧電素子
１２２，２２２ 金属板
６２１，６３１，７２１，７３１ 金属基板
６２２，７２２，６３２，７３２ ＰＺＴセンサ
１２３１，２２３１ 信号線
Ｊ ケーブル口
Ｓ 空間
ＳＳ 聴診部
ｈｉ，ｈｍ，ｈｏ 孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可聴域以下の超低周波音を含む音データを取得できる生体音取得端末、電子聴診器および生体音測定装置に関し、特に、周囲の雑音や声および医師等の指から伝わる音等に起因する雑音を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野で聴診器は広く使用されており、近年、聴診結果をデータに残すため等に便宜な、圧電素子を使用した電子聴診システム（特許文献１参照）も知られている。
【０００３】
一般的な耳で聴く聴診器において、伝統的なベル型の聴診器からさらに低音域をカットする膜型の聴診器が出現したことからも理解できるように、心音の聴診には高音域が重要であると認識されている。このことは電子聴診器においても踏襲されており、およそ３０Ｈｚ以下の音域は通常フィルター処理によりカットされることが多く、その集音構造も低音域を意識したものにはなっていない。
この種の電子聴診システムは、図１６に示すように、聴診器９１と本体装置９２とからなる。聴診器９１は、ケース９１１と聴診面（膜面）９１２とＰＺＴ９１３（圧電素子）とを備えている。聴診器９１からの心音等の生体音は信号ケーブル９３を介して本体装置９２に送られ、本体装置９２では当該生体音の解析等を行うことができる。
【０００４】
聴診面９１２にＰＺＴ９１３を設けると、操作者の指からの音等が雑音として検出される。膜型の聴診器においては膜９１２が低域カットフィルターの役目を果たすため、ＰＺＴ９１３は空間Ｓを通じて超低周波音を除いた可聴域の音を検出する構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７３８１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図１６の聴診システムに使用される聴診器９１は、前述したように、ＰＺＴ９１３と聴診面（膜面）９１２の間の空間Ｓを伝わる振動を検出する膜型であるため、低音域の周波数帯の検出感度が低下している。
そこで、これまで注目されていない１Ｈｚから数十Ｈｚ帯域の周波数の低音域を効率よく検出し解析を行うことができれば、心疾患の診断等の解析において新たな進展が得られることが大いに期待される。
本発明は、周囲の雑音や声および医師等の指から伝わる音等の影響を受けることなく、超低周波音を含む音データを取得できる生体音取得技術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】
（１）
音センサを支持するセンサ支持部と、指で持つための操作部とを備えた生体音取得端末において、
前記音センサが、人体からの音を、空気層を介さず肌から直接取得する圧電素子からなり、
前記センサ支持部と前記操作部とが雑音吸収部材を介して結合していることを特徴とする生体音取得端末。
【０００８】
本発明の生体音取得端末は、心音，脈音，呼吸音等、生体が発生する音を広い周波数範囲で取得する。
圧電素子は、圧電セラミック（ピエゾ素子：ＰＺＴ）またはＰＺＴ複合素子である。
センサ支持部および操作部は、合成樹脂から構成することができるし、金属から構成することができる。なお、音センサの圧電素子側を大気圧に保障する必要がある。
雑音吸収部材は、周囲の雑音や声および操作者の指を介して伝わる雑音や、本体装置に接続するための信号ケーブルを伝達する雑音を吸収する。
雑音吸収部材として、次に述べる合成樹脂発泡体やジェルの他、グラスウールや、エアーチューブを使用することができる。
【０００９】
（２）
前記圧電素子は、一方の面が人体の肌に接する金属板と、当該金属板の他方の面に形成された圧電セラミックからなることを特徴とする（１）に記載の生体音取得端末。
金属板の人体に向いた面には合成樹脂膜を設けることができる。これにより、生体音取得端末が、人の肌に触れたときに金属板の冷たさを感じさせることがない、また、この合成樹脂膜により、金属板の腐食が防止される。
【００１０】
（３）
前記雑音吸収部材が合成樹脂発泡体またはジェルであることを特徴とする（１）または（２）に記載の生体音取得端末。
【００１１】
合成樹脂発泡体は、連通気泡とすることもできるし、独立気泡とすることもできる。独立気泡とした場合には、音センサの圧電素子側を大気圧に保障する手段を設けることが好ましい。
合成樹脂発泡体として、たとえばポリウレタンフォームを使用することができ、発泡倍率は、適宜決定することができる。発泡倍率を高くし過ぎると、雑音吸収効果が低下する。一方、発泡倍率を低くし過ぎると、操作性が低下する。たとえば、発泡体にポリウレタンウレタンを使用した場合の発泡倍率は３から１０倍の中から適宜選択することができる。
【００１２】
（４）
前記センサ支持部および前記操作部がともに円筒であり、
径が大きい前記操作部の内側に、径が小さい前記センサ支持部が前記雑音吸収部材を介して収容され、または、
径が大きい前記センサ支持部の内側に、径が小さい前記操作部が前記雑音吸収部材を介して収容されている（１）に記載の生体音取得端末。
【００１３】
前記センサ支持部および前記操作部は、長い円筒であってもよいし、扁平な円筒であってもよい。
【００１４】
（５）
（１）から（４）の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る聴診回路と、
を備えた電子聴診器において、
前記聴診回路は、前記生体音取得端末から音信号を受け取り、当該音信号をフィルタリングして音出力装置に送ることを特徴とする電子聴診器。
【００１５】
本発明の電子聴診器では、聴診回路には音センサからのアナログ音信号を増幅する増幅器や、アナログ音信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器や、前記本体装置に搭載することができる。
【００１６】
（６）
（１）から（４）の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る本体装置と、
を備えた生体音測定装置において、
前記本体装置は、受信した検出信号の解析部、解析結果の記憶部および解析結果の出力部を備えたことを特徴とする生体音測定装置。
【００１７】
本発明の生体音測定装置では、音センサからのアナログ音信号を増幅する増幅器や、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器を、前記生体音取得端末に搭載することができるし、このＡＤ変換器を、前記本体装置に搭載することができる。
【００１８】
アナログ信号の音センサからの本体装置への送信は、有線で行ってもよいし、無線で行ってもよい。前記音センサからのアナログ信号を本体装置に送信する間に、当該アナログ信号に雑音が混入し検出情報が劣化するような場合には、ＡＤ変換器は前記本体装置に設けずに前記生体音取得端末に設けることが好ましい。この場合のＡＤ変換器の駆動電力は、アナログ信号の音センサからの本体装置への送信を有線で行う場合には、本体装置から供給を受けてもよい。また、たとえば、アナログ信号の音センサからの本体装置への送信を無線で行う場合には、前記生体音取得端末にバッテリーおよびスイッチングレギュレータを組み込んでおくことでＡＤ変換器の駆動電力を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の生体音取得端末では、周囲の雑音や声および操作者の指等からの雑音を排除しつつ、センサを人体に直接接触できる。
したがって、本発明の生体音測定装置では、検出周波数が制限されることがなくなり、超低周波数から可聴域周波数（１Ｈｚ〜数百Ｈｚ）にわたる心拍動に起因する振動、心音，脈音，呼吸音等の情報を検出できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の生体音取得端末の第１実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は全体説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＳＪ部分の拡大図である。
【図２】図２は第１実施形態の第１の設計変更例を示す説明図であり、（Ａ）は雑音吸収部材がエアーチューブである場合を示す図、（Ｂ）は雑音吸収部材がジェル入りチューブである場合を示す図である。
【図３】図３は第１実施形態の第２の設計変更例を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の生体音取得端末の第２実施形態を示す説明図である。
【図５】図５は第２実施形態の第１の設計変更例を示す説明図である。
【図６】図６は第２実施形態の第２の設計変更例を示す説明図である。
【図７】図７は第２実施形態の第３の設計変更例を示す説明図である。
【図８】図８は本発明の電子聴診器の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は概略説明図、（Ｂ）は回路説明図である。
【図９】図９は本発明の生体音測定装置の第１実施形態を示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の生体音測定装置の第２実施形態を示す説明図である。
【図１１】図１１は本発明の生体音測定装置の第３実施形態を示す説明図である。
【図１２】図１２は本発明の生体音測定装置の第４実施形態を示す説明図である。
【図１３】図１３は、図９の生体音測定装置における、生体音取得端末の出力波形、ディジタルフィルタによる処理波形および表示出力装置の出力波形例を示している。
【図１４】図１４（Ａ）は本発明の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図、図１４（Ｂ）は従来の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は図１４（Ａ）の生体音取得端末モデルと図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデルにそれぞれ５０Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答を示す波形図、図１５（Ｂ）は図１４（Ａ）の生体音取得端末モデルと図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデルにそれぞれ８Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答を示す波形図である。
【図１６】従来技術（生体音測定システム）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の生体音取得端末の第１実施形態を示す説明図である。
図１（Ａ）において、生体音取得端末１は、センサ支持部１１１と、操作部１１２と、雑音吸収部材１１３とを備えている。
センサ支持部１１１は、本実施形態では筒状のポリエチレンからなり、下端には、音センサ１２が支持されている。センサ支持部１１１の材質を考慮して（たとえば、重量を大きくして）センサ支持部１１１自体が奏する雑音吸収性を高くすることもできる。
【００２２】
音センサ１２は、一方の面（図１（Ａ）では下面）が人体側に向いた金属板１２２と、金属板１２２の他方の面に形成された圧電素子１２１とからなる。音センサ１２からは（圧電素子１２１の両面からは）信号線１２３１，１２３２が引き出されている。
音センサ１２に接続された信号線１２３１，１２３２は、信号ケーブル３１としてケーブル口Ｊを介し生体音測定装置５０の本体装置５に接続されている。
【００２３】
操作部１１２は操作時に医師等が指で持つ部分であり、本実施形態ではステンレスにより形成されている。
雑音吸収部材１１３は、筒状をなし、図１（Ａ）では発泡倍率５の独立気泡のポリウレタンフォームからなる。図１（Ａ）では、センサ支持部１１１の内部空間を大気圧に保つため、センサ支持部１１１に孔ｈｉが、操作部１１２の上部に孔ｈｏが開けられている。
【００２４】
本実施形態では、音センサ１２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。音センサ１２は、人の肌に直接接触していない場合（センサと人の肌との間に空気がある場合）には、取得できる周波数に大きな制限が生じる。図１（Ａ）の例では、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取される。しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００２５】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＳＪ部分の拡大図である。図１（Ｂ）に示すように、センサ支持部１１１と操作部１１２とは直接接触することなく、雑音吸収部材１１３を介して結合している。図１（Ｃ）は、センサ支持部１１１と操作部１１２との間を、合成ゴム等の緩衝部材１１４で連結した例を示している。
【００２６】
本実施形態では、音センサ１２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。音センサ１２は人の肌に直接接触していない場合（センサと人の肌との間に空気がある場合）には、取得できる周波数に大きな制限が生じる。図１の例では、前述したように周波数１Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取される。しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００２７】
図２（Ａ），（Ｂ）は第１実施形態の第１の設計変更例を示す説明図である。
図２（Ａ）において、生体音取得端末１は、雑音吸収部材１１３の構成を除き、図１の生体音取得端末１と同じである。本設計変更例では、雑音吸収部材１１３は、３つのドーナツ状のエアーチューブからなる。
図２（Ｂ）の設計変更例では、雑音吸収部材１１３は、ジェルが封入されたチューブからなる。
【００２８】
これらの設計変更例でも、音センサ１２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００２９】
図３は第１実施形態の第２の設計変更例を示す説明図であり、図３の生体音取得端末１は、センサ支持部１１１が操作部１１２に対して自由状態では突出しており、センサ支持部１１１の先端（音センサ１２）を人の肌等に直接接触させたときにセンサ支持部１１１の突出部が操作部１１２内に収容されるように構成されている。
【００３０】
本設計変更例では、音センサ１２の人の肌等に対する接触圧を一定にできるので、安定した心音等の採取が可能である。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
なお、図３の生体音取得端末１において、たとえば図３（Ｂ）の状態になったときに、図３（Ａ）の状態に付勢するバネをセンサ支持部１１１と操作部１１２との間に設けておくこともできる。
【００３１】
図４は、本発明の生体音取得端末の第２実施形態を示す説明図である。
図４において、生体音取得端末２は、センサ支持部２１１と、操作部２１２と、雑音吸収部材２１３とを備えている。
【００３２】
センサ支持部２１１は本実施形態では扁平なポリエチレンからなり、下端（肌に接する側）には、音センサ２２が支持されている。
音センサ２２は、一方の面（図４では下面）が人体側に向いた金属板２２２と、金属板２２２の他方の面に形成された圧電素子２２１とからなる。音センサ１２に接続された信号線２２３１，２２３２は、信号ケーブル３１としてケーブル口Ｊを介し生体音測定装置５０の本体装置５に接続されている。
【００３３】
操作部２１２は操作時に医師等が指で持つ部分であり、本実施形態では扁平カップ状のポリエチレンにより形成されている。操作部２１２の外径は、センサ支持部２１１の外径よりも大きく、操作部２１２が、センサ支持部２１１を覆うように構成される。
雑音吸収部材２１３は、図４でも、発泡倍率５の独立気泡のポリウレタンフォームからなる。図４では、センサ支持部２１１の内部空間を大気圧に保つため、センサ支持部２１１に孔ｈｉが、操作部２１２に孔ｈｏが、雑音吸収部材２１３に孔ｈｍがそれぞれ開けられている。
【００３４】
本実施形態では、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。音センサ２２は人の肌に直接接触していない場合（センサと人の肌との間に空気がある場合）には、取得できる周波数に大きな制限が生じる。図４の例では、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取される。しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材１１３により減衰ないし消去される。
【００３５】
図５は第２実施形態の第１の設計変更例を示す説明図であり、図５の生体音取得端末２は、雑音吸収部材２１３の構成を除き、図４の生体音取得端末２と同じである。本設計変更例では、雑音吸収部材２１３は、センサ支持部２１１の上面の一部と操作部２１２の下面の一部との間に形成されている。
【００３６】
本設計変更例でも、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材２１３により減衰ないし消去される。
【００３７】
図６は、第２実施形態の第２の設計変更例を示す説明図である。図６において、生体音取得端末２は、センサ支持部２１１と、操作部２１２と、雑音吸収部材２１３とを備えており、概ね、図４の生体音取得端末２と構成は同じである。
ただし、センサ支持部２１１の外径は、操作部２１２の外径よりも大きく、センサ支持部２１１が操作部２１２を下から覆うように構成される。
【００３８】
本設計変更例でも、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材２１３により減衰ないし消去される。
【００３９】
図７は第２実施形態の第３の設計変更例を示す説明図であり、図７の生体音取得端末２は、雑音吸収部材２１３の構成を除き、図６の生体音取得端末２と同じである。本設計変更例では、雑音吸収部材２１３は、センサ支持部２１１の上面の一部と操作部２１２の下面の一部との間に形成されている。
【００４０】
本設計変更例でも、音センサ２２を人の肌に直接接触させて、心音等を直接採取する。本設計変更例でも、周波数１２Ｈｚ程度から数百Ｈｚの音が採取され、しかも周囲の雑音や声および医師等の指からの振動や信号ケーブル３１を伝達する振動は雑音吸収部材２１３により減衰ないし消去される。
【００４１】
図８は本発明の電子聴診器の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は概略説明図、（Ｂ）は回路説明図である。図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、電子聴診器４０は、生体音取得端末２と、この生体音取得端末２から音信号を受け取る聴診回路４を備えている。
【００４２】
図８（Ｂ）に示すように、聴診回路４は、ＣＰＵ４１と、記憶装置４２と、音出力インタフェース４３と、ディジタルフィルタ４４と、ＡＤ変換器４５と、増幅器４６とを備えている。
生体音取得端末２からのアナログの音信号は増幅器４６により増幅され、ＡＤ変換器４５によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ディジタルフィルタ４４によりフィルタリングされ、所望周波数の聴取可能な音に変換され、音出力インタフェース４３を介して聴診部ＳＳに送出される。
【００４３】
本発明の電子聴診器では、従来聴取できなかった周波数帯域の心音等を抽出して聴取できるようになった。
【００４４】
図９は本発明の生体音測定装置の第１実施形態を示す説明図である。図９において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と本体装置５からなる。
本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、ＡＤ変換器５６と、増幅器５７とを備えている。
【００４５】
生体音取得端末１からの生体音のアナログ検出信号は、信号ケーブル３１を介して、増幅器５７に送られる。このアナログ検出信号は、ＡＤ変換器５６によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号をディジタルフィルタ５５に通過させることで、所望の信号が取り出される。
【００４６】
記憶装置５２には検出信号解析プログラムが格納されており、ＣＰＵ５１はこのプログラムを、ディジタルフィルタ５５を通過した信号に適用することで信号解析を行う。なお、ＣＰＵ５１は、検出信号解析プログラムを実行することで、本発明における検出信号解析部としての機能を達成する。
検出信号解析の結果は、表示出力装置５３や印刷装置５４から出力することができる。
【００４７】
図１０は本発明の生体音測定装置の第２実施形態を示す説明図である。図１０において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と本体装置５からなる。
本実施形態では、生体音取得端末１は、音センサ１２と増幅器１５を含む。図示はしていないが、生体音取得端末１には、本体装置５から信号ケーブル３１を介して電力が供給され、増幅器１５を駆動する。
本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、ＡＤ変換器５６とを備えている。
【００４８】
図１１は本発明の生体音測定装置の第３実施形態を示す説明図である。図１１において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と本体装置５からなる。
本実施形態では、生体音取得端末１は、音センサ１２と増幅器１５とＡＤ変換器１６とＵＳＢＩ／Ｏ１７（ＵＳＢ入出力回路）を含む。図示はしていないが、生体音取得端末１には、本体装置５から信号ケーブル３１を介して電力が供給され、増幅器１５とＡＤ変換器１６とＵＳＢＩ／Ｏ１７を駆動する。
本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、ＵＳＢターミナル５８とを備えている。
【００４９】
図１２は本発明の生体音測定装置の第４実施形態を示す説明図である。図１２において、生体音測定装置５０は、生体音取得端末１と、聴診回路４と、本体装置５からなる。
【００５０】
図１２に示すように、聴診回路４は、ＣＰＵ４１と、記憶装置４２と、音出力インタフェース４３と、ディジタルフィルタ４４と、ＡＤ変換器４５と、増幅器４６とを備えている。
また、本体装置５は、ＣＰＵ５１と、記憶装置５２と、表示出力装置（ディスプレイ）５３と、印刷装置５４と、ディジタルフィルタ５５と、マイクターミナル５９とを備えている。図示はしていないが、本実施形態では、聴診回路４には、本体装置５から信号ケーブル３１を介して電力が供給されている。
【００５１】
生体音取得端末２からのアナログの音信号は増幅器４６により増幅され、ＡＤ変換器４５によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ディジタルフィルタ４４によりフィルタリングされ、所望周波数の聴取可能な音に変換され、音出力インタフェース４３を介して聴診部ＳＳに送出される。
本設計変更例では、上記の所望周波数の聴取可能な音は、音出力インタフェース４３を介してマイクターミナル５９に送出される。
【００５２】
図１３は、図９の生体音測定装置５０における、生体音取得端末１（音センサ１２）の出力波形、ディジタルフィルタ５５による処理波形および表示出力装置５３の出力波形を示している。
音センサ１２の出力波形は端子間の電圧波形であり、ディジタルフィルタ５５による処理波形は音センサ１２からの信号のうち２０〜１００Ｈｚ成分をバンドパス処理した波形であり、表示出力装置５３の出力波形は同時記録の心電図波形である。
【００５３】
なお、上記の生体音測定装置５０の各実施形態においては、聴診する際に生体音測定装置５０を起動するようにしてもよいし、常に生体音測定装置５０を起動状態にしておいてもよい。また、本実施形態では、図示はしないが生体音取得端末１に生体音測定装置５０を起動するためのスイッチ（タッチセンサ式スイッチであってもよい）を搭載しておくことができる。
また、上記の生体音測定装置５０は、汎用のコンピュータを使用することができる。この場合には、前記スイッチが、コンピュータ上のアプリケーションソフトウェア（解析プログラム等）をアクティブにするようにできる。
【００５４】
以下に本発明の効果を実証するため実験例を示す。
図１４（Ａ）は本発明の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図である。図１４（Ａ）において、本発明の生体音取得端末モデル６は、人体に対応させたプラスチック板６１と、プラスチック板６１の上面に取り付けられた音センサ６２と、プラスチック板６１の下面に取り付けられた振動体６３と、これらを支持するゴムスペーサ６４とにより構成されている。音センサ６２は、径２０ｍｍの金属基板６２１と、ＰＺＴセンサ６２２とからなる。振動体６３は径３５ｍｍの金属基板６３１とＰＺＴセンサ６３２とからなる。
【００５５】
一方、図１４（Ｂ）は本発明の生体音取得端末モデル（実験装置）を示す図である。図１４（Ｂ）において、本発明の生体音取得端末モデル７は、人体に対応させたプラスチック板７１と、プラスチック板７１の上面に内径１４ｍｍ、高さ１３ｍｍのプラスチック円筒７５を介して取り付けられた音センサ７２と、プラスチック板７１の下面に取り付けられた振動体７３と、これらを支持するゴムスペーサ７４とにより構成されている。音センサ７２は、図１４（Ａ）の音センサ６２と同じ構造であり、径２０ｍｍの金属基板７２１と、ＰＺＴセンサ７２２とからなる。振動体７３は、図１４（Ａ）の振動体６３と同じ構造であり、径３５ｍｍの金属基板７３１とＰＺＴセンサ７３２とからなる。
【００５６】
図１５（Ａ）は、図１４（Ａ）の生体音取得端末モデル６と図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデル７にそれぞれ５０Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答Ｖｏｕｔを示す波形図である。また、図１５（Ｂ）は図１４（Ａ）の生体音取得端末モデル６と図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデル７にそれぞれ８Ｈｚの正弦波（実効値１０Ｖ）を加えたときの各ＰＺＴセンサの応答Ｖｏｕｔを示す波形図である。なお、図１４（Ａ），図１４（Ｂ）では、押し圧Ｐを４３ｇとした。
【００５７】
図１４（Ａ）の生体音取得端末モデル６、すなわち本発明のモデルでは、プラスチック板６１の上に直接音センサ６２が接触しているので、５０Ｈｚの音（振動）を検出することができることはもちろん（図１５（Ａ）参照）、８Ｈｚの音（振動）も良好に検出することができる（図１５（Ｂ）参照）。
【００５８】
これに対して、図１４（Ｂ）の生体音取得端末モデル７、すなわち従来のモデルでは、プラスチック板７１の上にプラスチック円筒７５を介して取り付けられているので、５０Ｈｚの音（振動）の検出は微弱ながら検出できるものの、８Ｈｚの音（振動）については全く検出ができない。
以上の実験例からわかるように、空気を介して心音等を検出する従来の聴診器９１（図１６参照）では、超低周波音を含む低い周波数の音（振動）を検出することは全く困難であるか相当に困難であるが、音センサが直接肌に接触する本発明の生体音取得端末１，２（図１から図８参照）によれば、超低周波音を含む低い周波数の音（振動）を良好に検出することができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、現存の機器たとえば携帯電話やコンピュータ用マウスなどに小型化して組み込むなどの種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から除外するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１，２ 生体音取得端末
４ 聴診回路
５ 本体装置
６，７ 生体音取得端末モデル
１２，２２ 音センサ
１５，４６，５７ 増幅器
１６ ＡＤ変換器
１７ ＵＳＢＩ／Ｏ
３１ 信号ケーブル
４０ 電子聴診器
４１，５１ ＣＰＵ
４２，５２ 記憶装置
４３ 音出力インタフェース
４４，５５ ディジタルフィルタ
４５，５６ ＡＤ変換器
５０ 生体音測定装置
５３ 表示出力装置
５４ 印刷装置
５８ ＵＳＢターミナル
５９ マイクターミナル
６１，７１ プラスチック板
６２，７２ 音センサ
６３，７３ 振動体
６４，７４ ゴムスペーサ
７５ プラスチック円筒
１１１，２１１ センサ支持部
１１２，２１２ 操作部
１１３，２１３ 雑音吸収部材
１１４ 緩衝部材
１２１，２２１ 圧電素子
１２２，２２２ 金属板
６２１，６３１，７２１，７３１ 金属基板
６２２，７２２，６３２，７３２ ＰＺＴセンサ
１２３１，２２３１ 信号線
Ｊ ケーブル口
Ｓ 空間
ＳＳ 聴診部
ｈｉ，ｈｍ，ｈｏ 孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音センサを支持するセンサ支持部と、指で持つための操作部とを備えた生体音取得端末において、
前記音センサが、人体からの音を、空気層を介さず肌から直接取得する圧電素子からなり、
前記センサ支持部と前記操作部とが雑音吸収部材を介して結合していることを特徴とする生体音取得端末。
【請求項２】
前記圧電素子は、一方の面が人体の肌に接する金属板と、当該金属板の他方の面に形成された圧電セラミックからなることを特徴とする請求項１に記載の生体音取得端末。
【請求項３】
前記雑音吸収部材が合成樹脂発泡体またはジェルであることを特徴とする請求項１または２に記載の生体音取得端末。
【請求項４】
前記センサ支持部および前記操作部がともに円筒であり、
径が大きい前記操作部の内側に、径が小さい前記センサ支持部が前記雑音吸収部材を介して収容され、または、
径が大きい前記センサ支持部の内側に、径が小さい前記操作部が前記雑音吸収部材を介して収容されている請求項１に記載の生体音取得端末。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る聴診回路と、
を備えた電子聴診器において、
前記聴診回路は、前記生体音取得端末から音信号を受け取り、当該音信号をフィルタリングして音出力装置に送ることを特徴とする電子聴診器。
【請求項６】
請求項１から４の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る本体装置と、
を備えた生体音測定装置において、
前記本体装置は、受信した検出信号の解析部、解析結果の記憶部および解析結果の出力部を備えたことを特徴とする生体音測定装置。
【請求項１】
音センサを支持するセンサ支持部と、指で持つための操作部とを備えた生体音取得端末において、
前記音センサが、人体からの音を、空気層を介さず肌から直接取得する圧電素子からなり、
前記センサ支持部と前記操作部とが雑音吸収部材を介して結合していることを特徴とする生体音取得端末。
【請求項２】
前記圧電素子は、一方の面が人体の肌に接する金属板と、当該金属板の他方の面に形成された圧電セラミックからなることを特徴とする請求項１に記載の生体音取得端末。
【請求項３】
前記雑音吸収部材が合成樹脂発泡体またはジェルであることを特徴とする請求項１または２に記載の生体音取得端末。
【請求項４】
前記センサ支持部および前記操作部がともに円筒であり、
径が大きい前記操作部の内側に、径が小さい前記センサ支持部が前記雑音吸収部材を介して収容され、または、
径が大きい前記センサ支持部の内側に、径が小さい前記操作部が前記雑音吸収部材を介して収容されている請求項１に記載の生体音取得端末。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る聴診回路と、
を備えた電子聴診器において、
前記聴診回路は、前記生体音取得端末から音信号を受け取り、当該音信号をフィルタリングして音出力装置に送ることを特徴とする電子聴診器。
【請求項６】
請求項１から４の何れかに記載の生体音取得端末と、
前記生体音取得端末から検出信号を受け取る本体装置と、
を備えた生体音測定装置において、
前記本体装置は、受信した検出信号の解析部、解析結果の記憶部および解析結果の出力部を備えたことを特徴とする生体音測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−９０９０９（Ｐ２０１２−９０９０９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２８６２（Ｐ２０１０−２４２８６２）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（５０４４０９５４３）国立大学法人秋田大学 (210)
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（５０４４０９５４３）国立大学法人秋田大学 (210)
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