JP6327103B2 - 電子聴診器及び電子聴診器システム - Google Patents

Description

本発明は、人体内部から発生する可聴域の振動音を増幅させて聴く電子聴診器及び電子聴診器システムに関わり、人体の心音、心雑音、及び呼吸音の正確な聴き分け機能を高めることのできる電子聴診器及び電子聴診器システムに関するものである。

聴診器は、心臓や肺等からの音を聴く目的で、医師によって使用される医療器具である。聴診器の基本的な仕組みは、皮膚に直接あてる部分（チェストピース）で音を拾い、その音を分岐したゴム管を通じて両耳に伝えるというものである。

正常な心臓には、上に２つの心房と下に２つの心室の計４つの部屋があり、血液は常に一方向に流れ、この４つの部屋を通過する際に血液が逆流しないよう、心臓弁が機能するようになっており、該心臓弁の閉鎖時に心音が発生する。心雑音は弁の開閉、心室や大動脈の形状に異常がある場合に起こる血液の乱流によって生じる。心音及び心雑音はおおよそ３０〜１５００Ｈｚの周波数帯域に含まれるが、主要な音の成分はおおよそ３０〜８００Ｈｚであるといわれている。

一方、呼吸の際に肺で発せられる呼吸音は鎖骨の上から胸郭の最下部までの胸部全体で発せられる。呼吸音はおおよそ２５〜８００Ｈｚに含まれるが、健常者では１４０Ｈｚ前後に鋭いピークをもち、４００Ｈｚ以上の成分はないが、喘息患者では８００Ｈｚ程度までの周波数帯域を持つといわれている。

近年、救急医療現場や災害医療現場等の騒音の多い環境で聴診器を使用する場合においては、上記の心音、心雑音、及び呼吸音を正確に聴取することが困難な状況となっている。このような背景から、最近では、従来からの機械式聴診器を用いる代わりに、聴診音を一旦電気信号に変換し、電気回路により増幅処理を施し、音を１０倍程度に増幅して聴取できる電子聴診器が開発されている（例えば、特許文献１〜３）。

特開２００５−０５２５２１号公報 特開２００４−２６１２６４号公報 特開２００４−２４２８４９号公報

しかしながら、上記の電子聴診器の構造が複雑で大型化したものであり、コストもかかるため、従来の機械式聴診器のように手軽に取り扱うことができなかった。

また、医療経験は豊富であるが加齢により聴力が低下した医師が使用する場合や、担当医師が聴診する聴診音を研修医等の実習生にその場で聴かせて研修の成果を上げようとしても、期待に添える聴診器や聴診器システムが実在していなかった。

本発明は、以上のような従来の課題や医療現場からの要望を考慮してなされたものであり、周囲の雑音を捉えることなく、人体の心音、心雑音、及び呼吸音の聴診に適した電子聴診器及び電子聴診器システムを提供するものである。

上記課題を解決し得た本発明の電子聴診器は、人体内部から発生する可聴域の振動音を増幅させて聴く電子聴診器であって、該電子聴診器は、前記人体表面と接触するチェストピースと本体部と振動子を含むイヤホン部から構成されており、さらに、前記本体部は前記チェストピースの集音部に配置されるマイクと、前記マイクからの受音信号を電気信号に変換し、該電気信号を増幅する信号処理回路と、前記振動子を駆動する駆動回路と、前記マイク、前記信号処理回路、及び前記駆動回路を駆動させる電源部を含む点に特徴を有する。

上記電子聴診器において、前記振動子は、人体に接触させて、該接触部分から人体組織を振動させることにより音を伝えるダイナミック式骨伝導振動子であり、２０〜１２０００Ｈｚの振動の発生が可能であることが好ましい。

次に、本発明の電子聴診器システムは、人体内部から発生する可聴域の振動音を電気信号に変換して送受信する電子聴診器システムであって、該電子聴診器システムは、近距離無線通信ユニットを含む送信部と受信部とを有しており、前記送信部は、前記人体表面と接触するチェストピースと、前記チェストピースの集音部に配置されるマイクと、前記マイクからの受音信号を電気信号に変換する信号処理回路と、前記マイク、及び前記信号処理回路を駆動する電源部を含み、前記受信部は、前記電気信号を増幅する信号処理回路と、振動子を駆動する駆動回路と、前記振動子を含むイヤホン部と、前記信号処理回路、及び前記駆動回路を駆動する電源部を含む点に特徴を有する。

本発明の電子聴診器は、チェストピースに、本体部とイヤホン部を接続した簡単な構成であることから、従来の機械式聴診器のようにゴム管や耳管は必要でなく、軽量コンパクト化を実現することが可能となる。

また、本発明の電子聴診器は、チェストピースの集音部に配置されたマイクからの受音信号を電気信号に変換して増幅したものをイヤホン部にある振動子に伝達する構成であることから、例えば救急医療の現場のような騒音環境下においても、周囲の雑音を捉えることなく人体の心音、心雑音、及び呼吸音の聴診に適した電子聴診器を提供することが可能となる。また、例えば、加齢により聴力が低下した医師が使用する場合においても、本発明の電子聴診器を用いることでクリアな聴診音を聴くことが可能となる。さらに、耳を塞いだ状態で聴診音を聴く必要がないことから、患者と話しながらの場合でも聴診音を聴くことが可能となる。

また、本発明の電子聴診器システムは、近距離無線通信ユニットを含む送信部と受信部とを有していることから、例えば、医療チームの複数の人が同時に聴診して患者の症状を判断する必要がある場合や、担当医師が聴診する聴診音を、研修医等の実習生も同時に聴くことが必要な医療実習の現場においても、特に有効である。

本発明の実施形態１に係る電子聴診器の構成図である。 本発明の実施形態１に係る電子聴診器のイヤホン部にある振動子の周波数特性を示す図である。 本発明の実施形態２に係る電子聴診器システムの構成を示すブロック図である。

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電子聴診器１の構成を示したものである。電子聴診器１は、人体表面と接触するチェストピース２と、本体部Ａと、振動子３を含むイヤホン部Ｂから構成されている。

さらに、本体部Ａには、チェストピース２の集音部（図示せず）に配置されるマイク４と、該マイク４からの受音信号を電気信号に変換して、増幅する信号処理回路５と、振動子３を駆動する駆動回路６と、マイク４、信号処理回路５、及び駆動回路６を駆動する電源部（図示せず）が含まれている。

チェストピース２は、人体の皮膚に直接当てる部分であり、ラッパ状になった集音部を有する。従来の機械式聴診器や電子聴診器で使用されるチェストピースであれば、全て適用できる。本発明の実施の形態において、形状や機種等について特に限定されるものではない。

マイク４は、チェストピース２の集音部で拾った人体内部から発生する可聴域の振動音を電気信号に変換するものであり、チェストピース２の集音部に配置可能であれば、本発明の実施の形態において、形状や機種等について特に限定されるものではない。具体的には、例えば、市販のコンンデンサーマイクや、優れたＳ／Ｎ比と幅広い音声感度を持つＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）素子で構成されるシリコンマイク等を用いることが好ましい。

信号処理回路５は、マイク４と接続し、該マイク４からの受音信号を電気信号に変換し、該電気信号を増幅するものである。信号処理回路５は、受音信号を電気信号に変換して増幅する機能を有するものであれば、本発明の実施の形態において、形状や機種等について特に限定されるものではない。信号処理回路５を構成する部品としては、具体的には、例えば、市販のプリアンプ（マイクアンプ）を用いることが好ましい。

駆動回路６は、振動子３を駆動させるための所望の電圧を付与するものであり、本発明の実施の形態において、形状や機種等について特に限定されるものではない。

振動子３は、駆動回路６と接続し、チェストピース２の集音部で拾った人体内部からの振動音を出力するものである。信号処理回路５、及び駆動回路６からの電気信号を確実に受け取ることを考慮して、該振動子３は、例えば人体に接触させて、該接触部分から体組織を振動させることにより音を伝えるダイナミック式骨伝導振動子であることが好ましい。具体的には、骨伝導イヤホンに用いられるもので、ボイスコイルの内側及び外側の両領域にマグネットをそれぞれ配置させ、磁力を格段に強化し、ボイスコイルに供給される微弱な電流変化にも瞬時に反応し、これにより高音質化、電流消耗率の低減化が図れる構成を用いることがより好ましい。さらに、振動部が、振動板の中心側に取付けられるヨークとしての基板上面に、第１のマグネット及び第２のマグネットを配設し、該第１のマグネットの上面に第１のプレートを設けると共に、該第２のマグネットの上面に第２のプレートを設け、これら第１、第２のプレート間のギャップに該ボイスコイルを位置させて構成されたものを用いることがより一層好ましい。

前記電源部は、マイク４、信号処理回路５、及び駆動回路６を駆動するためのものである。本発明の実施の形態において、電源の種類について特に限定するものではないが、電子聴診器１の軽量コンパクト化や交流電源の取り出し作業の煩雑さを考慮して、該電源部は、例えば、単３または単４サイズのアルカリ電池、またはリチウム電池を使用することが好ましい。

なお、マイク４、信号処理回路５、駆動回路６、及び電源部をコンパクトに収納し、ユーザが電子聴診器１を実際に取り扱う場合の作業性や操作性を考慮して、例えば、ポリプロピレン樹脂からなる筐体を用いることが好ましい。また、該筐体へのチェストピース２の取付けや取り外しを、より一層簡略化させることを考慮して、例えば、該筐体の所望の位置に対して、該チェストピース２をねじ込みながら固定させる構成とするのが好ましい。さらに、筐体への振動子３を有する骨伝導イヤホンの取付けや取り外しを、より一層簡略化させることを考慮して、例えば、該筐体の所望の位置に対して、該骨伝導イヤホンのジャックピンが合致する構成とするのが好ましい。なお、該筐体の外形は角が立っていると扱い難いので、角を丸くした方が望ましい。

次に、本発明の実施の形態に係る電子聴診器１をユーザが使用する場合を説明する。

電子聴診器１の電源部の電源スイッチ（図示せず）をＯＮにすることにより、マイク４、信号処理回路５、駆動回路６に一定の電圧がかかる。これにより、チェストピース２の集音部で拾った人体内部からの振動音は、マイク４で電気信号に変換され、該電気信号は前記信号処理回路５で増幅され、該増幅された電気信号はイヤホン部Ｂの振動子３に伝達される。そして、ユーザは該振動子３を用いて構成された骨伝導イヤホンにより、クリアな聴診音を聴くことが可能となる。

＜検証＞
本発明の実施形態１に係る電子聴診器１を構成する振動子３の周波数特性を検証した。測定は、ＩＥＣ ６０３７３に規定されている、耳の後ろにある乳用突起（マストイド）に該振動子３を押し当てて使用する骨導補聴器の力出力を評価する方法に準じて、メカニカルカプラ（Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ社製人工マストイド４９３０）を用いて行った。

図２に、振動子３の周波数特性を示す。図２によれば、本発明の実施形態１に係る電子聴診器１を構成する振動子３は、２０Ｈｚから１２０００Ｈｚ程度までの範囲で振動の発生が可能であることがわかる。したがって、本発明の実施形態１に係る電子聴診器１は、２０Ｈｚから１００Ｈｚ程度の低周波数領域においても、確実に聴診することが可能である。

＜実施形態２＞
図３は、本発明の実施形態２に係る電子聴診器システム１１の構成を示すブロック図である。電子聴診器システム１１は、近距離無線通信ユニット１２ａ、１２ｂを含む送信部Ｃと受信部Ｄとを備えている。

送信部Ｃは、人体表面と接触するチェストピース２２と、該チェストピース２２の集音部に配置されるマイク４４と、該マイク４４からの受音信号を電気信号に変換する信号処理回路５５ａと、マイク４４、及び信号処理回路５５ａを駆動する電源部（図示せず）を備えている。

受信部Ｄは、電気信号を増幅する信号処理回路５５ｂと、振動子３３を駆動する駆動回路６６と、振動子３３を含むイヤホン部Ｅと、信号処理回路５５ｂ、駆動回路６６を駆動する電源部（図示せず）を備えている。

近距離無線通信ユニット１２ａ、１２ｂは、搬送波周波数に免許不要の２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ）帯を使用したものとして、低コストのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線ユニットを用いることが可能であるが、その他の例として、例えば「ＩｒＤＡ」方式の赤外線データ通信モジュールを設けたものなど、使用状況に応じて種々の方式を採用することが可能である。

振動子３３、マイク４４、信号処理回路５５ａ、５５ｂ、駆動回路６６については、実施形態１の電子聴診器１で述べたものと同様の仕様を用いることが可能である。

次に、本発明の実施形態２に係る電子聴診器システム１１を複数のユーザが使用する場合を説明する。

電子聴診器システム１１の送信部Ｃ及び受信部Ｄの電源部の電源スイッチ（図示せず）をそれぞれＯＮにすることにより、マイク４４、信号処理回路５５ａ、５５ｂ、駆動回路６６に一定の電圧がかかる。これにより、チェストピース２２の集音部で拾った人体内部からの振動音は、マイク４４を介して信号処理回路５５ａで電気信号に変換される。そして、該電気信号は、送信部Ｃの近距離無線通信ユニット１２ａと受信部Ｄの近距離無線通信ユニット１２ｂを介して、受信部Ｄの信号処理回路５５ｂに送られて増幅される。該増幅された電気信号はイヤホン部Ｅの振動子３３に伝達され、ユーザは該振動子３３を用いて構成された骨伝導イヤホンにより、クリアな聴診音を聴くことが可能となる。

１ 電子聴診器
２ チェストピース
３ 振動子
４ マイク
５ 信号処理回路
６ 駆動回路
Ａ 本体部
Ｂ イヤホン部
１１ 電子聴診器システム
１２ａ、１２ｂ 近距離無線通信ユニット
２２ チェストピース
３３ 振動子
４４ マイク
５５ａ、５５ｂ 信号処理回路
６６ 駆動回路
Ｃ 送信部
Ｄ 受信部
Ｅ イヤホン部

Claims (2)

1. 人体表面に接触して人体内部から発生する可聴域の振動音を増幅させて聴く電子聴診器であって、
   該電子聴診器は、前記人体表面と接触するチェストピースと本体部と振動子を含むイヤホン部から構成されており、
   さらに、前記本体部は前記チェストピースの集音部に配置されるマイクと、
   前記マイクからの受音信号を電気信号に変換し、該電気信号を増幅する信号処理回路と、
   前記振動子を駆動する駆動回路と、
   前記マイク、前記信号処理回路、及び前記駆動回路を駆動させる電源部を含み、
   前記振動子は、人体に接触させて、該接触部分から人体組織を振動させることにより音を伝えるダイナミック式骨伝導振動子であり、振動の周波数が２０〜１２０００Ｈｚであることを特徴とする電子聴診器。
2. 人体表面に接触して人体内部から発生する可聴域の振動音を電気信号に変換して送受信する電子聴診器システムであって、
   前記電子聴診器システムは、近距離無線通信ユニットを含む送信部と受信部とを有しており、
   前記送信部は、前記人体表面と接触するチェストピースと、
   前記チェストピースの集音部に配置されるマイクと、
   前記マイクからの受音信号を電気信号に変換する信号処理回路と、
   前記マイク、及び前記信号処理回路を駆動する電源部を含み、
   前記受信部は、前記電気信号を増幅する信号処理回路と、
   振動子を駆動する駆動回路と
   前記振動子を含むイヤホン部と、
   前記信号処理回路、及び前記駆動回路を駆動する電源部を含み、
   前記振動子は、人体に接触させて、該接触部分から人体組織を振動させることにより音を伝えるダイナミック式骨伝導振動子であり、振動の周波数が２０〜１２０００Ｈｚであることを特徴とする電子聴診器システム。

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