JP2002528158A - 耳内における耳温度と音響反射と化学成分の感知 - Google Patents

耳内における耳温度と音響反射と化学成分の感知

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JP2002528158A JP2000577931A JP2000577931A JP2002528158A JP 2002528158 A JP2002528158 A JP 2002528158A JP 2000577931 A JP2000577931 A JP 2000577931A JP 2000577931 A JP2000577931 A JP 2000577931A JP 2002528158 A JP2002528158 A JP 2002528158A
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Abstract

(57)【要約】 装置は、耳内の温度、耳の音響反射、および／または耳内にある任意の流体特性の測定値を組み合わせることによって、耳の状態を表示する。これら測定値の任意の２つを同一装置内で組み合わせることで、改良された診断情報が提供される。たとえば、流体の化学的感知を音響反射計または温度感知、あるいはその両方と組み合わせることによって、耳の病状の改良された診断を提供することができる。音響反射計と温度感知とを組み合わせることもできる。化学的感知によって、細菌またはウィルスが存在するかどうかなど、流体の特性が決定される。装置は、感知された流体の特性、測定された音響反射、および／または測定された温度から、耳の感染症のリスクを示す診断情報を提供することができる。たとえば装置は、いずれかの流体の存在が病菌に感染しているかどうかを決定することができる。さらに装置は、流体内の細菌を識別することもできる。温度センサを使用して、装置と鼓膜との間の位置合わせを改良し、その結果測定の精度を向上させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （背景） 一般に受け入れられ、通常、医師および他の健康管理の専門家によって使用さ
れている装置の１つに、放射温度計または赤外線温度計として知られている装置
がある。このような装置が、カリフォルニア州サンディエゴのＴｈｅｒｍｏｓｃ
ａｎ，Ｉｎｃ．から市販されている。このタイプの装置については、たとえば、
米国特許第５３６８０３８号明細書（Ｆｒａｄｅｎ）、第４７９７８４０号明細
書（Ｆｒａｄｅｎ）、第４４７９９３１号明細書（Ｍｏｏｒａｄｉａｎ）、第５
１２７７４２号明細書（Ｆｒａｄｅｎ）、第５１７８４６４号明細書（Ｆｒａｄ
ｅｎ）、第５６２６１４７号明細書（Ｌａｃｋｅｙ）、第４８９５１６４号明細
書（Ｗｏｏｄ）、および第５１９９４３６号明細書（Ｐｏｍｐｅｉ）に記載され
ている。放射温度計は、患者の体温を決定するために、鼓膜からの熱放射を非侵
襲的（noninvasively）に検出するものである。この装置の温度の読取り値は、
装置の先端部を配置したときの耳道に対する角度および深さによって変化する可
能性がある。具体的に言えば、センサと鼓膜との間の幾何学的関係が、作動中の
センサによる最終読取り値に影響を与える。熱放射を検出するときの装置の視界
も、温度の読取り値に影響を与える。米国特許第５６２６１４７号明細書（Ｌａ
ｃｋｅｙ）に記載された技法は、体温の出力表示を提供するために、広視界およ
び狭視界を有するセンサの幾何学的形状ならびに補正値を有する参照テーブルを
使用することによってこれらの問題を解決しようとしている。
【０００２】 耳の病状を診断するのに使用される他の装置は、音響反射計（acoustic refle
ctometer）として知られるものである。このような装置は、マサチューセッツ州
ウォーバーンのＭＤＩ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から、「ＥＡＲＣＨ
ＥＣＫ」および「ＥＡＲＣＨＥＣＫ ＰＲＯ．」の商標で市販されている。この
タイプの装置については、たとえば米国特許第４６０１２９５号明細書（Ｔｅｅ
ｌｅ）、第４４５９９６６号明細書（Ｔｅｅｌｅ）、および第５６９９８０９号
明細書（Ｃｏｍｂｓ等）に記載されており、これらはすべてＭＤＩ Ｉｎｓｔｒ
ｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．に譲渡されている。米国特許第５５９４１７４号明細書
（Ｋｅｅｆｅ）および第５６５１３７１号明細書（Ｋｅｅｆｅ）でも、入射およ
び反射された音響信号を別々に測定できるような方法で音響反射（acoustic ref
lectance）を測定するための装置について記載している。音響反射計は、耳に加
えられた刺激に応答して耳から発せられる音波を測定する。測定された反射は、
中耳内に流体（fluid）が存在する可能性を決定するために分析することができ
る。修正または適切な信号分析を行わないと、音響反射計を使用して実行された
測定値も、装置の先端から鼓膜までの見通し線（line of sight）によって影響
を受ける可能性がある。米国特許第５６９９８０９号明細書（Ｃｏｍｂｓ等）は
、出力が見通し線にほとんど依存しない装置について記載しているが、この装置
は主として耳内に流体が存在する可能性を決定する。しかし、急性中耳炎（acut
e otitis media）（ＡＯＭ）、滲出性中耳炎（otitis media with effusion）（
ＯＭＥ）、または重症の耳の感染症を検出するには、流体の存在が診断の唯一の
要因である。
【０００３】 （概要） 装置は、耳内の温度、耳の音響反射、および／または耳内にある任意の流体特
性の測定値を組み合わせることによって、耳の状態を表示する。これら測定値の
任意の２つを同一装置内で組み合わせることで、改良された診断情報が提供され
る。たとえば、流体の化学的感知（chemical sensing）を音響反射計または温度
感知、あるいはその両方と組み合わせることによって、耳の病状の改良された診
断を提供することができる。音響反射計と温度感知とを組み合わせることもでき
る。化学的感知によって、細菌またはウィルスが存在するかどうかなど、流体の
特性が決定される。装置は、感知された流体の特性、測定された音響反射、およ
び／または測定された温度から、耳の感染症のリスクを示す診断情報を提供する
ことができる。たとえば装置は、いずれかの流体の存在が病菌に感染しているか
どうかを決定することができる。さらに装置は、流体内の細菌を識別することも
できる。温度センサを使用して、装置と鼓膜との間の位置合わせを改良し、その
結果測定の精度を向上させることもできる。
【０００４】 したがって、一態様では、対象の耳を分析するための医療器具には化学センサ
アレイ（array of chemical sensor）および音響反射計が含まれる。化学センサ
アレイは、流体の特性を検出する。この特性とは、細菌またはウィルスが存在す
るかどうかであってよい。音響反射計には、複数の周波数で音波を生成するため
の音響変換器と、耳から反射された音響信号に対応する音響信号を受け取り、出
力信号を発生するためのマイクロフォンとが含まれる。この装置は、耳の状態を
示す出力を提供するために、化学センサアレイおよび音響反射計による測定値を
調整する。
【０００５】 他の態様では、対象の耳を分析するための医療器具には、化学センサアレイと
温度センサとが含まれる。化学センサアレイは、流体の特性を検出する。この特
性とは、細菌またはウィルスが存在するかどうかであってよい。温度センサは耳
内の温度を感知し、それを示す信号を発生する。この装置は、耳の状態を示す出
力を提供するために、化学センサアレイおよび温度センサによる測定値を調整す
る。
【０００６】 他の態様では、対象の耳を分析するための医療器具には、化学センサアレイ、
音響反射計、および温度センサが含まれる。化学センサアレイは、流体の特性を
検出する。この特性とは、細菌またはウィルスが存在するかどうかであってよい
。音響反射計には、複数の周波数で音波を生成するための音響変換器と、耳から
反射された音響信号に対応する音響信号を受け取り、出力信号を発生するための
マイクロフォンとが含まれる。温度センサは耳内の温度を感知し、それを示す信
号を発生する。この装置は、耳の状態を示す出力を提供するために、化学センサ
アレイ、音響反射計、および温度センサによる測定値を調整する。
【０００７】 同様に、他の態様は、流体特性の化学的感知と耳からの音響反射の測定とを含
む、耳を分析するためのプロセスである。他の態様は、流体特性の化学的感知と
耳内の温度検出とを含む、耳を分析するためのプロセスである。他の態様は、流
体特性の化学的感知と、温度検出と、耳からの音響反射の測定とを含む、耳を分
析するためのプロセスである。一実施形態では、温度センサが放射温度計である
。他の実施形態では、温度はサーミスタ（thermistor）を使用して感知される。
その他の種類の温度感知装置を使用することもできる。
【０００８】 測定値の様々な組み合わせによって、耳の感染症のリスクが示される。具体的
に言えば、耳内で細菌およびウィルスならびに流体が検出されると、耳の感染症
のリスクが示される可能性がある。耳内で細菌およびウィルスならびに高温が検
出されると、耳の感染症のリスクが示される可能性がある。耳内で細菌およびウ
ィルス、高温、ならびに流体が検出されると、耳の感染症のリスクが示される可
能性がある。
【０００９】 （詳細な説明） 以下の詳細な説明は、同じ参照番号が同じ構造体を示す添付の図面と共にお読
み頂きたい。本明細書に記載されたすべての参照は、参照により本明細書に組み
込まれたものである。
【００１０】 装置は、耳内の温度の測定、耳の音響反射の測定、および耳内にある任意の流
体特性の決定のうち、２つまたはそれ以上を使用することによって、耳の状態を
表示する。流体の特性は、流体が病菌に感染しているかどうかを示すことができ
る。流体の細菌およびウィルス組成物が決定できる。赤外線センサ、サーミスタ
、または他の温度感知装置を使用して温度を測定することにより、体温が決定で
きる。音響反射の測定値から、内耳に流体が存在する可能性が決定できる。温度
測定値を使用して、装置と鼓膜とが位置合わせできるので、音響反射の測定が改
良される。組み合わされた測定値と、細菌およびウィルス組成物などの検出され
た流体特性とを共に使用して、耳の状態の診断機能を強化することもできる。具
体的に言えば、高温であることに加えて細菌およびウィルスを含む流体が存在す
る場合は、耳の感染症のリスクが高いことを示す。
【００１１】 図１は、一実施形態でのシステムの回路図を示す。システムには音響変換器２
０が含まれ、これがマイクロプロセッサ制御装置３８からの入力２２に応答して
、例えば耳道内に音波２４を発信する。これらの入射音波２４および反射音波２
６が、マイクロフォン２８によって受け取られる。一部の実施形態では、反射音
波を入射音波から分離することができる。マイクロフォン２８が、３０で示され
るようにこの測定値をマイクロプロセッサ制御装置３８に提供する。温度センサ
３２が耳内の温度３４を感知し、信号３６をマイクロプロセッサ制御装置３８に
提供する。化学センサアレイ３１が耳内の流体特性３３を検出し、信号３５をマ
イクロプロセッサ制御装置に提供する。たとえば、化学センサアレイは、特定の
細菌およびウィルスの有無を検出することができる。マイクロプロセッサ制御装
置３８が、読取りを実行すべきかどうかを示す入力信号４０をユーザから受け取
る。その後マイクロプロセッサ制御装置３８がデータを取得するために、音響変
換器、マイクロフォン、温度センサ、および化学センサアレイを制御する。マイ
クロプロセッサ制御装置３８は、たとえば図９に記載されたプロセスに従ってこ
のデータを処理し、ユーザに表示するために結果を提供する。
【００１２】 図１に示されたような回路は、上記米国特許第４４５９９６６号明細書、第４
６０１２９５号明細書、第５５９４１７４号明細書、５６５１３７１号明細書、
およびＰＣＴ出願第ＷＯ９６／２３２９３号、１９９８年１月１２日出願の米国
特許出願第０９／００６５４３号、１９９８年１月２３日出願の米国特許出願第
０９／０１２６９５号、１９９８年６月４日公開のＰＣＴ出願第ＷＯ９８／２３
２０５号、ならびに１９９７年１２月２３日発行の米国特許第５６９９８０９号
明細書に記載されており、参照により本明細書に組み込まれている。他の実施形
態も使用可能である。
【００１３】 一実施形態では、耳の音響反射を測定するプロセスについて、まず、図２〜５
に関連して記載する。図２は、鼓膜１０２、耳道１０４、および中耳１０３を有
する典型的な耳１００を示す図である。１０６で概略が示されるように、音響反
射を測定するため、線１０５によって示される所与の周波数で振幅の小さなトー
ンが音響変換器によって生成される。音響変換器はいくつかの周波数で、典型的
には５００ヘルツ〜２０キロヘルツ、より具体的には１．８キロヘルツ〜４．４
キロヘルツの範囲内で、音波を生成する。振幅の小さな音波が耳道に入り、鼓膜
１０２に入射する。この音波は、一部は吸収され、一部は鼓膜、小骨、中耳裂、
およびその他の中耳構成要素を含む耳の構造体によって反射される。これら構成
要素で反射された音波の振幅および位相は、使用されるテスト周波数と耳の構造
体の複素音響インピーダンスとの関数である。健康な耳の場合、鼓膜および中耳
から何らかの微少の反射が予想される。中耳の複素音響インピーダンスは、中耳
内の状況に大きく左右され、具体的には中耳内に液体や異常な圧力などの滲出が
あるかどうかに左右される。通常の鼓膜の振動が入射波の約半分を吸収するため
、結果的に線１０７によって示される弱い反射波となる。マイクロフォン１０８
が入射波１０５、反射波１０７、および耳の構成要素からの反射波を受け取り、
その結果として値のベクトル和を取得する。他の実施形態では、反射された音を
入射音から分離することができる。
【００１４】 ここで図３を参照すると、滲出１１０を有する耳１００が示される。中耳の滲
出が鼓膜の振動を制限し、その結果１０９で示されるように大きな反射波がより
大きな振幅を有するようになる。本明細書では音響反射曲線と呼ばれる、入射波
１０５と反射波１０９のベクトル和の包絡線（envelope）は、波長の４分の１地
点にゼロ（null）を有する。
【００１５】 音響反射曲線上の少なくとも２地点によって画定される曲線の領域の形状は、
電子的に測定されて、音源と鼓膜との間の見通し線にほとんど依存しない耳の状
態表示を取得する。この表示は、曲線の他の領域または曲線全体でのゼロの片側
または両側、すなわちゼロ付近での周波数の変化に関連した、音響反射の変化率
の測定値であってよい。ゼロ付近の領域とは、ゼロの直前の地点に向かって曲線
が有意な負の勾配を有しゼロへの入口を定義する場所であって、さらにゼロの後
では曲線が有意な正の勾配を有しゼロからの出口を定義する場所である。ゼロは
、典型的には耳の共振周波数近くで発生する。次にこの測定値の有意性について
説明する。
【００１６】 鼓膜に入射する音波が４分の１波長が一致する周波数に近づくと、反射音波と
入射音波のベクトル和の振幅がゼロに近づく。一般には、中耳内に流体または異
常な圧力がなく普通に伝導する鼓膜は、比較的浅い音響ゼロを示す。これに対し
て、耳内に流体または異常な圧力があると反射が強くなるため、音響ゼロが深く
なる。ただしこのゼロの深さは、鼓膜への見通し線に依存する。ただし、ゼロへ
の入口とゼロからの出口との間の音響反射の変化率は、健康な耳よりも中耳に流
体や圧力のある耳の方が急勾配であることがわかっている。さらに、見通し線の
変化によるこの変化率の差異は、滲出または異常圧力の有無の表示にはあまり影
響を与えないこともわかっている。
【００１７】 入射音波によって自由に振動する（すなわち健康な）鼓膜は、あまり深くない
ゼロだけでなく、ゼロ付近の周波数であまり険しくない勾配も生成するため、ス
ペクトル傾斜角がより大きくなる。動作が抑制されると、ゼロ付近の周波数に比
例して低い反射値を生成するので、明らかに緩やかな勾配となる。
【００１８】 鼓膜の動きが抑制される（すなわち耳が健康でない）と、ゼロ付近の勾配が険
しくなる。音響反射は鼓膜の複素音響インピーダンスと相関しているため、周波
数入力に関するその変化率の測定値は、電気的回路の「Ｑ」の測定に似ている。
したがって鼓膜の抑制は、高い音響インピーダンスおよび鋭い「Ｑ」の両方を生
じさせる結果となる。見通し線の制限により入射するエネルギー量が変化しても
、「Ｑ」は所与のインピーダンスに対して比較的一定である。
【００１９】 ここで、一実施形態の装置について記載する。図４は、一実施形態の器具のテ
ストヘッドを示す断面図である。テストヘッド４０には、音腔（sound cavity）
４４内に音場を生成する変換器４２が含まれる。腔４４内の音は、プローブ４８
を介して耳道５０付近に運ばれる。プローブには漏斗形セクション５２とオプシ
ョンの線形セクション５４とがある。セクション５４の寸法は、テストの結果、
典型的な耳道の寸法に一致するように選択することができる。このセクションは
、プローブ先端のインピーダンスを典型的な耳道に一致させる。子供の耳の場合
、プローブの線形部分５４の長さＡが約１ｃｍに等しいことが好ましく、同じセ
クションの内径Ｂは約０．２５〜０．７５ｃｍの範囲内であるものとする。同様
に、プローブの漏斗形セクション５２の側面に沿った長さＣは約５ｃｍであり、
音腔壁に接するプローブの大きい方の端部の近似外径Ｄが約７ｃｍであると良い
結果が得られる。適切な補償を行えば、その他の出口径を備えた先端部を使用す
ることができる。耳道内にプローブの拡張部を挿入する必要はない。実際には、
テストヘッドのプローブ先端５８と耳道５０の入口との間には、わずかな間隙５
６がある可能性がある。プローブ先端５８の端部に応答ラバースペーサ（respon
se rubber spacer）（図示せず）を取り付けると、この間隙の制御を容易にする
ことができる。
【００２０】 テストヘッド内の変換器４２によって作成される入射音波は、テストヘッドの
プローブ４８の先端部５８から出て耳道５０に入る。その後、入射波の一部が耳
の構造体によって反射される。健康な耳からの微少な反射は、プローブ先端部の
内径を好適に選択すること、たとえば子供の場合は１．０ｃｍに拡大することに
よって抑制することができる。
【００２１】 反射波の一部は、テストヘッドの先端部５８で中空の線形部分５４に入る。テ
ストプローブ４８内の線形部分５４と漏斗形セクション５２の接合部分に、マイ
クロフォン６０が配置される。その結果、事実上マイクロフォン６０がこの地点
の正味音圧を測定し、この正味音圧が入射信号と反射信号のベクトル和である。
テストヘッド内での内部音反射および共振を減らすために、音腔４４内を音響吸
収材料で満たすことができる。
【００２２】 他の実施形態では、耳の音響特性を描く伝達関数（Transfer function）を決
定し、診断の基礎として使用することができる。
【００２３】 以上、音響反射を測定するための一般的原理および音響反射計で使用するのに
好適なテストヘッドについて説明してきたが、次に、一実施形態に好適な電子回
路について、図５に関連して説明する。図５は、電気的および機械的構成要素を
含む一実施形態の装置を示す一般的な構成図である。この回路の構成要素は、デ
ィスプレイ、音響変換器、およびマイクロフォンを除き、マイクロプロセッサを
使用して実施することができる。アナログで実施することもできる。図５では、
可聴周波音発振器（audio tone generator）１２１が可聴周波発振器（audio ge
nerator）１２０を含み、これが可聴周波変換器１２２（audio transducer）（
図４のテストヘッド内にある変換器４２など）に加えられる電気信号を生成する
。可聴周波変換器は、この電気信号に応答して低レベルの音響音波（図２および
図３の１０５）を生成し、これが耳道外部に加えられる。可聴周波変換器１２２
は、電子イヤホン、電磁イヤホン、または他のタイプの変換器であってもよい。
変換器は、高忠実度のサウンドヘッドセット（high fidelity sound headset）
で使用されるような小型スピーカであってよい。
【００２４】 前述のように、入射音波の一部が耳の構造体によって反射される。この実施形
態では、これらの反射された音波がマイクロフォン１０８（図４のテストヘッド
のマイクロフォン６０など）によって入射音波と合計される。マイクロフォンは
コンデンサマイクロフォン、静電マイクロフォン（electrostatic microphone）
、またはその他の種類のマイクロフォンであってよい。この実施形態では、マイ
クロフォンによって出力される信号が入射波と反射音波とのベクトル和を表し、
反射波の振幅に反比例する電圧を有する。
【００２５】 包絡線検出器１２４は、マイクロフォンによって出力される信号によって表さ
れるベクトル和を、入射波の周波数と共に変化する電圧によって表される包絡線
信号に変換する。包絡線検出器１２４は、ピーク電圧包絡線検出器、２乗平均平
方根（ＲＭＳ）電圧検出器、または好適にプログラムされたマイクロプロセッサ
の一部などのアナログデジタル変換器として実施することができる。以下でより
詳細に説明する一実施形態では、ベクトル和の周波数スペクトルに関する情報を
使用して包絡線が検出される。このようにして検出された包絡線が音響反射曲線
と呼ばれる。
【００２６】 形状分析器１２６は、音源から鼓膜への見通し線にほとんど依存しない耳の状
態表示を取得するために、音響反射曲線の領域の形状を測定する。この情報は、
ゼロの片側あるいは曲線の一領域または曲線全体でのゼロ付近の周波数の変化に
関連した音響反射の変化率の測定値を含む、包絡線形状の１つまたは複数の測定
値であってよい。たとえばこの測定値は、以下で説明する方法で決定される音響
反射曲線の形状の角度、傾斜、勾配、幅、または他の測定値であってよい。次い
でこの情報はディスプレイセクション１３０によって適切な形式で表示される。
【００２７】 図５では、１つの音響反射曲線の処理結果を記憶するために、メモリ（図示せ
ず）を追加してもよい。回路にこのようなメモリがあれば、耳に対していくつか
のテストを連続して自動的に実行するように動作することができる。一連のテス
トでの最高の結果を保存し、その他は破棄してもよい。たとえば最高の結果を、
最も深いゼロ値を有する音響反射曲線の形状の測定値として定義することができ
る。この方法で装置のユーザは、最小の努力で最高の結果を取得しようと試みる
ことができる。このメモリの使用法については、以下で図９に関連してより詳細
に説明する。
【００２８】 以上、音響反射計の一実施形態について説明したが、次に温度センサについて
説明する。一実施形態では、温度センサが、上記米国特許第５６２６１４７号明
細書、第５３６８０３８号明細書、第５１９９４３６号明細書、第５１７８４６
４号明細書、第５１２７７４２号明細書、第４７９７８４０号明細書、および第
４４７９９３１号明細書に記載されており、参照により本明細書に組み込まれて
いるような放射センサとして実施される。放射センサの他の実施形態が知られて
おり、これを使用することもできる。その他の種類の温度センサには、サーミス
タおよび他の温度感知装置が含まれる。
【００２９】 放射温度計の一実施形態は、広視界および狭視界の両方を介して集められたＩ
Ｒ信号を作成することによって、異なる耳道配置の幾何学的形状を補償するセン
サシステムを使用する。狭視界からの情報と共に広視界に応答するＩＲ情報を使
用することにより、適切にプログラムされた信号調整によって、耳内でのプロー
ブの配置の予測できない変化が原因で発生する温度読取りエラーを補償すること
ができる。具体的に言えば、センサと一体化された信号処理装置が両方のソース
からの入力を重みづけし、正確で反復可能な温度測定値を与えるために参照テー
ブルを使用して修正値を適用する。この値も、装置と耳との位置合わせを示すも
のである。
【００３０】 図６は、ＩＲ温度計の一実施形態での要素を示す簡略図である。この例示的な
図では、温度計装置が装置の動作可能な要素にハウジング２００を提供する。ハ
ウジングは、着信放射線を導波管２０４に送るようにＩＲ受取り開口部２０２が
配置されたターミナルエンドを有する。滑らかな金メッキ管から光ファイババン
ドルまで、ひずみなどの様々な性能特性を提供する多彩な導波管が使用可能であ
る。機能的に言えば、導波管は乱されていない着信放射線を集めてＩＲセンサ２
０６に送るように設計されている。再度、センサシステムには、サーモパイルの
タイプおよび焦電素子（pyroelectric element）を含むいくつかの選択肢がある
。説明する実施形態では、センサは焦電センサであって、焦電素子に本来備わっ
ている信号寄与を打ち消すために「マッチドペア（matched pairs）」を使用す
る。
【００３１】 図６では、センサ２０６がＩＲデータを下記で詳細に説明する高品質温度読取
りに変換するためのプロセッサ２０８に接続される。センサは、広視界および狭
視界の両方に信号を発生するように設計することができる。これらの信号は、２
つまたはそれ以上のセンサを作成し、それぞれが放射線に関する情報をプロセッ
サに別々に報告することによって提供される。
【００３２】 このようなセンサの幾何学的形状が図７に示されている。より具体的に言えば
、図６のセンサ２０６は実際には２つの別々のセンサ２１０および２１２であっ
て、それぞれがプロセッサ２０８に接続される。第１のセンサ２１０は比較的小
型であり、導波管２０４の中心線と同軸であるため、狭視界を提供する。これに
対して外側のセンサ２１２は幾分大型であって、導波管周囲の外側に配置され、
比較的広い視界を提供する。
【００３３】 この種の、またはその他の種類の放射温度計は、音響反射計と組み合わせて使
用することができる。２つの放射センサの未修正温度または出力を使用して、音
響測定を位置合わせすることができる。
【００３４】 音響反射計または温度センサのいずれか、または両方と共に、化学センサアレ
イを使用することができる。化学センサアレイは、流体の化学組成物を分析する
のに使用することができる。流体は、実際には気体であってよい。この種の装置
については、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙに譲渡された米国特許第５５７１４０１号明細書（Ｌｅｗｉｓ）および
第５６９８０８９号明細書（Ｌｅｗｉｓ）に記載されている。センサは、特有の
化合物の有無によって抵抗が変化する導体材料と不導体材料とを交互に使用して
作られたレジスタである。レジスタは、第１の濃度の化学分析物を含む流体と接
触したときと、第２の異なる濃度の化学分析物を含む流体と接触したときとでは
、抵抗が異なる。センサに取り付けられたリード線は、電気測定装置に接続され
る。この装置は、アレイ内にある各センサの抵抗率の変化を経時的に測定する。
化学センサアレイは、中耳の後部にある細菌またはウィルス成分などの流体の特
性分析をマイクロプロセッサ制御装置に提供するために、多くの方法で実施する
ことができる。
【００３５】 次に、装置の音響チャンバ内でのマイクロフォン、温度センサ、および化学セ
ンサアレイの物理的配置構成について、図８に関連してより詳細に説明する。図
８は、一実施形態での装置の断面図である。装置には、温度センサ３０２、化学
センサアレイ３０１、およびマイクロフォン３０４が配置された音響チャンバ３
００が含まれる。温度センサ３０２は、装置の先端３０８を通る軸３０６と位置
合わせされる。音響レジスタ３１０およびスピーカ３１２が、装置の外へ音波を
生成する。装置には、スピーカ、マイクロフォン、化学センサアレイ、および温
度センサの処理および制御を行うためのアナログ回路３１６を含むプリント回路
基板３１４も含まれる。装置には、バッテリ３２２によって電力が供給できる。
マイクロプロセッサ３１８は、これらの結果を処理し、ユーザが入力ボタン３２
４を押すとこれに応答して、ＬＣＤディスプレイ３２０を使用してユーザへの出
力を生成するのに使用される。ＬＣＤディスプレイの好適な設計には、上記に記
載した特許に記述されているような、温度表示、耳内に流体が存在する可能性の
測定、および／または流体の特性が含まれる。装置は、米国特許第５６９９８０
９号明細書に記載された方法で較正することができる。
【００３６】 図９は、マイクロプロセッサ制御装置３８（図１）が、マイクロフォン、化学
センサアレイ、および温度センサからの情報読取りをどのように調整して、ユー
ザに出力を提供するかを示したフローチャートである。ユーザが、たとえば入力
ボタンを押すことなどによって、読取りを実行すべきであることを示す入力信号
を発生している限り、ステップ３３０で温度センサからのデータが読み取られる
。ユーザは、ボタンを押しながら装置の先端を耳道の開口部に対して回転させな
ければならない。装置の位置合わせを助けるために、耳たぶを軽く後ろへ引っ張
ってもよい。次いでステップ３３２で周知の技法を使用し、温度センサデータか
ら未修正の温度が計算される。次いでステップ３３３で周知の技法を使用し、化
学センサデータから細菌およびウィルス成分などの流体特性が計算される。ステ
ップ３３４で音響信号も発信され、ステップ３３６では信号がマイクロフォンか
ら読み取られる。次いでステップ３３８で、流体の存在する可能性の測定値が決
定される。たとえば、この測定値は、音響反射曲線の形状測定値を計算するか、
または音響反射曲線のピークを測定することによって決定することができる。ス
テップ３４０での決定が、ステップ３３２で計算された温度が記憶されたどの温
度よりも高いものである場合、現在測定された温度がステップ３４２で記憶され
、決定された流体の特性がステップ３４３で記憶され、計算された音響反射測定
値がステップ３４４で記憶される。あるいはステップ３４０で、最小の角度また
はピーク値を使用することができる。ステップ３４６での決定が、ユーザの入力
信号が依然として読取りを実行すべきであることを示している場合、ステップ３
３０〜３４４のプロセスが反復される。そうでなければ、ステップ３４７で、中
耳の感染症が存在する可能性の測定値が決定される。その結果が、ステップ３４
８でＬＣＤディスプレイに出力され、米国特許第５６２６１４７号明細書に示さ
れるように、修正済み温度が提供されることもある。
【００３７】 化学センサアレイ、温度センサ、および音響反射計を組み合わせることによっ
て、鼓膜への見通し線に関連する装置の正確さが向上し、機能強化された診断ユ
ーティリティが提供される。異常な温度の有無を決定すると共に病菌に感染した
流体が存在する可能性を決定することで、医者が急性の滲出性中耳炎を診断する
際に支援することができる。具体的に言えば、高温ならびに細菌およびウィルス
を含む流体の存在は、耳の感染症のリスクが高いことを示す。
【００３８】 測定された温度、角度などの音響反射に関する測定値、および流体特性に関す
る測定値は、別々に表示するか、あるいは／さらに追加の診断測定値を提供する
ために組み合わせることができる。この診断測定値は、細菌およびウィルス成分
、温度、ならびに音響反射の範囲を、耳の感染症が存在する可能性にマッピング
する参照テーブルなど、多くの方法で計算することができる。
【００３９】 量的な数値読取り値からリスクレベル範囲まで、数多くの表示形式がある。た
とえば、以下で説明するように、図１０、１１、および１２に示される量的な読
取り値、ならびに図１３、１４、および１５Ａ〜Ｂに示されるリスクレベルの範
囲をユーザに表示することができる。あるいは、温度および音響反射の絶対値な
らびに細菌およびウィルス成分をユーザに表示することもできる。
【００４０】 図１０を参照すると、流体の特性が細菌および／またはウィルスの存在であり
、細菌またはウィルスの存在を棒グラフで表すことができる。横軸４００上には
、各細菌またはウィルスの表示が示されている。縦軸４０２上には、細菌または
ウィルスの有無を示す値の範囲が示されている。各細菌またはウィルスには、耳
内の流体にその細菌が存在する可能性を示す値、たとえば４０４が関連付けられ
ている。
【００４１】 次に図１１を参照すると、それぞれが角度に関連付けられたバー４１０の区分
４１２を使用して、スペクトル傾斜角を表示することができる。計算された角度
を示すために、バー４１０上に線４１４が表示される。
【００４２】 次に図１２を参照すると、４２０で示された同様のスケールまたはバーを使用
して、温度を表示することができる。それぞれが温度に関連付けられた区分４２
２が提供される。測定された温度を示すために、バー４２０上に線４２４が表示
される。
【００４３】 図１３は、化学センサアレイと音響反射計を組み合わせた装置の、ユーザに表
示可能なリスクレベルの範囲を示すテーブル４３０である。各行４３２がスペク
トル傾斜角の範囲に関連付けられる。各列４３４は細菌またはウィルスの有無に
関連付けられる。
【００４４】 次に図１４を参照すると、化学センサアレイと温度計を組み合わせた装置の、
同様のテーブル４４０がユーザに表示可能である。具体的に言えば、各行４４２
が温度範囲に関連付けられる。各列４４４は、細菌またはウィルスの有無、ある
いは流体が存在しない場合に関連付けられる。
【００４５】 次に図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、化学センサアレイと音響反射計およ
び温度計の両方とを組み合わせた装置の出力として、テーブル４５０および４５
２を表示することができる。図１５Ａは、細菌またはウィルスが存在する場合の
表示である。図１５Ｂは、細菌またはウィルスが存在しない場合の表示である。
各行４５４が、スペクトル傾斜角の範囲に関連付けられる。各列４５６は、温度
範囲に関連付けられる。
【００４６】 図１３、１４、および１５Ａ〜Ｂのテーブル内にある各セルの値は、滲出性中
耳炎（ＯＭＥ）または急性中耳炎（ＡＯＭ）のリスクレベル（それぞれ低、中、
または高）を示す。その他多くの表示が提供できる。たとえば、リスクレベルを
取得するのに使用されるテーブルの代わりに、決定されたリスクレベルをユーザ
に表示することができる。このような表示では、これらの耳の症状およびその他
の耳の症状のリスクを評価するために、改良された診断測定値を提供する。
【００４７】 以上、いくつかの実施形態について説明してきたが、前述の内容は単なる例示
的なものであって限定的なものではなく、例示のためにのみ提示されたものであ
ることが、当分野の技術者であれば明らかであろう。多数の修正および他の実施
形態が当分野の通常の技術のうち１つの範囲内にあり、本発明の範囲内にあるも
のとして企図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 化学センサアレイ、音響反射計、および温度センサを組み合わせた電子構成要
素を示す構成図である。
【図２】 健康な耳の音響反射を示す図である。
【図３】 音響反射と鼓膜後部に流体を有する耳を示す図である。
【図４】 音響反射に使用可能なテストヘッドを示す図である。
【図５】 音響反射を測定するための電子回路を示す構成図である。
【図６】 放射温度計を示す図である。
【図７】 放射温度計と共に使用するための２つのセンサを示す図である。
【図８】 一実施形態での音響チャンバ内にある化学センサアレイ、音響反射計のマイク
ロフォン、および温度センサの物理的レイアウトを示す図である。
【図９】 ユーザに出力を提供するために、化学センサアレイ、温度センサ、およびマイ
クロフォンからの読取り値を調整する方法を示すフローチャートである。
【図１０】 流体特性の化学的感知を実行する装置によって決定される読取り値の出力例で
ある。
【図１１】 音響反射を測定する装置によって決定される読取り値の出力例である。
【図１２】 温度を測定する装置によって決定される読取り値の出力例である。
【図１３】 流体特性の識別および音響反射の測定に基づく耳の感染症の可能性を示すため
の参照テーブルの一例である。
【図１４】 流体特性の識別および温度に基づく耳の感染症の可能性を示すための参照テー
ブルの一例である。
【図１５Ａ】 流体特性の識別、温度、および音響反射の測定に基づく耳の感染症の可能性を
示すための参照テーブルの一例である。
【図１５Ｂ】 流体特性の識別、温度、および音響反射の測定に基づく耳の感染症の可能性を
示すための参照テーブルの一例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｍ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (71)出願人 １ ＢＥＣＴＯＮ ＤＲＩＶＥ， ＦＲＡ ＮＫＬＩＮ ＬＡＫＥＳ， ＮＥＷ ＪＥ ＲＳＥＹ 07417−1880， ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ (72)発明者 サンドラ キムバル アメリカ合衆国 02116 マサチューセッ ツ州 ボストン ２イー アップルトン ストリート 130 (72)発明者 デービッド クネン アメリカ合衆国 01778 マサチューセッ ツ州 ウェイランド ヨーク ロード 42 Ｆターム(参考） 2G066 AC13 BA01 BA60 BB11 CA16 4C301 AA01 DD14 DD30 EE11 GB40 HH04 HH52 JB03 JB17 JB18 JB23 JB34 LL20

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象の耳を分析するための医療器具であって、 流体特性に反応して該流体特性を表す第１の出力信号を発生する化学センサア
    レイと、 複数の周波数で音波を生成するための音響変換器と、前記耳から反射された音
    響信号を受け取って第２の出力信号を発生するマイクロフォンとを備えた音響反
    射計と、 前記化学センサアレイと前記音響反射計に接続されて第１および第２の出力信
    号の受信を制御する制御装置と を備えたことを特徴とする医療器具。
  2. 【請求項２】 前記流体特性が流体内の細菌の存在であることを特徴とする
    請求項１に記載の医療器具。
  3. 【請求項３】 前記耳内で流体および細菌の両方が検出されたときにユーザ
    に表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の医療器
    具。
  4. 【請求項４】 前記流体特性が流体内のウィルスの存在であることを特徴と
    する請求項１に記載の医療器具。
  5. 【請求項５】 前記耳内で流体およびウィルスの両方が検出されたときにユ
    ーザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の医
    療器具。
  6. 【請求項６】 前記耳内で流体および流体の否定的な特性の両方が検出され
    たときにユーザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１
    に記載の医療器具。
  7. 【請求項７】 対象の耳を分析するための医療器具であって、 流体特性に反応して該流体特性を表す第１の出力信号を発生する化学センサア
    レイと、 前記耳内の温度を感知し該温度を表す第２の出力信号を発生するための温度セ
    ンサと、 前記化学センサアレイと前記温度センサに接続されて第１および第２の出力信
    号の受信を制御する制御装置と を備えたことを特徴とする医療器具。
  8. 【請求項８】 前記流体特性が流体内の細菌の存在であることを特徴とする
    請求項７に記載の医療器具。
  9. 【請求項９】 前記耳内で高温および細菌が検出されたときにユーザに表示
    するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の医療器具。
  10. 【請求項１０】 前記流体特性が流体内のウィルスの存在であることを特徴
    とする請求項７に記載の医療器具。
  11. 【請求項１１】 前記耳内で高温およびウィルスが検出されたときにユーザ
    に表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の医療
    器具。
  12. 【請求項１２】 前記耳内で高温および流体の否定的な特性が検出されたと
    きにユーザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記
    載の医療器具。
  13. 【請求項１３】 対象の耳を分析するための医療器具であって、 流体特性に反応して該流体特性を表す第１の出力信号を発生する化学センサア
    レイと、 複数の周波数で音波を生成するための音響変換器と、前記耳から反射された音
    響信号を受け取って第２の出力信号を発生するマイクロフォンとを備えた音響反
    射計と、 前記耳内の温度を感知し該温度を表す第３の出力信号を発生するための温度セ
    ンサと、 前記化学センサアレイと前記温度センサに接続された制御装置と を備えたことを特徴とする医療器具。
  14. 【請求項１４】 前記流体特性が流体内の細菌の存在であることを特徴とす
    る請求項１３に記載の医療器具。
  15. 【請求項１５】 前記耳内で高温および細菌が検出されたときにユーザに表
    示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の医療器具
    。
  16. 【請求項１６】 前記耳内で流体および細菌の両方が検出されたときにユー
    ザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の医
    療器具。
  17. 【請求項１７】 前記流体特性が流体内のウィルスの存在であることを特徴
    とする請求項１３に記載の医療器具。
  18. 【請求項１８】 前記耳内で高温およびウィルスが検出されたときにユーザ
    に表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１７に記載の医療
    器具。
  19. 【請求項１９】 前記耳内で流体およびウィルスの両方が検出されたときに
    ユーザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１７に記載
    の医療器具。
  20. 【請求項２０】 前記耳内で高温および流体の否定的な特性が検出されたと
    きにユーザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に
    記載の医療器具。
  21. 【請求項２１】 前記耳内で流体および流体の負の特性が検出されたときに
    ユーザに表示するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載
    の医療器具。
  22. 【請求項２２】 検出された温度、いずれかの検出された流体、およびいず
    れかの検出された流体特性に従って、第１、第２、および第３の出力信号を分析
    して、耳の感染症のリスクを表示するための手段をさらに備えたことを特徴とす
    る請求項１３に記載の医療器具。
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