JP7073879B2 - 生体音測定装置、生体音測定支援方法、生体音測定支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、生体の体表面に接触させて用いられる生体音測定装置と、この生体音測定装置による生体音の測定を支援する生体音測定支援方法及びプログラムに関する。

気道及び肺胞を換気するための気流の音としての呼吸音、喘鳴又は胸膜摩擦音等の病的状態で発生する呼吸時の異常音である副雑音、又は心音等の生体音を、マイクロフォン等を利用して電気信号として取り出す装置が知られている。

特許文献１には、呼吸音を検出する呼吸計測装置が記載され、計測装置の装着の判別を、集音部材の内部に配置した光源と集音部材の外部に設けた光検出器を用いて行う点が記載されている

特許文献２には、生体音収集装置が記載され、集音部の生体面への接触を検出する接触センサを用いて、集音部の生体面との接触状態を判別する点が記載されている。

特許文献３には、生体音検査装置が記載され、生体音測定部の位置が適正かどうかを、検出した生体音の信号処理により判別する点が記載されている。

特許文献４には、１つのマイクロフォンによって異なる位置にて測定した複数の音の比較、又は、異なる位置に貼られた複数のマイクロフォンにより測定した複数の音の比較によって、装置の最適な装着位置を判定することが記載されている。

特開２０１７－７４１９０号公報 特開２０１５－２００３０号公報 国際公開第１１／１１４６６９号パンフレット 特開２０１２－２４３９１号公報

生体の診断に必要な生体音を測定する生体音測定装置においては、生体音の測定精度の向上が求められる。生体音の測定精度を向上させるためには、生体音測定装置と生体の体表面との接触状態や生体音測定装置の接触される体表面上の位置が所定の条件を満たす必要がある。

特許文献１，２に記載された装置は、光源及び光検出器や接触センサによって、体表面との接触状態が良好かどうかを判定している。しかし、光検出器や接触センサでは、接触状態を正確に判定することは難しい。

特許文献３，４に記載された装置は、測定音の解析によって装置の位置が最適かどうかを判定している。しかし、測定音の解析だけでは、この判定を精度よく行うことは難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体の体表面との接触状態及びこの体表面に対する装置の接触位置の一方又は両方が生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを高精度に判定して、生体音の測定精度の向上を図ることのできる生体音測定装置、生体音測定支援方法、及び生体音測定支援プログラムを提供することを目的とする。

（１）
生体の体表面に押圧された状態にて前記体表面によって密閉される空間を形成する部材を有し、前記空間の圧力変動に基づいて前記生体の生体音を測定する生体音測定装置であって、
前記部材の前記空間に配置され、前記体表面側に向けて音を発生する発音部と、
前記部材の前記空間に配置され、前記発音部から発生された前記音の反射音を測定する測音部と、
前記測音部により測定された前記反射音に基づいて、前記体表面に対する前記部材の接触状態又は接触位置が前記生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、前記条件が満たされていないと判定した場合に報知を行う制御部と、を備える生体音測定装置。

この構成によれば、接触状態又は接触位置が条件を満たすかどうかの判定を高精度に行うことができ、生体音の測定精度の向上を図ることができる。

（２）
（１）記載の生体音測定装置であって、
前記制御部は、前記測音部により測定された前記反射音の強度が予め決められた閾値を下回る場合に、前記接触状態が前記条件を満たしていない、と判定する生体音測定装置。

この構成によれば、接触状態が条件を満たしているか否かを高精度に判定することができる。

（３）
（２）記載の生体音測定装置であって、
前記制御部は、前記反射音の強度が前記閾値以上の状態であって、更に、前記発音部による前記音の発生タイミングと、前記測音部により測定された当該音の反射音の測定タイミングとの差が予め決められた第一範囲にあり、且つ、前記反射音の強度が予め決められた第二範囲にある場合に、前記接触位置が前記条件を満たしていないと判定する生体音測定装置。

この構成によれば、接触位置が条件を満たしているか否かを高精度に判定することができる。

（４）
（３）記載の生体音測定装置であって、
前記制御部は、前記反射音の強度が前記閾値以上の状態であって、更に、前記発音部による前記音の発生タイミングと、前記測音部により測定された当該音の反射音の測定タイミングとの差が前記第一範囲外にある、又は、前記反射音の強度が前記第二範囲外にある場合に、前記接触状態が前記条件を満たしていると判定する生体音測定装置。

この構成によれば、接触位置と接触状態が条件を満たしているか否かを高精度に判定することができる。

（５）
（１）記載の生体音測定装置であって、
前記制御部は、前記発音部による前記音の発生タイミングと、前記測音部により測定された当該音の反射音の測定タイミングとの差が予め決められた第一範囲にあり、且つ、前記反射音の強度が予め決められた第二範囲にある場合に、前記接触位置が前記条件を満たしていないと判定する生体音測定装置。

この構成によれば、接触位置が条件を満たしているか否かを高精度に判定することができる。

（６）
（１）から（５）のいずれか１つに記載の生体音測定装置であって、
前記部材の前記空間に配置された、前記発音部から発生される前記音よりも低い周波数域の音を測定する音測定素子を更に備え、
前記制御部は、前記接触状態及び前記接触位置の一方又は両方が前記条件を満たすと判定した状態にて前記音測定素子によって測定される音のうちの予め決められた周波数域の音を前記生体音として記憶する生体音測定装置。

この構成によれば、生体音の測定と反射音の測定を別のデバイスによって行うことができ、制御を簡易化することができる。

（７）
（１）から（５）のいずれか１つに記載の生体音測定装置であって、
前記測音部は、前記発音部から発生される前記音と当該音よりも低い周波数域の音とを測定するものであり、
前記制御部は、前記接触状態及び前記接触位置の一方又は両方が前記条件を満たすと判定した状態にて前記測音部によって測定される音のうちの前記発音部から発生される前記音とは異なる予め決められた周波数域の音を前記生体音として記憶する生体音測定装置。

この構成によれば、生体音の測定と反射音の測定を同じデバイスによって行うことができ、製造コストの削減が可能になる。また、発音部の面積を増やすことが可能となり、接触状態又は接触位置が条件を満たすかどうかの判定を高精度に行うことができる。

（８）
（６）又は（７）記載の生体音測定装置であって、
前記予め決められた前記周波数域は、１０Ｈｚ以上１．５ｋＨｚ以下である生体音測定装置。

この構成によれば、生体音としての肺音の測定精度を向上させることが可能になる。

（９）
（１）から（８）のいずれか１つに記載の生体音測定装置であって、
前記発音部は、前記部材の前記空間を形成している内壁に沿って形成されており、
前記発音部の発音面は、前記部材の押圧方向に垂直な面に対し、前記体表面から離れる方向に傾斜している生体音測定装置。

この構成によれば、発音部から生体内に音を効率よく届けることができる。

（１０）
生体の体表面に押圧された状態にて前記体表面によって密閉される空間を形成する部材と、前記部材の前記空間に配置され前記体表面側に向けて音を発生する発音部と、前記部材の前記空間に配置され前記発音部から発生された前記音の反射音を少なくとも測定する測音部と、を有し、前記空間の圧力変動に基づいて前記生体の生体音を測定する生体音測定装置による前記生体音の測定を支援する生体音測定支援方法であって、
前記測音部により測定された前記反射音に基づいて、前記体表面に対する前記部材の接触状態又は接触位置が前記生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、前記条件が満たされていないと判定した場合に報知を行うステップを備える生体音測定支援方法。

この方法によれば、接触状態又は接触位置が条件を満たすかどうかの判定を高精度に行うことができ、生体音の測定精度の向上を図ることができる。

（１１）
生体の体表面に押圧された状態にて前記体表面によって密閉される空間を形成する部材と、前記部材の前記空間に配置され前記体表面側に向けて音を発生する発音部と、前記部材の前記空間に配置され前記発音部から発生された前記音の反射音を少なくとも測定する測音部と、を有し、前記空間の圧力変動に基づいて前記生体の生体音を測定する生体音測定装置による前記生体音の測定を支援する生体音測定支援プログラムであって、
前記測音部により測定された前記反射音に基づいて、前記体表面に対する前記部材の接触状態又は接触位置が前記生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、前記条件が満たされていないと判定した場合に報知を行うステップをコンピュータに実行させるための生体音測定支援プログラム。

このプログラムによれば、接触状態又は接触位置が条件を満たすかどうかの判定を高精度に行うことができ、生体音の測定精度の向上を図ることができる。

本発明によれば、生体の体表面との接触状態及びこの体表面に対する装置の接触位置の一方又は両方が生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを高精度に判定して、生体音の測定精度の向上を図ることのできる生体音測定装置、生体音測定支援方法、及び生体音測定支援プログラムを提供することができる。

本発明の生体音測定装置の一実施形態である生体音測定装置１の概略構成例を示す側面図である。 図１に示す生体音測定装置１におけるＡ－Ａ線に沿った断面模式図である。 図２に示す測定ユニット３の破線で示す範囲Ａの部分を押圧方向から見た模式図である。 図３において音響インピーダンス整合層３７の図示が省略された図である。 生体音測定装置１の測定ユニット３を体表面Ｓに押圧している状態を示す模式図である。 生体音測定装置１の測定ユニット３を体表面Ｓに押圧している状態を示す模式図である。 図１に示す生体音測定装置１の動作例を説明するためのフローチャートである。 測定ユニット３の断面の変形例を示す図である。 図８に示す測定ユニット３の範囲Ａを押圧方向から見た図であって、音響インピーダンス整合層３７の図示が省略されている図である。 生体音測定装置１の動作の第一の変形例を説明するためのフローチャートである。 生体音測定装置１の動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。

（実施形態の生体音測定装置の概要）
まず、本発明の生体音測定装置の実施形態の概要について説明する。実施形態の生体音測定装置は、測定ユニットを人の肋間に押し当てて、生体音の一例としての肺音（呼吸音及び副雑音）を測定ユニットにより測定し、測定音に副雑音としての喘鳴が含まれると判定した場合に、その旨を報知する。このようにすることで、被測定者への投薬の要否の判断、被測定者を病院に連れて行くかどうかの判断、又は医師による被測定者の診断等を支援するものである。

実施形態の生体音測定装置は、肺音を測定するための音測定素子を収容するハウジングを有する測定ユニットを備え、このハウジングにおける音測定素子が収容される内部の空間を体表面によって密閉し、この状態におけるこの空間の圧力変動を音測定素子により測定することで、生体の肺音の測定を行う。

このハウジング内には、検査音を体表面側に向けて発生させる発音部と、この検査音の反射音を測定する測音部とが収容されている。測定ユニットが生体の体表面に接触された状態にて、発音部からテスト音を体表面に向けて発し、このテスト音の反射音を測音部にて測定する。

測定ユニットが接触されている体表面の下方に骨等の硬い生体組織があると、例えばテスト音の反射音の強度は大きくなる。また、骨の存在している深さによって、テスト音が発音されてから反射音が測定されるまでの時間が変わる。更に、測定ユニットと体表面との間に例えば隙間があり、ハウジングの空間の密閉状態が不完全であると、密閉状態が完全である場合と比較して、反射音の強度は低下する。

実施形態の生体音測定装置は、この反射音の測定結果を用いることで、測定ユニットと体表面との接触状態及び測定ユニットの接触位置が、肺音の測定に必要な条件を満たしているか否かを判定する。そして、条件が満たされていない場合には、測定ユニットの体表面への押し当て方の変更や押し当て位置の変更を促す報知を行うことで、肺音の正確な測定を支援する。以下、実施形態の生体音測定装置の具体的な構成例について説明する。

（実施形態）
図１は、本発明の生体音測定装置の一実施形態である生体音測定装置１の概略構成例を示す側面図である。

図１に示すように、生体音測定装置１は、樹脂又は金属等の筐体で構成された本体部１ｂを有し、この本体部１ｂの一端側にはヘッド部１ａが設けられている。

本体部１ｂの内部には、全体を統括制御する制御部４と、動作に必要な電圧を供給する電池５と、液晶表示パネル又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル等によって画像を表示する表示部６と、が設けられている。

制御部４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含み、プログラムにしたがって生体音測定装置１の各ハードウェアの制御を行う。制御部４のＲＯＭには、生体音測定支援プログラムを含むプログラムが記憶されている。

ヘッド部１ａには、生体音測定装置１の長手方向と略直交する方向の一方側（図１において下方側）へ突出する測定ユニット３が設けられている。測定ユニット３の先端には、被測定者である生体の体表面Ｓに接触されて体表面Ｓからの圧力を受ける受圧部３ａが設けられている。

生体音測定装置１は、使用者の手Ｈａの例えば人差し指がヘッド部１ａにおける測定ユニット３の背面に置かれた状態で、測定ユニット３の受圧部３ａがこの人差し指によって体表面Ｓに押圧されて使用される。以下では、受圧部３ａが体表面Ｓに対して押圧される方向を押圧方向（図１中の上から下に向かう方向）という。

図２は、図１に示す生体音測定装置１におけるＡ－Ａ線に沿った断面模式図である。

測定ユニット３は、体表面Ｓに押圧された状態にて体表面Ｓによって密閉される収容空間ＳＰ１を形成する部材である有底筒状のハウジング３１と、ハウジング３１の収容空間ＳＰ１に形成された音を測定する音測定素子Ｍ１、発音部３５、測音部３６、及び音響インピーダンス整合層３７と、収容空間ＳＰ１を外側から閉じると共にハウジング３１を覆うハウジングカバー３２と、を備える。

測定ユニット３は、ハウジングカバー３２の一部が露出された状態にて、ヘッド部１ａを構成する筐体２に形成された開口部に嵌合されて、筐体２に固定されている。

ハウジングカバー３２の筐体２からの露出部分の先端部は平面又は曲面となっており、この平面又は曲面が図１の受圧部３ａを構成している。

ハウジング３１の外形は、図２中の下方向に向かって略凸型であり、樹脂又は金属等の空気より音響インピーダンスが高くかつ剛性の高い材料によって構成されている。ハウジング３１は、体表面Ｓに接触された状態において、収容空間ＳＰ１の内部に、外部から音が伝わらないように、音測定素子Ｍ１の測定周波数帯の音を反射する材料にて構成されている。

ハウジングカバー３２は、有底筒状の部材であり、その中空部の形状は、ハウジング３１の外壁形状とほぼ一致している。

ハウジングカバー３２は、音響インピーダンスが人体、空気、又は、水に近い素材でかつ生体適合性の良い可撓性を有する材料によって構成される。ハウジングカバー３２の材料としては、例えばシリコーン又はエラストマ等が用いられる。

音測定素子Ｍ１は、生体音測定装置１が測定対象とする肺音を測定するためのものであり、例えば、肺音の周波数域（一般的には１０Ｈｚ以上１．５ｋＨｚ以下）よりも広い帯域（例えば１０Ｈｚ以上１０ｋＨｚ以下の周波数域）の音を測定するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）型マイクロフォン又は静電容量型マイクロフォン等で構成されている。

音測定素子Ｍ１は、図示省略のリード線等によって図１に示す制御部４と電気的に接続されており、測定した音の情報を制御部４に伝達する。

発音部３５は、体表面Ｓ側に向けて音を発生するデバイスであり、本実施形態では、電気信号を圧力振動波に変換する１つ又は複数の圧電素子を有する超音波トランスデューサによって構成されている。発音部３５から発生される音の周波数は、肺音の周波数域（一般的には１０Ｈｚ以上１．５ｋＨｚ以下）よりも高い周波数（例えば数ＭＨｚ）となっている。

発音部３５は、図示省略のリード線等によって制御部４と電気的に接続されており、制御部４の指示にしたがって音を発生させる。

測音部３６は、発音部３５から発生された音が生体内で反射して得られるこの音の反射音を測定するデバイスであり、本実施形態では、圧力振動波を電気信号に変換する１つ又は複数の圧電素子を有する超音波トランスデューサによって構成されている。測音部３６の測定可能な音の周波数域は、発音部３５から発せられる音の周波数域と一致している。

測音部３６は、図示省略のリード線等によって制御部４と電気的に接続されており、ここで測定された音の信号は制御部４に伝達される。

音響インピーダンス整合層３７は、発音部３５の圧電素子が形成された発音面３５ａと、測音部３６の圧電素子が形成された測音面３６ａとに接合されており、体表面Ｓと発音部３５及び測音部３６とのインピーダンスを整合するための層である。

音響インピーダンス整合層３７は、音響インピーダンスが人体、空気、又は、水に近い素材でかつ生体適合性の良い可撓性を有する材料によって構成される。音響インピーダンス整合層３７の材料としては、例えばシリコーン又はエラストマ等が用いられる。

図３は、図２に示す測定ユニット３の破線で示す範囲Ａの部分を押圧方向から見た模式図である。図４は、図３において音響インピーダンス整合層３７の図示が省略された図である。

図２及び図３に示すように、ハウジング３１の収容空間ＳＰ１を形成している内壁のうちの体表面Ｓ側の端部３１ｈには、端部３１ｈに沿った平面形状が円環状の音響インピーダンス整合層３７が形成されている。

図２及び図４に示すように、ハウジング３１の端部３１ｈには、更に、端部３１ｈに沿った平面形状が半円環状の発音部３５と、端部３１ｈに沿った平面形状が半円環状の測音部３６と、が固定されている。

図２に示すように、発音部３５の発音面３５ａは、押圧方向に垂直な面に対して体表面Ｓから離れる方向に傾斜しており、端部３１ｈ側の端部が収容空間ＳＰ１の中心側の端部よりも体表面Ｓ側に位置している。測音部３６の測音面３６ａも同様に、押圧方向に垂直な面に対して体表面Ｓから離れる方向に傾斜しており、端部３１ｈ側の端部が収容空間ＳＰ１の中心側の端部よりも体表面Ｓ側に位置している。発音面３５ａと押圧方向に垂直な面とのなす角度と、測音面３６ａと押圧方向に垂直な面とのなす角度とは一致していることが好ましい。

収容空間ＳＰ１の体表面Ｓ側の端部は、これら発音部３５、測音部３６、及び音響インピーダンス整合層３７によって一部が塞がれている。したがって、測定ユニット３が体表面Ｓに押圧された状態にて生体から伝わる生体音は、収容空間ＳＰ１のうちの発音部３５、測音部３６、及び音響インピーダンス整合層３７によって囲まれた部分を通って、音測定素子Ｍ１へと伝達される。

生体音測定装置１の使用時においては、ハウジングカバー３２の受圧部３ａが体表面Ｓに接触し、体表面Ｓからの圧力によって、収容空間ＳＰ１が、ハウジングカバー３２を介して、体表面Ｓにより密閉された状態になる。

生体から体表面Ｓに伝わる肺音によって受圧部３ａが振動すると、この振動によって収容空間ＳＰ１の内圧が変動し、この内圧変動によって、肺音に応じた電気信号が音測定素子Ｍ１によって測定されることになる。

図１に示した制御部４は、測音部３６により測定された反射音の強度に基づいて、体表面Ｓに対するハウジング３１の接触状態及び接触位置が肺音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、この条件が満たされていないと判定した場合に報知を行う。

例えば、制御部４は、受圧部３ａの体表面Ｓへの押し当て方や押し当て位置を変更するよう促すメッセージを表示部６に表示させることで報知を行う。制御部４は、このメッセージを、不図示のスピーカから出力させることで報知を行ってもよい。

なお、生体音測定装置１と例えばスマートフォンとを接続可能に構成し、スマートフォンのディスプレイ又はスピーカを使ってメッセージの表示や音声出力を行ってもよい。

ここではメッセージの出力を行っているがこれに限らない。例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を生体音測定装置１に搭載しておき、制御部４は、上記の条件が満たされていると判定した場合には、ＬＥＤを例えば青色に発光させ、上記の条件が満たされていないと判定した場合には、ＬＥＤを例えば赤色に発光させることで、押し当て方及び押し当て位置が良好か否かを利用者に報知してもよい。

このようにした場合でも、生体音測定装置１に付属する説明書等にＬＥＤの発光色の意味を記載しておくことで、押し当て方又は押し当て位置の一方又は両方の変更を利用者に促すことができる。

以下では、上記の条件を満たすか否かの判定方法の具体例について説明する。

図５は、生体音測定装置１の測定ユニット３を体表面Ｓに押圧している状態を示す模式図である。図５では、受圧部３ａと接触している体表面Ｓの下方に肋骨又は胸骨等の骨Ｂが存在している例を示している。

図５に示すように、収容空間ＳＰ１の下方に骨Ｂが存在すると、骨Ｂよりも下方から伝わってくる肺音が骨Ｂにて反射及び回折することにより、音測定素子Ｍ１に伝わる肺音の強度は低下する。このため、肺音に喘鳴が含まれるか否かの判定を精度よく行うことが難しくなる。

このように収容空間ＳＰ１の下方に骨Ｂが存在する状態では、発音部３５から発せられた音ＳＳは、骨Ｂにて反射されて反射音ＲＳとなり、反射音ＲＳが測音部３６にて測定されることになる。

生体音測定装置１の押し当て場所として想定されている体表面Ｓから骨Ｂまでの距離は統計的に既知である。また、骨Ｂの音響インピーダンスも統計的に既知である。したがって、収容空間ＳＰ１の下方に骨Ｂが存在する状態では、音ＳＳを発生させてから、この音ＳＳの反射音ＲＳが測音部３６にて測定されるまでに要する時間を、上記の既知の距離に基づいて予め予測することができる。また、この状態では、音ＳＳの強度と骨Ｂの音響インピーダンスとに基づいて、音ＳＳの強度に対して反射音ＲＳの強度がどの程度となるのかも予測することができる。

そこで、制御部４は、音ＳＳの発生タイミングと、測音部３６により測定された当該音ＳＳの反射音ＲＳの測定タイミングとの差が予め決められた範囲（骨Ｂがある場合に予測される差の時間の範囲）にあり、かつ、反射音ＲＳの強度が予め決められた範囲（骨Ｂがある場合に予測される強度の範囲）にある場合には、収容空間ＳＰ１の下方に骨Ｂが存在していて、接触位置が上記条件を満たしていないと判定する。

図６は、生体音測定装置１の測定ユニット３を体表面Ｓに押圧している状態を示す模式図である。図６では、受圧部３ａの一部が体表面Ｓに触れておらず、収容空間ＳＰ１の密閉状態が不完全となっている例を示している。

図６に示すように密閉が不完全の状態では、音測定素子Ｍ１によって外部の音が測定されてしまうため、肺音に喘鳴が含まれるか否かの判定を精度よく行うことが難しくなる。また、この状態では、発音部３５から発せられた音ＳＳの生体内からの反射音ＲＳの一部ＲＳａが外部に漏れてしまい、測音部３６にて測定される反射音ＲＳの強度が、密閉状態が完全の場合よりも低下することになる。また、密閉状態が不完全の状態において、図５のように骨Ｂが存在する場合にも、反射音ＲＳの強度は、収容空間ＳＰ１の密閉が完全となっている場合よりも低下する。

なお、密閉が完全であり且つ受圧部３ａ下方に骨Ｂが存在しない場合には、発音部３５から発せられた音ＳＳが、生体の深部まで到達してから反射音ＲＳとして測音部３６にて測定されることになる。このため、この場合には、反射音ＲＳの強度は、密閉状態が不完全の状態且つ骨Ｂが存在する場合と、密閉状態が不完全の状態且つ骨Ｂが存在しない場合とのいずれの場合よりも大きくなる。また、密閉が完全であり且つ受圧部３ａ下方に骨Ｂが存在する場合の反射音ＲＳの強度は、密閉が完全であり且つ受圧部３ａ下方に骨Ｂが存在しない場合よりも大きくなる。

そこで、制御部４は、測音部３６により測定された反射音ＲＳの強度が予め決められた閾値（密閉が完全であり且つ受圧部３ａ下方に骨Ｂが存在しない場合に予測される反射音ＲＳの強度の下限値）を下回る場合には、収容空間ＳＰ１の密閉が不完全となっていて接触状態が上記条件を満たさないと判定する。また、制御部４は、測音部３６により測定された反射音ＲＳの強度が上記閾値以上となる場合には、収容空間ＳＰ１の密閉が完全となっていて接触状態が上記条件を満たすと判定する。

（生体音測定装置１の動作例）

図７は、図１に示す生体音測定装置１の動作例を説明するためのフローチャートである。

生体音測定装置１の電源が投入されると、制御部４は、発音部３５から例えば数ＭＨｚのテスト音を発生させる（ステップＳ１）。

そして、発音部３５から発生されたテスト音の反射音が測音部３６によって測定され（ステップＳ２）、この反射音の情報が制御部４に入力される。

次に、制御部４は、ステップＳ２にて測定された反射音の強度が上記の閾値以上となるか否かを判定する（ステップＳ３）。

この反射音の強度が閾値を下回る場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、制御部４は、収容空間ＳＰ１の密閉状態が不完全である（接触状態が条件を満たさない）と判定する。そして、制御部４は、測定ユニット３の体表面Ｓへの押し当て方の変更を促す報知を例えば表示部６を利用して行う（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理により、例えば、表示部６には、“ヘッドを体に密着させてください”といったメッセージが表示される。ステップＳ６の後はステップＳ１に処理が戻る。

この反射音の強度が閾値以上である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、制御部４は、ステップＳ１にて発生させたテスト音の発生タイミングと、ステップＳ２にて測定された反射音の測定タイミングとの差を求め、この差が上記の予め決められた範囲にあり、且つ、ステップＳ２にて測定された反射音の強度が上記の予め決められた範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４の判定がＹＥＳとなる場合には、制御部４は、収容空間ＳＰ１の下方に骨が存在している（接触位置が条件を満たさない）と判定し、測定ユニット３の体表面Ｓへの押し当て位置の変更を促す報知を例えば表示部６を利用して行う（ステップＳ５）。

ステップＳ５の処理により、例えば、表示部６には、“ヘッドを当てる位置をずらしてください”といったメッセージが表示される。ステップＳ５の後はステップＳ１に処理が戻る。

ステップＳ４の判定がＮＯとなる場合（具体的には、テスト音の発生タイミングと反射音の測定タイミングとの差が予測される値よりも大きい場合、又は、ステップＳ２にて測定された反射音の強度が予め決められた範囲外の場合）には、制御部４は、収容空間ＳＰ１の密閉状態が完全であり、且つ、収容空間ＳＰ１の下方に骨は存在していない（接触状態及び接触位置が条件を満たす）と判定する。そして、制御部４は、音測定素子Ｍ１による肺音の測定を開始する（ステップＳ７）。

具体的には、制御部４は、音測定素子Ｍ１により測定される１０Ｈｚ～１０ｋＨｚの音の情報のうち、予め決められた肺音の周波数域（１０Ｈｚ～１．５ｋＨｚ）のものを肺音の情報としてＲＡＭに記憶していく。そして、ＲＡＭに一定期間分の肺音の情報が記憶されると、制御部４は、この情報を解析して喘鳴の有無を判定し、その判定結果を例えば表示部６に表示して（ステップＳ８）、測定を終了する。

（生体音測定装置１の効果）
以上のように、生体音測定装置１によれば、発音部３５から発したテスト音の反射音を測音部３６により測定し、この反射音を解析することにより、ハウジング３１の体表面Ｓに対する接触状態と接触位置のいずれかが上記条件を満たすか否かを高精度に判定することができる。

発音部３５と測音部３６は、体表面Ｓによって密閉され得る収容空間ＳＰ１に配置されている。このため、図６のように、受圧部３ａが僅かに浮いた状態であっても、音漏れによる反射音の強度低下によって、この状態を正確に検出することができる。このように、生体音測定装置１によれば、従来の光検出器又は接触センサを用いた接触状態の判定方法と比べると、接触状態の判定を精度よく行うことができ、肺音の高精度な測定を支援することができる。

また、生体音測定装置１によれば、収容空間ＳＰ１の下方に骨がある場合には、この骨から反射してくる反射音に基づいて、骨が存在するか否かを判定することができる。このため、単純に音を測定して接触位置が良好かどうかを判定する従来の方法と比較すると、その判定精度を向上させることができる。

また、生体音測定装置１によれば、発音部３５の発音面３５ａと測音部３６の測音面３６ａとがそれぞれ傾斜しており、発音面３５ａの向く方向と測音面３６ａの向く方向とが交差している。このため、発音部３５から発せられた音を生体の内部の骨に対して効率よく導くことができると共に、この音の反射音を測音部３６に効率よく導くことができる。したがって、接触位置が条件を満たすか否かの判定を高精度に行うことができる。

なお、発音部３５の発音面３５ａと測音部３６の測音面３６ａが傾斜する構成は必須ではない。例えば、発音部３５の発音面３５ａと測音部３６の測音面３６ａは、それぞれ、押圧方向に垂直な面となっていてもよい。

（生体音測定装置１の変形例）
生体音測定装置１において、発音部３５と測音部３６を超音波トランスデューサにより構成する場合には、発音部３５を、音を測定する測音部として機能させることができ、測音部３６を、音を発生する発音部として機能させることができる。

例えば、発音部３５からテスト音を発生させて測音部３６により反射音を測定した後、測音部３６からテスト音を発生させ、このテスト音の反射音を発音部３５によって測定するといったことができる。

このように、テスト音をその進行方向を変えて複数回発生させ、それぞれのテスト音とその反射音の関係に基づいて図７のステップＳ３及びステップＳ４の判定を行うことで、接触位置と接触状態が条件を満たすかどうかを、より高精度に判定することが可能となる。

また、発音部３５を超音波トランスデューサにより構成する場合には、測音部３６を発音部３５に置き換えた構成としてもよい。

図８は、測定ユニット３の断面の変形例を示す図である。図９は、図８に示す測定ユニット３の範囲Ａを押圧方向から見た図であって、音響インピーダンス整合層３７の図示が省略されている図である。

図８に示す変形例の測定ユニット３の発音部３５は、図９に示すように、平面形状が円環状となっている。図８に示す測定ユニット３では、発音部３５からテスト音を発生させた後、発音部３５によりそのテスト音の反射音を測定する構成となる。つまり、発音部３５が測音部としても機能する。この構成によれば、１回のテスト音の発生で様々な方向から骨に対してテスト音を当てることが可能となり、接触位置及び接触状態の判定を高速且つ高精度に行うことができる。

また、生体音測定装置１において、音測定素子Ｍ１が、肺音の周波数域を含む周波数域（例えば１０Ｈｚ～１０ｋＨｚ）に加えて、発音部３５から発生される音（数ＭＨｚ）を測定可能なものとしてもよい。

この場合には、測音部３６は不要であり、音測定素子Ｍ１が測音部として機能する。この構成では、例えば図８及び図９に示すように、測音部３６を発音部３５に置き換えた構成とすることもできる。

このように、発音部３５から発生される音を音測定素子Ｍ１が測定できる構成では、図７のステップＳ２において、音測定素子Ｍ１によって反射音を測定すればよい。

この構成によれば、測音部３６が不要となり、また、図９に示すように発音部３５を円環状にすることができる。このため、１回のテスト音の発生で様々な方向から骨に対してテスト音を当てることが可能となり、接触状態と接触位置の判定を高速且つ高精度に行うことができる。

以上の説明では、接触位置と接触状態の両方が条件を満たす場合に肺音の測定が開始されるものとしたが、制御部４は、接触位置と接触状態の一方が条件を満たす場合に、肺音の測定を開始するものとしてもよい。この場合の動作について以下に説明する。

図１０は、生体音測定装置１の動作の第一の変形例を説明するためのフローチャートである。図１０において図７と同じ処理には同一符号を付してある。

図１０に示すフローチャートは、ステップＳ４及びステップＳ５が削除された点と、ステップＳ３の判定がＹＥＳとなる場合にステップＳ７の処理が行われる点と、を除いては、図７のフローチャートと同じである。制御部４は、図１０のステップＳ３の判定がＮＯとなる場合に、接触状態が条件を満たさないと判定してステップＳ６の処理を行い、図１０のステップＳ３の判定がＹＥＳとなる場合に、接触状態が条件を満たすと判定してステップＳ７の処理を行う。

図１０に示す第一の変形例の動作によれば、接触状態が条件を満たす状態にて肺音の測定を開始することができ、肺音の高精度な測定を支援することができる。

図１１は、生体音測定装置１の動作の第二の変形例を説明するためのフローチャートである。図１１において図７と同じ処理には同一符号を付してある。

図１１に示すフローチャートは、ステップＳ３及びステップＳ６が削除された点と、ステップＳ２の後にステップＳ４が行われる点を除いては図７のフローチャートと同じである。

制御部４は、図１１のステップＳ４の判定がＹＥＳとなる場合に、接触位置が条件を満たさないと判定してステップＳ５の処理を行い、図１１のステップＳ４の判定がＮＯとなる場合に、接触位置が条件を満たすと判定してステップＳ７の処理を行う。

図１１に示す第二の変形例の動作によれば、接触位置が条件を満たす状態にて肺音の測定を開始することができ、肺音の高精度な測定を支援することができる。

以上、本発明の実施形態とその変形例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、適宜変更できる。例えば、上記実施形態及び変形例では、音測定素子Ｍ１が生体音としての肺音を測定するためのものとしたが、例えば、生体音としての心音を測定するためのものとしてもよい。

１ 生体音測定装置
１ｂ 本体部
１ａ ヘッド部
２ 筐体
３ 測定ユニット
３ａ 受圧部
４ 制御部
５ 電池
６ 表示部
Ｓ 体表面
Ｈａ 手
３１ ハウジング
３１ｈ 端部
ＳＰ１ 収容空間
３２ ハウジングカバー
Ｍ１ 音測定素子
３５ 発音部
３５ａ 発音面
３６ 測音部
３６ａ 測音面
３７ 音響インピーダンス整合層
ＳＳ 音
ＲＳ、ＲＳａ 反射音
Ｂ 骨

Claims (11)

1. 生体の体表面に押圧された状態にて前記体表面によって密閉される空間を形成する部材を有し、前記空間の圧力変動に基づいて前記生体の生体音を測定する生体音測定装置であって、
   前記部材の前記空間に配置され、前記体表面側に向けて音を発生する発音部と、
   前記部材の前記空間に配置され、前記発音部から発生された前記音の反射音を測定する測音部と、
   前記測音部により測定された前記反射音に基づいて、前記体表面に対する前記部材の接触状態又は接触位置が前記生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、前記条件が満たされていないと判定した場合に報知を行う制御部と、を備える生体音測定装置。
2. 請求項１記載の生体音測定装置であって、
   前記制御部は、前記測音部により測定された前記反射音の強度が予め決められた閾値を下回る場合に、前記接触状態が前記条件を満たしていない、と判定する生体音測定装置。
3. 請求項２記載の生体音測定装置であって、
   前記制御部は、前記反射音の強度が前記閾値以上の状態であって、更に、前記発音部による前記音の発生タイミングと、前記測音部により測定された当該音の反射音の測定タイミングとの差が予め決められた第一範囲にあり、且つ、前記反射音の強度が予め決められた第二範囲にある場合に、前記接触位置が前記条件を満たしていないと判定する生体音測定装置。
4. 請求項３記載の生体音測定装置であって、
   前記制御部は、前記反射音の強度が前記閾値以上の状態であって、更に、前記発音部による前記音の発生タイミングと、前記測音部により測定された当該音の反射音の測定タイミングとの差が前記第一範囲外にある、又は、前記反射音の強度が前記第二範囲外にある場合に、前記接触状態と前記接触位置が前記条件を満たしていると判定する生体音測定装置。
5. 請求項１記載の生体音測定装置であって、
   前記制御部は、前記発音部による前記音の発生タイミングと、前記測音部により測定された当該音の反射音の測定タイミングとの差が予め決められた第一範囲にあり、且つ、前記反射音の強度が予め決められた第二範囲にある場合に、前記接触位置が前記条件を満たしていないと判定する生体音測定装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載の生体音測定装置であって、
   前記部材の前記空間に配置された、前記発音部から発生される前記音よりも低い周波数域の音を測定する音測定素子を更に備え、
   前記制御部は、前記接触状態及び前記接触位置の一方又は両方が前記条件を満たすと判定した状態にて前記音測定素子によって測定される音のうちの予め決められた周波数域の音を前記生体音として記憶する生体音測定装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項記載の生体音測定装置であって、
   前記測音部は、前記発音部から発生される前記音と当該音よりも低い周波数域の音とを測定するものであり、
   前記制御部は、前記接触状態及び前記接触位置の一方又は両方が前記条件を満たすと判定した状態にて前記測音部によって測定される音のうちの前記発音部から発生される前記音とは異なる予め決められた周波数域の音を前記生体音として記憶する生体音測定装置。
8. 請求項６又は７記載の生体音測定装置であって、
   前記予め決められた前記周波数域は、１０Ｈｚ以上１．５ｋＨｚ以下である生体音測定装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項記載の生体音測定装置であって、
   前記発音部は、前記部材の前記空間を形成している内壁に沿って形成されており、
   前記発音部の発音面は、前記部材の押圧方向に垂直な面に対し、前記体表面から離れる方向に傾斜している生体音測定装置。
10. 生体の体表面に押圧された状態にて前記体表面によって密閉される空間を形成する部材と、前記部材の前記空間に配置され前記体表面側に向けて音を発生する発音部と、前記部材の前記空間に配置され前記発音部から発生された前記音の反射音を少なくとも測定する測音部と、を有し、前記空間の圧力変動に基づいて前記生体の生体音を測定する生体音測定装置による前記生体音の測定を支援する生体音測定支援方法であって、
    前記測音部により測定された前記反射音に基づいて、前記体表面に対する前記部材の接触状態又は接触位置が前記生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、前記条件が満たされていないと判定した場合に報知を行うステップを備える生体音測定支援方法。
11. 生体の体表面に押圧された状態にて前記体表面によって密閉される空間を形成する部材と、前記部材の前記空間に配置され前記体表面側に向けて音を発生する発音部と、前記部材の前記空間に配置され前記発音部から発生された前記音の反射音を少なくとも測定する測音部と、を有し、前記空間の圧力変動に基づいて前記生体の生体音を測定する生体音測定装置による前記生体音の測定を支援する生体音測定支援プログラムであって、
    前記測音部により測定された前記反射音に基づいて、前記体表面に対する前記部材の接触状態又は接触位置が前記生体音の測定に必要な条件を満たすか否かを判定し、前記条件が満たされていないと判定した場合に報知を行うステップをコンピュータに実行させるための生体音測定支援プログラム。

Images