JPH0621605U - 電気聴診器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽く皮膚に接触させるだけで心音や肺音等の
身体の各部から発生する振動を検出して電気信号に変換
した後、再度音声等に変換し、診断の客観性を高めると
ともに、データ処理、記録、再生を容易にする電気聴診
器に関する。 【構成】 少なくとも一端を開放したケース５内に、軟
弾性を有する中空の振動伝達体８の一端を固定するとと
もに、振動伝達体の内部空間１３に臨ませて高感度マイ
クロホン１２を固定し、且つ振動伝達体の他端はケース
の開放端より突出させて皮膚に密着する受振面１０とな
したプローブ１と、マイクロホンで受信した音響信号を
増幅する増幅器２と、増幅器によって増幅された出力信
号を可聴音に変換する音声変換器３とよりなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、医療に使用する電気聴診器に係わり、更に詳しくは身体の各部から 発生する振動を検出して電気信号に変換した後、再度音声等に変換して診断の客 観性を持たせるようになした電気聴診器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、身体の肺及び心疾患を簡易に診断するものとして聴診器を用いた聴診法 が古くから汎用されている。この聴診法は、図７に示すような聴診器１００を用 い、コーン状のヘッド１０１を皮膚に押し当て、身体の内部から伝達し皮膚に至 った微小振動を音として集め、それをゴムや高分子材料等からなる可撓性のチュ ーブ１０２を介して金属製の一対の分岐管１０３，１０３に伝達し、この分岐管 １０３の先端に設けた装着部１０４，１０４を両耳に挿入して前述の身体音を聞 き、経験的に蓄積された正常音と比較して疾患の有無を判断する方法である。

【０００３】 このような聴診法は、非常に簡易であり、臨床経験も豊富であることから、一 見確立された診断法であるかにみえるが、その判断に客観性がない。また、今日 の音響機器で重要視される周波数特性という点からみると、従来のいずれの聴診 器もヘッドやチューブ共振点が心音や肺音の周波数分布領域である１ｋＨｚ以下 にあって、厳密な意味での特性のよい音響変換器とはいえない。即ち、心音等の 周波数の高い領域が失われるのである。その上、従来の聴診器は、ヘッドを皮膚 に強く押し当てて使用するので、皮膚の振動が抑えられて、原理的に本来の音が 集音できないのである。また、症状の変化を追跡するために、録音、保存するこ とができなかった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、軽く皮膚に接触させ るだけで心音や肺音等の身体音を受信できるとともに、聴診法においてより客観 性の高い診断を可能とするために、身体音をデータ処理、記録の容易な電気信号 に変換してなる電気聴診器を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述の課題解決のために、少なくとも一端を開放したケース内に、 軟弾性を有する中空の振動伝達体の一端を固定するとともに、該振動伝達体の内 部空間に臨ませて高感度マイクロホンを固定し、且つ前記振動伝達体の他端は前 記ケースの開放端より突出させて皮膚に密着する受振面となしたプローブと、前 記マイクロホンで受信した音響信号を増幅する増幅器と、前記増幅器によって増 幅された出力信号を可聴音に変換する音声変換器とよりなる電気聴診器を構成し た。

【０００６】 また、前記振動伝達体として、ベローズやバルーンを用いることが好ましい実 施例である。

【０００７】 そして、前記音声変換器として、ヘッドホン又はイヤホンを用いて、電気信号 を再度音声に変換して従来と同様に医師が聴診できるようになしている。

【０００８】 また、前記増幅器の出力信号を録音、再生可能な記録手段、例えばデジタル・ オーディオテープレコーダを用いることが好ましい。

【０００９】 更に、前記ケースの開放端に皮膚に粘着し得る粘着面を形成するとともに、重 りを装着してケースの共振を抑制してなることで、多数点の同時聴診を可能とす る。

【００１０】

【作用】

以上の如き内容からなる本考案の電気聴診器は、ケースの開放端から突出した ベローズやバルーン等の振動伝達体の受振面を皮膚に軽く押し当てると、心音や 肺音等の身体の内部で発生した身体音に起因する皮膚の振動によって前記振動伝 達体が振動し、そして振動伝達体が振動することによってその内部空間の圧力が 微小変動して空気を媒体とした疎密波が発生し、その疎密波を高感度マイクロホ ンで受信し、又は振動伝達体の振動を直接マイクロホンで受信して電気的な音響 信号に変換し、そしてその信号を増幅器で増幅して出力信号を得て、ヘッドホン やイヤホン等の音声変換器で医師が聞くことができるものである。また、前記増 幅器からの出力信号をデジタル・オーディオテープレコーダ等の記録手段に録音 、保存し、その後再生を可能とするのである。

【００１１】

【実施例】

次に添付図面に示した実施例に基づき更に本考案の詳細を説明する。図１及び 図２は本考案の代表的実施例を示し、図中１はプローブ、２は増幅器、３は音声 変換器、４は記録手段をそれぞれ示している。本考案は、プローブ１で心音や肺 音等の身体音を検出して電気的な音響信号に変換し、増幅器２でその音響信号を 所定の電流、電圧に増幅し、その出力信号を音声変換器３で可聴音に変換して医 師等が直接聞けるようにしている。また、前記増幅器（ＡＭＰ）２の出力信号は 、記録手段４に録音、保存し、適宜再生できるようになしたものである。

【００１２】 前記プローブ１は、本実施例では一端を開放し、他端を閉止した筒状のケース ５内の中間に、リング状固定板６を固定するとともに、該固定板６の中央に貫設 した取付孔７内に、軟弾性を有する中空の振動伝達体８としてのベローズ８ａの 一端に形成した円筒部９を嵌挿固着するとともに、該ベローズ８ａの他端に形成 した受振面１０をケース５の開放端１１より所定長さＬだけ突出させて設定し、 そして前円筒部９内には高感度マイクロホン１２をその受信側をベローズ８ａの 内部空間１３に臨ませて固定したものである。また、前記マイクロホン１２から の信号線１４は、前記ケース５の上部側面に傾斜状態で固定したパイプ状のハン ドル１５内へケース５側面に開口した通孔１６を通して導き、ハンドル１５の端 部から導出させ、前記増幅器２に接続されている。しかし、本考案において、ケ ース５の形状及びケース５内への振動伝達体８及びマイクロホン１２の取付構造 は、前述の実施例に限定されず、適宜な構造が採用される。

【００１３】 前記増幅器２は、前記プローブ１に内蔵したマイクロホン１２の電気的な音響 信号を所定の電流、電圧となるように増幅するものであり、従ってその増幅率を 調整できるようになしている。また、この増幅器２には、音響信号を周波数分解 できる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）器等の適宜な分析機器を併設することが好ま しく、また前記増幅器２を分析機器内に内蔵する増幅器で代用することも可能で ある。

【００１４】 前記音声変換器３としては、本実施例ではヘッドホン１７を示しているが、イ ヤホンやスピーカーその他であって、増幅器２の出力信号を音声に変換できる同 等のものであれば採用し得る。また、増幅器２と音声変換器３との間を無線通信 によって信号を伝達することも可能である。

【００１５】 前記記録手段４は、本実施例では前記増幅器２の出力信号を二値化して録音、 再生できるデジタル・オーディオテープレコーダ（ＤＡＴ）１８を用い、身体音 のデータを記憶（読み込み）、読み出し可能となしている。尚、記憶媒体として は前述の磁気テープ以外にも、フロッピーディスクや光ディスクを用いることも 可能である。これらの記憶媒体は、持ち運び可能であるとともに、個人の聴診デ ータとして保管することが可能である。

【００１６】 しかして、本考案の電気聴診器を用いて心音や肺音等の身体音を聴診する場合 には、前記プローブ１の開放端１１側を皮膚１９に軽く押し当てると、先ず皮膚 １９にベローズ８ａの受振面１０が接触し、該ベローズ８ａが略突出長さＬだけ 押し縮められ、ケース５の開放端１１が皮膚１９に軽く接触した状態となる。こ の状態に設定すると、前記受振面１０の皮膚１９に対する接触圧が常に一定とな り、再現性のよい計測が可能である。そして、身体の内部で発生した身体音が皮 膚１９まで伝達されると、該皮膚１９が振動し、その振動がベローズ８ａの受振 面１０を振動させる。すると、ベローズ８ａの内部空間１３の圧力が微小変動し て、縦波としてマイクロホン１２の受信側に伝播し、該マイクロホン１２で電気 的な音響信号に変換され、そしてその音響信号は増幅器２で所定の出力に増幅さ れた後、その出力信号を音声変換器３に送って可聴音に変換するのである。それ と同時に、増幅器２の出力信号を記録手段４としてのデジタル・オーディオテー プレコーダ１８に送って録音、保存するのである。

【００１７】 このデジタル・オーディオテープレコーダ１８に録音された聴診データは、再 生して前記音声変換器３で可聴音に変換して繰り返し聞くことができるとともに 、高速フーリエ変換器にて周波数分解して、客観的に詳しく分析することが可能 である。また、このような周波数スペクトルを、健康な人のものと、心臓疾患及 び肺癌やポリーブ、結核、喘息又は気管支炎等の疾患を有する人の各症例毎に、 多数収集して基準化し、マイクロコンピュータ等の計算機の記憶回路に基本デー タとして記憶させれば、その後の診察において計測した聴診データを計算機に入 力して前記基本データと比較することによって、疾病を客観的に素早く判断し、 医師の問診と合わせて正確な診断を行うためのサポートシステムとして利用でき る。

【００１８】 また、図４に示したものは、他の実施例（第２実施例）を示し、前記振動伝達 体８として中空のバルーン８ｂを用いたものである。このバルーン８ｂは、球形 部の一端に前記同様に円筒部９を一体形成し、該円筒部９を固定板６の取付孔７ 内に嵌挿固着するとともに、該円筒部９の内部にマイクロホン１２を内挿固定し たものであり、バルーン８ｂの他端においてケース５の開放端１１より突出した 球面を前記同様に受振面１０となしている。その他の構成は、前述の第１実施例 と同様であるので、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

【００１９】 また、図５に示したものは、更に他の実施例（第３実施例）を示し、人体の複 数ポイントを同時に聴診できるように、複数のプローブ１を皮膚１９に装着可能 となしたものである。即ち、ケース５の開放端１１に沿って粘着面２０を形成し て、皮膚１９に粘着可能となすとともに、皮膚１９の振動に追従してプローブ１ 全体が共振しないように、重り２１をケース５に装着して皮膚１９に押し付ける ようになしたものである。更に詳しくは、前記ケース５の開放端１１の外周には フランジ部２２を形成し、該フランジ部２２の下面には両面テープ等の粘着剤を 有する剥離テープを粘着するとともに、そして前記フランジ部２２の上面側にリ ング状の重り２１を嵌合装着したものである。このようにすれば、プローブ１を 手で押えなくても皮膚１９の複数カ所に同時に装着できるのである。この場合、 前記増幅器２は多チャンネル化する。この場合、皮膚の多数点を同時に聴診する ことができるので、患部から各プローブ１，…に到達する時間差を考慮して、患 部の立体的な位置特定及び患部の多面からの診断が可能となる。その他の構成は 、前述の第１実施例と同様であるので、同一構成には同一符号を付して説明を省 略する。

【００２０】 次に、プローブ１の形状及び寸法と皮膚の振動の関係についてその校正法を含 めて言及する。生体組織を伝播する音波の音速は、水のそれに近く、１ｋＨｚの 周波数では、その波長は１ｍとなる。従って、音波で変位する柔らかい表面に、 質量を持つ小さいプローブ１が存在する状態になり、前記マイクロホン１２の検 出するのは圧力変化であり、その圧力はマイクロホン１２に面する空間の体積に 反比例する。仮に、プローブ１とそれに接する表面が共に剛体で、振動伝達体８ の内部空間１３の体積が不変であり、マイクロホン１２も理想的で加速度に対す る感度が零であれば、信号はでない筈である。表面が柔らかい場合、普通の大き さの聴診器は前述のように波長に比べて小さいから、波動はプローブ１の周辺部 分の皮膚などの弾性によって、その変位を伝えようとすることになる。この表面 変位とプローブ１の変位の差によって内部空間１３の体積が変化して生じる圧力 変化が検出される。そして、プローブ１が静止している理想的な場合、加速度一 定とすれば出力は周波数の２乗に反比例して急激に減少する。但し、皮膚表面は 弾性の他に粘性的性質も強いとみられ、もしそれが主要な要因となる場合は、周 波数に反比例する出力となる。

【００２１】 そこで、以下のような工夫をすれば、本考案のマイクロホン１２を内蔵したプ ローブ１で、実用に十分な精度で１ｋＨｚ以上の周波数範囲の身体音を検出する ことが可能である。そのためのモデルとして、プローブ１は比較的重く、皮膚と の接触は柔らかくて、共振周波数（普通５０Ｈｚ程度）は測定対象に比べて低い とする。この仮定は、大部分の周波数で成り立つことが明らかである。また、前 述の理想的な場合の出力に関する結果が成り立つための仮定をまとめて以下に示 す。 マイクロホンはそれに面する空間の圧力変化に感じる。即ち、加速度等には感 じない。仮にそうでなくても次のの仮定が成り立てば問題はない。 プローブは静止している。この仮定は、皮膚の弾性による共振周波数が入力の 周波数より十分低く、しかも粘性等の効果も小さいことが必要であることを意味 し、実現は可能である。 空間の直径は波長に比べて小さい。この仮定は、内部空間で共振等が起きない ことを意味する。 内部空間の体積の平均値は一定である。この仮定は、感度が一定で不時の変化 をしないために必要であり、周波数特性には無関係である。

【００２２】 以上の仮定を満足することができれば、皮膚表面で与えられた入力に対する測 定系としての周波数特性は校正を経ずして明確であり、感度も略一定にできる。 勿論、校正も可能である。 これらの仮定の内、特にの仮定、の仮定を実現することが実際問題として 重要である。即ち、の仮定を満足するには、皮膚に接する部分を十分に柔らか くして、弾性力の係数を小さくしなければならない。その一方で、の仮定を同 時に満足するには、空間の深さを十分に取る必要がある。即ち、普通の聴診器の ような面積に比べて体積が小さい、浅い杯のような形状のヘッドでは不可能で、 円筒状にする必要がある。こうすると感度は下がるが、大きな問題ではなく、ま たの仮定を満たすためにも都合がよい。これらを同時に満たすプローブ１の構 造として第１実施例に示したものが特に好ましいのである。即ち、振動伝達体８ としてベローズ８ａを用いた場合、受振面１０の面積に比べて内部空間１３の体 積が比較的大きく、しかも内部空間１３の形状が略円筒状になるからである。ま た、ベローズ８ａは、皮膚との相対変位に対する弾性は小さく（軟弾性）、しか も外部雑音の侵入に対しては強い減衰を与える障壁となる。尚、前記ベローズ８ ａは、比較的硬い材質、例えばポリエチレン樹脂等を用いて、構造的に軟弾性を 有するように成形することが好ましい。また、本実施例では振動伝達体８の外部 に、ケース５が位置するので、外部雑音の排除といった点においては二重の遮蔽 効果を有する。

【００２３】 上記のより校正抜きでも周波数特性の主要な点は明らかであるが、感度の実測 のためには校正を行うことが望ましい。その方法を以下に説明する。 （第１の校正法） 既知の振動をする剛体平板の表面にプローブ１を当てて、その出力を測定する 。この方法で校正可能であるためには、振動伝達体８が十分に柔らかいことが必 要である。また、剛体平板を振動させるためには、高周波数まで出せる加振器、 平板の裏面から強力な音波を与える等の各種の方法があり得る。変位、速度等の 大きさは、加振器の規格と入力、平板の裏面の音圧、又は平板表面に振動計を設 置する等により測定し得る。この方法では、実際の対象である生体組織に比べて プローブ１の共振周波数が高くなり、使用可能な周波数範囲が狭く測られるが、 プローブ１の皮膚に接する部分が十分柔らかい限り、他に重大な支障はない。 （第２の校正法） 図６に示したように、一端を開放した鋼管２３の内部であって閉止端寄りにス ピーカ等の発音器２４を配するとともに、他端を皮膚類似の柔らかい素材の振動 板２５で閉鎖する。また、前記鋼管２３の側面であって、振動板２５寄り位置に 、振動絶縁部材２６を介してモニター用の標準マイクロホン２７を内部空間に臨 ませて配置する。そして、前記プローブ１を振動板２５の上面に軽く押し当てた 状態で、前記発音器２４から音波を発生させ、鋼管２３内部での共鳴を利用して 強い音波を振動板２５の裏面に与え、裏面での音圧の測定値から表面の振幅等を 推定して校正を行うのである。この場合、振動板２５の材質が柔らかければ、鋼 管２３との接続部分の弾性力の効果は無視できる。この場合、実際の状態により 近い条件での校正が行える。

【００２４】

【考案の効果】

以上にしてなる本考案の電気聴診器によれば、少なくとも一端を開放したケー ス内に、軟弾性を有する中空の振動伝達体の一端を固定するとともに、該振動伝 達体の内部空間に臨ませて高感度マイクロホンを固定し、且つ前記振動伝達体の 他端は前記ケースの開放端より突出させて皮膚に密着する受振面となしたプロー ブと、前記マイクロホンで受信した音響信号を増幅する増幅器と、前記増幅器に よって増幅された出力信号を可聴音に変換する音声変換器とよりなるので、ケー スの開放端から突出したベローズやバルーン等の振動伝達体の受振面を皮膚に軽 く押し当てることで、従来の聴診器のように皮膚の振動を抑えることなく、心音 や肺音等の身体の内部で発生した身体音を所定の大きさに増幅してヘッドホンや イヤホン等の音声変換器で医師が直接聞くことができ、また電気信号に変換して いるので、その信号処理及び解析が容易であり、客観性の高い診断が可能となる のである。

【００２５】 また、増幅器からの出力信号をデジタル・オーディオテープレコーダ等の記録 手段に録音、保存することによって、その後再生して音声として再度聞くことが できるとともに、症状の変化を追跡することも可能である。

【００２６】 更に、プローブのケース開放端に皮膚に粘着し得る粘着面を形成するとともに 、重りを装着してケースの共振を抑制してなることで、皮膚の複数カ所に同時に 複数個のプローブを装着することができ、それにより多数点の同時聴診が可能と なり、立体的な診断も行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るプローブの第１実施例を示す簡略
断面図である。

【図２】本考案の電気聴診器の概念を示すブロック図で
ある。

【図３】プローブを皮膚に接触させた状態の簡略断面図
である。

【図４】プローブの第２実施例を示す簡略断面図であ
る。

【図５】プローブの第３実施例を示す簡略断面図であ
る。

【図６】プローブの校正法の一例を示す簡略断面図であ
る。

【図７】従来の聴診器を示す簡略平面図である。

【符号の説明】

１ プローブ ２ 増幅器 ３ 音声変換器 ４ 記録手段 ５ ケース ６ 固定板 ７ 取付孔 ８ 振動伝達体 ８ａ ベローズ ８ｂ バルーン ９ 円筒部 １０ 受振面 １１ 開放端 １２ マイクロホン １３ 内部空間 １４ 信号線 １５ ハンドル １６ 通孔 １７ ヘッドホン １８ デジタル・オーディオテープレコーダ １９ 皮膚 ２０ 粘着面 ２１ 重り ２２ フランジ部

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端を開放したケース内に、
   軟弾性を有する中空の振動伝達体の一端を固定するとと
   もに、該振動伝達体の内部空間に臨ませて高感度マイク
   ロホンを固定し、且つ前記振動伝達体の他端は前記ケー
   スの開放端より突出させて皮膚に密着する受振面となし
   たプローブと、 前記マイクロホンで受信した音響信号を増幅する増幅器
   と、 前記増幅器によって増幅された出力信号を可聴音に変換
   する音声変換器と、 よりなることを特徴とする電気聴診器。
2. 【請求項２】 前記振動伝達体として、ベローズを用い
   てなる請求項１記載の電気聴診器。
3. 【請求項３】 前記振動伝達体として、バルーンを用い
   てなる請求項１記載の電気聴診器。
4. 【請求項４】 前記音声変換器として、ヘッドホン又は
   イヤホンを用いてなる請求項１記載の電気聴診器。
5. 【請求項５】 前記増幅器の出力信号を録音、再生可能
   な記録手段を備えてなる請求項１記載の電気聴診器。
6. 【請求項６】 前記記録手段として、デジタル・オーデ
   ィオテープレコーダを用いてなる請求項５記載の電気聴
   診器。
7. 【請求項７】 前記ケースの開放端に皮膚に粘着し得る
   粘着面を形成するとともに、重りを装着してケースの共
   振を抑制してなる請求項１記載の電気聴診器。