JP2016179177A - 電子聴診器 - Google Patents

Abstract

【課題】よりコンパクトな装置構成で独立して動作し、所望の周波数域の音を直接聞くことができ、また、音響信号の外部出力により、連続的なデータの記録が可能な電子聴診器を提供する。【解決手段】生体内で発生する音を振動として入力して電圧に変換し、音響信号とするための聴音センサ３と、聴音センサ３からの音響信号を増幅させるためのアンプ装置４と、アンプ装置４で増幅した音響信号を出力する出力端子５と、聴音センサ３及びアンプ装置４に電力を供給する電源６及び電源回路と、聴音センサを格納するためのセンサ格納部材と、アンプ装置４、出力端子５、電源６、電源回路及びセンサ格納部７を収容するためのケース８を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子聴診器に関するものである。

従来より、生体を外部から観察する器具として聴診器が一般に用いられている。この聴診器は１９世紀初頭に発明された医療器具であり、生体の皮膚表面に接触させて、生体内部で発生する心音や血流音等の可聴域の音を増幅させて直接聴くことができるものである。

近年では、聴診器からの音を、デジタル変換装置等を介してコンピュータと接続し、コンピュータを用いて、データとして記録する電子聴診システムが提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００９−２７３８１７号公報

しかしながら、この電子聴診システムは、従来の聴診器で聞くことが可能な音域を電子化するための信号デジタル変換装置とコンピュータのセットからなるものであり、装置構成が大がかり、かつ複雑であるといった問題があるため広く利用されるまでには至っていない。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、よりコンパクトな装置構成で独立して動作し、所望の周波数域の音を直接聞くことができ、また、音響信号の外部出力により、連続的なデータの記録が可能な電子聴診器を提供することを課題としている。

即ち、本発明の電子聴診器は以下のことを特徴としている。

第１に、本発明の電子聴診器は、生体内で発生する音を振動として入力して電圧に変換し、音響信号とするための聴音センサと、前記聴音センサからの音響信号を増幅させるためのアンプ装置と、前記アンプ装置で増幅した音響信号を出力する出力端子と、前記聴音センサ及び前記アンプ装置に電力を供給する電源及び電源回路と、前記聴音センサを格納するためのセンサ格納部材と、前記、アンプ装置、出力端子、電源、電源回路及びセンサ格納部を収容するためのケースを備え、前記聴音センサが、音の振動を電圧に変換する有機圧電フィルムを有し、前記アンプ装置が、前記聴音センサで電圧に変換された音響信号を増幅するための処理回路と、前記処理回路で増幅した音響信号を、フィルタ回路で特定の周波数域の音響信号とするための制御回路と、前記処理回路で増幅し、前記制御回路で特定の周波数域とした音響信号を、前記出力端子から出力するための出力回路より構成されたことを特徴とする。

第２に、上記第１の発明の電子聴診器において、前記聴音センサの表面にシリコンゴム部材が設けられ、そのシリコンゴム部材と接するようにシリコンゴムシート部材が設けられていることが好ましい。

第３に、上記第２の発明の電子聴診器において、前記シリコンゴムシート部材が、厚さ０．１〜０．０５ｍｍのシリコンゴムシートを２枚積層したものであり、前記シリコンゴムシート部材の表面側のシリコンゴムシートが、着脱自在に保持されていることが好ましい。

第４に、上記第１から第３の発明の電子聴診器において、前記有機圧電フィルムが平坦に設置されていることが好ましい。

第５に、上記第１から第４の発明の電子聴診器において、前記制御回路のフィルタ回路により１０〜２０００Ｈｚの範囲の周波数域の音響信号とすることが好ましい。

第６に、上記第１から第５の発明の電子聴診器において、前記観測装置が、ヘッドフォン、スピーカー、パーソナルコンピュータ、携帯端末機器であることが好ましい。

第７に、上記第１から第６の発明の電子聴診器において、前記アンプ装置と前記観測装置との接続が、有線による接続又は無線による接続であることが好ましい。

第８に、上記第１から第７の発明の電子聴診器において、前記出力端子を複数設けることが好ましい。

本発明によれば、よりコンパクトな装置構成で独立して動作し、所望の周波数域の音を直接聞くことができ、また、音響信号の外部出力により、連続的なデータの記録が可能な電子聴診器を提供することができる。

本発明の電子聴診器の構成を示す概略断面図である。 本発明の電子聴診器の構成を示すブロック図である。 波形表示ソフトにより解析表示した心音の波形を示す概略図である。 波形表示ソフトにより解析表示した肺音の波形を示す概略図である。

以下に本発明の電子聴診器について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の電子聴診器の一実施形態を示す断面図である。

本発明の実施形態の電子聴診器１は、少なくとも、生体内で発生する音を振動として入力し、その入力した振動を電圧に変換し、音響信号とするための聴音センサ３と、聴音センサ３からの音響信号を増幅させるためのアンプ装置４と、アンプ装置４で増幅した音響信号を出力する出力端子５と、聴音センサ３及びアンプ装置４に電力を供給する電源６と、聴音センサ３を格納するためのセンサ格納部材７と、アンプ装置４、出力端子５、電源６、センサ格納部７を収容するためのケース８から構成されている。

聴音センサ３は、図１に示すように、有機圧電フィルム３１を主要部品とする聴音センサである。有機圧電フィルム３１は、具体的にはフィルム状のピエゾ素子を用いることができる。

有機圧電フィルム３１としてのフィルム状のピエゾ素子は、表面の圧電体に加えられた振動を電圧に変換する、圧電効果を利用した薄型の素子であって、従来のセラミックを用いたピエゾ素子等と比較して、優れた柔軟性、耐衝撃性、耐電圧性、耐水性、耐薬品性等を有しており、大きさも測定の用途に応じて適宜設定することができる。

有機圧電フィルム３１は平坦な形状であり、その表面に、凸形状のシリコンゴム部材３４が接触するように設けられている。このシリコンゴム部材３４は、ヒトの外皮と同程度の柔らかさを有し、且つ、音響インピーダンスが生体に近いものである。これら有機圧電フィルム３１及び、凸形状のシリコンゴム部材３４は、パッケージ３２内に収納されている。

また、聴音センサ３のパッケージ３２内には１次アンプ３３が設置されている。１次アンプ３３をパッケージ３２内に収納することにより、有機圧電フィルム３１により変換された電圧を外部のノイズを極力拾わないように増幅するように設計されている。

また、聴音センサ３は、上部が開口した円筒形状で底部を有するセンサ格納部材７内に格納されている。センサ格納部材７の材質は特に制限はないが、例えば、極力外部の振動を伝達しにくい緩衝性を有するシリコンゴム、発泡樹脂材料等の材質のものを用いるのが望ましい。また、大きさについても特に制限はないが、通常、聴音センサ３を格納した状態で１５〜５０ｍｍ×１５〜５０ｍｍ程度の大きさが考慮される。

また、聴音センサ３の凸形状のシリコンゴム部材３４の上部突起部は、高さ１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍ、直径が２〜１０ｍｍの円柱状となっている。

また、本発明の電子聴診器においては、シリコンゴム部材３４の上部突起部に接するようにシリコンゴムシート部材２を設けることができる。

シリコンゴムシート部材２は、任意に選ぶことができ、例えば、厚さ０．１〜０．０５ｍｍのシリコンゴムシート２１、２２を２枚積層したシリコンゴムシート部材２が接触するように設けることができる。

このシリコンゴムシート部材２は、有機圧電フィルム３１の表面に設けられた凸形状のシリコンゴム部材３４と同様に、ヒトの外皮と同程度の柔らかさを有し、且つ、音響インピーダンスが生体に近いシリコンゴムシート２１、２２を積層したものであり、生体内で発生する音を振動として、凸形状のシリコンゴム部材３４を介して正確に有機圧電フィルム３１に伝達するものである。

また、シリコンゴムシート部材２の２枚積層したシリコンゴムシート２１、２２のうちの１層目（内層）のシリコンゴムシート２１の外周部はカギ形状に形成され、ケース８の上部開口部に嵌め込むことにより固定するようになっている。

また、１層目のシリコンゴムシート２１と表面側２層目（外層）のシリコンゴムシート２２は、着脱自在に積層されている。

なお、表面側２層目のシリコンゴムシート２２の内面には、１層目のシリコンゴムシート２１との密着性を良好とするためにオイルやジェル等を塗布することもできる。

このように、表面側２層目のシリコンゴムシート２２を着脱自在に設けることにより、使用後の表面側のシリコンゴムシート２２を容易かつ早急に新しいシリコンゴムシート２２に交換することが可能となり、感染症の患者等に使用した場合にも常に衛生状態を良好に保つことができる。

また、表面側のシリコンゴムシート２１をはずし、突起部を聴音箇所に当てることにより、ピンポイントの音を聞き取ることもできる。

シリコンゴムシート部材２及びシリコンゴム部材３４を介して検知された生体から発生する心音等の音の振動は、有機圧電フィルム３１で電圧に変換され、その、有機圧電フィルム３１により変換された電圧を外部のノイズを極力拾わないように増幅する機能を有する１次アンプ３３により電流増幅されて、ケーブル３５によって接続されたアンプ装置４に出力される。

なお、１次アンプ３３はプリアンプ（前置増幅器）の機能を有しており、アンプ装置４はメインアンプ（パワーアンプ）の機能を有している。

図２に、本発明の電子聴診器１の実施形態のブロック図を示す。図２に示す実施形態の構成では、アンプ装置４は、電源回路４１、処理回路４２、制御回路４３、出力回路４４から構成されている。なお、アンプ装置４は、聴音センサ３からのアナログ信号をそのまま増幅させるアナログアンプ装置であっても、デジタル信号に変換して処理を行うデジタルアンプ装置であってもよい。

聴音センサ３で検知し、１次アンプ３３で電流増幅された信号は、まず、アンプ装置４の処理回路４２に導入される。処理回路４２は、導入された信号を増幅し、音響信号とし、フィルタ回路によりノイズをカットする機能を有する。ここでカットするノイズは、測定の対象外の周波数帯のノイズをカットするものであり、例えば、データとして重要な低周波域を明瞭にするために高音域の高周波域をカットするローパスフィルタ（ＬＰＦ）等を挙げることができる。

なお、ノイズをカットしないオリジナルの音響信号を出力するモードを設定することも可能である。

処理回路４２で増幅され、ノイズがカットされた音響信号は、制御回路４３に導入される。制御回路４３は、音響信号の特定の周波数帯のみを抽出するためのモード切替手段を有している。このようなモード切替手段としては、例えば、心音に対応する周波数帯や、血流音に対応する周波数帯、呼吸音に対応する周波数帯等以外の周波数帯をカットするためのフィルタ回路を有するモード切り替手段が考慮される。カット後の周波数範囲としては１０〜２０００Ｈｚの周波数範囲が考慮される。

また、低音域、高音域、ワイドと３種の音域の選択を可能とすることもできる。これらの具体的な周波数としては、低音域の周波数帯１０〜２００Ｈｚ、高音域の周波数帯１００〜２０００Ｈｚ、ワイドの周波数帯１０〜２０００Ｈｚが考慮される、
制御回路４３で選択されたモードの音響信号は出力回路に導入される。出力回路４４には音量調整用のボリュームを有し、データを無線送信出力するための無線ＬＡＮや近距離無線用の回路を内蔵し、また、これらの機器を接続可能とすることができる。

上記のアンプ装置４により増幅され、調整された音響信号は出力回路４４から、後述する観測装置に有線接続するための出力端子５に送られる。

なお、出力端子５は複数設けることができ、この場合、全てを同じ音響信号の出力端子５としたり、それぞれを別の音響信号の出力端子５とすることもできる。

また、出力する音響信号を観測装置毎に最適化するために、さらに増幅回路を設けることもできる。

アンプ装置４を構成する上記の各回路は、電源６から電源回路４１を介して供給される電気により動作する。電源６としては、通常公知の乾電池、蓄電池からの特定電圧の電源を用いることができる。電源回路４１では、電源６からの電圧を、各回路を動作させるために必要な安定化された適正電圧として供給する。具体的には、３Ｖの乾電池からの電圧を５Ｖに昇圧して供給したり、５Ｖ、１２Ｖの乾電池を抵抗による分圧回路や、レギュレータ回路等により調整して供給することが考慮される。

また、電源回路４１は、電源６からの電気の供給をオン／オフ制御するスイッチも含む。スイッチとしては、容易にオン／オフが可能なスイッチであれば特に制限なく用いることができ、スイッチを押しているときのみ通電するモーメンタリタイプの押しボタンスイッチや、一度押すとオンし、もう一度押してオフするオルタネートタイプの押しボタンスイッチを用いることができる。本発明においては、操作性等の観点からオルタネートタイプのスイッチを好適に用いることができる。

アンプ装置４により増幅され、調整された音響信号を出力する観測装置としては、観測装置が入力した音響信号を認識することが可能な装置であれば特に制限なく用いることができる。このような観測装置としては、例えば、ヘッドフォンやイヤフォン、外部スピーカー等、パーソナルコンピュータや、タブレット端末機器、携帯電話等を挙げることができる。

ヘッドフォンやイヤフォン、外部スピーカー等を用いることにより、容易に心音又は肺音等を確認することができ、また、パーソナルコンピュータや、タブレット端末機器、携帯電話等の携帯端末機器等に接続することにより、心音又は肺音等の確認のほか、波形データとしての画像を表示、また、これらの記録を保存することができる。

具体的には、例えば、出力音響信号をアナログ信号としてパーソナルコンピュータに接続する場合には、パーソナルコンピュータの音声入力端子に接続する。そして、パーソナルコンピュータのスピーカーから音として出力させたり、パーソナルコンピュータに予めインストールされた波形表示ソフトや、周波数解析ソフトを用いて、図３に示すような心音や図４に示すような肺音の波形を画像として視認することができる。また、これらの解析データを継続的に観察したり、ＨＤＤやメモリカード等にデータを保存することもできる。

また、アンプ装置４から出力した音響信号を、無線ＬＡＮを介してデータ送信し、また、電話回線を通じて遠隔地で受信できるようにすることもできる。

このような本発明の電子聴診器によれば、より簡単な装置構成で、多様な生体への取り付けが可能であり、所望の周波数域のデータの観察や長時間の連続的な記録が可能な電子聴診器とすることができる。

本発明の電子聴診器１は、上記で説明したアンプ装置４、出力端子５、電源６、聴音センサ３を格納したセンサ格納部７が非常にコンパクトに設計され、ケース８内に収容されている。すなわち、本発明の電子聴診器１は、外部から電源を供給することなく、単体で動作するものであり、例えば、首に掛けたり、ポケット入れて携帯することが可能であり、必要時に手軽に使用することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。

例えば、電源回路に一定時間電源がオンの状態になっている場合に自動的にオフにする回路を組み込んで省電力設計としたり、電源がオンの状態になっている場合にＬＥＤが点灯するような回路を設けることにより、電源の切り忘れ防止機能を付加することもできる。

また、前記実施形態では、聴音センサ３内に１次アンプ３３を内蔵するように設けたが、１次アンプ３３をアンプ装置４に含むように構成することもできる。また、聴音センサ３内に１次アンプ３３とアンプ装置４を内蔵することもできる。

１ 電子聴診器
２ シリコンゴムシート部材
２１ シリコンゴムシート（１層目）
２２ シリコンゴムシート（２層目）
３ 聴音センサ
３１ 有機圧電フィルム
３２ パッケージ
３３ 一次アンプ
３４ シリコンゴム部材
３５ ケーブル
４ アンプ装置
４１ 電源回路
４２ 処理回路
４３ 制御回路
４４ 出力回路
５ 出力端子
６ 電源
７ センサ格納部（防振部材）
８ ケース

Claims (8)

1. 生体内で発生する音を振動として入力して電圧に変換し、音響信号とするための聴音センサと、
   前記聴音センサからの音響信号を増幅させるためのアンプ装置と、
   前記アンプ装置で増幅した音響信号を出力する出力端子と、
   前記聴音センサ及び前記アンプ装置に電力を供給する電源及び電源回路と、
   前記聴音センサを格納するためのセンサ格納部材と、
   前記、アンプ装置、出力端子、電源、電源回路及びセンサ格納部を収容するためのケースを備え、
   前記聴音センサが、音の振動を電圧に変換する有機圧電フィルムを有し、
   前記アンプ装置が、前記聴音センサで電圧に変換された音響信号を増幅するための処理回路と、
   前記処理回路で増幅した音響信号を、フィルタ回路で特定の周波数域の音響信号とするための制御回路と、
   前記処理回路で増幅し、前記制御回路で特定の周波数域とした音響信号を、前記出力端子から出力するための出力回路より構成されたことを特徴とする電子聴診器。
2. 前記聴音センサの表面にシリコンゴム部材が設けられ、そのシリコンゴム部材と接するようにシリコンゴムシート部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子聴診器。
3. 前記シリコンゴムシート部材が、厚さ０．１〜０．０５ｍｍのシリコンゴムシートを２枚積層したものであり、前記シリコンゴムシート部材の表面側のシリコンゴムシートが、着脱自在に保持されていることを特徴とする請求項２に記載の電子聴診器。
4. 前記有機圧電フィルムが平坦に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子聴診器。
5. 前記制御回路のフィルタ回路により１０〜２０００Ｈｚの範囲の周波数域の音響信号とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子聴診器。
6. 前記観測装置が、ヘッドフォン、スピーカー、パーソナルコンピュータ、携帯端末機器であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子聴診器。
7. 前記アンプ装置と前記観測装置との接続が、有線による接続又は無線による接続であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子聴診器。
8. 前記出力端子を複数設けることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子聴診器。