JPWO2011114669A1 - 生体音検査装置 - Google Patents

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Abstract

被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する生体音測定部（１０１）と、生体音測定部（１０１）によって同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出部（２３０１）と、パワ算出部（２３０１）により算出された第一生体音のパワである第一パワと第二生体音のパワある第二パワとを比較し、第一パワと第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較部（２３００）と、パワ比較部により算出された比較結果と、閾値とを比較することで、生体音測定部による生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断部（２３０４）とを備える生体音検査装置。

Description

本発明は、生体音を取得して、信号処理することにより生体の状態を推定する生体音検査装置に関する。
医師が病院等で患者を診察する場合、聴診器によって心音および肺音などの生体音を聴取することで診断を行っている。しかしながら、聴診による診断は、医師の主観的評価に基づくものであるため、正確な診断には熟練の必要があった。
肺音とは、肺および胸郭内で呼吸運動とともに発生し、正常または異常とは関係なく、心血管系を音源とする音を除く全ての音である。さらに、肺音は呼吸により気道内に生じた空気の流れを音源とする生理的な音である呼吸音と、喘鳴または胸膜摩擦音などの、病的状態で発生する異常な音である副雑音とに分類される。なお、呼吸音の音源は、比較的太い気道内であると考えられている。
肺疾患の一つとして気胸がある。気胸とは、肺と胸壁の間に気腔が形成されるものであり、理学的所見では、呼吸音の減少として現れる。そこで、気胸の状態を検出するために、スピーカから口および気管内に音波を放射し、放射された音波が患者内を伝播し、伝播してきた音波を胸壁上で測定して信号処理を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
この方法では、放射される音波と胸壁上で測定した音波とを用いて伝達関数を算出し、伝達関数を用いて低周波数帯域と高周波数帯域のエネルギ比を算出し、気胸の状態を検出している。
また、特許文献１では、スピーカから音波を放射する手段を利用しない方法として、胸壁上で測定した肺音を分析する方法が提案されている。この方法では、胸壁上で測定した肺音信号を用いて周波数変換し、低周波数帯域と高周波数帯域のエネルギ比を算出し、呼吸器の状態を検出している。
一方、医師が呼吸器の診断を行う場合、身体の複数箇所に聴診器を当てて肺音を聴取している。肺音を測定した位置を検出するために、肺音を測定するセンサに加速度センサを備えた装置が提案されている（特許文献２参照）。
この装置では、加速度センサの出力値を積分してセンサの移動距離を算出し、肺音の測定位置を自動検出している。
また、患者が遠隔地にいる場合の診断において、医師以外の者が患者の所定の箇所にマイクを当てて生体音を測定し、有線および無線で生体音を医師のもとに伝送して聴診する場合がある。
患者の所定の箇所にマイクが当てられていない場合でも、遠隔地にいる医師の診断を可能にするために、患者に複数のマイクを当てることにより診断を支援する装置が提案されている（特許文献３参照）。
この装置では、複数のマイクからの音響信号を用いて重みつき和を算出し、マイクが当てられていない箇所の音響信号を擬似的に作成することにより、遠隔地での診断を支援している。
特表２００４−５１２０６６号公報 特開２００５−２７７５１号公報 特許第３６０４１２７号公報
従来は、生体音を信号処理によって分析する場合、身体の適切な箇所に生体音のセンサを置く必要があり、聴診に不慣れな者は、適切な聴診位置（生体音の測定位置）を探るのが難しいという問題があった。
特に、肺音および心音の聴診位置は、鎖骨および肋骨などの骨を避け、胸壁上で聴診する必要がある。また、胸壁上にセンサを当てたとしても、身体の中心線からどの程度離れた位置が適切な聴診位置になるのかを探ることは難しい。
例えば、鎖骨中線上にある聴診位置を探る場合、中線の位置を見極めるのは難しい。また、特許文献１のように、理学的所見による呼吸音の減弱を信号処理によって検出する場合、聴診位置は非常に重要である。
ここで、生体音の測定位置の適否について特許文献２の方法を利用することを検討すると、特許文献２の方法により、所定の位置からのセンサの移動量が算出されたとしても、移動後の位置が、当該被測定者に対して適しているか否かまで判断することはできない。
また、特許文献３の方法を利用しても、身体内は臓器、骨、筋肉、および脂肪等があり、身体内での生体音の伝播中に様々な反射または干渉が発生するため、複数マイクからの信号の重みつき和によって作成される音響信号では、正確な生体音の分析をすることは難しい。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、生体音の測定位置の適否を的確に判断することのできる生体音検査装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る生体音検査装置は、被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する生体音測定部と、前記生体音測定部によって同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、前記２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出部と、前記パワ算出部により算出された前記第一生体音のパワである第一パワと前記第二生体音のパワある第二パワとを比較し、前記第一パワと前記第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較部と、前記パワ比較部により算出された前記比較結果と、閾値とを比較することで、前記生体音測定部による生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断部とを備える。
この構成によれば、２種類の生体音間におけるパワの比または差に基づいて、生体音の測定位置の適否が判断される。つまり、測定された２種類の生体音間における物理量の違いを利用することで、当該２種類の生体音の少なくとも一方が測定された位置の適否が的確に判断される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記生体音測定部は、前記生体の第一部位で生体音を測定することで、前記第一生体音を測定する第一測定部と、前記生体の、前記第一部位とは異なる第二部位で生体音を測定することで、前記第二生体音を測定する第二測定部とを有し、前記パワ比較部は、所定の周波数帯域における前記第一パワと前記第二パワとの比であるパワ比を示す前記比較結果を算出し、前記判断部は、（ａ）前記パワ比から所定の基準パワ比を減算した結果である差分値が、前記閾値である第一閾値以上である場合、および、（ｂ）前記差分値が、前記第一閾値未満の値である第二閾値以下である場合に、前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断するとしてもよい。
この構成によれば、二箇所で測定された生体音間におけるパワ比が、基準パワ比との比較において大きすぎる場合、および、当該パワ比が、基準パワ比との比較において小さすぎる場合に、第二生体音の測定位置が不適切であると判断される。
つまり、二箇所で測定された生体音間のパワ比に基づいて、いずれか一方の生体音の測定位置の適否が的確に判断される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記第一測定部は、前記第一部位である胸骨切痕の位置で生体音を測定することで、前記第一生体音を測定し、前記第二測定部は、前記第二部位である胸壁上の位置で生体音を測定することで、前記第二生体音を測定するとしてもよい。
この構成によれば、生体音検査装置は、生体音の測定位置が、肺音の測定位置として適切な範囲である胸壁上の範囲にあるか否かをより正確に判断することができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置はさらに、前記判断部により前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断された場合、前記被測定者または測定者に対して、前記測定位置の変更の指示を表示する表示部を備え、前記表示部は、前記判断部による判断結果が、前記差分値が前記第一閾値以上であることを示す場合、前記測定位置を、前記生体の中心からより遠い位置に変更させるための指示を表示し、前記判断結果が、前記差分値が前記第二閾値以下であることを示す場合、前記測定位置を前記生体の中心により近い位置に変更させるための指示を表示するとしてもよい。
この構成によれば、生体音検査装置は、測定位置が不適切である場合、例えば測定者に対して測定位置の変更方向を的確に指示することができ、これにより効果的な測定支援が実現される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記表示部は、少なくとも一つの発光部を備え、前記少なくとも一つの発光部は、前記判断部により前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断された場合、発光することで前記指示を表示するとしてもよい。
この構成によれば、測定位置が不適切である場合、例えば測定者は、測定位置の変更方向を視覚的に理解することができる。つまり、変更方向の指示を測定者に容易に認識させることができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置はさらに、所定の方向を検知する方向検出部を備え、前記方向検出部は、前記判断部により前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断された場合、前記所定の方向である前記生体の上半身から下半身に向かう方向を検出し、前記表示部は、前記少なくとも一つの発光部を含む複数の発光部を有し、前記判断部による判断結果が、前記差分値が前記第一閾値以上であることを示す場合、前記複数の発光部のうちの前記第二測定部を通る軸であって、検出された前記所定の方向に平行な軸よりも右側または左側に位置する第一発光部を発光させ、前記判断結果が、前記差分値が前記第二閾値以下であることを示す場合、前記複数の発光部のうちの、前記軸を挟んで前記第一発光部とは反対側に位置する第二発光部を発光させるとしてもよい。
この構成によれば、測定位置が不適切である場合、測定者は測定位置を左右のどちらにずらすべきかを視覚的に理解することできる。つまり、測定位置の変更方向を測定者に容易に理解させることができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記判断部は、前記基準パワ比が設定された時点の、前記被測定者の体型指標値である第一体型指標値と、前記第一生体音および前記第二生体音を測定する時点の、前記被測定者の前記体型指標値である第二体型指標値と、あらかじめ設定された補正式とを用いて補正するとしてもよい。
この構成によれば、測定者の体型の変化に応じて適切に基準パワ比が補正される。そのため、例えば頻繁に基準パワ比を更新しなくても、生体音の測定位置の適否が体型の変化に応じて的確に判断される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記補正式は、前記第一体型指標値と前記第二体型指標値との差分である体型差分値と、所定の係数を積算した値を補正前の前記基準パワ比に加算する式であるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、簡易な計算によって、基準パワ比に対する、体型の変化に追随した適切な補正が実現される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記補正式は、補正差分値を前記基準パワ比に加算する式であり、前記補正差分値は、第一予測パワ比と第二予測パワ比との差分を示す値であり、前記第一予測パワ比は、前記体型指標値から前記パワ比を予測する予測式に基づいて、前記第一体型指標値から予測される値であり、前記第二予測パワ比は、前記予測式に基づいて、前記第二体型指標値から予測される値であるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、パワ比と体型指標値とが線形な相関関係でない場合であっても、体型の変化に応じた基準パワ比の適切な補正が実現される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記第一体型指標値および前記第二体型指標値は、身長、年齢、体重、体表面積、および、ボディ・マス・インデックスのいずれかであるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、一般家庭でも簡単に計測できる指標を利用することで、体型の変化に応じた基準パワ比の適切な補正が実現される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置はさらに、前記差分値の符号を反転させた値を用いて、前記第二生体音を増幅する増幅部を備えるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、不適切な測定位置で測定した生体音を、適切な測定位置で測定した生体音の信号パワに近似させることができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記パワ算出部は、（ｅ）前記第一生体音である、第一周波数帯域における、測定された前記生体音のパワを算出することで、前記第一パワを算出し、（ｆ）前記第二生体音である、前記第一周波数帯域とは異なる第二周波数帯域における、測定された前記生体音のパワを算出することで、前記第二パワを算出し、前記パワ比較部は、前記第一パワの時系列データにおける極大値である第一極大値と前記第一極大値を含む第一時間区間との組を少なくとも一つ検出し、かつ、前記第二パワの時系列データにおける極大値である第二極大値と前記第二極大値を含む第二時間区間との組を少なくとも一つ検出する極値検出部と、少なくとも一つの前記第一時間区間と、少なくとも一つの前記第二時間区間との間で共通する時間区間である共通時間区間を検出する共通時間区間検出部とを有し、前記第一パワと前記第二パワとの差である、前記共通時間区間に含まれる前記第一極大値と前記第二極大値との差を示す前記比較結果を算出し、前記判断部は、前記比較結果に示される差が前記閾値以下の場合、前記生体音の測定位置が不適切であると判断するとしてもよい。
この構成によれば、ある位置で測定された生体音から得られる、互いに異なる周波数帯域における２種類の生体音それぞれのパワ（第一パワおよび第二パワ）が算出される。
また、第一パワと第二パワとが同じようなタイミングで極大値をとっている共通時間区間が検出される。さらに、共通時間区間における第一パワの極大値と第二パワの極大値との差分が閾値以下の場合に、生体音の測定位置が不適切であると判断される。
つまり、簡単にいうと、共通時間区間における第一パワの極大値と第二パワの極大値とが近い場合、例えば、第一パワの極大値が、第二パワの影響を大きく受けていると判断される。
すなわち、本態様の生体音検査装置によれば、ある臓器を音源とする生体音の測定を目的とする場合に、測定された生体音が、他の臓器からの音に大きな影響を受けているか否かに基づいて、生体音の測定位置の適否を的確に判断することができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置はさらに、前記生体音の第三周波数帯域に含まれるパワが所定値以下である低雑音区間を検出する雑音区間検出部を備え、前記判断部は、前記共通時間区間検出部により、前記低雑音区間内で前記共通時間区間が検出されない場合、前記測定位置が適切であると判断するとしてもよい。
この構成によれば、例えば、生体音の測定位置が適切な範囲内にあるか否かが、精度よくかつ短時間に判断される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置はさらに、前記判断部により前記測定位置が不適切であると判断された場合、前記被測定者または測定者に対して、前記測定位置の変更の指示を表示する表示部を備えるとしてもよい。
この構成により、例えば、測定位置が不適切である場合、生体音検査装置は測定位置の変更を被測定者または測定者へ指示することができ、これにより効果的な測定支援が実現される。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記生体音は所定の骨の近傍の所定位置において測定されるべき音であり、前記表示部は、前記判断部により前記測定位置が不適切であると判断された場合、前記測定位置を前記所定の骨から離れる方向に変更する指示を表示するとしてもよい。
この構成により、測定位置が不適切である場合、例えば測定者に、測定位置を変更させる方向を正しく理解することができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記表示部は、少なくとも一つの発光部を備え、前記少なくとも一つの発光部は、前記判断部により前記測定位置が不適切であると判断された場合、発光することで前記指示を表示するとしてもよい。
この構成によれば、例えば、測定位置が不適切である場合、測定者は、測定位置の変更方向を視覚的に理解することができる。つまり、変更方向の指示を測定者に容易に認識させることができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置はさらに、所定の方向を検知する方向検出部を備え、前記方向検出部は、前記判断部により前記測定位置が不適切と判断された場合、前記所定の方向である前記生体の上半身から下半身に向かう方向を検出し、前記表示部は、前記少なくとも一つの発光部を含む複数の発光部を有し、前記判断部により前記測定位置が不適切と判断された場合、前記複数の発光部のうちの、最も前記所定の方向側に配置された発光部を発光させるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、測定者は、測定位置を変更させる方向を視覚的に理解することができ、適切な位置を早く探ることができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記第一周波数帯域は、前記第二周波数帯域よりも低い周波数成分を含むとしてもよい。
この構成によれば、例えば、測定位置が適切か否かを判断できる精度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る生体音検査装置において、前記第三周波数帯域は、１ｋＨｚ以下の肺音の周波数成分が含まれる帯域であるとしてもよい。
この構成によれば、例えば、被測定者が呼吸をしている場合であっても、測定位置が適切か否かを精度よくかつ短時間で判断することができる。
また、本発明は、上記いずれかの態様に係る生体音検査装置が実行する特徴的な処理を含む生体音検査方法として実現することもできる。また、当該生体音検査方法が含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現すること、および、そのプログラムが記録された記録媒体として実現することもできる。そして、そのプログラムをインターネット等の伝送媒体又はＤＶＤ等の記録媒体を介して配信することもできる。
また、本発明は、上記いずれかの態様に係る生体音検査装置の構成の一部または全部を含む集積回路として実現することもできる。
本発明によれば、生体音の測定位置の適否を的確に判断することのできる生体音検査装置を提供することができる。
例えば、本発明の一態様に係る生体音検査装置は、生体音の測定位置が、鎖骨または肋骨等の骨に近すぎる不適切な位置であるか否か、および身体中心線からの距離が指定された距離とは異なる、胸壁上の不適切な位置であるか否かを判断することができる。
図１は、実施の形態１における生体音検査装置の基本的な構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１における生体音測定部の構成概要を示す図である。 図３は、実施の形態１の信号処理部の基本的な構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１の生体音検査装置の基本的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、信号処理部において生体音測定部による測定位置が適切であるか否かを判断する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図６は、心音の周波数特性の一例を示す図である。 図７Ａは、鎖骨付近で測定した生体音信号の２０Ｈｚ以上かつ８０Ｈｚ以下の周波数帯域のパワの時系列データを示す図である。 図７Ｂは、図７Ａに示すデータから心音低域極大値とその時間区間を検出し、他の時間区間の値を０でマスクした場合の時系列データを示す図である。 図８Ａは、鎖骨付近で測定した生体音信号の３００Ｈｚ以上かつ４００Ｈｚ以下の周波数帯域のパワの時系列データを示す図である。 図８Ｂは、図８Ａに示すデータから心音高域極大値とその時間区間を検出し、他の時間区間の値を０でマスクした場合の時系列データを示す図である。 図９Ａは、図７Ｂと図８Ｂの時系列データを用いて検出された共通時間区間を示す図である。 図９Ｂは、低周波数帯域および高周波数帯域のパワの時系列データにおける共通時間区間として検出されない部分の一例を示す図である。 図９Ｃは、低周波数帯域および高周波数帯域のパワの時系列データにおける共通時間区間として検出される部分の一例を示す図である。 図１０Ａは、胸壁上で測定した生体音の低域パワと高域パワの時系列データの一例を示す図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示すデータから検出された共通時間区間を示す図である。 図１１は、実施の形態２における信号処理部の基本的な構成を示すブロック図である。 図１２は、実施の形態２の生体音検査装置における共通時間区間の検出に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１３は、胸壁上で測定した肺音の周波数特性の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態３における生体音測定部の構成概要を示す図である。 図１５は、生体音の測定位置が不適切であると判断された場合に、生体音測定部の警告灯を点灯させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態４における生体音検査装置の基本的な構成を示すブロック図である。 図１７は、実施の形態４における信号処理部の構成例を示す図である。 図１８は、信号処理部において生体音測定部の測定位置が胸壁上の適切な測定位置であるか否かを判断する処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１９は、健常者と喘息患者の２群間における肺音のパワ比の比較結果を示す図である。 図２０は、身長と肺音のパワ比との相関の一例を示す相関図である。 図２１Ａは、同一個人での右鎖骨下における異なる測定位置の例を示す図である。 図２１Ｂは、図２１Ａに示す各測定位置に対応する肺音のパワ比の測定結果を示す図である。 図２２は、実施の形態５における生体音検査装置によって測定位置が適切でないと判断された場合の警告表示処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図２３は、警告灯が点灯される場合の測定位置の一例を示す図である。 図２４は、実施の形態６における生体音検査装置の処理の流れの一例を示す図である。 図２５は、年齢とパワ比との相関の一例を示す相関図である。 図２６は、体表面積と肺音のパワ比との相関の一例を示す相関図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における生体音検査装置１００の基本的な構成を示すブロック図である。
生体音検査装置１００は、生体音を測定する生体音測定部１０１と、生体音測定部１０１で測定した生体音信号を増幅する増幅部１０２と、増幅部１０２で増幅された生体音信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ処理部１０３と、Ａ／Ｄ処理部１０３でデジタルデータに変換された生体音信号を分析する信号処理部１０４と、生体音検査装置１００での処理を制御する制御部１０５と、信号処理部１０４で利用する情報、および、生体音信号の分析結果を記録する記録部１０６と、測定者に生体音信号の分析結果および警告等を表示する表示部１０７とを備える。
まず、生体音測定部１０１の構成について、図２を用いて説明する。
図２は、実施の形態１における生体音測定部１０１の構成概要を示す図である。
図２に示すように、生体音測定部１０１は、生体内を伝播する生体音の振動を空気の振動に変換するダイヤフラム部２０１と、ダイヤフラム部２０１で空気振動に変換された生体音を伝播させる空間部２０２と、空間部２０２を伝播してきた生体音を電気信号に変換するマイクロフォン２０３と、マイクロフォン２０３で電気信号に変換された生体音信号を伝送するためのリード線２０４と、充填部２０５とを備える。
なお、充填部２０５には、外部からの環境雑音による振動が空間部２０２に伝播しないように、例えば、ゴム素材またはゲル等の制振材が充填されている。
次に、信号処理部１０４の構成について、図３を用いて説明する。
図３は、実施の形態１の信号処理部１０４の基本的な構成を示すブロック図である。
信号処理部１０４は、互いに異なる２種類の音である第一生体音および第二生体音それぞれのパワを算出するパワ算出部２３０１と、算出された２種類の生体音のパワ（第一パワおよび第二パワ）を比較するパワ比較部２３００と、パワ比較部２３００による比較結果に示される共通時間区間における極大値の差に基づいて測定位置の適否を判断する判断部２３０４とを備える。
また、パワ比較部２３００は、算出されたパワの時系列データの極値をそれぞれ検出する極値検出部２３０２と、極大値を有するそれぞれの時間区間を比較し、共通時間区間を検出する共通時間区間検出部２３０３とを有する。
なお、実施の形態１における生体音検査装置１００は、図３に示すように、少なくとも、生体音測定部１０１と、パワ算出部２３０１と、パワ比較部２３００と、判断部２３０４とを備えていればよい。
以上説明した構成を備える生体音検査装置１００の基本的な処理の流れを、図４を用いて説明する。
図４は、実施の形態１の生体音検査装置１００の基本的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
なお、後述する実施の形態４および６における生体音検査装置１３００の基本的な処理の流れも、図４に示す処理の流れと同様である。
生体音測定部１０１は、被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する（Ｓ１００）。
パワ算出部２３０１は、生体音測定部によって測定された、互いに異なる２種類の音のうちの一方の音である第一生体音のパワ（第一パワ）、および、当該２種類の音のうちの他方の音である第二生体音のパワ（第二パワ）を算出する（Ｓ１００）。
本実施の形態では、パワ算出部２３０１は、第一パワおよび第二パワとして、デジタル化された生体音信号の、第一周波数帯域におけるパワと第二周波数帯域におけるパワとを算出する。
パワ比較部２３００は、算出された第一パワと第二パワとを比較し、第一パワと第二パワとの比または差を示す比較結果を算出する（Ｓ１２０）。
本実施の形態では、パワ比較部２３００が有する極値検出部２３０２が、第一パワと第二パワそれぞれの時系列データの極大値（第一極大値および第二極大値）を検出する。また、パワ比較部２３００が有する共通時間区間検出部２３０３が、第一極大値に対応する時間区間と、第二極大値に対応する時間区間との間で共通する共通時間区間を検出する。
パワ比較部２３００はさらに、第一極大値と第二極大値との差を示す比較結果を算出する。
判断部２３０４は、当該比較結果に示される差が閾値以下の場合、当該生体音の測定位置が不適切であると判断する（Ｓ１３０）。
次に、上記の基本的な処理を実行する生体音検査装置１００において、生体音信号が入力された場合の動作の詳細について図５を用いて説明する。
図５は、信号処理部１０４において、生体音測定部１０１による測定位置が適切であるか否かを判断する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
この一連の処理により、例えば、測定位置が、鎖骨または肋骨等の骨に近すぎる不適切な位置であるか否かが判断される。
パワ算出部２３０１は、Ａ／Ｄ処理部１０３から生体音信号を受け取ると、心音の時間区間とその強さを抽出するために、心音の周波数帯域における低周波数帯域のパワを算出する（Ｓ３００）。
この低周波数帯域は、第一周波数帯域の一例であり、低周波数帯域における生体音は第一生体音の一例である。また、低周波数帯域におけるパワは、第一パワの一例である。
この低周波数帯域のパワの算出は例えば、８５ｍｓｅｃを１フレームとし、２１ｍｓｅｃ経過するごとに１フレームのパワを算出することで行われる。
図６は、心音の周波数特性の一例を示す図であり、実線は心音を示し、破線は心音測定時の背景ノイズを示す。
図６に示すように、心音のスペクトル成分の多くは、４００Ｈｚ以下の周波数帯域に含まれている。このため、パワを算出する周波数帯域は、４００Ｈｚ以下の周波数帯域であればよい。特に、２０Ｈｚ以上かつ８０Ｈｚ以下である周波数帯域であることが望ましい。この帯域は、心音の時間区間とその強さを高精度に検出できる可能性が高いという特徴を有しているためである。
図７Ａに、鎖骨付近で測定した生体音信号の２０Ｈｚ以上かつ８０Ｈｚ以下の周波数帯域のパワの時系列データを示す。
図７Ａでは、心音のＩ音とＩＩ音がパワのピークとして現れている。Ｉ音とは、心室収縮期の開始時に発生する音であり、ＩＩ音とは、心室拡張期の開始時に発生する音である。図７Ａの場合、例えば、測定開始直後に現れる２０ｄＢ強のパワのピークがＩ音であり、その直後に現れている１５ｄＢ強のパワのピークがＩＩ音である。その後、Ｉ音とＩＩ音が交互に現れている。なお、Ｉ音およびＩＩ音のパワのレベルは、個人によって異なり、同一個人であっても変化する場合がある。
次に、極値検出部２３０２は、Ｓ３００で算出された心音の低周波数帯域のパワの時系列データから、極大値とその極大値が含まれる時間区間を検出する（Ｓ３０１）。検出される極大値およびその時間区間は、心音のＩ音またはＩＩ音が現れている時間区間に相当する。
また、検出される極大値およびその時間区間は、第一極大値および第一時間区間の一例であり、少なくとも一つの極大値とその時間区間が検出される。
この極大値および時間区間は、例えばI音およびII音の出現時間が５フレーム分の時間長に相当する場合、時間区間はこの５フレームの時間区間を指し、極大値は各フレームごとに算出される５つのパワのうちの最大値を指す。
極大値の検出は、パワの時系列データを時間軸方向に微分し、微分値が正から負に変化した時刻のパワが所定値以上である場合、極大値（以下、「心音低域極大値」という。）として検出する。
この所定値は、微分値が正から負に変化した時刻から１０秒以前におけるパワの時系列データの平均パワとしてもよいし、最大値から１０ｄＢ減算した値としてもよい。また、この所定値は、これに限ったものでなく、微分値が正から負に変化した時刻より以前のパワの時系列データの最小値以上かつ最大値以下を満たすような値に設定すればよい。
なお、心音低域極大値が短い時間区間で複数個検出される場合は、局所最大値となる心音低域極大値を一つ選択する。
また、心音低域極大値が含まれる時間区間については、パワの時系列データから極小値を検出し、心音低域極大値の前後で検出される極小値の時刻を当該時間区間の開始と終了時刻とすることで検出される。
極小値の検出は、パワの時系列データを時間軸方向に微分し、微分値が負から正に変化した時刻のパワが所定値以下である場合、極小値として検出する。なお、極大値および極小値の検出は、他の方法を用いても構わない。
図７Ｂは、図７Ａに示すデータから心音低域極大値とその時間区間を検出し、他の時間区間の値を０でマスクした場合の時系列データを示す図である。
パワ算出部２３０１は、Ａ／Ｄ処理部１０３から受け取った生体音信号を用いて、心音の周波数帯域における高域のパワを算出する（Ｓ３０２）。
心音のスペクトル成分の多くは４００Ｈｚ以下であるため、パワを算出する周波数帯域は４００Ｈｚ以下であり、Ｓ３００でパワの算出対象とした周波数帯域（例えば２０Ｈｚ以上かつ８０Ｈｚ以下）より大きい周波数帯域を含んでいればよい。
特に、３００Ｈｚ以上かつ４００Ｈｚ以下の周波数帯域であることが望ましい。３００Ｈｚ以上かつ４００Ｈｚ以下の周波数帯域の心音は、肋骨または鎖骨等による骨伝導では、あまり減衰せずに伝播するが、骨以外の組織、例えば、筋肉、脂肪、または肺などを伝播する場合は、骨伝導と比較して大きく減衰する。
従って、この周波数帯域の心音パワは、その大きさの違いが、鎖骨付近とそれ以外とで顕著に現れ、生体音の測定位置の適否を高精度に判断できる可能性が高いという特徴を有している。
なお、この周波数帯域（高周波数帯域）は第二周波数帯域の一例であり、高周波数帯域における生体音は第二生体音の一例である。また、高周波数帯域におけるパワは、第二パワの一例である。
つまり、本実施の形態では、第一周波数帯域は、第二周波数帯域よりも低い周波数成分を含んでいる。
図８Ａに、鎖骨付近で測定した生体音信号の３００Ｈｚ以上かつ４００Ｈｚ以下の周波数帯域のパワの時系列データを示す。図８Ａに示すデータでは、心音によるパワのピークと、呼吸時の肺音によるパワの盛り上がりとが含まれる。
つまり、簡単にいうと、Ｓ３００で測定された低周波数帯域の生体音は、主として心音であり、Ｓ３０２で測定された高周波数帯域の生体音は、主として心音と肺音との混合音である。
極値検出部２３０２は、Ｓ３０２で算出した心音の高周波数帯域のパワの時系列データから、極大値（以下、「高域極大値」ともいう。）と高域極大値が含まれる時間区間とを検出する（Ｓ３０３）。
検出される高域極大値およびその時間区間は、第二極大値および第二時間区間の一例であり、極値検出部２３０２により、高域極大値と、当該高域極大値を含む時間区間との組が少なくとも一つ検出される。
Ｓ３０３における検出方法は、上述のＳ３０１で用いた検出方法と同様のものを利用してもよい。図８Ｂは、図８Ａに示すデータから高域極大値とその時間区間を検出し、他の時間区間の値を０でマスクした場合の時系列データを示す図である。
共通時間区間検出部２３０３は、Ｓ３０１で検出された少なくとも一つの時間区間と、Ｓ３０３で検出された少なくとも一つの時間区間とを比較することで、共通する時間区間である共通時間区間を検出する（Ｓ３０４）。
つまり、低周波数帯域の時系列データと高周波数帯域での時系列データとの間で、同一または近いタイミングで極大値を頂点とするパワの上昇および下降曲線が存在する時間区間が検出される。
なお、共通時間区間の検出、つまり、極大値を含む時間区間が低周波数帯域の時系列データと高周波数帯域での時系列データとの間で同じであるか否かの判別において、区間の始端または終端の時刻が必ずしも全く同じである必要はなく、所定値以内の時間差であればよい。
この所定値は、心音のＩ音のピークとＩＩ音のピークとは異なる時間区間に対応すると識別しておく必要があるため、３００ｍｓｅｃ以下の値を選択することが望ましい。
図９Ａに、図７Ｂと図８Ｂの時系列データを用いて検出された共通時間区間を示す。なお、検出された共通時間区間以外の時間区間は０でマスクされている。また、実線は心音低域極大値に相当する時間区間のパワであり、破線は高域極大値に相当する時間区間のパワである。
ここで、共通時間区間について図９Ｂおよび図９Ｃを用いて簡単に説明する。
図９Ｂは、低周波数帯域および高周波数帯域のパワの時系列データにおける共通時間区間として検出されない部分の一例を示す図である。
図９Ｃは、低周波数帯域および高周波数帯域のパワの時系列データにおける共通時間区間として検出される部分の一例を示す図である。
図９Ｂに示すように、それぞれが心音低域極大値に対応する時間区間［ａ］および［ｂ］は、高域極大値に対応する時間区間［ｃ］に含まれている。しかし、時間区間［ａ］および［ｂ］それぞれの始端および終端と、時間区間［ｃ］の始端および終端とは大きく離れているため、共通時間区間検出部２３０３は、時間区間［ａ］、［ｂ］、［ｃ］のいずれについても共通時間区間とは判断しない。
また、図９Ｃに示すように、心音低域極大値に対応する時間区間［ｄ］の始端および終端と、高域極大値に対応する時間区間［ｅ］の始端および終端とは、完全に同一ではないものの非常に近い（例えば、共通時間区間についての閾値以下）である。そのため、共通時間区間検出部２３０３は、時間区間［ｄ］または［ｅ］を、共通時間区間として検出する。
ここで、図９Ｂにおける、時間区間［ｃ］は、時間区間［ａ］および［ｂ］と同期していないため、呼吸時における肺音の変化に対応する時間区間であると考えられる。
一方、図９Ｃにおける、時間区間［ｄ］は、時間区間［ｅ］と同期していると言え、この同期は、偶然によるものか、または、心音が、高周波数帯域のスペクトル成分に影響を与えたために発生したものかのいずれかであると考えられる。
つまり、共通時間区間における高域極大値との心音低域極大値との差（例えば、図９Ｃにおける“Ｄ”）が比較的小さい場合、生体音の測定位置が、骨または肋骨等の骨に近すぎる不適切な位置であるために、骨伝導による心音が高周波数帯域に大きな影響を与えていると推認される。
そこで、判断部２３０４は、共通時間区間における心音低域極大値と高域極大値との差分値が、所定の閾値以下である場合、測定位置は不適切であると判断する。具体的な処理の流れは以下の通りである。
パワ比較部２３００は、Ｓ３０４で検出された共通時間区間において、心音低域極大値と高域極大値の差分、例えば、心音低域極大値から高域極大値を減算した値を算出する。判断部２３０４は、算出された差分値を所定の閾値と比較する（Ｓ３０５）。
判断部２３０４は、差分値が所定の閾値以下である場合（Ｓ３０５でＹｅｓ）、測定位置は、鎖骨または肋骨等の骨に近すぎる不適切な位置であると判断する（Ｓ３０６）。
この時、制御部１０５は、表示部１０７で測定者に対して生体音の測定位置が骨に近すぎる位置であることを警告する。
また、判断部２３０４は、差分値が所定の閾値よりも大きい場合（Ｓ３０５でＹｅｓ）、当該測定位置は適切であると判断する（Ｓ３０７）。
例えば、所定の閾値が５ｄＢであり、図９Ｃに示す“Ｄ”が５ｄＢ以下である場合、つまり、当該共通時間区間（［ｄ］または［ｅ］）に対応する差分値Ｄが所定の値以下である場合、当該生体音の測定位置は、鎖骨に近すぎる不適切な位置であると判断される。
なお、図９Ａに示すように、複数の共通時間区間が検出された場合、判断部２３０４は、少なくとも一つの時間区間における差分値が所定の閾値以下である場合に、測定位置が不適切であると判断してもよい。これにより、例えば、測定位置が実際に適切な位置ではない場合に、当該測定位置が不適切であることが確実に判断される。
また、判断部２３０４は、例えば、所定の数以上の共通時間区間の差分値が所定の閾値以下である場合に、定位置が不適切であると判断してもよい。これにより、例えば、何らかのノイズが混ざることによる誤判断の発生を抑制することができる。
また、この所定の閾値は使用するマイクロフォン等によって異なるが、不適切な測定位置と適切な測定位置とが判別できる程度の値を、実験的にまたは論理的に求め、この求めた値を閾値として採用すればよい。
なお、Ｓ３００およびＳ３０２において、各周波数帯域のパワを算出する場合、該当する周波数帯域の帯域通過フィルタを通過した生体音信号のパワを利用してもよい。また、Ａ／Ｄ処理部１０３から受け取った生体音信号に対して周波数変換を行い、生体音信号のパワースペクトルから該当する周波数帯域のパワを算出してもよい。
図１０Ａおよび図１０Ｂに、右鎖骨中線上第二肋間の位置で測定した生体音信号に関するデータを示す。
具体的には、図１０Ａにおいて、実線は２０Ｈｚ以上かつ８０Ｈｚ以下のパワの時系列データであり、破線は３００Ｈｚ以上かつ４００Ｈｚ以下のパワの時系列データである。また、図１０Ｂは、図１０Ａの時系列データに対して、上述のＳ３００からＳ３０４までの処理を適用して得られる共通時間区間を表している。実線は２０Ｈｚ以上かつ８０Ｈｚ以下のパワに相当し、破線は３００Ｈｚ以上かつ４００Ｈｚ以下のパワに相当する。
胸壁上で生体音を測定する場合、心音は肺を伝播する間に減衰される。特に、肺は低域通過フィルタのような特性をもつため、心音の高周波数帯域のパワは低周波数帯域のパワに比べて顕著に減衰する。
このため、図１０Ｂのように、心音低域極大値と高域極大値の差分は大きくなる。例えば、所定の閾値が５ｄＢの場合、Ｓ３０６において、図１０Ｂに示す各共通時間区間における差分値は所定の閾値より大きくなり、その結果、３０８で適正位置と判断される。
以上のようにして、生体音検査装置１００は、測定した生体音に含まれる心音を利用し、生体音の測定位置が、鎖骨または肋骨等の骨に近すぎる不適切な位置であるか否かを判断することができる。
なお本実施の形態では、生体音測定部１０１がリード線２０４を介して生体音信号を伝送するとして説明したが、これに限ったものではなく、リード線２０４の替わりに無線送信機で生体音信号を伝送してもよい。
この構成によると、リード線２０４が不要となり、例えば、生体音測定時に、リード線２０４の身体への接触等による振動、または、電磁波などの影響により、リード線２０４からノイズが混入することを防ぐことができる。
また、生体音検査装置１００は、測定位置が適切であると判断された場合にのみ、疾病等の判別のための生体音分析を開始するとしてもよい。この構成によって、生体音検査装置１００で検査される肺音は常に正しい位置で測定された生体音であることを保証することができる。従って、医師が生体音の分析結果を確認する場合、信頼性の高い肺音分析結果に基づいて診断することができる。
また、生体音測定部１０１は、マイクロフォン２０３を用いて生体音を検出するとしたが、加速度センサを用いて生体音を検出してもよい。この場合、ダイヤフラム部２０１および空間部２０２は不要となる。この結果、空気振動によって伝播してくる環境雑音が、ダイヤフラム部２０１または空間部２０２を介して生体音に混入してしまう可能性を低減することができる。
また、本実施の形態では、生体音のパワの表現について、自然対数を用いたデシベル表記を想定していたため、極大値間の差分算出には減算を用いていた。しかし、極大値間の差分算出に自然対数を用いない場合は、除算、もしくはビットシフト演算を用いることになる。
以上述べた実施の形態１についての補足事項は、他の実施の形態でも同じである。
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２における生体音検査装置１００が備える信号処理部１０４の基本的な構成を示すブロック図であり、図１２は、実施の形態２の生体音検査装置１００における共通時間区間の検出に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、実施の形態１と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。
雑音区間検出部２４０１は、パワ算出部２３０１が算出した生体音信号のパワから、肺音レベルの小さい低雑音区間を検出する（Ｓ９００）。
図１３は、胸壁上で測定した肺音の周波数特性の一例を示す図である。図１３が示す通り、肺音のスペクトル成分は１ｋＨｚ以下に多く含まれる。また、図６に示す通り、心音のスペクトル成分の多くは１００Ｈｚ以下に含まれる。
従って、パワ算出部２３０１は、１００Ｈｚ以上かつ１ｋＨｚ以下の周波数帯域に含まれるパワを算出する。雑音区間検出部２４０１は、パワ算出部２３０１で算出されたパワが所定値以下となる時間区間を低雑音区間として検出する。なお、１ｋＨｚ以下の肺音の周波数成分が含まれる帯域は、第三周波数帯域の一例である。
雑音区間検出部２４０１は、Ｓ３０１で検出された、それぞれが低周波数帯域の極大値（心音低域極大値）を含む複数の時間区間の中から、低雑音区間に含まれる時間区間を検出する（Ｓ９０１）。この結果、肺音のレベルが小さい時間区間である低雑音区間における心音区間が検出される。
共通時間区間検出部２４０２は、Ｓ９０１で検出された時間区間と、Ｓ３０３で検出された時間区間とで共通する時間区間を検出する（Ｓ９０２）。
この結果、肺音のレベルが小さい時間区間において、心音の低周波数帯域と高周波数帯域の両周波数帯域でパワのレベルが高い時間区間が共通時間区間として検出されることになる。
判断部２４０３は、Ｓ９０２で共通時間区間の検出が成功したか否かを判断し（Ｓ９０３）、Ｓ９０３で共通時間区間の検出に成功したと判断した場合（Ｓ９０３でＹｅｓ）、Ｓ３０５以降の処理を実施する。
また、判断部２４０３は、Ｓ９０３で共通時間区間の検出に失敗したと判断した場合（Ｓ９０３でＮｏ）、測定位置は、鎖骨または肋骨などの骨に近すぎない適切な位置であると判断する（Ｓ９０４）。
心音の高周波数帯域と肺音の周波数帯域とは重なるため、呼吸区間中は心音のスペクトル成分が肺音のスペクトル成分にマスクされてしまうことがある。このため、肺音のレベルが小さい時間区間の方が、心音の低周波数帯域と高周波数帯域とで共通する時間区間の検出が容易になる。
一方、肺音のレベルが小さい時間区間にもかかわらず、心音の低周波数帯域のパワが大きく、心音の高周波数帯域のパワが小さければ、骨伝導によって心音がセンサに混入している可能性は低い。そのため、測定位置は骨に近すぎない位置であると判断することができる。
また、肺音レベルの小さい時間区間における心音を利用すれば、測定開始から、測定位置が適切であるか否かの判断までに要する時間を短くすることができる。
例えば、図５のフローチャートのように、肺音レベルの小さい時間区間である低雑音区間を考慮せずに、共通時間区間を検出してから測定位置が適切か否かを判断する場合、図１０Ａのような生体音信号の例であれば、早くても測定開始から約４秒経過しないと判断することができない（図１０Ｂ参照）。
しかしながら、図１０Ａの実線によると、測定開始から２秒経過した辺りで心音の低周波数帯域のパワが大きくなっており、さらに、図１０Ａの破線によれば、パワの盛り上がりがなく肺音レベルが小さくなっている。
従って、Ｓ９０１において、低雑音区間における心音低域極大値の時間区間として検出される。しかしながら、この時間区間は、破線が示すパワが小さく高域極大値は検出されないため、共通時間区間としては検出されない。つまり、Ｓ９０３で時間区間の検出に失敗したと判断される。この結果、Ｓ９０４において、測定位置は適切であると判断される。
このように、低雑音区間を考慮することにより、測定開始から２秒程度で、測定位置が適切か否か判断される。そのため、例えば、被測定者にあまり負担を掛けずに、測定位置が適切か否かの判断が終了するまで息こらえをしてもらうことができ、その結果、より短時間で判断することも可能である。
以上のようにして、生体音検査装置１００は、低雑音区間を用いることで、生体音の測定位置が鎖骨または肋骨等の骨に近すぎる位置か否かを精度よく短時間に判断することができる。
なお、実施の形態２における生体音検査装置１００は、図１１に示すように、少なくとも、生体音測定部１０１と、パワ算出部２３０１と、パワ比較部２３００と、雑音区間検出部２４０１と、判断部２４０３とを備えていればよい。
（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３における生体音測定部１１００の構成概要を示す図である。
なお、実施の形態３における生体音検査装置１００の、生体音測定部１１００以外の構成は、基本的には実施の形態１または２における生体音検査装置１００と同様である。
以下、実施の形態１または２と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。
生体音測定部１１００は、所定の方向を検出する方向検出部１１０１と、生体音の測定位置が不適切である場合に警告灯を点灯する発光部１１０２、１１０３、１１０４、および１１０５とを備える。
つまり、本実施の形態では、発光部１１０２〜１１０５を有する表示部１０７が生体音測定部１１００に配置されているとも表現できる。
次に、実施の形態３の生体音検査装置１００において、生体音の測定位置が不適切であると判断された場合の動作について図１５を用いて説明する。
図１５は、生体音の測定位置が不適切であると判断された場合に、生体音測定部１１００の警告灯を点灯させる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
判断部２３０４または２４０３により生体音の測定位置が不適切と判断されると、生体音測定部１１００の方向検出部１１０１は、所定の方向を検出する。具体的には、重力の方向を検出する（Ｓ１２００）。なお、方向検出部１１０１としては、ジャイロセンサまたは加速度センサなどが採用される。
次に、制御部１０５は、発光部１１０２〜１１０５のうち、最も重力の方向側に配置された発光部を選択する（Ｓ１２０１）。なお、最も重力の方向側の発光部として二つの発光部が存在する場合は、該当する二つの発光部を選択してもよい。
次に、Ｓ１２０１で選択された発光部は、警告灯を点灯する（Ｓ１２０２）。
つまり、生体音の測定の際に、生体音測定部１１００がどのような方向（図１４の上図における周方向）で被測定者に当てられているかに関わらず、その時点で鉛直下方に最も近い発光部が選択され、発光される。
以上のように、本実施の形態における生体音検査装置１００は、発光部を備えている。具体的には、生体音測定部１１００に発光部１１０２〜１１０５が配置されている。これにより、測定者は、生体音測定部１１００および測定位置から目をそらすことなく、測定位置が適切か否かを確認することができる。
例えば、測定者が鎖骨に近すぎる位置に生体音測定部１１００を当てた場合、測定位置が鎖骨に近すぎる不適切な位置であると判断され、重力の方向、つまり生体音測定部１１００を移動させる方向（胸壁の方向）の発光部により警告灯が点灯される。この結果、測定者は、適切な測定位置を簡単に探すことが可能となる。
なお、生体音の測定位置が肋骨上であった場合、肋間に生体音測定部１１００を移動させるように、肋間の方向に配置された発光部が発光されることになる。
また、生体音測定部１１００は、発光部を一つだけ備えてもよい。この場合、方向検出部１１０１は不要となる。この場合、測定位置が不適切と判断されれば、当該一つの発光部により警告灯が点灯される。この結果、測定者は、少なくとも測定位置が適切か否かを確認することが可能となる。
また、生体音測定部１１００の部品数を減らすことができるため、低コストの生体音測定部１１００を製造することが可能となる。また、生体音測定部１１００の小型化および軽量化も可能となり、生体音の測定感度を向上させることができる。
なお、生体音測定部１１００は、発光部の代わりにスピーカ等の音出力部を備え、測定位置が不適切と判断されれば警告音を鳴らすような構成であってもよい。この場合も同様に低コストの生体音測定部１１００を製造でき、かつ小型化および軽量化も可能となる。
また、本実施の形態では、方向検出部１１０１が重力方向を検知するとしたが、方向検出部１１０１が検出する所定の方向は、重力方向に限らない。方向検出部１１０１は、例えば、鎖骨がある方向またはその逆方向、つまり身体上部の方向（下半身から上半身に向かう方向）または身体下部の方向（上半身から下半身に向かう方向）を検知してもよい。
この場合、充填部２０５またはダイヤフラム部２０１に歪みセンサを備え、歪みを検出する箇所は鎖骨および肋骨上であることを利用し、身体下部の方向を検知するようにしてもよい。例えば、生体音測定部１１００に複数の歪みセンサを備え、歪みを検出した方向とは逆の方向を身体下部の方向としてもよい。この結果、測定時の被測定者が仰臥位など直立の姿勢でない場合であっても、身体下部の方向を検知することが可能となる。
また、方向検出部１１０１は、生体音測定部１１００が備えていなくてもよい。例えば、生体音測定部１１００の外部に備えられたセンサにより方向検出部１１０１が実現されてもよい。
また、発光部１１０２〜１１０５は、生体音測定部１１００に配置されていなくてもよく、例えば、信号処理部１０４等を内蔵する、生体音検査装置１００の本体に配置されていてもよい。この場合、発光部１１０２〜１１０５のそれぞれは、例えば生体音測定部１１００が備える方向検出部１１０１による方向の検出結果を受信し、その検出結果に応じて発光すればよい。
（実施の形態４）
図１６は、実施の形態４における生体音検査装置１３００の基本的な構成を示すブロック図であり、図１７は、実施の形態４における信号処理部１３０４の構成例を示す図である。以下、実施の形態１と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。
生体音検査装置１３００は、実施の形態１における生体音検査装置１００の構成に、さらに、生体音を測定する生体音測定部１３０１と、生体音測定部１３０１で測定した生体音信号を増幅する増幅部１３０２と、増幅部１３０２で増幅された生体音信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ処理部１３０３とを備え、かつ、信号処理部１０４に代えて、信号処理部１３０４を備える。
信号処理部１３０４は、Ａ／Ｄ処理部１０３およびＡ／Ｄ処理部１３０３でデジタルデータに変換された生体音信号を分析する。
生体音測定部１３０１は、生体音測定部１０１（図２参照）と同じ構成を備える。また、図１７に示すように、信号処理部１３０４は、二つの生体音測定部（１３０１および１０１）で測定された２種類の生体音のパワを算出し、当該２種類の生体音間のパワ比を算出するパワ比算出部２５０１と、算出されたパワ比と基準パワ比とを比較して測定位置の適否を判断する判断部２５０２を有する。
なお、パワ比算出部２５０１によって、本発明の一態様に係る生体音検査装置におけるパワ算出部およびパワ比較部の機能が実現される。
また、生体音測定部１３０１および１０１により測定される２種類の生体音は、第一生体音および第二生体音の一例である。また、パワ比算出部２５０１により算出される二つの生体音のパワは、第一パワおよび第二パワの一例である。
また、生体音測定部１３０１は第一測定部の一例であり、生体音測定部１０１は第二測定部の一例である。
また、実施の形態４における生体音検査装置１３００は、図１７に示すように、少なくとも、生体音測定部１０１と、生体音測定部１３０１と、パワ比算出部２５０１と、判断部２５０２とを備えていればよい。
次に、生体音検査装置１３００において、生体音信号が入力された場合の動作について図１８を用いて説明する。
図１８は、信号処理部１３０４において、生体音測定部１０１の測定位置が、胸壁上の適切な測定位置であるか否かを判断する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
Ａ／Ｄ処理部１０３およびＡ／Ｄ処理部１３０３のそれぞれから生体音信号を受け取ると、パワ比算出部２５０１は、これら生体音信号間における、肺音の低周波数帯域のパワの比を算出する（Ｓ１４００）。
ここで、図１３に示すように、肺音のスペクトル成分の多くは、１ｋＨｚ以下の周波数帯域に含まれている。このため、パワ比を算出する周波数帯域は、１ｋＨｚ以下の周波数帯域であればよい。
しかしながら、図６に示されるように、１００Ｈｚ以下の周波数帯域には、心音のスペクトル成分が多く含まれる。このため、心音の影響が少なく、かつ、肺音を測定するための低周波数帯域として、特に１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下の周波数帯域であることが望ましい。
パワ比の算出は、二つの生体音信号の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワをそれぞれ算出し、算出したパワの比を算出することで行われる。各生体音信号のパワの算出は、各生体音信号に対して周波数変換を行い、各生体音信号のパワースペクトルから算出したい周波数帯域のパワを算出してもよい。パワ比算出の他の方法として、周波数変換によって各生体音信号のスペクトルを算出し、クロススペクトル法を用いてパワ比を算出してもよい。
次に、判断部２５０２は、生体音検査装置１３００で事前に測定し、記録部１０６に記録しておいた基準パワ比と、Ｓ１４００で算出したパワ比との差分を算出する。具体的には、判断部２５０２は、算出したパワ比から基準パワ比を減算した値を差分値として、差分値が第一閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０１）。
なお、第一閾値は、測定の目的である生体音の種類に応じて決定される測定位置、その再現性、および被験者の年齢等に依存し、実験によって決められる。例えば、成人であって、右鎖骨中線上第二肋間の位置が正しい測定位置である場合、第一閾値は、“２ｄＢ”としてもよい。
判断部２５０２は、差分値と第一閾値との比較の結果、差分値が第一閾値以上である場合（Ｓ１４０１でＹｅｓ）、生体音測定部１０１の測定位置が適正位置よりも身体の中心側に近い位置であると判断する（Ｓ１４０２）。
また、判断部２５０２は、差分値が第一閾値より小さい場合（Ｓ１４０１でＮｏ）、差分値が、第一閾値未満の値である第二閾値以下か否かを判定する（Ｓ１４０３）。
なお、第二閾値も、測定の目的となる生体音の種類に応じて決定される測定位置、その再現性、および被験者の年齢などに依存し、実験によって決められる。また、第二閾値は、第一閾値の符号を反転させた値としてもよい。例えば、成人であって、右鎖骨中線上第二肋間の位置が正しい測定位置である場合、第二閾値は、“−２ｄＢ”としてもよい。
判断部２５０２は、比較の結果、差分値が第二閾値以下である場合（Ｓ１４０３でＹｅｓ）、測定位置が適正位置よりも身体の外側に近い位置であると判断する（Ｓ１４０４）。また、判断部２５０２は、差分値が第二閾値より大きい場合（Ｓ１４０３でＮｏ）、測定位置は適切であると判断する（Ｓ１４０５）。
ここで、各処理ステップについて詳細に説明する。
Ｓ１４０１で用いる基準パワ比は、適正な測定位置で測定した肺音の低周波数帯域のパワ比とする。基準パワ比の算出方法および周波数帯域は、Ｓ１４００と同様のものとする。
また、生体音測定部１０１の測定位置は、診断等のために生体音を聴診したい位置とする。生体音測定部１３０１の測定位置は、副雑音でない肺音（つまり呼吸音）の音源を高Ｓ／Ｎで測定するために、気管から体表面までの距離が短く、かつ、頚動脈および頸静脈の血流音が混入しにくい胸骨切痕で測定することが望ましい。
また、パワ比の分母は、胸骨切痕で測定した生体音に関するパワであり、分子は、聴診したい位置の生体音に関するパワとする。
このように、互いに異なる部位で測定された肺音間の低周波数帯域のパワ比によって測定位置が適切か否かを判断できる理由としては以下の理由があげられる。
すなわち、呼吸時に肺を伝播する肺音の低周波数帯域のパワが、疾病の有無による影響を受けにくく、かつ、肺音が伝播する距離に大きく依存して減衰することがあげられる。なお、距離による肺音の低周波数帯域のパワの減衰は、例えば体格差による減衰の違いによって確認できる。
図１９に、健常者と喘息患者の２群間における、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比の比較結果を示す（被験者数は２６２）。
測定位置は、胸骨切痕と右鎖骨中線上第二肋間である。図１９に示す通り、各群における太線で示された平均値について有意な差は認められない。従って、１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下の肺音のパワ比は、喘息の有無による影響は受けないと言える。
また、図２０は、身長と肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比との相関を示す相関図である（被験者数は２６２）。図２０に示す通り、身長とパワ比には、有意な相関関係（相関係数＝−０．４８４、有意確率＜０．００１）が認められる。
なお、測定位置は、胸骨切痕と右鎖骨中線上第二肋間である。また、同じ身長でもパワ比にバラツキがあるのは、脂肪または筋肉の量等による個人差が大きく影響している。一般に、身長が大きくなれば肺も大きくなっており、その結果、肺が伝播する距離も長くなっていると考えられる。
従って、同一個人の場合には、上記二箇所で測定された肺音間の低周波数帯域のパワ比は、疾病による影響を受けにくく、脂肪および筋肉等の変化による影響も少なく、かつ、肺音が伝播する距離と関係がある測定位置に大きく依存することとなる。
また、図２１Ａは、同一個人での右鎖骨下における異なる測定位置の例を示す図であり。図２１Ｂは、図２１Ａに示す各測定位置に対応する、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比の測定結果である。
なお、測定位置３は右鎖骨中線上第二肋間の位置であり、そこから２５ｍｍおよび５０ｍｍずつ身体中心側および外側にずらした位置で測定している。
図２１Ｂに示すように、身体の中心線から外側の測定位置に移動するに従って、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比が減少していることがわかる。肺音は、副雑音以外の場合、呼吸に伴って比較的太い気道内に生じた空気の流れによる乱流騒音および気道壁の振動が、肺を伝播して胸壁上で聴取されるものである。音源となる比較的太い気道は、身体の中心側に位置している。図２１Ｂは、肺音が、身体の中心線から遠ざかるに従って大きく減衰していることを意味する。
図１８におけるＳ１４０１以降の処理について、図２１Ａおよび図２１Ｂを用いて説明する。
例えば、基準パワ比を測定した適切な位置を測定位置３（パワ比は−１６．５ｄＢ）とし、再検査時に測定した位置が測定位置５（パワ比は−１０．７ｄＢ）であるとする。また、第一閾値を１．０ｄＢとし、第二閾値が−１．０ｄＢとする。
まず、Ｓ１４０１において、差分値は、（−１０．７）−（−１６．５）＝５．８ｄＢと計算される。
次に、Ｓ１４０２において、差分値は、第一閾値以上となり、Ｓ１４０３において、測定位置は、適切な位置より中心側にずれていると判断される。
一方、再検査時に測定した位置が測定位置１（パワ比は−２４．５ｄＢ）である場合、Ｓ１４０１において、差分値は（−２４．５）−（−１６．５）＝−８．０ｄＢと計算される。
Ｓ１４０２では、差分値は第一閾値以上とはならないが、Ｓ１４０３において、差分値は第二閾値以下と判断される。この結果、Ｓ１４０５において、測定位置は、適切な位置より外側にずれていると判断される。
なお、第一閾値および第二閾値は、上述のように、測定の目的となる生体音の種類に応じて決定される測定位置と、その再現性の精度に依存して決められる。例えば、適正位置が右鎖骨中線上第二肋間（測定位置３）の位置であって、測定位置の誤差を適正位置から±２５ｍｍ以内の範囲におさめる場合には、第一閾値を＋２ｄＢ，第二閾値を−２ｄＢに設定することは有効と考えられる。
もちろん、第一閾値と第二閾値の絶対値が異なっていてもよい。例えば、第一閾値を＋２ｄＢとし、第二閾値を−２．５ｄＢとしても構わない。
Ｓ１４０３およびＳ１４０５で、測定位置が適切でないと判断された場合、制御部１０５は、表示部１０７による情報表示により、測定位置が不適切であること、または、測定位置の変更を測定者に指示してもよい。
さらに、Ｓ１４０３において、測定位置が身体の中心側に近い位置にあると判断された場合、制御部１０５は、表示部１０７に、利用者に測定位置が身体の中心側に近すぎることを表示させ、これにより、測定位置を外側（身体の中心からより遠い位置）に変更させる指示を行うように表示部１０７を制御してもよい。
同様にして、Ｓ１４０５において、測定位置が身体の外側に近い位置であると判断された場合、制御部１０５は、表示部１０７に、測定位置が身体の外側に近すぎる（身体の中心から遠すぎる）ことを表示させ、これにより、測定位置を内側（身体の中心により近い位置）に変更する指示を行わせてもよい。
なお、基準パワ比の測定に関して、いつ、誰が、適正な測定位置で測定しておくかが問題となる。例えば、慢性疾患等により、定期的に病院で診察または検査を受けている患者の場合、病院での医師または検査技師等の専門家による肺音の検査の際に、適切な測定位置で測定した肺音の低周波数帯域のパワ比を基準パワ比として利用することができる。
病院で測定された基準パワ比を記録部１０６に記録しておけば、在宅であっても、かつ、測定者が一般人であったとしても、専門家が測定した位置と近い位置で体調管理のために生体音を測定することが可能となる。
なお、生体音検査装置１３００が、メモリカード等の外部記録媒体との入出力インタフェースを備えれば、患者は、在宅で測定した結果をメモリカード等に記録して病院に持参できるようになる。
この場合、病院での検査時に測定された基準パワ比をメモリカードに記録し、帰宅後、当該住宅内の生体音検査装置１３００に接続すれば、簡単に基準パワ比の設定および更新を行うことができる。もちろん、メモリカードの代わりに、インターネット等を経由し、病院と当該住宅との間でデータの送受信を行っても構わない。
以上のようにして、生体音検査装置１３００は、生体音の測定に不慣れな者であっても、専門家等が生体音を測定する位置と近い位置で測定することができる。この結果、信頼性の高い日常管理データを取得することができ、入院または毎日の通院、および頻繁な訪問介護を受けることなく、在宅で病気の憎悪および治療の経過の管理、または病気の早期発見を行うことができる。
なお本実施の形態では、測定位置が不適切と判断された場合、表示部１０７で測定者に警告を表示するとして説明した。しかし、Ｓ１４０１で用いられる差分値に基づいて、生体音測定部１０１で測定した生体音信号を補正するように、信号処理部１３０４または増幅部１０２が制御されてもよい。
例えば、差分値に−１を乗じたレベルだけ、生体音信号における肺音の周波数帯域を増幅させてもよい。例えば、差分値が３ｄＢである場合、生体音測定部１０１で測定した生体音信号に対して、肺音の周波数帯域である１ｋＨｚ以下の帯域を−３ｄＢ増幅させてもよい。
つまり、増幅部１０２は、差分値の符号を反転させた値を用いて、第二生体音を増幅してもよい。
この構成によると、測定位置が正しい位置でなくても、測定位置を変更する必要はない。つまり、不適切な測定位置で測定した生体音を、適切な測定位置で測定した生体音の信号パワに近似させることができる。
また、測定位置が不適切だと判断されていない場合でも、Ｓ１４０１での差分値に基づいて、生体音測定部１０１で測定した生体音信号を補正するように、信号処理部１３０４または増幅部１３０２が制御されてもよい。
この構成によると、測定位置がある程度正しい位置であっても、測定している生体音信号のパワのレベルを、適切な位置で測定した時の生体音信号のパワにより近似させることができ、生体音分析による診断精度の向上が可能となる。
（実施の形態５）
図２２は、実施の形態５における生体音検査装置１３００によって測定位置が適切でないと判断された場合の警告表示処理の流れの一例を示すフローチャートである。
なお、実施の形態５における生体音測定部１１００の構成は、図１４に示す実施の形態３における生体音測定部１１００の構成と同様である。
また、実施の形態５における生体音検査装置１３００は、実施の形態４における生体音検査装置１３００と同様の構成である。
生体音検査装置１３００において、生体音の測定位置が不適切と判断されると、生体音測定部１１００の方向検出部１１０１は、Ｓ１８００において、方向検出部１１０１を用いて、所定の方向を検出する。本実施の形態では、所定の方向として重力の方向を検出する。
なお、生体音測定部１１００が有する方向検出部１１０１としては、ジャイロセンサまたは加速度センサなどが採用される。また、実施の形態３と同様に、生体音測定部１１００により検出される所定の方向は、重力の方向に限ったものではなく、他のセンサを用いて鎖骨がある方向またはその逆方向である、身体上部または身体下部の方向を検知してもよい。
以下、方向検出部１１０１が重力方向を検出する場合を例にとり、処理を説明するが、重力方向を、身体下部方向と言い換えても同様の処理が行われる。
次に、制御部１０５は、測定位置の判断結果が、身体の中心側であるか否かを判断する（Ｓ１８０１）。
さらに、制御部１０５は、測定位置が身体の中心側と判断されていれば、生体音測定部１１００において、重力方向の軸より左側（測定者に向かって左側）に配置されている一つまたは複数の発光部を選択する（Ｓ１８０２）。
なお、当該重力方向の軸は、生体音測定部１１００を通過し重力方向に平行な軸であり、例えば、生体音測定部１１００の平面視（図１４の上図参照）における中心を通り、かつ、重力方向に平行な軸である。
一方、制御部１０５は、測定位置が身体の中心側と判断されていなければ、重力方向の軸より右側に配置されている一つまたは複数の発光部を選択する（Ｓ１８０３）。
Ｓ１８０２およびＳ１８０３で選択された発光部は、発光することで警告灯を点灯する（Ｓ１８０４）。
例えば、図２３に示すように、測定者が、適切な測定位置から身体の中心に近い位置に生体音測定部を当てた場合を想定する。この場合、生体音検査装置１３００は、生体音の測定位置が身体の中心側に近い位置であると判断し、身体の外側に位置する発光部に警告灯を点灯させる。これにより、測定者に測定位置を身体の外側に移動させるように指示することができる。
なお、上記の例は正しい測定位置が右肺にある場合の例である。正しい測定位置が左肺にある場合は、Ｓ１８０２およびＳ１８０３で選択する発光部は上記の説明と逆の方向にある発光部を選択することになる。正しい位置が右肺か左肺にあるかは、測定の目的となる生体音の種類によって異なり、事前に決めておけばよい。
以上のようにして、測定者は、生体音測定部１１００または測定位置から目をそらすことなく、測定位置が適切か否かを確認することができ、簡単に適切な測定位置を探すことが可能となる。
なお、生体音測定部１１００は、発光部を一つだけ備えてもよい。この場合、方向検出部１１０１は不要となる。この場合、測定位置が不適切と判断されれば、当該一つの発光部により警告灯が点灯される。この結果、測定者は、少なくとも測定位置が適切か否かを確認することが可能となる。
また、生体音測定部１１００の部品数を減らすことができるため、低コストの生体音測定部を製造することが可能となる。また、生体音測定部１１００の軽量化も可能となり、生体音の測定感度を向上させることができる。
また、実施の形態５における生体音測定部１１００も、実施の形態３と同様に、スピーカ等の音出力部を備えてもよい。
さらに、実施の形態５においても、実施の形態３と同様に、方向検出部１１０１および発光部１１０２〜１１０５は、生体音測定部１１００以外に配置されていてもよい。
（実施の形態６）
図２４は、実施の形態６における生体音検査装置１３００の処理の流れの一例を示す図である。
以下、実施の形態４と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。
実施の形態６における生体音検査装置１３００は、実施の形態４における生体音検査装置１３００と同様に、例えば図１８に示す処理の流れを実行する。しかし、Ｓ１４０１の処理において特徴的な処理を実行する。
そこで、図２４を用いて、実施の形態６における生体音検査装置１３００が、図１８におけるＳ１４０１において、基準パワ比と測定した肺音のパワ比との差分を算出する際の処理の流れを説明する。
判断部２５０２は、基準パワ比を設定した時点と、生体音を再測定しようとする時点との体型を示す体型指標値と、記録部１０６にあらかじめ記録されている補正式とに基づいて、基準パワ比を補正する（Ｓ２０００）。補正方法の詳細については、後述する。
さらに判断部２５０２は、Ｓ２００１において、補正された基準パワ比とＳ１４００で算出したパワ比との差分を算出し、この差分値に基づいて比較処理を実施する。
以下に、Ｓ２０００における補正方法について説明する。
体型指標値が年齢である場合、補正式は、例えば（式１）となる。
ＮｅｗＰｏｗＲ＝ＯｒｇＰｏｗＲ−０．５８３＊δＹ （式１）
ＮｅｗＰｏｗＲは補正後の基準パワ比であり、ＯｒｇＰｏｗＲは、最初に設定された基準パワ比であり、δＹは、基準パワ比が設定された時点から再測定するまでの経過年数である。例えば、最初に設定された日から半年経過していれば、δＹ＝０．５となる。
仮に、１０歳の子供について、最初に設定した基準パワ比が−８ｄＢであり、基準パワ比を設定してから半年後に再測定する場合、基準パワ比は−８．２９１５ｄＢ（−８−０．５８３＊０．５）に補正される。
なお、体型指標値が年齢である場合は、生体音検査装置１３００は、例えばあるユーザについて最初に測定する際に、ユーザが年齢を入力できるインタフェース部を有し、記録部１０６に体型指標値として記録しておけばよい。
また、測定するごとにそのインタフェース部を介して年齢情報を更新してもよいし、上記の例のように測定日と年齢の対応がわかるように記録部１０６に記録しておき、次の測定日との差分から次の測定時の年齢を判断してもよい。
（式１）の係数−０．５８３は、図２５に示す、年齢と、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比との回帰直線における傾きである。
年齢とパワ比とには、有意な相関関係（相関係数＝−０．４９５、有意確率＜０．００１）が認められる。図２５における回帰直線は、例えば（式２）となる。
ＰｏｗＲ＝−０．５８３＊Ｙ−２．２５２ （式２）
ＰｏｗＲは肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比であり、Ｙは年齢である。
また、基準パワ比の補正式は、２次以上の回帰曲線から導出しても構わない。仮に、回帰曲線がＰｏｗＲ＝ｆ１（Ｙ）とすると、補正式は（式３）のようになる。
ＮｅｗＰｏｗＲ＝ＯｒｇＰｏｗＲ＋（ｆ１（Ｙ２）−ｆ１（Ｙ１）） （式３）
なお、Ｙ１は最初に基準パワ比を設定した時の年齢であり、Ｙ２は再測定する時の年齢である。
また、ｆ１（Ｙ）は予測式の一例であり、ｆ１（Ｙ１）およびｆ１（Ｙ２）は、第一予測パワ比および第二予測パワ比の一例である。
なお、成長による体型の変化は思春期辺りで鈍化するため、パワ比と年齢の回帰直線の傾きから補正式を作る場合、例えば１５歳以下の子供に対して適用するなどの対象年齢を定めてもよい。
また、基準パワ比の補正は、身長による体型指標値と補正式とから算出してもよい。前述の図２０は、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比と身長との相関図である。この場合、身長とパワ比の回帰直線は、例えば（式４）となる。
ＰｏｗＲ＝−０．１０２＊Ｈ＋５．９１ （式４）
Ｈは身長（ｃｍ）である。なお、身長を体型指標値とする場合も、生体音検査装置１３００はインタフェース部を有し、それを介してユーザが身長を入力してもよい。また、インタフェース部が、例えば身長測定機器と接続されることで、ユーザの身長を取得してもよい。もしくはＳＤカードなどの外部メモリから、インタフェース部を介して測定時の身長を読み込んでもよい。
この結果、身長を用いた基準パワ比の補正式は、例えば（式５）のようになる。
ＮｅｗＰｏｗＲ＝ＯｒｇＰｏｗＲ−０．１０２＊δＨ （式５）
δＨは、最初に基準パワ比を設定した時から再測定するまでの身長差である。例えば、ある子供が１２０ｃｍの時に設定した基準パワ比が−５ｄＢであり、１３０ｃｍになった時に生体音を再測定する場合、基準パワ比は、−６．０２ｄＢ（−５−０．１０２＊１０）に補正される。
なお、身長による２次以上の回帰曲線から基準パワ比の補正式を導出しても構わない。この場合、補正式は（式６）のようになる。
ＮｅｗＰｏｗＲ＝ＯｒｇＰｏｗＲ＋（ｆ２（Ｈ２）−ｆ２（Ｈ１）） （式６）
関数ｆ２は、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比と身長とについての回帰曲線であり、予測式の一例である。また、Ｈ１は最初に基準パワ比を設定した時の身長であり、Ｈ２は生体音を再測定する際の身長である。
また、ｆ２は予測式の一例であり、ｆ２（Ｈ１）およびｆ２（Ｈ２）は、第一予測パワ比および第二予測パワ比の一例である。
また、基準パワ比の補正は、体表面積による体型指標値と補正式とから算出してもよい。図２６は、体表面積と肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比との相関の一例を示す相関図である。
なお、体表面積は、（式７）を用いて身長と体重から算出した予測値を用いているが、他の予測式を用いても構わない。また、身長および体重は、上記で記載した通り、インタフェース部から取得すればよい。
ＢＳＡ＝Ｈ＾（０．６６３）＊Ｗ＾（０．４４４）＊０．００８８８３ （式７）
ＢＳＡは体表面積（ｍ＾２）であり、Ｈは身長（ｃｍ）、Ｗは体重（ｋｇ）である。図２６において、体表面積とパワ比とには、有意な相関関係（相関係数＝−０．５１８、有意確率＜０．００１）が認められる。この場合、回帰直線は、例えば（式８）となる。
ＰｏｗＲ＝−６．９４７＊ＢＳＡ−０．４１６ （式８）
従って、体表面積を用いた基準パワ比の補正式は、例えば（式９）のようになる。
ＮｅｗＰｏｗＲ＝ＯｒｇＰｏｗＲ−６．９４７＊δＢＳＡ （式９）
δＢＳＡは、最初に基準パワ比を設定した時と再測定時との体表面積の差である。例えば、ある子供が１．０ｍ＾２の体表面積の時に設定した基準パワ比が−９ｄＢであり、体表面積が１．１ｍ＾２になった時に生体音を再測定する場合、基準パワ比は、−９．６９４７ｄＢ（−９−６．９４７＊０．１）に補正される。
なお、体表面積による２次以上の回帰曲線から基準パワ比の補正式を導出しても構わない。この場合、補正式は（式１０）のようになる。
ＮｅｗＰｏｗＲ＝ＯｒｇＰｏｗＲ＋（ｆ３（ＢＳＡ２）−ｆ３（ＢＳＡ１））（式１０）
関数ｆ３は、肺音の１００Ｈｚ以上かつ２００Ｈｚ以下のパワ比と体表面積についての回帰曲線であり、ＢＳＡ１は最初に基準パワ比を設定した時の体表面積であり、ＢＳＡ２は再測定する時の体表面積である。
また、ｆ３は予測式の一例であり、ｆ３（ＢＳＡ１）およびｆ３（ＢＳＡ２）は、第一予測パワ比および第二予測パワ比の一例である。
ここで、身長または体表面積による補正であれば、各個人の成長の度合いに応じた補正を行うことができる。また、年齢等による制限も考慮する必要はない。
同様の手法を用いれば、体重またはＢＭＩを用いた基準パワ比の補正も可能である。一方、年齢による補正であれば、一度年齢を設定すれば、再測定の際には、生体音検査装置が経過時間を自動で算出することが可能なため、測定のたびに身長および体重等を入力する必要がなく、測定者による煩わしい操作が不要となる。また、入力ミスによる間違いも回避することができる。
なお、基準パワ比が設定された時点の年齢等の体型指標値は第一体型指標値の一例であり、再測定の時点の年齢等の体型指標値は第二体型指標値の一例である。また、δＹ、δＨ、およびδＢＳＡのそれぞれは、体型差分値の一例である。
以上のようにして、基準パワ比を設定してから長時間が経過し、体型が変化して肺音の伝播する距離が変化したとしても、体型指標値による基準パワ比の補正が可能となる。この結果、医療機関に頻繁に行くことができず、長期間基準パワ比を更新することができなくても、在宅での日々の生体音管理が可能となる。
なお、上記で説明した回帰直線および補正式は一例であって、これに限ったものではなく、他の係数および定数から構成される式であってもよい。これら数値は所定の実験において算出された係数であって、体格の増大に従ってパワ比は減少していくため、回帰直線から導出される補正式の場合、傾き係数が負数であればほぼ同様に使用することができると考えられる。
また、補正式は、複数の体型指標値から構成される式であってもよい。この場合、補正式は、例えば、複数の体型指標値とパワ比の重回帰分析を用いて求めてもよい。さらに、補正式は、性別で異なる構成であってもよい。
上記では、パワ比の表現について、自然対数を用いたデシベル表記を想定しているが、自然対数を用いない場合は、上記の内容に応じた修正が必要となる。
（その他の変形例）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、生体音検査装置１００および１３００による測定の目的となる生体音は、肺音および心音以外であってもよい。例えば、生体内の所定の箇所を流れる血流音が測定の目的であってもよい。
この場合、生体音検査装置１００または１３００によれば、測定された、周波数帯域または測定位置の互いに異なる２種類の生体音から、当該測定位置が、目的となる血流音の測定に適しているか否かを判断することが可能である。
さらに、以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記の各装置の全部、もしくは一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置はその機能を達成する。
（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、一つのシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（大規模集積回路））から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
（４）本発明は、上記に示すコンピュータの処理で実現する方法であるとしてもよい。また、本発明は、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録したものとしてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどである。また、本発明は、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。
また前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を、前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
（５）上記実施の形態および上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
以上のように、本発明に係る生体音検査装置は、生体音測定に不慣れな人でも、正確な位置で生体音を測定することができるという効果ある。従って、病院等で、医師による外来の診察または入院患者の回診の前に、看護師が患者の生体音を事前に測定しておけば、診察時の医師による聴診の手間を省くこと、つまり、診察時間を短縮することが可能になる。
また、遠隔医療等で、患者の近くに医師がいない場合にも、一般人が正しい位置で生体音を測定することが可能なため、測定した生体音を医師に伝送すれば、問診以上のより詳細な診察が受けることができる。
さらには、慢性疾患等の在宅管理でも、一般人が正確な聴診位置で生体音を測定することが可能となる。従って、医師は、信頼性の高い日々の生体音を確認することができるため、治療経過の確認および疾病の憎悪の検知など、外来のみの診察では困難だった慢性疾患の管理が容易になる。
１００，１３００ 生体音検査装置
１０１，１１００，１３０１ 生体音測定部
１０２，１３０２ 増幅部
１０３，１３０３ Ａ／Ｄ処理部
１０４，１３０４ 信号処理部
１０５ 制御部
１０６ 記録部
１０７ 表示部
２０１ ダイヤフラム部
２０２ 空間部
２０３ マイクロフォン
２０４ リード線
２０５ 充填部
１１０１ 方向検出部
１１０２，１１０３，１１０４，１１０５ 発光部
２３００ パワ比較部
２３０１ パワ算出部
２３０２ 極値検出部
２３０３、２４０２ 共通時間区間検出部
２３０４、２４０３、２５０２ 判断部
２４０１ 雑音区間検出部
２５０１ パワ比算出部
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る生体音検査装置は、被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する生体音測定部と、前記生体音測定部によって同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、前記２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出部と、前記パワ算出部により算出された前記第一生体音のパワである第一パワと前記第二生体音のパワである第二パワとを比較し、前記第一パワと前記第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較部と、前記パワ比較部により算出された前記比較結果と、閾値とを比較することで、前記生体音測定部による生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断部とを備える。
パワ算出部２３０１は、生体音測定部によって測定された、互いに異なる２種類の音のうちの一方の音である第一生体音のパワ（第一パワ）、および、当該２種類の音のうちの他方の音である第二生体音のパワ（第二パワ）を算出する（Ｓ１１０）。
つまり、共通時間区間における高域極大値と心音低域極大値との差（例えば、図９Ｃにおける“Ｄ”）が比較的小さい場合、生体音の測定位置が、骨または肋骨等の骨に近すぎる不適切な位置であるために、骨伝導による心音が高周波数帯域に大きな影響を与えていると推認される。
また、判断部２３０４は、差分値が所定の閾値よりも大きい場合（Ｓ３０５でＮｏ）、当該測定位置は適切であると判断する（Ｓ３０７）。
また、判断部２３０４は、例えば、所定の数以上の共通時間区間の差分値が所定の閾値以下である場合に、測定位置が不適切であると判断してもよい。これにより、例えば、何らかのノイズが混ざることによる誤判断の発生を抑制することができる。
このため、図１０Ｂのように、心音低域極大値と高域極大値の差分は大きくなる。例えば、所定の閾値が５ｄＢの場合、Ｓ３０５において、図１０Ｂに示す各共通時間区間における差分値は所定の閾値より大きくなり、その結果、Ｓ３０７で適正位置と判断される。
図１３は、胸壁上で測定した肺音の周波数特性の一例を示す図である。図１３が示す通り、肺音のスペクトル成分は１ｋＨｚ以下に多く含まれる。また、図６に示す通り、心音のスペクトル成分が特に強く出ているのは１００Ｈｚ以下である。
なお、測定位置は、胸骨切痕と右鎖骨中線上第二肋間である。また、同じ身長でもパワ比にバラツキがあるのは、脂肪または筋肉の量等による個人差が大きく影響している。一般に、身長が大きくなれば肺も大きくなっており、その結果、肺音が伝播する距離も長くなっていると考えられる。
次に、Ｓ１４０１において、差分値は、第一閾値以上となり、Ｓ１４０２において、測定位置は、適切な位置より中心側にずれていると判断される。
Ｓ１４０１では、差分値は第一閾値以上とはならないが、Ｓ１４０３において、差分値は第二閾値以下と判断される。この結果、Ｓ１４０４において、測定位置は、適切な位置より外側にずれていると判断される。
Ｓ１４０２およびＳ１４０４で、測定位置が適切でないと判断された場合、制御部１０５は、表示部１０７による情報表示により、測定位置が不適切であること、または、測定位置の変更を測定者に指示してもよい。
さらに、制御部１０５は、測定位置が身体の中心側と判断されていれば、生体音測定部１１００において、重力方向の軸より左側（被験者に向かって左側）に配置されている一つまたは複数の発光部を選択する（Ｓ１８０２）。

Claims (22)

  1. 被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する生体音測定部と、
    前記生体音測定部によって同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、前記２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出部と、
    前記パワ算出部により算出された前記第一生体音のパワである第一パワと前記第二生体音のパワある第二パワとを比較し、前記第一パワと前記第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較部と、
    前記パワ比較部により算出された前記比較結果と、閾値とを比較することで、前記生体音測定部による生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断部と
    を備える生体音検査装置。
  2. 前記生体音測定部は、
    前記生体の第一部位で生体音を測定することで、前記第一生体音を測定する第一測定部と、
    前記生体の、前記第一部位とは異なる第二部位で生体音を測定することで、前記第二生体音を測定する第二測定部とを有し、
    前記パワ比較部は、所定の周波数帯域における前記第一パワと前記第二パワとの比であるパワ比を示す前記比較結果を算出し、
    前記判断部は、（ａ）前記パワ比から所定の基準パワ比を減算した結果である差分値が、前記閾値である第一閾値以上である場合、および、（ｂ）前記差分値が、前記第一閾値未満の値である第二閾値以下である場合に、前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断する
    請求項１記載の生体音検査装置。
  3. 前記第一測定部は、前記第一部位である胸骨切痕の位置で生体音を測定することで、前記第一生体音を測定し、
    前記第二測定部は、前記第二部位である胸壁上の位置で生体音を測定することで、前記第二生体音を測定する
    請求項２記載の生体音検査装置。
  4. さらに、前記判断部により前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断された場合、前記被測定者または測定者に対して、前記測定位置の変更の指示を表示する表示部を備え、
    前記表示部は、
    前記判断部による判断結果が、前記差分値が前記第一閾値以上であることを示す場合、前記測定位置を、前記生体の中心からより遠い位置に変更させるための指示を表示し、
    前記判断結果が、前記差分値が前記第二閾値以下であることを示す場合、前記測定位置を前記生体の中心により近い位置に変更させるための指示を表示する
    請求項３記載の生体音検査装置。
  5. 前記表示部は、少なくとも一つの発光部を備え、
    前記少なくとも一つの発光部は、前記判断部により前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断された場合、発光することで前記指示を表示する
    請求項４記載の生体音検査装置。
  6. さらに、所定の方向を検知する方向検出部を備え、
    前記方向検出部は、前記判断部により前記第二生体音の測定位置が不適切であると判断された場合、前記所定の方向である前記生体の上半身から下半身に向かう方向を検出し、
    前記表示部は、
    前記少なくとも一つの発光部を含む複数の発光部を有し、
    前記判断部による判断結果が、前記差分値が前記第一閾値以上であることを示す場合、前記複数の発光部のうちの前記第二測定部を通る軸であって、検出された前記所定の方向に平行な軸よりも右側または左側に位置する第一発光部を発光させ、
    前記判断結果が、前記差分値が前記第二閾値以下であることを示す場合、前記複数の発光部のうちの、前記軸を挟んで前記第一発光部とは反対側に位置する第二発光部を発光させる
    請求項５記載の生体音検査装置。
  7. 前記判断部は、前記基準パワ比が設定された時点の、前記被測定者の体型指標値である第一体型指標値と、前記第一生体音および前記第二生体音を測定する時点の、前記被測定者の前記体型指標値である第二体型指標値と、あらかじめ設定された補正式とを用いて補正する
    請求項６記載の生体音検査装置。
  8. 前記補正式は、前記第一体型指標値と前記第二体型指標値との差分である体型差分値と、所定の係数を積算した値を補正前の前記基準パワ比に加算する式である
    請求項７記載の生体音検査装置。
  9. 前記補正式は、補正差分値を前記基準パワ比に加算する式であり、
    前記補正差分値は、第一予測パワ比と第二予測パワ比との差分を示す値であり、
    前記第一予測パワ比は、前記体型指標値から前記パワ比を予測する予測式に基づいて、前記第一体型指標値から予測される値であり、
    前記第二予測パワ比は、前記予測式に基づいて、前記第二体型指標値から予測される値である
    請求項７記載の生体音検査装置。
  10. 前記第一体型指標値および前記第二体型指標値は、身長、年齢、体重、体表面積、および、ボディ・マス・インデックスのいずれかである
    請求項７〜９のいずれか一項に記載の生体音検査装置。
  11. さらに、前記差分値の符号を反転させた値を用いて、前記第二生体音を増幅する増幅部を備える
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の生体音検査装置。
  12. 前記パワ算出部は、（ｅ）前記第一生体音である、第一周波数帯域における、測定された前記生体音のパワを算出することで、前記第一パワを算出し、（ｆ）前記第二生体音である、前記第一周波数帯域とは異なる第二周波数帯域における、測定された前記生体音のパワを算出することで、前記第二パワを算出し、
    前記パワ比較部は、
    前記第一パワの時系列データにおける極大値である第一極大値と前記第一極大値を含む第一時間区間との組を少なくとも一つ検出し、かつ、前記第二パワの時系列データにおける極大値である第二極大値と前記第二極大値を含む第二時間区間との組を少なくとも一つ検出する極値検出部と、
    少なくとも一つの前記第一時間区間と、少なくとも一つの前記第二時間区間との間で共通する時間区間である共通時間区間を検出する共通時間区間検出部とを有し、
    前記第一パワと前記第二パワとの差である、前記共通時間区間に含まれる前記第一極大値と前記第二極大値との差を示す前記比較結果を算出し、
    前記判断部は、前記比較結果に示される差が前記閾値以下の場合、前記生体音の測定位置が不適切であると判断する
    請求項１記載の生体音検査装置。
  13. さらに、前記生体音の第三周波数帯域に含まれるパワが所定値以下である低雑音区間を検出する雑音区間検出部を備え、
    前記判断部は、前記共通時間区間検出部により、前記低雑音区間内で前記共通時間区間が検出されない場合、前記測定位置が適切であると判断する
    請求項１２記載の生体音検査装置。
  14. さらに、前記判断部により前記測定位置が不適切であると判断された場合、前記被測定者または測定者に対して、前記測定位置の変更の指示を表示する表示部を備える
    請求項１２または１３記載の生体音検査装置。
  15. 前記生体音は所定の骨の近傍の所定位置において測定されるべき音であり、
    前記表示部は、前記判断部により前記測定位置が不適切であると判断された場合、前記測定位置を前記所定の骨から離れる方向に変更する指示を表示する
    請求項１３に記載の生体音検査装置。
  16. 前記表示部は、少なくとも一つの発光部を備え、
    前記少なくとも一つの発光部は、前記判断部により前記測定位置が不適切であると判断された場合、発光することで前記指示を表示する
    請求項１４または１５に記載の生体音検査装置。
  17. さらに、所定の方向を検知する方向検出部を備え、
    前記方向検出部は、前記判断部により前記測定位置が不適切と判断された場合、前記所定の方向である前記生体の上半身から下半身に向かう方向を検出し、
    前記表示部は、
    前記少なくとも一つの発光部を含む複数の発光部を有し、
    前記判断部により前記測定位置が不適切と判断された場合、前記複数の発光部のうちの、最も前記所定の方向側に配置された発光部を発光させる
    請求項１６記載の生体音検査装置。
  18. 前記第一周波数帯域は、前記第二周波数帯域よりも低い周波数成分を含む
    請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の生体音検査装置。
  19. 前記第三周波数帯域は、１ｋＨｚ以下の肺音の周波数成分が含まれる帯域である
    請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の生体音検査装置。
  20. 被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する生体音測定ステップと、
    前記生体音測定ステップにおいて同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、前記２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出ステップと、
    前記パワ算出ステップにおいて算出された前記第一生体音のパワである第一パワと前記第二生体音のパワある第二パワとを比較し、前記第一パワと前記第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較ステップと、
    前記パワ比較ステップにおいて算出された前記比較結果と、閾値とを比較することで、前記生体音測定ステップにおける生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断ステップと
    を含む生体音検査方法。
  21. 被測定者の生体の内部を伝播する振動に基づく生体音を測定する生体音測定ステップと、
    前記生体音測定ステップにおいて同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、前記２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出ステップと、
    前記パワ算出ステップにおいて算出された前記第一生体音のパワである第一パワと前記第二生体音のパワある第二パワとを比較し、前記第一パワと前記第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較ステップと、
    前記パワ比較ステップにおいて算出された前記比較結果と、閾値とを比較することで、前記生体音測定ステップにおける生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断ステップと
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  22. 同一の期間に測定された、互いに異なる２種類の生体音のうちの一方である第一生体音のパワ、および、前記２種類の生体音のうちの他方である第二生体音のパワを算出するパワ算出部と、
    前記パワ算出部により算出された前記第一生体音のパワである第一パワと前記第二生体音のパワある第二パワとを比較し、前記第一パワと前記第二パワとの比または差を示す比較結果を算出するパワ比較部と、
    前記パワ比較部により算出された前記比較結果と、閾値とを比較することで、前記生体音測定部による生体音の測定位置が適切であるか否かを判断する判断部と
    を備える集積回路。
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