JP4192302B2 - 生体音検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の心臓や呼吸器系等の疾患を診断するために、生体内で生じる生体音を検出して、その生体音を表す生体音信号を出力する生体音検出装置に関し、特にその生体音検出装置に生体音が一層好適な状態で検出されるための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、心疾患や呼吸器系等の生体の疾患を診断するために、生体の所定部位の皮膚上に装着され、その生体内で生じる心音、呼吸音、胸膜音、動脈音、腸音等の生体音を検出してその生体音を表す生体音信号を出力する生体音検出装置を用いた診断が行われている。たとえば、胸部の皮膚上に装着される心音検出装置により心音を検出して心音図を測定し、その心音図から心疾患の診断が行なわれる。患者に心疾患がある場合は、その患者を測定して得られた心音図には、正常な心音に加えて、心疾患に起因して発生する心雑音が含まれるため、心疾患を診断することができるのである。
【０００３】
上記生体音検出装置は、生体音の音波すなわち生体音波が皮膚に伝達されることによる皮膚の振動を検出するものであり、皮膚の振動が生体音検出装置の皮膚側の開口からその生体音検出装置内の空気に伝達され、その空気の振動に基づいて生体音を検出する空気伝導形や、生体の皮膚に接触させられた生体音検出装置の一部材に皮膚の振動が伝達され、その一部材の振動に基づいて生体音を検出する直接伝導形がある。
【０００４】
上記空気伝導形の生体音検出装置には、ゲインの高い生体音信号を得るために、生体の皮膚と接触させられるハウジングの開口を比較的硬質の可撓性膜で塞いだ生体音検出装置が提案されている。たとえば、本出願人が先に出願した特願平９−１２０５３１号記載の心音検出装置がそれである。この心音検出装置によれば、空気伝導形であるので、直接伝導形の生体音検出装置と比較して経年変化が少なく堅牢であるという利点があることに加えて、開口部が塞がれることにより音響室が形成されるので、ゲインの高い生体音信号が得られるのである。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、上記可撓性膜は比較的硬質の材料、たとえば比較的硬質の樹脂等で構成されるため、装着時に被測定者に違和感を与えていた。
【０００６】
さらに、その可撓性膜と皮膚との間に体毛があることより、その可撓性膜と皮膚との間に空気層ができてしまう場合がある。一方、音波は２つの媒質の境界面でその一部が反射される性質があり、２つの媒質の固有音響抵抗Ｒの差が大きいほど反射率は高くなる。ここで固有音響抵抗Ｒとは媒質の密度ρとその媒質中の音速ｃとの積である。従って、空気層が形成されてしまうと、生体音波が皮膚から空気層へ伝達される際および空気層から可撓性膜へと伝達される際に、一部が反射されてしまい、生体音検出装置に検出される生体音が減少してしまうという問題が生じていた。
【０００７】
本発明は以上のような事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、生体音検出装置の装着時の違和感を軽減し、且つその生体音検出装置に生体音が好適に検出される生体音検出装置の装着用シートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、底部に開口を有してその開口側が生体の皮膚上に密着させられるハウジングと、その開口部を塞ぐ比較的硬質の可撓性膜と、そのハウジング内に設けられて振動板の振動を電気信号に変換するマイクロホンとを備えてその生体の皮膚上に装着される生体音検出装置であって、前記可撓性膜の前記生体の皮膚と接触させられる側の面に貼り付けられ、且つその生体の皮膚と略同様の硬さを有す第１の軟質シートをさらに備えることにある。
好ましくは、ハウジングの開口部の周囲に設けられた底部の、生体の皮膚と接触させられる側の第２の面に貼り付けられ、且つ第１の軟質シートと同様の材質で構成された第２の軟質シートをさらに備える。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、生体の皮膚と略同様の硬さを有する装着用シートが、可撓性膜と皮膚との間に介在させれられることにより、生体音検出装置の装着時の違和感が軽減され、さらに、可撓性膜が接触する皮膚の表面の毛が装着用シートにより隙間なく覆われる、すなわち、可撓性膜と皮膚との間に空気層ができないので、その空気層の境界面で生体音波が反射されることがなくなり、且つ空気の密度よりも装着用シートの密度の方が皮膚の密度に近く、空気中の音速よりも装着用シート中の音速の方が皮膚中の音速に近い、すなわち、空気の固有音響抵抗Ｒよりも装着用シートの固有音響抵抗Ｒの方が皮膚の固有音響抵抗Ｒに近いことから、生体の皮膚と装着用シートとの境界面での生体音の反射も比較的少ないので、生体が毛深いことに起因して生体音検出装置に検出される生体音の減少が好適に防止される。
【００１０】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記生体音検出装置の装着用シートは、前記生体の皮膚と、密度および媒質中の音速の少なくとも一方が略同様の値を有するものである。このようにすれば、装着用シートの固有音響抵抗Ｒが生体の皮膚の固有音響抵抗Ｒにより近づくことから、生体の皮膚と装着用シートとの境界面での生体音の反射が一層減少するので、生体が毛深いことに起因して生体音検出装置に検出される生体音の減少が一層好適に防止される。
【００１１】
また、好適には、前記装着用シートは、前記可撓性膜の皮膚との接触面に貼りつけられているものである。このようにすれば、測定毎に前記装着用シートを前記可撓性膜と皮膚との間に介在させる手間が不要になる。
【００１２】
また、好適には、前記装着用シートは、前記生体音検出装置の前記生体の皮膚と接触する面と、その皮膚との間の全部に介在させられるものである。このようにすれば、前記可撓性膜の皮膚との接触面以外において、生体の皮膚と接触する生体音検出装置の接触面とその皮膚との間にも前記装着用シートが介在させられるので、生体音検出装置の装着時の違和感が一層軽減される。
【００１３】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用され、生体音として心音を検出する心音検出装置１０の外観を示す斜視図であり、図２はその構成を説明する断面図であって、生体の胸部中央の表皮１１上の所定の心音検出部位に載置された心音検出装置１０の断面図が示されている。図１および図２において、心音検出装置１０は、ＡＢＳ樹脂等の比較的硬質な材料により構成され、一方向が開口している偏平な円柱状の上ハウジング１２と、同様に比較的硬質な材料により構成され、両方向が開口している偏平な円柱状の下ハウジング１４とが、上ハウジング１２の開口側に設けられた環状突起１６と、下ハウジング１４の底部１８が設けられていない側の開口に設けられた環状突起２０とが嵌合することにより全体として一方向に開口する偏平な円柱上の筐体２２を成している。
【００１５】
下ハウジング１４の底部１８は中央に比較的大きな円形穴２４を有し、その底部１８の上ハウジング１２側がある側とは反対側に位置する面が生体の表皮１１に接触させられる側の面になるのである。
【００１６】
上記上ハウジング１２と下ハウジング１４とで形成された筐体２２の内部において、下ハウジング１４の底部１８には、シリコンゴム等の軟質部材により構成され、外側直径が筐体２２の内側の直径に等しく且つ内側直径が底部１８の円形穴２４の直径よりもやや小さい環状の振動吸収体２８が嵌め付けられて、下ハウジング１４からの振動を吸収する。
【００１７】
さらに、その振動吸収体２８の底部１８とは反対側の面には、比較的硬質の樹脂により構成され、直径が筐体２２の内側直径よりもやや短い円形の縁部２９と、その縁部２９の中央に位置し外周直径が振動吸収体２８の内側直径と等しい凸部３０とを有する皿型部材３２が、その凸部３０が振動吸収体２８の中央の穴を貫通するように嵌め付けられている。
【００１８】
上記皿型部材３２の凸部３０の表皮１１側には、底側ほど小径となるテーパ状の集音穴３４が形成されており、下ハウジング１４の開口と略平行に開口する集音穴３４の表皮１１側の開口部は、キャップ状をなして凸部３０の側壁面に嵌め着けられた比較的硬質の可撓性樹脂膜３６により塞がれている。この可撓性樹脂膜３６は、たとえば０．１ｍｍ程度のポリ塩化ビニル樹脂等、聴診器の偏平押圧部の押圧面に設けられる可撓性樹脂膜と同様のものであり、集音穴３４の内部において音響室を形成する。
【００１９】
また、上記皿型部材３２の凸部３０の表皮１１とは反対側には、円筒部材３８が備えられることにより、マイクロホン４０を収容するための収容室４２が形成されている。そして、円筒部材３８の集音穴３４側の端面には、中央にマイクロホン４０の直径よりも小さい直径を有する貫通孔４４を備えた円形の振動吸収シート４６が、集音穴３４の開口面に対して略水平に固設されている。さらに、その振動吸収シート４６の収容室４２と反対側には、その振動吸収シート４６の面方向に垂直な振動を可能とするために、厚み方向において振動吸収シート４６よりも薄い円形室４７が形成されている。
【００２０】
上記振動吸収シート４６はブチルゴム等の振動吸収性の材料により構成され、振動吸収シート４６に振動が伝播されていない状態ではマイクロホン４０の重さで振動吸収シート４６が撓まない程度の厚み方向の応力が必要であるため、好適には厚さが1.0 〜2.0 mmのものである。この振動吸収シート４６に振動が伝播すると、振動吸収シート４６は面方向に垂直に振動して伝播してきた振動を吸収し、特に５０Ｈｚ以下の振動を好適に除去するローパスフィルタとして機能する。そして、心音の周波数は５０Ｈｚ以上（たとえばII音は１００〜１５０Ｈz ）であるので、低周波数側のノイズを取り除いた好適な状態で心音が検出できる。
【００２１】
マイクロホン４０は、収容室４２において振動吸収シート４６の貫通孔４４を塞ぐように接着剤等により固設され、その貫通孔４４側に開口するマイクロホンケース４８と、そのマイクロホンケース４８内においてその貫通孔４４側に振動吸収シート４６と平行となるように収容されて電極として機能する振動板５０と、その振動板５０と0.01〜0.05mm程度の僅かな隙間を隔てて対向する固定電極５２と、そのマイクロホンケース４８の貫通孔４４とは反対側において導線５４と接続される一対の接続端子５６と、その一対の接続端子５６間を絶縁する絶縁部材５８とを備えた静電容量型マイクロホン、すなわちコンデンサ型マイクロホンであり、振動板５０が振動させられることにより皮膚１１からの心音を検出し、その心音を表す心音信号を出力する。
【００２２】
上記皿型部材３２の振動吸収体２８と接している側とは反対側の面は重り６０と接している。その重り６０は、鉛、銅、鉄等の比較的比重の重い材料で構成され、好適には８０〜１５０ｇ程度の重さとされた、直径が皿型部材３２の縁部２９の直径と等しい偏平な円柱形であり、皿型部材３２と接している側とは反対側の面、すなわち上ハウジング１２の内側平面６２と向かい合う面の中央部と、その上ハウジングの内側平面６２の中央部との間には、前記振動吸収体２８と同じ材質で構成された振動吸収体６４が固設され、上ハウジング１２からの振動を吸収するとともに、振動吸収体２８と振動吸収体６４とによって重り６０が浮動状態で挟持されることにより、重り６０の位置ずれが抑制される。この重り６０が上記のように比較的重い比重の材料で構成され且つ上記の重量を有していることから、生体外からの雑音が重り６０により遮音され、且つ心音検出装置１０が好適な一定の押圧力で生体の皮膚１１を押圧するので、安定した再現性のある心音信号が検出できる。さらに、心音検出装置１０全体の共振周波数が心音の周波数よりも低周波数域となることから、生体内からの心音のエネルギーが生体音検出装置１０を振動させるエネルギーとして消費されることがないので、心音がマイクロホン４０に効率よく検出される。
【００２３】
上記重り６０の直径および皿型部材３２の縁部２９の直径は、前述したように筐体２２の内側直径よりもやや短くされ、さらに重り６０と上ハウジング１２との間には振動吸収体６４が固設されているので、その筐体２２と、重り６０および皿型部材３２との間には密閉された空気室６６が形成される。生体外からの環境雑音は、この密閉された空気室６６と筐体２２の境界面で反射され、或いは空気室６６内で共鳴することなく吸収されるので、環境雑音が空気室６６の内側に備えられたマイクロホン４０に検出されることが抑制される。
【００２４】
また、テーパ状の集音穴３４と収容室４２との間は、一端がテーパ状集音穴３４と連通し他端が収容室４２と連通する連通路６８により連通させられ、さらに、絶縁部材５８には、その絶縁部材５８を貫通する気圧調整孔７０が設けられ、振動板５０の両面の気圧が同一となるように調整されているので、テーパ状の集音穴３４内の圧力の変動成分（ＡＣ成分）のみがマイクロホン４０に検出される。
【００２５】
そして、マイクロホン４０の接続端子に接続された導線５４は、皿型部材３２および重り６０の一部に設けられた穴７２を通って、筐体２２の側面に設けらた貫通穴７４に差し込まれたコード７５の先端の接続端子７６に接続されている。
【００２６】
また、前記可撓性樹脂膜３６の皮膚１１と接触させられる側の面には軟質シート７７が貼りつけられている。この軟質シート７７は、本実施例の装着用シートを構成するものであって、たとえば0.5 〜2.0 mm程度の厚みを有しているとともに、たとえばＪＩＳ Ａ型スプリング式硬さ試験機で１°〜１５°程度の人体の皮膚と略同様の硬さを備え、さらに皮膚１１と同様の密度を有する弾性体或いはゲル状粘性体である。この軟質シート７７の存在により、心音検出装置１０が皮膚１１上に装着されたときの違和感を軽減できるとともに、皮膚１１上の体毛７８を覆うことができる、すなわち、可撓性樹脂膜３６と皮膚１１との間に空気層ができないので、生体内からの心音がその空気層で反射されることがなくなる。また、軟質シート７７は皮膚１１の密度と略同様の密度を備えていることから、軟質シート７７の固有音響抵抗Ｒと皮膚１１の固有音響抵抗Ｒとは比較的一致しているとみることができるので、皮膚１１と軟質シート７７との境界面での反射も少なく、且つ軟質シート７７は上記のように比較的薄いことから、軟質シート７７中での心音の吸収も少ないので、皮膚１１から心音検出装置１０内に伝播する心音の減少が抑制される。
【００２７】
さらに、前記下ハウジング１４の底部１８の皮膚１１側の面には、前記軟質シート７７と同様の材質で構成され、底部１８の皮膚側の面と略同一の環状の軟質シート８０が貼りつけられている。この環状の軟質シート８０は、心音検出装置１０が皮膚１１上に装着されたときの違和感を軽減するとともに、下ハウジング１８が直接皮膚１１に装着された場合よりも、生体組織中を伝播して心音検出装置１０に到達する環境雑音を一層好適に遮断する。さらに、心音検出装置１０の装着された部位の皮膚１１に多少の凹凸があっても、軟質シート８０がその皮膚１１に密着するので、心音検出装置１０の装着位置がずれることが防止される。
【００２８】
図３は、前記軟質シート７７が装着されていない従来の心音検出装置８２において、空気層ができてしまうことによって、心音検出装置８２に検出される心音が減少することを説明する図であり、心音検出装置８２が生体の皮膚１１上の所定の心音検出部位に装着された状態が示されている。
【００２９】
図３において、皮膚１１上の体毛７８により、心音検出装置８２の皮膚との接触面８４と皮膚１１との間に空気層８６が形成されている。この状態において、心音波８８が皮膚１１から空気層８６に進む際、および空気層８６から心音検出装置８２へ進む際に一部が反射波９０として反射されるので、心音検出装置８２に検出される心音波８８が減少してしまう。
【００３０】
上述のように、本実施例によれば、皮膚１１と略同様の硬さを有する軟質シート７７が、可撓性樹脂膜３６と皮膚１１との間に介在させれられることにより、心音検出装置１０の装着時の違和感が軽減され、さらに、可撓性樹脂膜３６が接触する皮膚１１の表面の体毛７８が軟質シート７７により隙間なく覆われる、すなわち、可撓性樹脂膜３６と皮膚１１との間に空気層ができないので、その空気層の境界面で心音波８８が反射されることがなくなり、且つ空気の密度よりも軟質シート７７の密度の方が皮膚１１の密度に近く、空気中の音速よりも軟質シート７７中の音速の方が皮膚１１中の音速に近い、すなわち、空気の固有音響抵抗Ｒよりも装着用シートの固有音響抵抗Ｒの方が皮膚１１の固有音響抵抗Ｒに近いことから、皮膚１１と軟質シート７７との境界面での心音の反射も比較的少ないので、生体が毛深いことに起因して心音検出装置１０に検出される心音の減少が好適に防止される。
【００３１】
また、本実施例によれば、軟質シート７７は皮膚１１と略同様の密度を有するものであるので、軟質シート７７の固有音響抵抗Ｒが皮膚１１の固有音響抵抗Ｒにより近づくことから、皮膚１１と軟質シート７７との境界面での心音の反射が一層減少するので、生体が毛深いことに起因して心音検出装置１０に検出される心音の減少が一層好適に防止される。
【００３２】
また、本実施例によれば、軟質シート７７は、可撓性樹脂膜３６の皮膚１１との接触面に貼りつけられているので、測定毎に軟質シート７７を可撓性樹脂膜３６と皮膚１１との間に介在させる手間が不要になる。
【００３３】
また、本実施例によれば、可撓性樹脂膜３６の皮膚１１との接触面に貼りつけられる軟質シート７７に加えて、環状の軟質シート８０が下ハウジング１４の底部１８と皮膚１１との間に介在させられているので、心音検出装置１０の装着時の違和感が一層軽減される。
【００３４】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３５】
たとえば、前述の実施例では、軟質シート７７、８０は、心音検出装置１０の一部として予め可撓性樹脂膜３６または下ハウジング１４の底部１８に貼りつけられていたが、心音検出装置１０とは別に軟質シート７７、８０と同様の材質の装着用シートが心音検出装置１０と皮膚１１との間に介在させられてもよい。
【００３６】
また、前述の実施例では、マイクロホン４０には、静電容量型マイクロホンが用いられていたが、圧電型マイクロホンやムービングコイル型マイクロホンであってもよい。
【００３７】
その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である心音検出装置１０の斜視図である。
【図２】図１の実施例の心音検出装置１０の断面図である。
【図３】空気層により生体内からの心音波の一部が反射される状態を説明する図である。
【符合の説明】
１０：心音検出装置
１１：皮膚
１２：上ハウジング
１４：下ハウジング
３６：可撓性樹脂膜
４０：マイクロホン
７６、８０：軟質シート（装着用シート）

Claims (2)

1. 底部に開口を有して該開口側が生体の皮膚上に密着させられるハウジングと、該開口部を塞ぐ比較的硬質の可撓性膜と、該ハウジング内に設けられて振動板の振動を電気信号に変換するマイクロホンとを備えて該生体の皮膚上に装着される生体音検出装置であって、
   前記可撓性膜の前記生体の皮膚と接触させられる側の第１の面に貼り付けられ、且つ該生体の皮膚と略同様の硬さを有する第１の軟質シートをさらに備えた、生体音検出装置。
2. 前記ハウジングの前記開口部の周囲に設けられた底部の、前記生体の皮膚と接触させられる側の第２の面に貼り付けられ、且つ前記第１の軟質シートと同様の材質で構成された第２の軟質シートをさらに備えた、生体音検出装置。

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