JP2011019799A - Electronic stethoscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic stethoscope, clearly hearing auscultatory sound of a narrow region and clearly hearing high-frequency sound which has never been heard in the past. <P>SOLUTION: In this electronic stethoscope 1, a chest piece 2 is provided at the end of a bar-like casing. In the chest piece, a value of contact area with the body surface to the volume of a closed space in sampling sound is set larger than 0.1/mm. A microphone constituted by an MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element is provided in the interior of the chest piece. The chest piece is so constructed that a value of contact area with the body surface to the volume of a closed space in sampling sound is set larger than 0.1/mm, whereby the value of contact area with the body surface to the volume of a closed space can be suitably set, so that auscultatory sound of a narrow region can be clearly heard and high-frequency sound which has never heard in the past can be clearly heard. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は電子聴診器に関し、特に小型で収納し易く、狭い領域の聴診が可能な小型電子聴診器に関する。   The present invention relates to an electronic stethoscope, and more particularly to a small electronic stethoscope that is small, easy to store, and capable of auscultation in a narrow area.

生体内で生じる音を取得し診断する装置として聴診器が広く一般に使われている。一般的に聴診器は身体表面から発せられる聴診音(すなわち、体内音)を受信するチェストピースと、これに接続され聴診音を音波として伝達する中空のチューブと、両耳用に2つに分岐した中空のチューブの先端に取り付けられたイヤーチップとから構成されている(例えば、非特許文献1参照)。
最近では、聴診音を一旦、電気信号に変換し電気回路により信号処理を施し、再度、音波に変換された聴診音を耳で聴取できる電子聴診器がある(例えば、非特許文献2参照)。さらに、聴診音を耳で聴取するだけでなく、信号処理装置により聴診音のデータ解析できるものもある。
A stethoscope is widely used as a device for acquiring and diagnosing sounds generated in a living body. In general, a stethoscope is a chestpiece that receives auscultation sounds (ie, body sounds) emitted from the surface of the body, a hollow tube that is connected to it and transmits auscultation sounds as sound waves, and bifurcates for both ears. It is comprised from the eartip attached to the front-end | tip of the hollow tube which was made (for example, refer nonpatent literature 1).
Recently, there is an electronic stethoscope that can convert auscultation sound into an electrical signal, perform signal processing by an electrical circuit, and listen again to the auscultation sound converted into a sound wave (see, for example, Non-Patent Document 2). Furthermore, there are some devices that not only listen to the auscultatory sound with the ear but also analyze the data of the auscultatory sound with a signal processing device.

従来の一般的な聴診器はチェストピースからイヤーチップまで空洞を伝播する音波を耳で聴取するため、その音の大きさや周波数特性はチェストピースの形状や空洞の体積に依存する。特に、チェストピースは皮膚表面に接触させるため、聴取される音の大きさはチェストピースの大きさに依存する。新生児や乳幼児を聴診する時は聴診部位が小さいため、よりサイズの小さいチェストピースを使用するのが望ましい。しかしながら、サイズの小さいチェストピースを使用する場合、聴取する音も小さくなり聞こえ難くなる。   Since the conventional general stethoscope listens to the sound wave propagating through the cavity from the chest piece to the ear tip with the ear, the loudness and frequency characteristics of the sound depend on the shape of the chest piece and the volume of the cavity. In particular, since the chestpiece is brought into contact with the skin surface, the volume of the sound to be heard depends on the size of the chestpiece. When auscultating newborns and infants, the auscultation area is small, so it is desirable to use a smaller chestpiece. However, when a small chestpiece is used, the sound to be heard becomes small and difficult to hear.

ところで、電子聴診器は電気信号により信号処理を施すことができるため、信号を増幅して聴診することは可能である。電子聴診器の多くは、形状や大きさが昔ながらのアコースティック聴診器に類似しており、狭い部位の聴診には適さない。アコースティック聴診器に類似したチェストピースに一般的なマイクロフォンを装着した電子聴診器も知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、その電子聴診器は、チェストピースの空洞の構造は一般的な聴診器と同じで、マイクロフォン装着部には大きい空洞がある。   By the way, since an electronic stethoscope can perform signal processing with an electric signal, it is possible to amplify the signal and perform auscultation. Many electronic stethoscopes are similar in shape and size to traditional acoustic stethoscopes, and are not suitable for narrow-site auscultation. There is also known an electronic stethoscope in which a general microphone is mounted on a chest piece similar to an acoustic stethoscope (see, for example, Patent Document 1). However, in the electronic stethoscope, the structure of the cavity of the chest piece is the same as a general stethoscope, and there is a large cavity in the microphone mounting portion.

ここで、アコースティック聴診器には、低周波音を聞き易くしたべルモードとこれより高周波音を聞き易くしたダイアフラムモードがあり、チェストピースの構造でこれら二つの周波数特性を調整している。電子聴診器においては電子回路によるハイパスフィルタおよびローパスフィルタにより、アコースティック聴診器に近い周波数特性に調整している。   Here, the acoustic stethoscope has a bell mode that makes low frequency sound easy to hear and a diaphragm mode that makes high frequency sound easier to hear, and these two frequency characteristics are adjusted by the structure of the chest piece. In an electronic stethoscope, a frequency characteristic close to that of an acoustic stethoscope is adjusted by a high-pass filter and a low-pass filter using an electronic circuit.

一般的に、聴診器は生体内で生じた音を、チェストピースを生体表面に接触させて聴取する。この時の周波数特性は弾性体である生体とチェストピースの構成により決まる。チェストピースの質量と生体等の弾性定数により共振周波数が存在し、この共振周波数以上では聴取される音は周波数が高くなるほど減衰する。生体内で生じる音は言い換えれば、生体内で生じる振動である。例えば、その振動が周波数に対して一定の大きさ(加速度)であったとしても、聴診器で聴取される音の大きさは、共振周波数以下であれば、質量に依存し、共振周波数以上では質量に依存せず、振動の振幅に依存する。振動の振幅は周波数の2乗に反比例するため、生体内で生じる振動が周波数に対して一定の大きさをもっていたとしても、共振周波数以上で周波数の2乗に反比例して減衰する。さらに、アコースティック聴診器では、チェストピースとイヤーチップとの間にチューブが存在するため、さらに周波数の高い音は減衰する。一般的な聴診器の生体を聴診する系での共振周波数は数100Hzであり、これ以上の周波数では感度が急激に減衰する。   In general, a stethoscope listens to sound generated in a living body by bringing a chestpiece into contact with the surface of the living body. The frequency characteristic at this time is determined by the structure of the living body which is an elastic body and the chest piece. A resonance frequency exists due to the mass of the chest piece and the elastic constant of the living body, and the sound that is heard is attenuated as the frequency increases above this resonance frequency. In other words, the sound generated in the living body is vibration generated in the living body. For example, even if the vibration is a constant magnitude (acceleration) with respect to the frequency, the volume of sound heard by the stethoscope depends on the mass if it is below the resonance frequency, and above the resonance frequency. It does not depend on mass but depends on the amplitude of vibration. Since the amplitude of the vibration is inversely proportional to the square of the frequency, even if the vibration generated in the living body has a certain magnitude with respect to the frequency, the vibration is attenuated in inverse proportion to the square of the frequency above the resonance frequency. Furthermore, in an acoustic stethoscope, since a tube exists between the chest piece and the ear tip, a sound having a higher frequency is attenuated. The resonance frequency in a system for auscultating a living body of a general stethoscope is several hundred Hz, and the sensitivity is rapidly attenuated at a frequency higher than this.

したがって、心音のような、主に300Hz以下の帯域にあるような音については、聴診器を重くすることで、共振周波数以下の感度が増え、聴診しやすくなる。また、呼吸音等は実際には高い周波数の振動を含んでおり、共振周波数以上では感度が急激に滅衰するため、耳で聴診する場合、高周波音は低周波音にマスキングされ、聞き取ることができない。   Therefore, for sounds such as heart sounds that are mainly in the band of 300 Hz or less, the sensitivity below the resonance frequency is increased and the auscultation is facilitated by making the stethoscope heavy. In addition, breathing sounds, etc. actually contain high-frequency vibrations, and the sensitivity rapidly decays above the resonance frequency, so when auscultating with the ear, high-frequency sounds are masked by low-frequency sounds and can be heard. Can not.

特表平8−506495号公報JP-T 8-506495

3M Littmann CLASSIC II S.E. STETHOSCOPE 、[online]、スリーエムヘルスケア株式会社、[平成21年2月24日検索]、インターネット<URL:http://www.mmm.co.jp/hc/littmann/classic2se.html>3M Littmann CLASSIC II SE STETHOSCOPE, [online], 3M Healthcare Co., Ltd., [searched February 24, 2009], Internet <URL: http://www.mmm.co.jp/hc/littmann/classic2se. html> 3M Littmann ELECTRONICS TETHOSCOPE MODEL4100、[online]、スリーエムヘルスケア株式会社、[平成21年2月24日検索]、インターネット<URL:http://www.mmm.co.jp/hc/littmann/es-4000.html>3M Littmann ELECTRONICS TETHOSCOPE MODEL4100, [online], 3M Healthcare Co., Ltd. [searched on February 24, 2009], Internet <URL: http://www.mmm.co.jp/hc/littmann/es-4000 .html>

上述の電子聴診器で従来のアコースティック聴診器と同様の聴診をすることは可能である。しかし、音を聴取するチェストピースの大きさは同じであり、狭い部位の聴診は難しい。このため、チェストピースの小型化・コンパクト化が求められていた。
ここで、特許文献1の電子聴診器のチェストピースについて、その構成のままサイズを小さくすると、感度が低下し明瞭な聴診ができない。特に部位との接触面積あたりの質量が小さくなるため、低音域の聴診がし難くなる。
また、数100Hz以上の音は高い周波数になるほど感度が減衰するため、耳で聴診する場合、高周波音は低周波音にマスキングされ聴取するのが困難である。
本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は狭い部位の聴診音を明瞭に聴取し、かつ従来聴診することができなかった高周波音を明瞭に聴取できる電子聴診器を提供することにある。
It is possible to perform auscultation similar to that of a conventional acoustic stethoscope with the above-described electronic stethoscope. However, the size of the chestpiece for listening to the sound is the same, and it is difficult to auscultate a narrow part. For this reason, miniaturization and downsizing of the chest piece have been demanded.
Here, if the chestpiece of the electronic stethoscope of Patent Document 1 is reduced in size while maintaining the configuration, sensitivity is lowered and clear auscultation cannot be performed. In particular, since the mass per contact area with the part is small, it is difficult to perform auscultation in the low frequency range.
In addition, since the sensitivity of sound of several hundred Hz or higher becomes lower as the frequency becomes higher, when auscultating with the ear, the high frequency sound is masked by the low frequency sound and is difficult to hear.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to clearly listen to auscultation sounds in a narrow region and to listen to high-frequency sounds that could not be conventionally auscultated. It is to provide an electronic stethoscope that can.

上記課題を解決するため、本発明による電子聴診器は、体表に接触させて音を採取するためのチェストピースを備えた電子聴診器であって、前記チェストピースは、音を採取する時の密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値が0.1/mmより大きいことを特徴とする。この構成によれば、密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値を適切に設定でき、生体音を良好に取得することができる。
また、上記電子聴診器において、前記チェストピースは、その内部に、マイクロフォンを有してもよい。マイクロフォンを採用することにより、密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値を適切に設定でき、生体音を良好に取得することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, an electronic stethoscope according to the present invention is an electronic stethoscope provided with a chest piece for collecting sound by contacting the body surface, and the chest piece is used for collecting sound. The value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space is greater than 0.1 / mm. According to this configuration, the value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space can be set appropriately, and the body sound can be acquired satisfactorily.
Moreover, the said electronic stethoscope WHEREIN: The said chest piece may have a microphone in the inside. By adopting the microphone, the value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space can be appropriately set, and the body sound can be acquired satisfactorily.

さらに、上記電子聴診器において、前記チェストピースは、接触する体表と共に密閉空間を形成するための開口部を有していてもよい。この構成によれば、チェストピースを生体表面に接触させることによって、生体音を良好に取得することができる。
また、上記電子聴診器において、前記チェストピースは、体表に接触する振動板を有し、前記振動板と共に密閉空間を形成してもよい。この構成によれば、チェストピースを生体表面に接触させることによって、生体音を良好に取得することができる。
Further, in the electronic stethoscope, the chest piece may have an opening for forming a sealed space together with a body surface that comes into contact. According to this structure, a biological sound can be acquired favorably by bringing the chest piece into contact with the biological surface.
Moreover, the said electronic stethoscope WHEREIN: The said chest piece may have a diaphragm which contacts a body surface, and may form sealed space with the said diaphragm. According to this structure, a biological sound can be acquired favorably by bringing the chest piece into contact with the biological surface.

上記電子聴診器において、前記チェストピースのうち、体表と接触する部分の少なくとも一部が弾性材料で形成されていることが望ましい。チェストピースに弾性材料を採用することにより、体表との密着性を高めることができ、生体音を良好に取得することができる。
さらに、上記電子聴診器において、前記密閉空間内の前記開口部に設けられ前記チェストピースが前記体表に接触している時に前記密閉空間の体積の変化を抑えるための凸部を有してもよい。この構成によれば、チェストピースを生体表面に接触させたとき、体表あるいは振動板が撓むことによる密閉空間の体積の変化を抑え、密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値を適切に設定でき、生体音を良好に取得することができる。
In the electronic stethoscope, it is desirable that at least a part of the chest piece that is in contact with the body surface is formed of an elastic material. By adopting an elastic material for the chestpiece, it is possible to improve the adhesion with the body surface and to obtain a good body sound.
Furthermore, the electronic stethoscope may include a convex portion provided at the opening in the sealed space for suppressing a change in the volume of the sealed space when the chestpiece is in contact with the body surface. Good. According to this configuration, when the chest piece is brought into contact with the living body surface, the change in the volume of the sealed space due to the bending of the body surface or the diaphragm is suppressed, and the value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space Can be set appropriately, and the body sound can be acquired satisfactorily.

ところで、上記電子聴診器において、棒状の筐体を有し、チェストピースは、前記棒状の筐体の端部に設けられていることが望ましい。この構成によれば、棒状筐体の先端部を生体表面に接触させることによって、生体音を良好に取得することができ、しかも聴診する医師の手や腕の姿勢が自然になり、手や腕の疲れが少なくなる。
なお、上記電子聴診器において、前記マイクロフォンはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子で構成されていることが望ましい。この構成によれば、チェストピースの音を採取する時の密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値を適切に設定することができ、生体音を良好に取得することができる。
By the way, it is desirable that the electronic stethoscope has a rod-shaped housing, and the chest piece is provided at an end of the rod-shaped housing. According to this configuration, by bringing the tip of the rod-shaped housing into contact with the surface of the living body, it is possible to obtain a good body sound, and the posture of the auscultating doctor's hand and arm becomes natural, and the hand and arm Less fatigue.
In the electronic stethoscope, the microphone is preferably composed of a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element. According to this configuration, the value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space when collecting the sound of the chestpiece can be appropriately set, and the body sound can be acquired satisfactorily.

本発明によれば、チェストピースを備えた電子聴診器において、チェストピースを、音を採取する時の密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値が0.1/mmより大きくすることにより、密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値を適切に設定でき、狭い部位の聴診音を明瞭に聴取し、かつ従来聴診することができなかった高周波音を明瞭に聴取できる。   According to the present invention, in the electronic stethoscope provided with the chestpiece, the value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space when the sound is collected is greater than 0.1 / mm. Accordingly, the value of the contact area with the body surface with respect to the volume of the sealed space can be appropriately set, the auscultation sound of a narrow part can be heard clearly, and the high frequency sound that could not be auscultated conventionally can be heard clearly.

本発明の実施形態による電子聴診器1の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the electronic stethoscope 1 by embodiment of this invention. 本発明の電子聴診器のチェストピースの構成例を示す図である。同図(a)は断面図、同図(b)は外側から見た図である。It is a figure which shows the structural example of the chest piece of the electronic stethoscope of this invention. The figure (a) is a sectional view and the figure (b) is a view seen from the outside. 本発明の電子聴診器のチェストピースの構成例を示す図である。同図(a)は断面図、同図(b)は外側から見た図である。It is a figure which shows the structural example of the chest piece of the electronic stethoscope of this invention. The figure (a) is a sectional view and the figure (b) is a view seen from the outside. 本発明の電子聴診器のチェストピースの構成例を示す図である。同図(a)は断面図、同図(b)は外側から見た図である。It is a figure which shows the structural example of the chest piece of the electronic stethoscope of this invention. The figure (a) is a sectional view and the figure (b) is a view seen from the outside. 電子聴診器の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of an electronic stethoscope. 電子聴診器の他の例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the other example of an electronic stethoscope. ある所望の生体音を聴診する場合の単位開口面積当たりの高さに対する音圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the sound pressure with respect to the height per unit opening area in the case of auscultating a certain desired biological sound. チェストピース内の音圧と密閉空間体積に対する開口部面積の値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sound pressure in a chestpiece, and the value of the opening part area with respect to sealed space volume.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。本実施形態においては人体の任意の皮膚表面に接触させて聴診に使用する電子聴診器について説明する。
(概要)
発明者は、チェストピース内の体積Vと接触面積Sとの関係S/Vが電子聴診器の音圧に依存(影響)している点と、音圧のノイズレベルを考慮したS/Vの最低基準を見出し、所定のS/Vより大きいチェストピースの設計で小型化を可能とした。
従来の電子聴診器は、コンデンサーマイクロフォンが使用されていたが、本発明ではチェストピースの小型化のため、MEMS素子、すなわちシリコンマイクロフォンを使用している。
チェストピース内の密閉空間を所定の高さとすることで、皮膚表面からの生体音の振幅を可聴域で、十分な音圧とすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the following description, the same parts as those in the other drawings are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, an electronic stethoscope used for auscultation by contacting any skin surface of a human body will be described.
(Overview)
The inventor considered that the relationship S / V between the volume V in the chest piece and the contact area S depends on (influences on) the sound pressure of the electronic stethoscope and the S / V of the S / V considering the noise level of the sound pressure. The lowest standard was found, and the design of a chest piece larger than a predetermined S / V enabled miniaturization.
In the conventional electronic stethoscope, a condenser microphone is used, but in the present invention, a MEMS element, that is, a silicon microphone is used in order to reduce the size of the chestpiece.
By setting the sealed space in the chest piece to a predetermined height, the amplitude of the body sound from the skin surface can be set to a sufficient sound pressure in the audible range.

(装置本体の構成)
図1は、本発明の実施形態による電子聴診器1の外観を示す斜視図である。同図において、電子聴診器1は、円柱ないし円筒形の筐体を有しており、その一端には生体の皮膚表面(図示せず)に接触させて音を採取するためのチェストピース2が設けられている。
また、電子聴診器1の筐体側面には、表示・操作部3が設けられている。電子聴診器1の電源の入り切り、音量の調整、モードの切替および表示が、この表示・操作部3によって行われる。
(Configuration of the device body)
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an electronic stethoscope 1 according to an embodiment of the present invention. In the figure, an electronic stethoscope 1 has a cylindrical or cylindrical casing, and a chest piece 2 for collecting sound by contacting a living body skin surface (not shown) at one end thereof. Is provided.
Further, a display / operation unit 3 is provided on the side surface of the housing of the electronic stethoscope 1. The electronic stethoscope 1 is turned on / off, the volume is adjusted, the mode is switched, and the display is performed by the display / operation unit 3.

さらに、電子聴診器1の筐体の他端には、生体音信号をヘッドホン、イヤフォン等の生体音再生装置へ伝達するための配線4が接続されている。なお、図示されていないが、電子聴診器1の筐体内部には、聴診音信号について処理を行うための信号処理回路や、信号処理回路へ電力を供給するバッテリーなどが設けられている。
電子聴診器1によって皮膚表面から取得される生体音の周波数特性は、チェストピース2の皮膚との接触面積と電子聴診器1の質量とに依存する。そして、接触面積に対する質量の値を大きくするほど共振周波数は低くなり、共振周波数以下の低音の感度が増加する。
Furthermore, the other end of the housing of the electronic stethoscope 1 is connected to a wiring 4 for transmitting a biological sound signal to a biological sound reproducing device such as headphones and earphones. Although not shown, a signal processing circuit for processing the auscultatory sound signal, a battery for supplying power to the signal processing circuit, and the like are provided inside the housing of the electronic stethoscope 1.
The frequency characteristic of the body sound acquired from the skin surface by the electronic stethoscope 1 depends on the contact area of the chestpiece 2 with the skin and the mass of the electronic stethoscope 1. As the mass value with respect to the contact area is increased, the resonance frequency is lowered, and the sensitivity of low sounds below the resonance frequency is increased.

(チェストピースの第1の構成例)
図2は、図1の電子聴診器1に設けられているチェストピース2の第1の構成例を示す図である。同図(a)はチェストピースの断面図、同図(b)はチェストピースを同図(a)の矢印Yの方向から見た外観構成を示す図である。
図2を参照すると、プリント基板23にマイクロフォンパッケージ21が実装されている。マイクロフォンパッケージ21の中にはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子であるマイクロフォンチップ22が内蔵されている。マイクロフォンパッケージ21の下側には音孔210が設けられており、さらにプリント基板23の同じ位置にも音孔230が設けられている。プリント基板23はチェストピースの外側筐体24の内側に設けられている。
(First configuration example of chest piece)
FIG. 2 is a diagram showing a first configuration example of the chest piece 2 provided in the electronic stethoscope 1 of FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the chest piece, and FIG. 4B is a diagram showing an external configuration when the chest piece is viewed from the direction of arrow Y in FIG.
Referring to FIG. 2, the microphone package 21 is mounted on the printed circuit board 23. A microphone chip 22 which is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element is built in the microphone package 21. A sound hole 210 is provided below the microphone package 21, and a sound hole 230 is also provided at the same position on the printed circuit board 23. The printed circuit board 23 is provided inside the outer casing 24 of the chest piece.

外側筐体24には、開口部25が設けられている。音孔230および210の位置が開口部25の範囲に含まれるように、プリント基板23が外側筐体24の内側に設けられている。外側筐体24の開口部25の部分を、人体の任意の皮膚表面に接触させることにより、音孔230および210を介して、マイクロフォンチップ22によって生体音が取得される。   The outer casing 24 is provided with an opening 25. The printed circuit board 23 is provided inside the outer casing 24 so that the positions of the sound holes 230 and 210 are included in the range of the opening 25. A body sound is acquired by the microphone chip 22 through the sound holes 230 and 210 by bringing the portion of the opening 25 of the outer casing 24 into contact with an arbitrary skin surface of the human body.

ここで、同図(b)を参照すると、生体音聴診時に、チェストピースは皮膚表面に接し、マイクロフォンパッケージ21、プリント基板23、筐体24と皮膚とで密閉空間26が形成される。密閉空間26内の音圧は、密閉空間の体積と開口部25の皮膚表面の振幅との比によって決定される。皮膚表面での生体音の振幅は、可聴域では呼吸時で0.3μm程度である。この場合、開口部25の単位面積当たりの密閉空間の高さを3mmとすると、生体音による音圧は10Paとなる。一般的なマイクロフォンの最大入力音圧は10〜20Pa程度であり、密閉空間の体積を制限することにより、生体音を歪ませること無く高感度に取得することができる。   Here, referring to FIG. 2B, the chestpiece comes into contact with the skin surface during a living body sound auscultation, and a sealed space 26 is formed by the microphone package 21, the printed board 23, the housing 24 and the skin. The sound pressure in the sealed space 26 is determined by the ratio between the volume of the sealed space and the amplitude of the skin surface of the opening 25. The amplitude of the body sound on the skin surface is about 0.3 μm during breathing in the audible range. In this case, if the height of the sealed space per unit area of the opening 25 is 3 mm, the sound pressure due to the body sound is 10 Pa. The maximum input sound pressure of a general microphone is about 10 to 20 Pa, and by limiting the volume of the sealed space, it is possible to obtain a high sensitivity without distorting the body sound.

MEMS素子によるマイクロフォンは、マイクロフォンパッケージ21の体積が小さい。例えば、Knowles社製、SP0208LE5では外形体積が28.9mm3である。このため、MEMS素子によるマイクロフォンを利用することにより、チェストピースの開口部の直径が3mm程度でも密閉空間26の音圧を十分確保できる。このため、チェストピースの外径を、従来にない大きさに小型化しても良好に聴診できる。
なお、筐体24の材質は特に限定されるものではなく、硬質の樹脂でも良い。もっとも皮膚との密着性を高めるには、シリコンゴムのような弾性材料が望ましい。
In the microphone using the MEMS element, the volume of the microphone package 21 is small. For example, SP0208LE5 manufactured by Knowles has an outer volume of 28.9 mm 3 . For this reason, by using the microphone by the MEMS element, the sound pressure of the sealed space 26 can be sufficiently ensured even if the diameter of the opening of the chest piece is about 3 mm. For this reason, even if the outer diameter of the chestpiece is reduced to an unprecedented size, it can be auscultated well.
In addition, the material of the housing | casing 24 is not specifically limited, Hard resin may be sufficient. Of course, an elastic material such as silicone rubber is desirable for improving the adhesion to the skin.

(チェストピースの第2の構成例)
図3は、図1の電子聴診器1に設けられているチェストピースの第2の構成例を示す図である。同図(a)はチェストピースの断面図、同図(b)はチェストピースを同図(a)の矢印Yの方向から見た外観構成を示す図である。
図3に示されているチェストピースの基本構成は、図2の場合と同じである。ただし、図3に示されているチェストピース2においては、振動板(ダイヤフラム)37が設けられている点が図2の場合と異なる。チェストピース2の外側筐体34に、凹部が設けられている。そして、外側筐体34の開口部35を塞ぐように、この凹部に振動板37が嵌合されている。振動板37は、電子聴診器の使用時に、体表に接触し、生体音をチェストピース2の内部に伝達する。
(Second configuration example of chest piece)
FIG. 3 is a diagram showing a second configuration example of the chest piece provided in the electronic stethoscope 1 of FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the chest piece, and FIG. 4B is a diagram showing an external configuration when the chest piece is viewed from the direction of arrow Y in FIG.
The basic configuration of the chest piece shown in FIG. 3 is the same as that of FIG. However, the chest piece 2 shown in FIG. 3 is different from the case of FIG. 2 in that a diaphragm (diaphragm) 37 is provided. The outer casing 34 of the chest piece 2 is provided with a recess. A diaphragm 37 is fitted in the recess so as to close the opening 35 of the outer casing 34. The diaphragm 37 contacts the body surface when the electronic stethoscope is used, and transmits the biological sound to the inside of the chest piece 2.

振動板37が設けられていることにより、密閉空間36が構成される。この振動板37を設けることにより、振動板37が設けられていない場合よりも、密閉空間36の体積を制限することができる。このような構成により、生体音を歪ませること無く高感度に取得することができる。
振動板37の材質は特に限定されるものではない。ただし、ガラスエポキシ板のような硬質板を振動板37として用いる場合、チェストピース2において振動板37の周辺部340はシリコンゴムのような弾性材料で形成する必要がある。望ましくは、外側筐体34、振動板37は一体のシリコンゴムとし、電子聴診器の筐体から脱着可能なものとする。
By providing the diaphragm 37, a sealed space 36 is configured. By providing the diaphragm 37, the volume of the sealed space 36 can be limited as compared with the case where the diaphragm 37 is not provided. With such a configuration, the body sound can be acquired with high sensitivity without being distorted.
The material of the diaphragm 37 is not particularly limited. However, when a hard plate such as a glass epoxy plate is used as the vibration plate 37, the peripheral portion 340 of the vibration plate 37 in the chest piece 2 needs to be formed of an elastic material such as silicon rubber. Desirably, the outer casing 34 and the diaphragm 37 are made of integral silicon rubber and can be detached from the casing of the electronic stethoscope.

(チェストピースの第3の構成例)
図4は、図1の電子聴診器1に設けられているチェストピースの第3の構成例を示す図である。同図(a)はチェストピースの断面図、同図(b)はチェストピースを同図(a)の矢印Yの方向から見た外観構成を示す図である。
図4に示されているチェストピースの基本構成は、図3の場合と同じである。ただし、図4に示されているチェストピース2においては、密閉空間36内の開口部35に凸部38が設けられている。本例では、一端がプリント基板23に接触し、かつ、他端が振動板37に接触する位置に、凸部38が設けられている。そして、本例では、音孔230の位置を囲むように、円柱形の凸部38が4個設けられている。
(Third configuration example of chest piece)
FIG. 4 is a diagram illustrating a third configuration example of the chest piece provided in the electronic stethoscope 1 of FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the chest piece, and FIG. 4B is a diagram showing an external configuration when the chest piece is viewed from the direction of arrow Y in FIG.
The basic configuration of the chest piece shown in FIG. 4 is the same as that of FIG. However, in the chest piece 2 shown in FIG. 4, a convex portion 38 is provided in the opening 35 in the sealed space 36. In this example, a convex portion 38 is provided at a position where one end is in contact with the printed circuit board 23 and the other end is in contact with the diaphragm 37. In this example, four cylindrical convex portions 38 are provided so as to surround the position of the sound hole 230.

凸部38が設けられることによりチェストピース2を体表に強く押し付けたとき、振動板37が撓んで音孔230を塞ぎ、感度が低下するのを防ぐことができる。
なお、凸部38は振動板37と一体で形成しても良いし、プリント基板23と一体で形成しても良い。また、凸部38は、本例の場合に限定されるものではなく、体表あるいは振動板が撓むことによる密閉空間の体積の変化を抑えることができるように、その位置や個数を適宜調整すればよい。
By providing the convex portion 38, when the chest piece 2 is strongly pressed against the body surface, it is possible to prevent the diaphragm 37 from being bent and closing the sound hole 230, thereby reducing the sensitivity.
The convex portion 38 may be formed integrally with the diaphragm 37 or may be formed integrally with the printed board 23. Further, the convex portions 38 are not limited to the case of this example, and the positions and the number of the convex portions 38 are appropriately adjusted so that the change in the volume of the sealed space due to the bending of the body surface or the diaphragm can be suppressed. do it.

(機能構成例1)
図5は、電子聴診器の一例を示す機能ブロック図である。同図において、電子聴診器1は、マイクロフォンパッケージ21と、マイクロフォンパッケージ21の出力信号の低周波成分をカットするハイパスフィルタ11と、このハイパスフィルタ11によってカットされた後の信号を増幅するパワーアンプ12とを備えている。パワーアンプ12にはイヤフォン13が接続されている。
ハイパスフィルタ11は、遮断周波数調整部14によって、その遮断周波数が調整可能になっている。パワーアンプ12は、音量調整部15によって、そのゲインを調整することにより、出力する音量を調整できるようになっている。
このような構成において、マイクロフォンパッケージ21の出力信号の低周波成分がハイパスフィルタ11でカットされた後、パワーアンプ12によって増幅される。パワーアンプ12によって増幅された信号は、イヤフォン13に入力され、音として出力される。したがって、医師などが、このイヤフォン13を耳に装着しておけば、聴診音を聞くことができる。
(Function configuration example 1)
FIG. 5 is a functional block diagram illustrating an example of an electronic stethoscope. In the figure, an electronic stethoscope 1 includes a microphone package 21, a high-pass filter 11 that cuts a low-frequency component of the output signal of the microphone package 21, and a power amplifier 12 that amplifies the signal after being cut by the high-pass filter 11. And. An earphone 13 is connected to the power amplifier 12.
The cutoff frequency of the high pass filter 11 can be adjusted by the cutoff frequency adjusting unit 14. The power amplifier 12 can adjust the output volume by adjusting the gain by the volume adjustment unit 15.
In such a configuration, the low frequency component of the output signal of the microphone package 21 is cut by the high pass filter 11 and then amplified by the power amplifier 12. The signal amplified by the power amplifier 12 is input to the earphone 13 and output as sound. Therefore, if a doctor or the like wears the earphone 13 in his / her ear, the auscultatory sound can be heard.

(機能構成例2)
図6は、電子聴診器の他の例を示す機能ブロック図である。同図の構成では、図5の構成において、ハイパスフィルタの代わりに、バンドパスフィルタ16を用いている。バンドパスフィルタ16は、遮断周波数調整部14によって、その遮断周波数が調整可能になっている。
このような構成において、バンドパスフィルタ16により、マイクロフォンパッケージ21の出力信号について、所定周波数範囲がパワーアンプ12に入力されて増幅される。パワーアンプ12によって増幅された信号は、イヤフォン13に入力され、音として出力される。したがって、医師などが、このイヤフォン13を耳に装着しておけば、聴診音を聞くことができる。
(Function configuration example 2)
FIG. 6 is a functional block diagram showing another example of an electronic stethoscope. In the configuration of FIG. 5, the band pass filter 16 is used instead of the high pass filter in the configuration of FIG. 5. The cutoff frequency of the bandpass filter 16 can be adjusted by the cutoff frequency adjusting unit 14.
In such a configuration, a predetermined frequency range of the output signal of the microphone package 21 is input to the power amplifier 12 and amplified by the bandpass filter 16. The signal amplified by the power amplifier 12 is input to the earphone 13 and output as sound. Therefore, if a doctor or the like wears the earphone 13 in his / her ear, the auscultatory sound can be heard.

(チェストピース内の音圧と単位開口面積当たりの高さとの関係)
図7は、ある所望の生体音を聴診する場合の単位開口面積当たりの高さに対する音圧の関係を示す図である。同図において、横軸は単位開口面積当たりの高さ、縦軸は音圧である。生体音の皮膚表面での振幅が一定で、密閉空間での空気のダンピング効果は振動の振幅が小さいため無視して考えると、同図に示されているように、音圧は単位開口面積当たりの高さに反比例する。
ここで、聴診器として使用する上で、単位開口面積当たりの高さの上限は、聴診しようとする生体音によるチェストピース内での音圧がバックグランドノイズレベルBGNを下回る高さである。この高さの上限は、実用上3mmである。
(Relationship between sound pressure in chestpiece and height per unit opening area)
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship of sound pressure with respect to height per unit opening area when a desired desired body sound is auscultated. In the figure, the horizontal axis represents the height per unit opening area, and the vertical axis represents the sound pressure. If the amplitude of the body sound on the skin surface is constant and the damping effect of air in the sealed space is neglected because the vibration amplitude is small, as shown in the figure, the sound pressure is per unit opening area. Inversely proportional to the height of
Here, when used as a stethoscope, the upper limit of the height per unit opening area is the height at which the sound pressure in the chest piece due to the body sound to be auscultated falls below the background noise level BGN. The upper limit of this height is practically 3 mm.

同じく単位開口面積当たりの高さの下限HDは、以下のようになる。まず、密閉空間の体積は、マイクロフォンパッケージの体積とこれに接続されるチェストピースの体積との合計である。チェストピース内の空洞(すなわち、図2(a)の密閉空間26)の高さを低くするほど音圧は高くなる。しかしながら、その高さを低くしすぎると、生体表面に聴診器を当てた時、チェストピースの空洞内において、皮膚が空洞の内壁(上側、すなわち皮膚と遠い側の内壁)に接触し、聴診できなくなる。これが高さの下限HDとなる。この高さの下限HDを数値で特定するのは困難である。また、使用するマイクロフォンパッケージの最大入力音圧によっても高さが制限される。   Similarly, the lower limit HD of the height per unit opening area is as follows. First, the volume of the sealed space is the sum of the volume of the microphone package and the volume of the chest piece connected thereto. The sound pressure increases as the height of the cavity in the chest piece (that is, the sealed space 26 in FIG. 2A) is lowered. However, if the height is too low, when the stethoscope is applied to the surface of the living body, the skin touches the inner wall of the cavity (upper side, that is, the inner wall on the side far from the skin) in the chestpiece cavity and can be auscultated. Disappear. This is the lower limit HD of the height. It is difficult to specify the lower limit HD of the height by a numerical value. The height is also limited by the maximum input sound pressure of the microphone package used.

チェストピース内の密閉空間の体積をV、チェストピースの開口部分の面積または振動板の面積をS、皮膚表面または振動板が均一に振動していると仮定して、その振幅をd、とする。すると、振動による体積変化は、S×dである。
密閉空間内の体積変化率は、(S×d)/Vであり、定常状態での空間内での圧力をPとすると、圧力変化は、P×(S×d)/Vとなり、これが音圧に相当する。音圧を保持したままチェストピースのサイズ、すなわち皮膚との接触面積Sを小さくするためには、密閉空間の体積も同時に縮小する必要がある。
Assume that the volume of the enclosed space in the chestpiece is V, the area of the opening of the chestpiece or the area of the diaphragm is S, and the amplitude is d, assuming that the skin surface or the diaphragm is vibrating uniformly. . Then, the volume change due to vibration is S × d.
The volume change rate in the sealed space is (S × d) / V. If the pressure in the space in the steady state is P, the pressure change is P × (S × d) / V, which is the sound. Corresponds to pressure. In order to reduce the size of the chest piece, that is, the contact area S with the skin while maintaining the sound pressure, it is necessary to simultaneously reduce the volume of the sealed space.

アコースティック聴診器では、チェストピース内の体積に、チューブの体積が加えられるため、密閉空間の体積を縮小するのは困難である。また、電子聴診器において、チェストピースにマイクロフォンを装着する場合、マイクロフォン自体の体積もこの密閉空間に含まれるため、従来のマイクロフォンを用いると密閉空間の体積を縮小するのは困難である。MEMS素子によるマイクロフォンパッケージを聴診器に適用することにより、マイクロフォン自体の占有体積を縮小できるので、小型化が可能となる。   In an acoustic stethoscope, since the volume of the tube is added to the volume in the chest piece, it is difficult to reduce the volume of the sealed space. In addition, when a microphone is attached to a chestpiece in an electronic stethoscope, the volume of the microphone itself is also included in this sealed space. Therefore, it is difficult to reduce the volume of the sealed space using a conventional microphone. By applying the microphone package with the MEMS element to the stethoscope, the occupied volume of the microphone itself can be reduced, and thus the size can be reduced.

(チェストピース内の音圧と密閉空間体積に対する開口部面積の値との関係)
図8はチェストピース内の音圧と密閉空間体積に対する開口部面積の値との関係を示す図である。同図において、横軸は密閉空間体積に対する開口部面積の値(/mm)、縦軸は音圧(dB)である。
同図を参照すると、密閉空間体積に対する開口部面積の値が0.1に満たない場合、音圧が60dB未満になる。この音圧の60dBは、バックグランドノイズレベルである。したがって、密閉空間体積に対する開口部面積の値が0.1に満たない場合には、聴診音を聞き取ることは困難である。つまり、聴診音を聞き取ることができるようにチェストピースを設計するには、密閉空間体積に対する開口部面積の値を0.1より大きくする必要がある。
(Relationship between the sound pressure in the chest piece and the value of the opening area relative to the volume of the sealed space)
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the sound pressure in the chest piece and the value of the opening area relative to the sealed space volume. In the figure, the horizontal axis represents the value of the opening area with respect to the sealed space volume (/ mm), and the vertical axis represents the sound pressure (dB).
Referring to the figure, when the value of the opening area relative to the sealed space volume is less than 0.1, the sound pressure is less than 60 dB. This sound pressure of 60 dB is a background noise level. Therefore, when the value of the opening area with respect to the sealed space volume is less than 0.1, it is difficult to hear the auscultatory sound. That is, in order to design the chestpiece so that the auscultatory sound can be heard, the value of the opening area relative to the sealed space volume needs to be larger than 0.1.

発明者は、開口部の面積、密閉空間の高さを変化させて音圧レベルを測定した。ここで、密閉空間の体積をVc、開口部の面積をSoとすると、開口部単位面積当たりの密閉空間の高さHs=Vc/Soとなる。
(実施例1)
図2の構成において、開口部の面積So=3mm2、高さHs=3mmとした電子聴診器により、胸郭での呼吸音を聴診したところ、呼吸音を聞き取ることができた。このときの最大音圧レベルは約70dBであった。
The inventor measured the sound pressure level by changing the area of the opening and the height of the sealed space. Here, when the volume of the sealed space is Vc and the area of the opening is So, the height of the sealed space per unit area of the opening is Hs = Vc / So.
Example 1
In the configuration of FIG. 2, when the breathing sound in the thorax was auscultated with an electronic stethoscope having an opening area So = 3 mm 2 and a height Hs = 3 mm, the breathing sound could be heard. The maximum sound pressure level at this time was about 70 dB.

(実施例2)
図2の構成において、開口部の面積So=7mm2、高さHs=1.6mmとした電子聴診器により、胸郭での呼吸音を聴診したところ、呼吸音を明瞭に聞き取ることができた。このときの最大音圧レベルは約76dBであった。
(実施例3)
図2の構成において、開口部の面積So=19mm2、高さHs=0.94mmとした電子聴診器により、胸郭での呼吸音を聴診したところ、呼吸音をさらに明瞭に聞き取ることができた。このときの最大音圧レベルは約80dBであった。
(Example 2)
In the configuration of FIG. 2, when the breathing sound in the thorax was auscultated with an electronic stethoscope having an opening area So = 7 mm 2 and a height Hs = 1.6 mm, the breathing sound could be clearly heard. The maximum sound pressure level at this time was about 76 dB.
(Example 3)
In the configuration of FIG. 2, when an auscultatory breathing sound was auscultated with an electronic stethoscope with an opening area So = 19 mm 2 and a height Hs = 0.94 mm, the breathing sound could be heard more clearly. . The maximum sound pressure level at this time was about 80 dB.

(比較例)
図2の構成において、開口部の面積So=0.8mm2、高さHs=10mmとした電子聴診器により、胸郭での呼吸音を聴診したところ、呼吸音を聞き取ることができなかった。実施例1と実施例2の呼吸音の音圧レベルから推測される呼吸音の音圧レベルは約60dBであり、呼吸音がノイズに埋もれて聴診することができなかった。
(Comparative example)
In the configuration of FIG. 2, when the breathing sound in the thorax was auscultated with an electronic stethoscope having an opening area So = 0.8 mm 2 and a height Hs = 10 mm, the breathing sound could not be heard. The sound pressure level of the respiratory sound estimated from the sound pressure level of the respiratory sound of Example 1 and Example 2 was about 60 dB, and the respiratory sound was buried in noise and could not be auscultated.

(変形例)
上述した電子聴診器の筐体は、円柱ないし円筒形であるが、これに限らず楕円柱、角柱など、各種棒状の筐体を採用すればよい。
上述した電子聴診器においては、生体音信号をヘッドホン、イヤフォン等の生体音再生装置へ伝達するための配線4が接続されているが、配線4を着脱可能にしてもよい。例えば、電子聴診器1の筐体にジャック、配線4の端部にプラグ、をそれぞれ設けておけば、配線4を着脱することもできる。
(Modification)
The case of the electronic stethoscope described above is a columnar or cylindrical shape, but is not limited thereto, and various rod-like cases such as an elliptical column and a rectangular column may be adopted.
In the electronic stethoscope described above, the wiring 4 for transmitting the biological sound signal to the biological sound reproducing device such as headphones and earphones is connected, but the wiring 4 may be detachable. For example, if the jack of the electronic stethoscope 1 and the plug at the end of the wiring 4 are provided, the wiring 4 can be attached and detached.

1 電子聴診器
2 チェストピース
3 表示・操作部
4 配線
11 ハイパスフィルタ
12 パワーアンプ
13 イヤフォン
14 遮断周波数調整部
15 音量調整部
16 バンドパスフィルタ
21 マイクロフォンパッケージ
22 マイクロフォンチップ
23 プリント基板
24、34 筐体
25、35 開口部
26、36 密閉空間
37 振動板
38 凸部
210、230 音孔
340 周辺部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic stethoscope 2 Chest piece 3 Display / operation part 4 Wiring 11 High pass filter 12 Power amplifier 13 Earphone 14 Cutoff frequency adjustment part 15 Volume adjustment part 16 Band pass filter 21 Microphone package 22 Microphone chip 23 Printed circuit boards 24 and 34 Case 25 35 Opening 26, 36 Sealed space 37 Diaphragm 38 Convex 210, 230 Sound hole 340 Peripheral part

Claims (8)

体表に接触させて音を採取するためのチェストピースを備えた電子聴診器であって、前記チェストピースは、音を採取する時の密閉空間の体積に対する、体表との接触面積の値が0.1/mmより大きいことを特徴とする電子聴診器。   An electronic stethoscope comprising a chestpiece for contacting a body surface and collecting a sound, wherein the chestpiece has a value of a contact area with the body surface with respect to a volume of a sealed space when the sound is collected An electronic stethoscope characterized by being larger than 0.1 / mm. 請求項1に記載の電子聴診器において、前記チェストピースは、その内部に、マイクロフォンを有することを特徴とする電子聴診器。   2. The electronic stethoscope according to claim 1, wherein the chestpiece has a microphone therein. 請求項1または2に記載の電子聴診器において、前記チェストピースは、接触する体表と共に密閉空間を形成するための開口部を有することを特徴とする電子聴診器。   3. The electronic stethoscope according to claim 1, wherein the chestpiece has an opening for forming a sealed space together with a contacting body surface. 請求項1または2に記載の電子聴診器において、前記チェストピースは、体表に接触する振動板を有し、前記振動板と共に密閉空間を形成することを特徴とする電子聴診器。   3. The electronic stethoscope according to claim 1, wherein the chest piece includes a diaphragm that contacts a body surface, and forms a sealed space together with the diaphragm. 4. 請求項1から4までのいずれか1項に記載の電子聴診器において、前記チェストピースのうち、体表と接触する部分の少なくとも一部が弾性材料で形成されていることを特徴とする電子聴診器。   5. The electronic auscultation device according to claim 1, wherein at least a part of the chest piece that is in contact with the body surface is formed of an elastic material. vessel. 請求項1から5までのいずれか1項に記載の電子聴診器において、前記密閉空間内の前記開口部に設けられ前記チェストピースが前記体表に接触している時に前記密閉空間の体積の変化を抑えるための凸部を有することを特徴とする電子聴診器。   The electronic stethoscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the volume of the sealed space is changed when the chest piece provided at the opening in the sealed space is in contact with the body surface. An electronic stethoscope characterized by having a convex portion for suppressing the above. 請求項1から6までのいずれか1項に記載の電子聴診器において、棒状の筐体を有し、前記チェストピースは、前記棒状の筐体の端部に設けられていることを特徴とする電子聴診器。   The electronic stethoscope according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a rod-shaped housing, wherein the chest piece is provided at an end of the rod-shaped housing. Electronic stethoscope. 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の電子聴診器において、前記マイクロフォンがMEMS素子で構成されていることを特徴とする電子聴診器。   The electronic stethoscope according to any one of claims 1 to 7, wherein the microphone includes a MEMS element.
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