JP2013172968A - 片持ち梁型生体音響センサー及びそのセンサーを使用した方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】感度、頑健性および信号対雑音比を改善した電気聴診器を提供する。
【解決手段】生体音響エネルギーを感知するためのセンサー10が、センサー10の使用中における身体部位との結合を達成するように構成された境界面部分13を備えるハウジング12を含んでいる。固定装置18はハウジング12の上で画定されている。変換器部材は、固定端部と少なくとも1つの自由端部とを有している。変換器14の固定端部は、ハウジング12の他の部分と比べて境界面部分13を通じて変換器14に伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように変換器部材が配置されるように、ハウジングに結合されている。
【選択図】図1
【解決手段】生体音響エネルギーを感知するためのセンサー10が、センサー10の使用中における身体部位との結合を達成するように構成された境界面部分13を備えるハウジング12を含んでいる。固定装置18はハウジング12の上で画定されている。変換器部材は、固定端部と少なくとも1つの自由端部とを有している。変換器14の固定端部は、ハウジング12の他の部分と比べて境界面部分13を通じて変換器14に伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように変換器部材が配置されるように、ハウジングに結合されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、医療用感知デバイスに関し、より具体的には、入力が生体音響エネルギーの振動であり、出力がこれを別の形態のエネルギーに変換したものである、センサー及びそのセンサーを組み込んだデバイスに関する。
心音など、身体によって生成される音を検出するために、様々なデバイスが開発されてきた。既知のデバイスは、主として聴診器などの機械的デバイスから、マイクロホン及び変換器などの種々の電子デバイスにまで及んでいる。例えば、聴診器は、心臓血管系の疾患及び状態の診断に使用される基本的な道具である。聴診器は、初期医療において、又遠隔地など高度な医療機器が利用できない状況において、そのような疾患及び状態の診断に最も広く利用される技術である。
多数の電子聴診器が市場で入手可能であるが、それらは依然として医師及び他の医療専門家に一般的には受け入れられていない。電子聴診器が受け入れられていない理由として考えられることには、患者を評価する際に臨床医にとって妨げとなる雑音又はアーティファクト、並びに、当該の特定の生体音を増幅及び再生することに関する限界が挙げられる。例えば、生体音は、存在するが雑音に隠されているか、又は全く存在しないことがあり、多数の通常の電子聴診器は、これらの2つの状況を区別することができない。
聴診の実施に影響を及ぼす雑音は、当該の信号以外の任意の信号として定義されうる。種々の種類の雑音には、例えば、外部雑音即ち周囲雑音、聴診に関する雑音、聴診器の電子回路によって発生する雑音、及び患者の身体によって生成される生体的性質の雑音が挙げられる。
感度及び頑健性を改善した生体音響センサーが必要とされている。聴診器などの種々の種類の医療用感知デバイスに組み込むことができ、従来の器具と比較して信号対雑音比が改善されるようなセンサーが更に必要とされている。本発明は、これら及び他の必要性を満たすものである。
本発明は、生体音響エネルギーを感知するためのセンサー及びそのセンサーを使用した方法に関する。本発明の実施形態によれば、生体音響エネルギーを感知するためのセンサーは、境界面部分を備えるハウジングを含んでいる。ハウジングの境界面部分は、センサーの使用中における身体部位との結合を確立するように構成されている。ある変換器部材は、少なくとも1つの自由端部と固定装置の部分とを備えている。この変換器部材は、ハウジングの他の部分と比べてハウジングの境界面部分を通じて変換器に伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように配置されるように、固定装置によって単一の固定場所でハウジングに固定的に結合されている。少なくとも1つの伝導体が、変換器部材に結合されている。
固定装置は、変換器部材をハウジングに柔らかく結合するように構成された柔軟な結合装置を含んでいてもよい。固定装置は、変換器部材をハウジングに硬く結合するように構成された硬い結合装置を含んでいてもよい。固定装置は、例えば、第1の端部と第2の端部とを有する台座を含んでいてもよい。台座の第1の端部はハウジングの境界面部分に結合することができ、台座の第2の端部は変換器部材に結合することができる。固定装置は、ハウジングの一体構造を画定していてもよい。
センサーのハウジングは、使用中における身体部位への手持ち式結合用に構成することができる。センサーは、ハウジングに結合され、且つ使用中におけるハウジングと身体部位との間の付着を確立するように構成された取付け装置を含んでもよい。例えば、センサーは、ハウジングに結合され、且つ使用中におけるハウジングと身体部位との間の接着結合を確立するように構成された接着装置を含んでもよい。
変換器部材は、ただ1つの自由端部を含んでいてもよく、又2つ以上の自由端部を含んでいてもよい。変換器部材に結合された伝導体(1つ又は複数)は、少なくとも1つの電気伝導体を含んでいてもよい。別の構成において、変換器部材に結合された伝導体(1つ又は複数)は、少なくとも1つの光伝導体を含んでいてもよい。光伝導体は、コンバータ回路に結合されていてもよい。コンバータ回路は、センサーから離れて位置していてもよく、又、受信した光信号を出力電気信号に変換するように構成されていてもよい。コンバータ回路は、一対のイヤホンなど、1つ以上の電気−音響コンバータに結合されていてもよい。コンバータ回路は、コンバータ回路をセンサーから離れて位置する電子デバイスに結合するように構成されたインターフェースに結合されていてもよい。
センサーのハウジングはベースとカバーとを含んでいてもよい。ベースは境界面部分を含んでいてもよく、カバーは、柔軟な接合装置を通じてベースに結合されていてもよい。カバーは音響吸収性材料を含んでいてもよい。ハウジングの境界面部分は、硬さにおいて、比較的撓み性のあるものから相当に硬い即ち剛性のあるものまで及んでもよい。ハウジングのインターフェース部分は、ポリマー材料、金属若しくは合金、複合材料、又はセラミック材料若しくは結晶質材料を含んでいてもよく、又それらの材料で形成されていてもよい。
変換器部材は、第1及び第2の対向する主要面を含んでいてもよい。変換器部材の第1及び第2の主要面は、ハウジングの境界面部分と実質的に平行であってもよい。変換器部材は好ましくは、生体由来の物質によって生成された音を感知するように構成されている。変換器部材は聴診用に構成されていてもよい。
センサーは、変換器部材の周波数応答を修正するように構成された装置を含んでいてもよい。例えば、質量要素が、変換器部材の自由端部に近接して設けられていてもよい。一実施形態において、質量要素は磁化可能な材料を備えていてもよい。磁石装置が、質量要素の磁化可能な材料と磁気的に相互作用するように構成されていてもよい。その磁石装置は、磁石と質量要素の磁化可能な材料との相互作用の調整を支援するように構成されていてもよい。
変換器部材は好ましくは、変換器部材の変形に応答して電気信号を変調する、又は発生するように構成されている。その変換器部材は平面的であってもよく、又湾曲した又は波形の構成の場合などのように、非平面的であってもよい。変換器部材は、圧電フィルムなどの圧電材料、又は圧電抵抗材料若しくは圧電抵抗素子を備えていてもよい。変換器部材は、1つ以上の歪みゲージ又は1つ以上の容量性素子を備えていてもよい。
他の実施形態によれば、センサーユニットは、本明細書で説明した種類の多数の変換器部材を含んでいてもよい。変換器部材の各々は、センサーのうちの少なくとも1つの他の変換器部材の周波数応答とは異なる周波数応答を有するように構成されていてもよい。例えば、変換器部材の各々は、ある硬さ、重量、形状、及び厚さを有しており、変換器部材の各々の硬さ、重量、形状、及び厚さのうちの少なくとも1つは、センサーのうちの少なくとも1つの他の変換器部材のものと異なっていてもよい。ある構成において、変換器部材の各々は、共通の固定装置によってハウジングから支持されている。別の構成において、変換器部材の各々は、個別の固定装置によってハウジングから支持されている。
各変換器部材のゲイン応答が選択的に調整可能となるように、ゲイン制御回路が設けられていてもよい。雑音消去回路が設けられていてもよく、その雑音消去回路は、ハウジングの境界面部分以外の位置でハウジング内に設けられた補助変換器部材を含んでいてもよい。雑音消去回路は、変換器部材及び補助変換器に結合されていてもよい。
聴診器が、本明細書で説明した種類のセンサーを含むように実現されてもよい。そのセンサーは、本明細書で説明した種類の単一の変換器部材又は多数の変換器部材を含んでいてもよい。ヘルメットが、本明細書で説明した種類の1つ以上のセンサーを含むように実現されてもよく、又雑音消去回路を含んでいてもよい。
あるセンサーが、そのセンサーとハウジングの外部にあるデバイスとの間の有線通信又は無線通信を支援するように構成された通信回路を含むように実現されてもよい。あるセンサーが、変換器部材に結合された、デジタル信号プロセッサなどの信号処理回路を含んでいてもよい。その信号処理回路は、変換器部材によって生成された感知信号をフィルタ処理し且つ/又はその感知信号に対して分析を実施するように構成されていてもよい。
別の実施形態によれば、生体音響エネルギーを感知するためのセンサーが、センサーの使用中における身体部位との結合を確立するように構成された境界面部分を備えるハウジングを含んでいる。このセンサーは、固定装置を備える変換器部材を更に含んでいる。この変換器部材は、ハウジングの他の部分と比べてハウジングの境界面部分を通じて変換器に伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように配置されるように、固定装置を通じてハウジングに固定的に結合されている。1つ以上の伝導体が、この変換器部材に結合されている。この固定装置は、変換器部材の2つ以上の分離した固定場所で変換器部材をハウジングに固定的に結合するように構成されていてもよい。
更なる実施形態において、生体音響エネルギーを感知する方法が、センサーハウジングの境界面部分と、生体音響エネルギーが発せられる身体部位との間の結合を確立するステップを含んでいる。その方法は、センサーハウジングの中に設けた変換器であって、生体音響エネルギーに応答して片持ち梁モードで動作可能な変換器を励振するステップを更に含んでいる。その方法は又、変換器の励振に応答して変換器によって信号を変調するか又は発生するステップを含んでいる。
結合を確立するステップは、センサーハウジングの境界面部分と身体部位との間の手持ち式結合を確立することを含んでいてもよい。境界面部分と身体部位との結合は、付着、又は身体に取付け可能な拘束装置を通じて確立してもよい。
変換器によって変調された又は発生された信号は電気信号であってもよく、又、その方法は、電気信号を光信号に変換するステップと、光信号をセンサーハウジングから離れて送信するステップとを更に含んでいてもよい。変換器部材の周波数応答が修正されてもよい。変換器部材及び少なくとも1つの補助変換器部材を使用して、雑音消去が実施されてもよい。センサーハウジング内に設けられたデバイスと、センサーハウジングの外部にあるデバイスとの間で、通信が確立されてもよい。種々の形式のアナログ及び/又はデジタル信号処理及び/又は分析が、変換器によって変調された又は発生された信号に対して実施されてもよい。
上記の本発明の概要は、本発明の各実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。本発明の利点及び達成は、本発明のより完全な理解と共に、添付の図面に関連してなされた以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することによって明らかになり、又理解されよう。
例示する実施形態を以下に説明するにおいて、添付の図面を参照するが、その図面は本明細書の一部をなすものであり、又、本発明を実施しうる種々の実施形態を実例として示すものである。これらの実施形態は利用することができ、又、構造的な変更が、本発明の範囲から逸脱することなくなされうることを理解されたい。
本発明は、生物由来の物質によって生成される音を感知しうるように構成されたセンサーに関する。センサー及びそのセンサーを組み込んだデバイスには、聴診用に構成されたものが挙げられ、又センサー及びそのセンサーを組み込んだデバイスは、例えば、心臓、肺、声帯又は身体の他の器官若しくは組織によって生成される音を感知しうるように構成することができる。一例として、本発明のセンサーは、電子聴診器、ヘルメット、又は、身体によって生成される音声を感知する、他の外部的に着用若しくは結合される機器若しくは器具に組み込むことができる。本発明のセンサーは又、例えば、体内に埋め込まれる心音又は肺音モニターなど、体内に一時的に又は永久的に取り付けるように構成することもできる。
本発明のセンサーは、人間の聴覚に関係付けられる周波数範囲を優先的に感知しうるように実現することができる。しかしながら、周波数の聴覚域以下の身体音及び/又は周波数の聴覚域を超える身体音に関連付けられる周波数も又、本発明のセンサーによって感知しうることを理解されたい。例えば、本発明のセンサーは、直流をわずかに超えるものから約25kHzまでに及ぶ周波数を有する身体音を感知するように実現することができる。本発明のセンサーは、聴覚周波数範囲内に含まれる可聴出力を生成することができるか、又は聴覚周波数範囲を超える成分及び/又は聴覚周波数範囲未満の成分を含む電気センサー又は光センサーを創り出すこともできる。
本発明の生体音響センサーは好ましくは、変換器の変形に応答して電気信号を変調するか又は発生するように構成された変換器を組み込んでいる。好適な変換器は、圧電材料(有機及び/又は無機圧電材料)、圧電抵抗材料、歪みゲージ、容量性若しくは誘導性素子、線形可変差動変成器、若しくは変形に応じて電気信号を変調するか又は発生する他の材料又は要素を組み込んだものである。変換器は平面的であってもよく、又、湾曲した又は波形の構成の場合などのように、非平面的であってもよい。好適な圧電材料には、ポリマーフィルム、ポリマーフォーム、セラミック、複合材料又はそれらの組み合わせを挙げることができる。加えて、本発明は、同じ若しくは異なる種類の変換器及び/又は異なる変換器材料の変換器の配列を組み込むことができ、これらの全ては、直列的に、個別に、又は多層構造で接続することができる。
圧電フィルムは、特に片持ち梁モードで動作するように構成された変換器において実現されたとき、生体音響エネルギーを感知するための特に有用な変換材料となることが判明している。本発明の生体音響センサーに好適な圧電フィルムは、バージニア州ハンプトン(Hampton)のメジャメントスペシャリティーズ社(Measurement Specialties, Inc.)から入手可能なMINISENSE−100である。圧電フィルムを組み込んだ本発明の生体音響センサーにおける使用に好適な変換器が、参照によって本願に援用する米国特許公報第2003/0214200号に開示されている。
本明細書において企図される片持ち梁型変換器は、単一の固定端部又は固定場所と少なくとも1つの自由端とを含んだものである。種々の実施形態において、本発明の片持ち梁型変換器は、1つの固定端部と1つの自由端部とを含んでいる。他の実施形態において、本発明の片持ち梁型変換器は、1つの固定端部と複数の自由端部とを含んでいる。そのような実施形態の例について以下で論じる。
本発明者らが見出したところによれば、十分な一体性のハウジングに固定された片持ち梁型変換器を組み込んだ生体音響センサーでは、非片持ち梁型変換器の装置よりも感度が著しく改善される。そのような片持ち梁型変換器の感度は、変換器の自由端部に近接して質量を加えることによって更に増大させることができる。圧電フィルム変換器の使用を伴うある実験において、センサー感度は、変換器を片持ち梁モードで動作させ、且つ変換器の自由端に質量を加えることによって、20倍超に改善した。
ここで図を参照すると、図1は、本発明の実施形態による、片持ち梁モードで動作するように装着された変換器を組み込んだセンサーを示す。図1の実施形態によれば、センサー10がハウジング12を含んでおり、このハウジング12に、変換器アセンブリ11が、固定装置18によって装着されている。変換器アセンブリ11は変換器14を含んでおり、この変換器14は、固定装置18によって支持されているか、ないしは固定装置18に装着されている。変換器14は、1つ以上の伝導体16への接続(1つ又は複数)を可能にする1つ以上の電気接点を含んでいる。伝導体16は、典型的には電気伝導体又はワイヤであるが、別法として、以下で論じる実施形態の場合のように、電気−光コンバータ回路に結合された光ファイバーであってもよい。
図1に示す実施形態において、変換器14は、片持ち梁モードで動作するような方式でハウジング12に装着されている。変換器14が片持ち梁モードで動作することが可能となる多数の装着構成が企図される。図1に示す変換器14は、自由端部17と固定端部19とを有している。固定端部19は固定装置18に結合されている。
図1に示す実施形態による固定装置18は台座20を含んでおり、この台座20は、一方の端部ではハウジング12に付着され、他方の端部では変換器14の固定端部19に結合されている。台座20は、高さが図1に示すものと異なっていてもよいが、変換器14の自由端部17と、ハウジング表面又は動作中に妨げとなりうるセンサー10の他の構造との間に、十分な隙間をもたらさなければならない。台座20は、例えば、エポキシ樹脂、化学結合剤、溶着又ははんだ接合、スクリュー(1つ若しくは複数)/ナット(1つ若しくは複数)、リベット(1つ若しくは複数)又は他の機械的結合具、或いは感圧性接着剤など、剛性の又は柔らかい取り付け装置22を使用して、ハウジング12に取り付けられていてもよい。好適な取付け装置22には、共にミネソタ州セントポール(St, Paul)のスリーエム社(3M)から入手可能な、製品番号924のScotch Adhesive Transfer Tape又は製品名DP100のScotch Weldエポキシ接着剤を挙げることができる。
柔らかさがより小さい取付け装置であれば、ハウジングの境界面部分13から台座20及び変換器14への振動の伝達性がより良好になるはずであると考えられる。台座20又は他の形式の固定装置18は、ハウジング12の成型の間に形成された、ハウジング12の内面から突出する隆起部など、ハウジング12の一体構造を画定していてもよい。
変換器14の固定端部19は、台座20に枢動可能に又は固定的に装着されていてもよい。変換器14は、自由端部17と固定端部19との間に画定される領域が変換器14に作用する力に応答して撓曲できるように構成されている。撓曲中の変換器14の変形により、電気信号の変調又は発生が支援される。変換器14は好ましくは、変換器14の機械的変形を、測定可能な電気的パラメータに変換するために、圧電材料を組み込んでいるが、他の材料及び変換器が、先に論じたように企図される。
非限定的な例として、変換器14の構成、使用する圧電応答材料の種類、並びに圧電応答材料の変形の方向及び様式に応じて、有益な電気応答を、圧電応答材料の種々の領域に配置された電極において発現させることができる。電気接続は、例えば、圧電応答材料を含有する導電性ポリマー、金属蒸着箔、又は導電ペイント積層体若しくはサンドイッチに対して行うことができる。そのような圧電応答材料によって生成しうる測定可能な電気的パラメーターには、電圧、電流、又は電気抵抗の変化が挙げられる。
有極性フルオロポリマーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)など、ある半結晶質ポリマーは、圧電抵抗特性を有することが知られており、その圧電抵抗特性には圧電応答を挙げることができる。PVDFは、力又は変位の関数として電圧を生成するために、種々のセンサーにおいて使用されている。ポリマーは、可撓性及び弾性を有する感知要素として具現化することができ、又、力にさらされたときに弾性的に偏った変形を表す感知信号を発現させるため、ポリマー樹脂の圧電材料が特に有用である。
一実施形態において、変換器14は、感知要素として好適な圧電ポリマーの薄いストリップを含んでいる。変換器14の感知要素は、そのストリップが撓曲を受けうるように方向付けられており、その結果、加えられた力に応答して感知要素の圧縮力又は引張力が生じる。その力に応答して電圧信号が生成されるように感知要素との電気的接触がなされている。変換器14の感知要素が変形すると、ポリマー鎖における又は半結晶格子構造における電荷の相対位置が変化し、それによって、感知要素の変形の大きさに関係する(例えば比例的関係にある)振幅を有する電圧が生成される。
図1に示すハウジング12は、境界面部分13を含んでいる。例えば、体内から生成される生体音響信号SBSが、境界面部分13に作用することを示している。ハウジングの境界面部分13は、センサー10の使用中に、身体部位との結合を確立するように構成されている。例えば、境界面部分13は、患者の胸部又は胸部を覆う衣類と接触するハウジング12の表面であってもよい。ハウジング12は又、非境界面部分15を備えており、この非境界面部分15は、センサー10の使用中に周囲環境と面するハウジング13の領域であってもよい。非境界面部分15は、分離可能なカバーであってもよいが、音響吸収性材料又は他の振動減衰材料若しくは装置であってもよい。
変換器アセンブリ11は、非境界面部分15など、ハウジング12の他の部分と比べて境界面部分13を通じて変換器14に伝達された生体音響エネルギーを優先的に検知しうるように、ハウジング12内に装着されている。例えば、図1に示す構成において、変換器14は、2つの対向する主要面21a、21bを有している。変換器アセンブリ11は、変換器14の主要面21a、21bがハウジング14の境界面部分13と実質的に平行となるように、ハウジング12内に装着されている。特定の変換器及びハウジングの機能及び特徴に応じて、他の配向が可能である。変換器14とハウジング12の境界面部分13との間の好ましい配向は、信号対雑音比を増大させる配向である。
ハウジング12の境界面部分13は、好ましくは、境界面部分13から変換器14への振動の伝達を支援する材料で形成されているか、又はその材料を組み込んでおり、生体音響エネルギーに起因するそのような振動は、身体から発してハウジング12に作用する。境界面部分13は好ましくは、変換器14を支持するように十分な一体性を有している。比較的撓み性のあるものから相当に硬いものまで、多様な撓み性を有する様々な材料を使用しうることが判明している。
境界面部分13に対する好適な又は使用可能な材料には、ポリマー材料、合金を含めた金属、複合材料、結晶質材料又はセラミック材料が挙げられる。例えば、好適な又は使用可能な材料には、粘弾性材料、発泡体(例えば、連続気泡ポリウレタンの低密度発泡体)、熱可塑性材料、熱硬化性材料、紙材料(例えば厚紙)、及び鉱物材料(例えば雲母)が挙げられる。その他の例には、ポリカーボネート、スチレン、ABS、ポリプロピレン、アルミニウム、及び他のプラスチック並びにシート金属合金が挙げられる。理解されたいこととして、この材料の列挙は、説明のみを目的としたものであり、好適な又は使用可能な材料の完全な識別をなすものではない。
比較的硬い材料を境界面部分13に使用すると、生体音響信号に対する変換器14の感度が増加すると考えられる。広範囲にわたる材料及び硬さにより、変換器感度が向上すると考えられる。
センサー10の性能は、変換器14の周波数応答を修正するように構成された装置を加えることによって高めることができる。そのような装置は、特定の形状、硬さ、重量、又は厚さの変換器14であってもよい。これらのパラメーターのうちの1つ以上を変更することによって、変換器14の周波数応答を修正することができる。例えば、複数の変換器を含むセンサーの実現形態において、各変換器は、センサーの他の変換器のものとは異なる硬さ、重量、形状、及び厚さのうちの少なくとも1つを有することによって、異なる周波数応答を備えることができる。
図2は、本発明の実施形態による、片持ち梁モードで動作するように装着された重り付き変換器を組み込んだセンサーを示す。この実施形態は、図1に示すものと類似しているが、変換器14の自由端部17に近接した質量14が加えられている。質量24を追加すると、変換器14の感度が向上することが判明している。更に、質量24が変換器14の上に存在することで、変換器14の周波数応答が影響を受ける。質量の重量及び/又は場所を変更すると、変換器14の周波数応答が変化することが判明している。この現象は、所与の変換器14の感度が当該の周波数の範囲に増加するように、その変換器14の周波数応答を調整する目的で利用することができる。
例えば、センサー10の第1の変換器は、心音を優先的に感知しうるように適切に重りを付けることができ、一方で、センサー10の第2の変換器は、肺音を優先的に感知しうるように適切に重りを付けることができる。更なる例として、センサー10の第1の変換器は、正常な心臓弁の閉鎖活動に関連付けられる、10Hzから200Hzの周波数範囲にある音を優先的に感知しうるように適切に重りを付けることができ、一方で、センサー10の第2の変換器は、異常な心臓弁の閉鎖活動(例えば弁狭窄)に関連付けられる、10Hzから700Hzの範囲にある音を優先的に感知しうるように適切に重りを付けることができる。
図2は更に、ハウジング12内に装着された所望による補助変換器6をファントム画法で示す。補助変換器6は好ましくは、センサー10によって雑音消去法を実現するために使用される。例えば、補助変換器6は、周囲雑音が優先的に感知されるハウジングの場所に装着することができる。図2に示すように、補助変換器6は、ハウジング12の非境界面部分15(例えばカバー)に装着されている。この構成において、補助変換器6は、ハウジング12の非境界面部分15に作用する周囲雑音に起因する振動を優先的に感知しうる。補助変換器6によって変調されるか又は生成される信号は、変換器14によって変調又は生成される、周囲雑音に帰せられる信号の内容を消去するために使用することができる。
補助変換器6及び変換器14によって変調された又は生成された信号を使用して雑音消去を実現する種々の既知の方法を使用することができる。補助変換器6は、変換器14と同じ又は類似の構造及び構成のものであってもよく、又異なる構造及び構成のものであってもよい。
図3は、片持ち梁モードで動作するように装着された重り付き変換器と、変換器の周波数応答を修正するように重り付き変換器と磁気的に相互作用する磁気制御装置とを組み込んだ、本発明の実施形態によるセンサーの図である。この実施形態によれば、強磁性の重りなど、磁性又は磁化可能な材料の質量34が、変換器14の自由端部17に近接して設けられている。
周波数応答調整機構35が、作動装置38に結合された磁石36を備えて示されている。磁石36は、永久磁石であっても電磁石であってもよい。作動装置38及び磁石36は、磁石36と質量34との間に規定される磁界の強度を調整するように協働する。例えば、質量34に対する磁石36の位置は、磁石36と質量34との間に規定される磁界の強度を調整するように変化させることができる。磁石36と質量34との相対位置における変化は、連続的に可変であるか、又は階段状の形式で可変であってもよい。電磁石の場合、供給電流を調整して磁界の強度を変化させることができる。
質量34に対する磁石36の位置によって、変換器14の減衰性が影響を受け、従って変換器14の周波数応答が変化する。例えば、磁石36を質量34の近くに位置した状態では、変換器14は高い周波数の音をより感知しうるようになる。磁石36が質量34から離れて位置した状態では、変換器14はより低い周波数の音をより感知しうるようになる。周波数応答調整機構35は、変換器14の周波数応答を効果的に調整するように(機械的に又は自動的に)作動させることができ、臨床医は、異なる周波数特性を有する身体音(例えば心音)を優先的に検出することができる。1つ以上の周波数応答調整機構35を、所与のセンサー10に対して使用することができる。
図4は、多数の変換器アセンブリ11a〜11nを組み込んだセンサー10の図である。各変換器アセンブリ11a〜11nの変換器14a〜14nは、センサー10の他の変換器14a〜14nと異なる周波数応答を有するように構成されている。先に論じたように、変換器14の周波数応答は、変換器14のいくつかのパラメータ、最も顕著には形状、硬さ、重量、及び厚さによって定められる。これらのパラメータのうちの1つ以上を変更することによって、変換器14の周波数応答を修正することができる。図4に示す実施形態において、各変換器14a〜14nの質量34a〜34nは異なる重量のものであり、結果として、各変換器14a〜14nは異なる周波数応答を有している。種々の変換器アセンブリ11a〜11nの間で生じうるクロストークを後に防止又はフィルタ処理する際には注意を要することを理解されたい。
変換器14a〜14n上の質量34a〜34nの場所など、他のパラメータを変換器アセンブリ11a〜11nの間で変更して、様々な周波数応答及び/又は感度を達成しうることが認められよう。図4は、固定装置18a〜18nの台座の高さなど、様々な周波数応答及び/又は感度をもたらすように変更しうる、変換器アセンブリ11a〜11nの他の要素を示す。ハウジング12は、より詳しく言えば境界面部分13は、異なる周波数応答を変換器14a〜14nの配列にわたってもたらす機能を含むことができる。例えば、各変換器14a〜14nを支持する境界面部分13の領域の厚さ、材料、又は他の態様を変更することができる。各変換器14a〜14nの周波数応答及び/又は感度に所望の方式で影響を及ぼすように、様々な形状及び材料の要素を境界面部分13に挿入することができる。従って、複数の変換器14a〜14nの周波数応答及び/又は感度の差異は、変換器14a〜14nの各々を支持する又は変換器14a〜14nの各々に影響を及ぼす領域においてハウジング構造又は材料の差異をもたらすことによって、少なくとも部分的に達成することができる。
図5は、多数の変換器14a〜14nを組み込んだセンサー10の図であり、これらの変換器14a〜14nは共通の基板に装着することができる。この説明のための実施形態において、変換器14a〜14nの各々は、センサー10の他の変換器14a〜14nとは異なる長さを有している。この実施例における変換器14a〜14nの質量34a〜34nの重量は同じであるが、質量34a〜34nが重量及び場所において異なっていてもよいことが理解されよう。様々な長さの変換器14a〜14nによって、様々な周波数の身体音に対する感度がもたらされる。
図5は、共通の基板に装着された複数の別個の変換器要素51a〜51nを示す。別個の変換器要素51a〜51nの各々は、変換器14a上の異なる場所に位置している。それ故に、各別個の変換器要素51a〜51nは、異なる周波数の励振を感知することができる。変換器要素51a〜51nは、同じ種類と寸法のものであってもよく、又これら及び他の特徴において異なっていてもよい。所与の多層変換器アセンブリの別個の変換器は好ましくは、センサーの感知/検出回路又はプロセッサに個々のチャネルを通じて結合されており、適当なバッファリングが各チャネルに設けられている。そのようなチャネルは通常、各変換器専用の1つ以上の伝導体によって規定されるが、時間又は周波数分割多重化技法を使用すると、センサーの配線計画の複雑性を軽減することができる。
重要な心臓病の症状を、例えば聴診器を通じて聞いた音に基づいて検出し診断をなすことは、習得し熟練するのに数年を要しうる技術であることが、臨床医には容易に理解される。異常な心臓活動を音響的に検出する作業は、心音の時間間隔がしばしば非常に短く、又、心臓の障害を特徴付ける信号がしばしば正常な心音よりも聞き取りづらいという事実によって複雑なものとなっている。
医学生が心雑音を正しく認識する能力は不十分であることが報告されている。ある調査で判明したところによれば、心雑音を正しく診断することができるのはわずか13.5±9.8%の生徒であり、又、このことは、続く数年に及ぶ講義、心音の実地指導、及び臨床体験実習を伴っても改善しない。更に、人間の脳が心音の差異を認識するには、音を1200回〜4400回繰り返す必要があることが、心理音響学の実験を通じて判明している。この情報を使用して、心音の繰返しが、正しく診断する医師の能力に与える効果を評価するために、研究が実施されてきた。そのようなある研究が、4つの基本的な心雑音を診断する51人の医学生医師で実施され、その研究で各心雑音が500回繰り返された。聴診熟達度の顕著な改善(85±17.6%)が認められ、当該の心音を約500回繰り返すと、結果として、基本的な心雑音を正しく認識する熟達度が増すことが示唆された。
既知の40種類を超える心臓の「雑音」の音が存在することを理解されたい。このことは、医師が各心音を500回傾聴し、既知の40種類の心音の各々を記憶することが困難であることを意味する。何故なら、心音を長期間にわたって聞かなければ、人間の脳は、心音の記憶を失う傾向があるからである。
心臓聴診の診断技能の衰えは、患者と医師の双方にとって代替となる診断法に依存する状況となっている。心臓病専門医に紹介された患者の約80%が、正常な心臓又は単に良性の心雑音を有していることが報告されている。そのような偽陽性(false positive)は、患者及び心臓病専門医の双方にとって、時間及び費用の相当な浪費となる。
本発明の生体音響センサーは、様々な種類及び特徴の心音を感知しうるように実現することができる。例えば、センサーは、1つ又は複数の既知の心音に関連付けられる周波数又は周波数範囲を各々が優先的に感知しうる、いくつかの変換器を組み込んでいてもよい。例えば、個々の変換器は、特定の心雑音を検出するように「チューニング」されていてもよい。変換器配列のうちの各変換器を、臨床医による聴音のために、又は、無線通信リンクの使用などによってディスプレイ/音響デバイスに出力するために、選択的に使用可能にする切換え又は走査技法を用いることができる。
より高度な実現形態において、40以上の既知の心音の音声プロファイルを創り出すことができる(例えば、信号の形態プロファイル又は周波数スペクトルのプロファイル)。デジタル信号プロセッサなどのプロセッサにより、検出した心音とそのようなプロファイルのライブラリの心音プロファイルとの比較を実施して、患者から発せられる特定の心音の有無を判定することができる。相関アルゴリズム又はパターン認識アルゴリズムなど、種々のアルゴリズムを利用して比較を実施することができる。
本発明の生体音響センサー10の周波数応答を調整する機能により、好都合にも、単一のセンサーが、広範なスペクトルの身体音に対する広帯域の感度と、当該の身体音周波数を目標とする能力とを有することができる。
図6は、ハウジング12に設けられた変換器アセンブリ11を組み込んだセンサー10の図である。ハウジング12は、使用中におけるセンサーハウジング12と身体部位との間の密接で且つ確実な結合をもたらす接着層48を含んでいる。引きはがし式ライナー49は、接着層48を覆っていてもよく、又センサー10の使用に先立って取り外されてもよい。接着層48は好ましくは、センサー10と患者の身体部位(例えば皮膚又は外側の衣類)との間の良好な音響結合をもたらす。種々の既知の接着剤及び引きはがし式ライナー装置を利用することができる。例えば、皮膚に付着させるための心電図(ECG)電極の構造に使用される感圧性接着テープに類似した接着剤を使用することができる。そのような1つのテープが、ミネソタ州セントポール(St. Paul)のスリーエム社(3M)から入手可能な、製品番号9914の不織布スキンテープからなる接着剤付きMicroporeテープである。図6に従って構成されたセンサーは、使い捨て聴診器など、使い捨て感知デバイスの状況において特に有用となりうる。
図6に示すハウジング12は、ベース40とカバー42とを含んだ二つ割り型ハウジングである。ベース42は、先に述べたように境界面部分を組み込んでいるため、ベース42は好ましくは、比較的硬い材料で形成されている。カバー42は、ベース40と同じ材料又は異なる材料で形成し、既知の結合装置を使用してベース40に取り付けることができる。柔軟な境界面44をベース40とカバー42との間に形成することができる。この柔軟な境界面44は、典型的には周囲環境の発生源から生成される、カバー42に沿って又はカバー42を通じて伝達される振動を減衰させる材料で形成されている。又、先に論じたように、カバー42は、周囲雑音による変換器の励振を軽減するのに役立つ音響吸収性材料で形成することもできる。カバー42とベース40との間の振動絶縁/減衰をもたらすことにより、好都合にも、そのような周囲発生源から生成された振動(例えば、身体で生成されたものでない音)が減衰され、従って、身体で生成された音に対するセンサー10の感度が増加する。
図7は、取付け装置50有するハウジング12を組み込んだセンサー10の図である。取付け装置50は、使用中における患者の身体部位へのセンサー10の取付け、及び使用後における患者からの容易な取外しを支援する。図7に示す実施形態において、取付け装置50は、センサー10のハウジング12に結合された1つ以上のゴムバンド54を含んでいる。ゴムバンド54は、患者の当該身体部位の周りで伸長するのに十分な長さ及び弾性のものである。ゴムバンド54の端部は、使用中にセンサー10を患者に確実に係合させることを可能にする好適な結合装置を備えている。別の構成において、取付け装置50は、接着テープの1つ以上のストリップを含んでいてもよく、それらのストリップは、図7で接着(ゴム又は非ゴム)バンド又はストリップ54によって表すことができる。
一実現形態において、図7に示すように、センサー10は、取付け装置50に対して取外し可能であってもよい。例えば、フック・ループ式の境界面52が、ハウジング12とゴムバンド54との間に設けられていてもよい。そのようなフック・ループ式の境界面52を使用することにより、取付け装置50に対するセンサー10の容易な取外し及び取換えが支援される。一例として、各々が特定の身体音を感知するように構成された複数のセンサー10を、臨床医が入手できるようにすることが可能である。センサー10は、患者を評価する間に、取付け装置50を調整したり取り外したりする必要なく、比較的容易に交換することができる。
図8は、本発明の実施形態による、使用中におけるハウジング12と身体部位との手動結合を支援するために手操作が容易となるように構成された形状を有するハウジング12を組み込んだセンサー10の図である。ハウジング12の形状は、センサーの特定の用途に合わせて人間工学的に調整されていてもよい。図8に示すハウジング12は、センサー10の手持ち式操作の容易化を支援することができる。例えば、臨床医は、ハウジング12のハンドル突出部80を把持し、ハウジングの境界面部分13を患者の皮膚又は外側の衣類に当てることができる。センサー10は、臨床医によって評価中に定位置に保持することができる。他のハウジング形状が企図されることが理解されよう。
図9aは、本発明のセンサーを組み込んだ聴診器を示す。聴診器90は、一対のイヤピース95a、95b、一対のイヤチューブ97a、97b、及び1つのメインチューブ93など、従来の構成要素を含むように構成された電子聴診器である。メインチューブ93は、メインハウジング115に結合されており、メインハウジング115内に、先に述べた種類のセンサー10が設けられている。メインハウジング115内に設けられうる他の構成要素には、電源92と、信号処理回路94と、通信デバイス112とが挙げられる。
信号処理回路94は、上で論じた身体音プロファイルのマッチングなど、センサー10から受信した生体音響信号のより高度な分析を実施することができる。信号処理回路94は、センサーによって生成された信号に対して、種々の形式の統計分析を実施することができる。そのような構成において、信号処理回路94は、デジタル信号プロセッサを含んでいてもよい。別法として又は加えて、外部システム114が、そのような信号処理及び分析の全て又は一部を実施してもよい。外部システム114は、ディスプレイと、音響システムと、プリンタと、ネットワークインタフェースと、聴診器90のメインハウジング115の中に設けられた通信デバイス112との一方向又は二方向の通信を確立するように構成された通信インタフェースを備えていてもよい。
通信デバイス112は、通常の無線周波数(RF)リンクを確立するように実現することができ、無線周波数リンクは、当該技術分野において既知であるように、局所システムと遠隔システムとの通信を成し遂げるために従来より使用されているものである。通信デバイス112と外部システム114との通信リンクは、ブルートゥース規格、IEEE 802規格(例えばIEEE 802.11)、又は他の周知の若しくは特殊な無線プロトコルなどの既知の通信規格に適合するインターフェースなど、短距離無線通信インターフェースを使用して実現することができる。
図9bは、本明細書で説明した種類のセンサー10a及び10bを組み込んだヘルメット91を示す。図9bに示す実施形態によれば、センサー10a及び10bは、ヘルメット91の着用者による聴覚を向上させるように実現することができ、又、図2を参照して先に説明した方式などで、周囲雑音の消去を更にもたらすことができる。センサー10a及び10b又は他のセンサーを、音声ピックアップ部として機能するように実装することができ、その音声ピックアップ部の性能は、先に説明した種類の周囲雑音消去の機能によって向上させることができる。本発明の1つ以上のセンサーを含むように実現しうる種々のデバイス及び機器が、米国特許第4,756,028号、第5,515,865号、第5,853,005号、及び第D433,776号に記載されており、これらの特許は参照によって本願に援用される。
図10は、本発明の実施形態によるセンサー10の種々の構成要素を示すブロック図である。図10に示す実施形態によれば、先に説明した種類の1つ以上のセンサー10が、典型的には差動構成に従って増幅器102に結合されている。いくつかのセンサー10又は多数の変換器を利用する実現形態においては、各々を別々の増幅器102に結合することができる。増幅器102は、変換器の固定端部の上又は近くなど、変換器アセンブリの上に位置する第1の増幅段を含んでいてもよい。この第1の増幅器段は必要に応じて、主として、圧電変換器などの変換器の高インピーダンスを、雑音をより受けにくい低インピーダンスに変換するように機能することができる。第2の増幅段の増幅器は、第1の増幅段の出力で生成された感知信号を増幅するために使用することができる。
信号処理回路104は、増幅器102に結合することができる。信号処理回路104の高度化は、簡潔なものから複雑なものまで異なりうる。例えば、信号処理回路104は、共通の電源による雑音を減衰させることを目的とした、60Hzの中心周波数を有する簡潔なノッチフィルターを含んでいてもよい。信号処理回路104は、当該の変換器信号の内容の感度及び/又は信号対雑音比を向上させる1つ以上の帯域通過フィルターを含んでいてもよい。
当該の特定の身体音の検出を強化するために、より高度なフィルタ処理を感知信号に対して実施してもよい。そのようなフィルターは、アナログフィルター及び/又はデジタルフィルターを含んでいてもよい。パターン認識、信号源分離、特徴相関、及び雑音消去など、より複雑な信号処理をもたらすために、比較的高度なアナログ信号及びデジタル信号プロセッサを使用してもよい。
通信デバイス112は、増幅器102の出力に結合することができる。この通信デバイス112は、通信デバイス112と外部システムとの間の通信リンクを提供する、先に説明した種類のものであってもよい。電源110は、センサーの能動部品に電力を与える。図10に示す部品の種々の機能を協調させるために、プロセッサ/制御器117を組み込んでもよい。増幅器102の出力108で生成された感知信号は、下流の構成要素に伝導体(1つ又は複数)106を通じて伝えられるが、この伝導体106は電気伝導体であっても光伝導体であってもよい。
プロセッサ/制御器117は、種々の診断動作及び較正動作を実施するように構成することができる。例えば、所与のセンサーの各変換器のゲイン応答を等しくすると望ましいことがある。又、変換器の周波数応答の較正を実施して、変換器(1つ又は複数)の周波数応答の「チューニング状態」を整備し、又は「チューニング」することが望ましい。各変換器のゲイン及び/又は周波数応答は、各変換器が予定された振幅の状態となり且つ/又は所望の周波数応答を呈するように、較正ルーチンの間に調整することができる。較正はセンサーの使用前又は使用中に開始することができ、又プロセッサ/制御器117によって協調させることができる。ある構成において、既知の特性を有する励振信号を発生させる励振源をセンサー(内部又は外部)に含めることができ、変換器のゲイン及び/又は周波数応答を比較的容易に且つ正確に較正することが可能となる。
一実施形態によれば、又図11に示すように、アナログ光ファイバー送信器119に直接連結されたインピーダンス変換増幅器118を、変換器11に又は変換器11の近くに実装することができる。光ファイバー送信器119の出力は光導波路116に接続されており、この光導波路116は受信器回路120に接続されている。受信器回路120は、光導波路116を通じて伝達された光信号を再び電気信号に変換するアナログ光ファイバー受信器122を含んでいる。光受信器122の出力は回路124に結合されており、この回路124は、増幅システム、信号処理システム、及び/又は、光導波路116を介して伝えられた信号/データを記録するためのシステムを含んでいてもよい。受信器回路120は、電気リンク又は無線リンク126を通じて付加的なデバイス又は回路130に結合することができる。この付加的なデバイス又は回路130は、イヤホンなどの音響出力デバイス、PDA若しくはPCなどの電子情報デバイス、又はネットワークインターフェースであってもよい。
圧電変換器14を具備する図11のハウジングは、インピーダンス変換増幅器112及び光送信器114に給電する小型のバッテリを具備していてもよく、或いは、これら及び他の能動部品に電力を供給するための2本の細いワイヤを、光ファイバー導波路又はケーブル116と共に束に含めることができる。
信号調節回路又は処理回路を変換器11に若しくは変換器11の近くに置くか、又は変換器11と一体に結び付けることができる。例えば、変換器11及び信号処理回路は一体構造であってもよい。信号調節回路又は処理回路は、緩衝器、ゲイン及び/又はインピーダンス整合増幅回路、フィルター回路、信号変換回路、並びにより高度な回路などの増幅回路のうちの1つ以上を含むことができる。
図12a〜12fは、本発明に従って実現された様々な変換器構成を示す。図12aは、概ね弓状の形状と、単一の固定装置18と、2つの自由端部17a、17bとを有する片持ち梁型生体音響変換器14を示す。図12bは、図12aに示す変換器の反転版である生体音響変換器14を示す。図12bに示す変換器14は、2つの固定端部19a、19bを含む取付け装置を有している。質量要素34が、2つの固定端部19aと19bとの中間点で変換器14の上に配置されている。
図12cは、共通の固定装置18に装着された2つの独立した片持ち梁型生体音響変換器14a、14bを含んだ変換器アセンブリを示す。変換器14a、14bは、同じ構造のものとして示されているが、異なる種類及び/又は技術のものであってもよい。図12dは、共通の固定装置18に装着された4つの片持ち梁型生体音響変換器14a〜14dを示す。図12dに示す変換器14a〜14dのうちのいくつかは、形状の点で異なっており、異なる周波数応答をもたらす。
図12eは、支柱状固定装置18に連結された固定端部19を有するバネ状片持ち梁型生体音響変換器14を示す。質量要素34が、変換器14の自由端部17に又は変換器14の自由端部17の近くに位置している。図12fは、支柱状固定装置18に連結された2つの固定端部19a、19bを有するバネ状生体音響変換器14を示す。質量要素34が、2つの固定端部19aと19bとの中間点で変換器14の上に配置されている。質量要素34の装着場所を変換器14の長さに沿って移動させると、変換器14の周波数応答及び感度が変化することが理解されよう。
本発明の生体音響センサーは、片持ち梁モードで動作可能な変換器の使用により、他にない感度及び信号対雑音比をもたらす。感度及び信号対雑音比の向上は、片持ち梁モード以外のモードで動作可能な本発明の変換器を使用して実現することもできる。片持ち梁型変換器を有するセンサーの性能を、心電図を使用して検証した。異なる疾患に関する異なる心音を、コンパクトディスクと、このセンサーを使用した心電図(PCS)とによって音について再生した。CDに記録されていた元の音と再生されたセンサー音との間に、ほとんど差異は存在しなかった。センサーは、非常に感度が高いため、患者の衣類の上に置かれた場合でも非常に良好な信号対雑音比を達成しうることが判明した。
本発明の種々の実施形態についての上述の説明は、例示及び説明を目的として提示したものである。網羅的なものにすること、又は、本発明を、開示した厳密な形に限定することは意図していない。上記の教示を考慮すれば、多数の修正および変形が可能である。例えば、睡眠障害はそれ自体、又より重大な神経系疾患の指標として増加している。全ての年齢における睡眠時無呼吸症、及び赤ん坊における乳幼児突然死症候群も又増加しており、一方でそれらの病因が同定されている。診断の方法の一つには、上記の徴候を有する患者の身体運動及び呼吸/肺音を監視することがあり、この監視は、本明細書で説明した種類のセンサーを使用して容易に実施することができる。又、本発明のセンサーは、生体音響感知用途以外の用途においても使用することができる。本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ本明細書に添付された特許請求の範囲によって限定されることが意図されている。
本発明は種々の修正及び代替の形態に容易に応じるが、その細部は、一例として図面に示してあり、又詳しく説明することにする。しかしながら、理解されたいこととして、その意図は、説明する特定の実施形態に本発明を限定することではない。逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲に含まれるすべての修正物、等価物、および代替物を網羅することである。
Claims (48)
- 生体音響エネルギーを感知するためのセンサーであって、
境界面部分を備えるハウジングであって、前記ハウジングの前記境界面部分は、前記センサーの使用中における身体部位との結合を確立するように構成されている、ハウジングと、
少なくとも1つの自由端部と固定装置とを備える変換器部材であって、前記ハウジングの他の部分と比べて、前記ハウジングの前記境界面部分を通じて前記変換器に伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように配置されるように、単一の固定場所で前記固定装置を通じて前記ハウジングに固定的に結合された変換器部材と、
前記変換器部材に結合された少なくとも1つの伝導体と、を備えることを特徴とするセンサー。 - 前記固定装置が、前記変換器部材を前記ハウジングに結合するように構成された柔らかい又は硬い結合装置を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記固定装置が、第1の端部と第2の端部とを有する台座を備え、前記台座の前記第1の端部は、前記ハウジングの前記境界面部分に結合されており、前記台座の前記第2の端部は、前記変換器部材に結合されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記固定装置が、前記ハウジングの一体構造を画定することを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記ハウジングが、使用中における前記身体部位への手持ち式結合のために構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記ハウジングに結合されており、使用中における前記ハウジングと前記身体部位との間の付着を確立するように構成されている取付け装置であって、前記取り付け装置が接着帯又は弾性帯のいずれか、若しくは両方を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材が、ただ1つの自由端部を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材が、2つ以上の自由端部を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記少なくとも1つの伝導体が、少なくとも1つの光伝導体を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記少なくとも1つの光伝導体が、変換器回路に結合されており、前記変換器回路は、前記センサーから離れて位置しており、受信した光信号を出力電気信号に変換するように構成されていることを特徴とする、請求項9に記載のセンサー。
- 前記変換器回路が、1つ以上の電気−音響変換器に結合されていることを特徴とする、請求項10に記載のセンサー。
- 前記ハウジングがベースとカバーとを備え、前記ベースは前記境界面部分を備え、前記カバーは、柔らかい接合装置を通じて前記ベースに結合されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記カバーが音響吸収性材料を備えることを特徴とする、請求項12に記載のセンサー。
- 前記ハウジングの前記境界面部分が実質的に硬いことを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記ハウジングの前記境界面部分が、ポリマー材料、金属若しくは合金、複合材料、セラミック材料又は結晶質材料を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材が第1及び第2の対向する主要面を備え、前記変換器部材の前記第1及び第2の主要面は、前記ハウジングの前記境界面部分と実質的に平行であることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材が、生体由来の物質によって生成された音を感知するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材が聴診用に構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記センサーが、前記変換器部材の周波数応答を修正するように構成された装置を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材の前記自由端部に近接して設けられた質量要素を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材の前記自由端部に近接して設けられた磁化可能な材料を備える質量要素と、
前記質量要素の前記磁化可能な材料と磁気的に相互作用するように構成された磁石装置であって、前記磁石と前記質量要素の前記磁化可能な材料との相互作用の調整を支援するように構成された磁石装置を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。 - 前記変換器部材が、前記変換器部材の変形に応答して電気信号を変調するか又は発生するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材がポリマー圧電フィルムを備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材が、圧電材料、1つ以上の歪みゲージ、又は1つ以上の容量性素子を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記複数の変換器部材の各々が、前記複数の変換器部材のうちの少なくとも1つの他の変換器部材の周波数応答とは異なる周波数応答を有するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の複数の変換器部材を備えるセンサーユニット。
- 前記複数の変換器部材の各々が、ある硬さ、形状、重量、及び厚さを有し、前記複数の変換器部材の各々の前記硬さ、重量、形状、及び厚さのうちの少なくとも1つが、前記複数の変換器部材のうちの少なくとも1つの他の変換器部材のものとは異なることを特徴とする、請求項25に記載のセンサーユニット。
- 前記複数の変換器部材の各々が、共通の固定装置によって又は別々の固定装置によって前記ハウジングから支持されていることを特徴とする、請求項25に記載のセンサーユニット。
- ゲイン制御回路を更に備え、前記複数の変換器部材の各々のゲイン応答は、前記ゲイン制御回路を通じて選択的に調整可能であることを特徴とする、請求項25に記載のセンサーユニット。
- 前記ハウジングの前記境界面部分以外の部分で前記ハウジング内に設けられた補助変換器部材と、
前記変換器部材及び前記補助変換器に結合された雑音消去回路と、を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサーユニット。 - 請求項1に記載のセンサーを備えることを特徴とする聴診器。
- 請求項1に記載の1つ以上のセンサーを備えるヘルメットであって、前記1つ以上のセンサーが、前記複数の変換器部材のうちの1つ以上を備えることを特徴とする、ヘルメット。
- 前記センサーと前記ハウジングの外部にあるデバイスとの間の有線通信又は無線通信を支援するように構成された通信回路を備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材に結合されており、前記変換器部材に、前記変換器部材の近くに、又は、前記変換器部材と一体に若しくは前記変換器部材に対して一体の関係で設けられた信号調節回路を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記変換器部材に結合された信号処理回路を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のセンサー。
- 前記信号処理回路が、前記変換器部材に結合されたデジタル及びアナログ信号処理ハードウェア及びソフトウェア回路を備えることを特徴とする、請求項34に記載のセンサー。
- 生体音響エネルギーを感知するためのセンサーであって、
境界面部分を備えるハウジングであって、前記ハウジングの前記境界面部分は、前記センサーの使用中における身体部位との結合を確立するように構成されている、ハウジングと、
前記ハウジングの前記境界面部分を通じて伝達された生体音響エネルギーを信号に変換する手段と、
前記ハウジングの他の部分と比べて前記ハウジングの前記境界面部分を通じて伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように前記変換器手段が配置されるように、前記ハウジングの単一の固定場所に前記変換する手段を固定する手段と、を備えることを特徴とするセンサー。 - 前記信号を前記ハウジングの外部の場所に伝えるための手段を備えることを特徴とする、請求項36に記載のセンサー。
- 信号処理又は調節を前記信号に対して実施するための手段を備えることを特徴とする、請求項36に記載のセンサー。
- 生体音響エネルギーを感知するためのセンサーであって、
境界面部分を備えるハウジングであって、前記ハウジングの前記境界面部分は、前記センサーの使用中における身体部位との結合を確立するように構成されている、ハウジングと、
固定装置を備える変換器部材であって、前記ハウジングの他の部分と比べて前記ハウジングの前記境界面部分を通じて前記変換器に伝達された生体音響エネルギーを優先的に感知しうるように前記変換器部材が配置されるように、前記固定装置を通じて前記ハウジングに固定的に結合された変換器部材と、
前記変換器部材に結合された1つ以上の伝導体と、を備えることを特徴とするセンサー。 - 前記固定装置が、前記変換器部材の2つ以上の分離した固定場所で前記変換器部材を前記ハウジングに固定的に結合するように構成されていることを特徴とする、請求項39に記載のセンサー。
- 生体音響エネルギーを感知する方法であって、
センサーハウジングの境界面部分と、生体音響エネルギーが発せられる身体部位との間の結合を確立するステップと、
前記センサーハウジングの中に設けた変換器であって、前記生体音響エネルギーに応答して片持ち梁モードで動作可能な変換器を励振するステップと、
前記変換器の励振に応答して前記変換器によって信号を変調するか又は発生するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 結合を確立するステップが、前記センサーハウジングの前記境界面部分と前記身体部位との間の手持ち式結合を確立することを含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
- 結合を確立するステップが、前記センサーハウジングの前記境界面部分と前記身体部位との間の接着結合を確立することを含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
- 前記信号は電気信号であり、前記方法が、前記電気信号を光信号に変換するステップと、前記光信号を前記センサーハウジングから離れて送信するステップとを更に含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
- 前記変換器部材の周波数応答を修正するステップを含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
- 前記変換器部材及び少なくとも1つの補助変換器部材を使用して雑音消去を実施するステップを更に含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
- 前記センサーハウジング内に設けられたデバイスと前記センサーハウジングの外部にあるデバイスとの通信を確立するステップを含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
- 前記変換器によって変調された又は生成された信号に対して、信号処理又は信号調節を実施するステップを含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。
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A02 | Decision of refusal |
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