WO2019203097A1 - 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

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 Download PDF

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WO2019203097A1
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sound
measurement
biological
unit
body surface
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PCT/JP2019/015679
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朝井　慶
賢治 橋野
直人 大上
松本　直樹
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オムロンヘルスケア株式会社
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    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • G—PHYSICS
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    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
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    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H10/00—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
    • G16H10/40—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data for data related to laboratory analysis, e.g. patient specimen analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B7/00—Instruments for auscultation
    • A61B7/003—Detecting lung or respiration noise

Definitions

  • the present invention relates to a biological sound measurement device that is used while being in contact with the body surface of a living body, and a biological sound measurement support method and program that supports measurement of biological sound by the biological sound measurement device.
  • Respiratory sounds as sounds of airflow for ventilating the respiratory tract and alveoli, sub-noises that are abnormal sounds during breathing such as wheezing or pleural friction sounds, or biological sounds such as heart sounds, microphones, etc.
  • Devices that utilize and extract as electrical signals are known.
  • Patent Document 1 describes a respiratory measurement device that detects respiratory sound, and uses a light source disposed inside the sound collection member and a photodetector provided outside the sound collection member to determine whether the measurement device is mounted. The point to do is described
  • Patent Document 2 describes a biological sound collection device, and describes that a contact sensor that detects contact of a sound collection unit with a biological surface is used to determine a contact state of the sound collection unit with the biological surface. Yes.
  • Patent Document 3 describes a biological sound inspection device and describes that whether or not the position of the biological sound measurement unit is appropriate is determined by signal processing of the detected biological sound.
  • the optimum mounting position of the device is determined by comparing a plurality of sounds measured at different positions by one microphone or by comparing a plurality of sounds measured by a plurality of microphones attached at different positions. It is described that it is judged.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-74190 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-20030 International Publication No. 11/114669 Pamphlet Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-24391
  • a body sound measuring device that measures a body sound necessary for diagnosis of a body
  • an improvement in body sound measurement accuracy is required.
  • the contact state between the body sound measurement device and the body surface of the body and the position on the body surface where the body sound measurement device is contacted must satisfy a predetermined condition.
  • Patent Documents 1 and 2 determine whether or not the contact state with the body surface is good by a light source, a photodetector, and a contact sensor. However, it is difficult to accurately determine the contact state with a photodetector or a contact sensor.
  • Patent Documents 3 and 4 determine whether or not the position of the device is optimal by analyzing the measurement sound. However, it is difficult to accurately perform this determination only by analyzing the measurement sound.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and whether or not one or both of the contact state with the body surface of the living body and the contact position of the apparatus with respect to the body surface satisfies the conditions necessary for measurement of the body sound. It is an object of the present invention to provide a biological sound measurement device, a biological sound measurement support method, and a biological sound measurement support program that can improve the measurement accuracy of biological sound.
  • a biological sound measuring device having a member that forms a space sealed by the body surface in a state of being pressed against the body surface of the living body, and that measures a biological sound of the living body based on a pressure variation in the space.
  • a sound generation unit that is arranged in the space of the member and generates sound toward the body surface side
  • a sound measuring unit disposed in the space of the member and measuring a reflected sound of the sound generated from the sound generating unit; Based on the reflected sound measured by the sound measurement unit, it is determined whether the contact state or the contact position of the member with respect to the body surface satisfies a condition necessary for measurement of the body sound, and the condition is satisfied.
  • a biological sound measurement device comprising: a control unit that performs notification when it is determined that the determination is not made.
  • the biological sound measurement device is a biological sound measuring device which determines with the said contact state not satisfy
  • This configuration makes it possible to determine with high accuracy whether or not the contact state satisfies the conditions.
  • the biological sound measuring device is in a state where the intensity of the reflected sound is equal to or higher than the threshold, and further includes a generation timing of the sound by the sound generation unit, and a measurement timing of the reflected sound of the sound measured by the sound measuring unit.
  • Body sound measuring device that determines that the contact position does not satisfy the condition when the difference between the two is within a first range determined in advance and the intensity of the reflected sound is within a second range determined in advance .
  • the control unit is in a state where the intensity of the reflected sound is equal to or higher than the threshold, and further includes a generation timing of the sound by the sound generation unit, and a measurement timing of the reflected sound of the sound measured by the sound measuring unit.
  • the biological sound measuring device that determines that the contact state satisfies the condition when the difference is outside the first range or the intensity of the reflected sound is outside the second range.
  • This configuration makes it possible to determine with high accuracy whether or not the contact position and the contact state satisfy the conditions.
  • the biological sound measurement device has a first range in which a difference between the generation timing of the sound by the sound generation unit and the measurement timing of the reflected sound of the sound measured by the sound measurement unit is in a predetermined range, and the reflection A biological sound measurement device that determines that the contact position does not satisfy the condition when the sound intensity is in a predetermined second range.
  • the biological sound measuring device according to any one of (1) to (5), A sound measuring element that is disposed in the space of the member and that measures a sound in a frequency range lower than the sound generated from the sound generation unit; The control unit outputs a sound in a predetermined frequency range among sounds measured by the sound measuring element in a state where one or both of the contact state and the contact position satisfy the condition.
  • a body sound measurement device that memorizes as sound.
  • the measurement of the body sound and the measurement of the reflected sound can be performed by different devices, and the control can be simplified.
  • the biological sound measuring device measures the sound generated from the sound generation unit and a sound in a frequency range lower than the sound, The sound generated from the sound generation unit among the sounds measured by the sound measurement unit in a state in which one or both of the contact state and the contact position satisfy the condition is determined.
  • a biological sound measuring device for storing a sound of a different predetermined frequency range as the biological sound.
  • the measurement of the body sound and the measurement of the reflected sound can be performed by the same device, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the biological sound measuring device wherein the predetermined frequency range is 10 Hz to 1.5 kHz.
  • the biological sound measuring device according to any one of (1) to (8),
  • the sound generating portion is formed along an inner wall forming the space of the member,
  • the sound generation surface of the sound generation unit is a biological sound measurement device that is inclined in a direction away from the body surface with respect to a surface perpendicular to a pressing direction of the member.
  • a member that forms a space sealed by the body surface in a state of being pressed against the body surface of a living body, a sounding portion that is disposed in the space of the member and generates sound toward the body surface side, and the member A sound measurement unit that measures at least a reflected sound of the sound generated in the space and generated from the sound generation unit, and measures the sound of the living body based on pressure fluctuations in the space
  • a biological sound measurement support method for supporting measurement of the biological sound by an apparatus Based on the reflected sound measured by the sound measurement unit, it is determined whether the contact state or the contact position of the member with respect to the body surface satisfies a condition necessary for measurement of the body sound, and the condition is satisfied.
  • a biological sound measurement support method comprising a step of notifying when it is determined that the determination is not made.
  • a member that forms a space sealed by the body surface in a state of being pressed against the body surface of a living body, a sounding portion that is disposed in the space of the member and generates sound toward the body surface side, and the member A sound measurement unit that measures at least a reflected sound of the sound generated in the space and generated from the sound generation unit, and measures the sound of the living body based on pressure fluctuations in the space
  • a biological sound measurement support program for supporting measurement of the biological sound by an apparatus, Based on the reflected sound measured by the sound measurement unit, it is determined whether the contact state or the contact position of the member with respect to the body surface satisfies a condition necessary for measurement of the body sound, and the condition is satisfied.
  • a biological sound measurement support program for causing a computer to execute a step of performing notification when it is determined that it is not performed.
  • the present invention it is determined with high accuracy whether one or both of the contact state with the body surface of the living body and the contact position of the apparatus with respect to the body surface satisfies the conditions necessary for the measurement of the body sound. It is possible to provide a biological sound measurement device, a biological sound measurement support method, and a biological sound measurement support program that can improve sound measurement accuracy.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in the biological sound measuring device 1 shown in FIG. It is the schematic diagram which looked at the part of the range A shown with the broken line of the measurement unit 3 shown in FIG. 2 from the pressing direction.
  • FIG. 4 is a diagram in which an acoustic impedance matching layer 37 is not shown in FIG. 3. It is a schematic diagram which shows the state which is pressing the measurement unit 3 of the biological sound measuring device 1 on the body surface S. It is a schematic diagram which shows the state which is pressing the measurement unit 3 of the biological sound measuring device 1 on the body surface S.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a first modification of the operation of the biological sound measurement device 1.
  • 6 is a flowchart for explaining a second modification of the operation of the biological sound measurement device 1.
  • the living body sound measuring apparatus presses the measuring unit between human limbs, measures lung sounds (breathing sound and auxiliary noise) as an example of the living body sound, and wheezes as auxiliary noise in the measuring sound. Is determined to be included, the fact is notified. By doing so, it is possible to support the determination of the necessity of medication to the measurement subject, the determination of whether to take the measurement subject to the hospital, or the diagnosis of the measurement subject by the doctor.
  • the body sound measurement device of the embodiment includes a measurement unit having a housing that houses a sound measurement element for measuring lung sound, and the internal space in which the sound measurement element is housed in the housing is sealed by a body surface. In this state, the pressure fluctuation in this space is measured by the sound measuring element, thereby measuring the lung sound of the living body.
  • a sound generation part for generating the inspection sound toward the body surface side and a sound measurement part for measuring the reflected sound of the inspection sound are accommodated. While the measurement unit is in contact with the body surface of the living body, a test sound is emitted from the sound generation unit toward the body surface, and the reflected sound of the test sound is measured by the sound measurement unit.
  • the intensity of the reflected sound of the test sound increases. Further, the time from when the test sound is generated until the reflected sound is measured varies depending on the depth at which the bone exists. Furthermore, if there is a gap between the measurement unit and the body surface, for example, and the sealed state of the housing space is incomplete, the intensity of the reflected sound is reduced as compared with the case where the sealed state is complete.
  • the biological sound measurement device of the embodiment uses the measurement result of the reflected sound, so that the contact state between the measurement unit and the body surface and the contact position of the measurement unit satisfy the conditions necessary for measuring the lung sound. Determine whether. When the condition is not satisfied, the notification of prompting the change of the pressing method of the measuring unit to the body surface or the pressing position is performed, thereby supporting the accurate measurement of the lung sound.
  • the biological sound measurement device of the embodiment uses the measurement result of the reflected sound, so that the contact state between the measurement unit and the body surface and the contact position of the measurement unit satisfy the conditions necessary for measuring the lung sound. Determine whether. When the condition is not satisfied, the notification of prompting the change of the pressing method of the measuring unit to the body surface or the pressing position is performed, thereby supporting the accurate measurement of the lung sound.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration example of a biological sound measuring device 1 which is an embodiment of the biological sound measuring device of the present invention.
  • the biological sound measuring device 1 has a main body 1b composed of a housing made of resin or metal, and a head 1a is provided on one end of the main body 1b.
  • control unit 4 that performs overall control, a battery 5 that supplies a voltage necessary for operation, and a display unit that displays an image by a liquid crystal display panel or an organic EL (Electro Luminescence) display panel. 6 are provided.
  • the control unit 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and controls each hardware of the biological sound measurement device 1 according to a program.
  • the ROM of the control unit 4 stores a program including a biological sound measurement support program.
  • the head unit 1 a is provided with a measurement unit 3 that protrudes to one side (downward in FIG. 1) in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the biological sound measurement device 1.
  • a pressure receiving portion 3 a that is in contact with the body surface S of the living body that is the subject and receives pressure from the body surface S is provided.
  • the biological sound measuring apparatus 1 is configured such that, for example, the index finger of the user's hand Ha is placed on the back surface of the measurement unit 3 in the head unit 1a, and the pressure receiving unit 3a of the measurement unit 3 is pressed against the body surface S by the index finger. used.
  • a pressing direction a direction from the top to the bottom in FIG. 1).
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line AA in the biological sound measuring device 1 shown in FIG.
  • the measurement unit 3 is formed in a bottomed cylindrical housing 31 that is a member that forms an accommodation space SP1 that is sealed by the body surface S while being pressed against the body surface S, and an accommodation space SP1 of the housing 31.
  • a sound measuring element M1 that measures sound, a sound generating unit 35, a sound measuring unit 36, and an acoustic impedance matching layer 37, and a housing cover 32 that closes the housing space SP1 from the outside and covers the housing 31 are provided.
  • the measurement unit 3 is fixed to the housing 2 by being fitted into an opening formed in the housing 2 constituting the head portion 1a in a state where a part of the housing cover 32 is exposed.
  • the tip of the exposed portion of the housing cover 32 from the housing 2 is a flat surface or a curved surface, and this flat surface or curved surface constitutes the pressure receiving portion 3a of FIG.
  • the outer shape of the housing 31 is substantially convex downward in FIG. 2, and is made of a material having higher acoustic impedance and higher rigidity than air such as resin or metal.
  • the housing 31 is made of a material that reflects sound in the measurement frequency band of the sound measurement element M1 so that sound is not transmitted from the outside to the interior of the accommodation space SP1 when in contact with the body surface S. .
  • the housing cover 32 is a bottomed cylindrical member, and the shape of the hollow portion thereof substantially matches the outer wall shape of the housing 31.
  • the housing cover 32 is made of a material having acoustic impedance that is close to that of the human body, air, or water and has good biocompatibility.
  • a material of the housing cover 32 for example, silicone or elastomer is used.
  • the sound measuring element M1 is for measuring a lung sound to be measured by the biological sound measuring device 1, and is, for example, a band wider than the frequency range of the lung sound (generally 10 Hz to 1.5 kHz). It is composed of a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type microphone or a capacitance type microphone that measures sound (for example, a frequency range of 10 Hz to 10 kHz).
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • capacitance type microphone that measures sound (for example, a frequency range of 10 Hz to 10 kHz).
  • the sound measuring element M1 is electrically connected to the control unit 4 shown in FIG. 1 via a lead wire (not shown) and transmits the information of the measured sound to the control unit 4.
  • the sound generation unit 35 is a device that generates sound toward the body surface S side.
  • the sound generation unit 35 is configured by an ultrasonic transducer having one or more piezoelectric elements that convert electrical signals into pressure vibration waves. Yes.
  • the frequency of the sound generated from the sound generation unit 35 is higher than the frequency range of lung sounds (generally 10 Hz to 1.5 kHz) (for example, several MHz).
  • the sound generation unit 35 is electrically connected to the control unit 4 through a lead wire or the like (not shown), and generates a sound according to an instruction from the control unit 4.
  • the sound measuring unit 36 is a device that measures the reflected sound of this sound obtained by reflecting the sound generated from the sound generating unit 35 in the living body.
  • the sound measuring unit 36 converts pressure vibration waves into electrical signals. It is constituted by an ultrasonic transducer having one or a plurality of piezoelectric elements.
  • the frequency range of the sound that can be measured by the sound measuring unit 36 matches the frequency range of the sound emitted from the sound generation unit 35.
  • the sound measuring unit 36 is electrically connected to the control unit 4 through a lead wire (not shown) and the sound signal measured here is transmitted to the control unit 4.
  • the acoustic impedance matching layer 37 is joined to the sound generation surface 35a on which the piezoelectric element of the sound generation unit 35 is formed and the sound measurement surface 36a on which the piezoelectric element of the sound measurement unit 36 is formed. 35 and a layer for matching impedance with the sound measuring unit 36.
  • the acoustic impedance matching layer 37 is made of a material having an acoustic impedance close to that of a human body, air, or water and having a good biocompatibility.
  • a material of the acoustic impedance matching layer 37 for example, silicone or elastomer is used.
  • FIG. 3 is a schematic view of the range A indicated by a broken line of the measurement unit 3 shown in FIG. 2 as viewed from the pressing direction.
  • 4 is a diagram in which the acoustic impedance matching layer 37 is not shown in FIG.
  • the end portion 31 h on the body surface S side of the inner wall forming the housing space SP ⁇ b> 1 of the housing 31 has an acoustic impedance having a planar shape along the end portion 31 h.
  • a matching layer 37 is formed.
  • the end portion 31h of the housing 31 is further provided with a sound generating portion 35 having a semicircular shape in plan view along the end portion 31h, and a semicircular shape in plan view along the end portion 31h.
  • An annular sound measuring unit 36 is fixed.
  • the sound generation surface 35a of the sound generation unit 35 is inclined in a direction away from the body surface S with respect to a surface perpendicular to the pressing direction, and the end on the end 31h side is the center of the accommodation space SP1. It is located on the body surface S side than the end on the side.
  • the sound measurement surface 36a of the sound measurement unit 36 is inclined in a direction away from the body surface S with respect to the surface perpendicular to the pressing direction, and the end on the end 31h side is the end on the center side of the accommodation space SP1. It is located on the body surface S side than the part. It is preferable that the angle formed between the sound generation surface 35a and the surface perpendicular to the pressing direction and the angle formed between the sound measurement surface 36a and the surface perpendicular to the pressing direction are the same.
  • the end on the body surface S side of the accommodation space SP1 is partially blocked by the sound generating unit 35, the sound measuring unit 36, and the acoustic impedance matching layer 37. Therefore, the body sound transmitted from the living body while the measurement unit 3 is pressed against the body surface S is a portion of the accommodation space SP1 surrounded by the sound generation unit 35, the sound measurement unit 36, and the acoustic impedance matching layer 37. It is transmitted to the sound measuring element M1.
  • the pressure receiving portion 3a of the housing cover 32 contacts the body surface S, and the accommodation space SP1 is moved by the body surface S via the housing cover 32 by the pressure from the body surface S. It becomes a sealed state.
  • the control unit 4 shown in FIG. 1 determines whether the contact state and the contact position of the housing 31 with the body surface S satisfy the conditions necessary for measuring the lung sound based on the intensity of the reflected sound measured by the sound measuring unit 36. If it is determined whether or not this condition is not satisfied, notification is performed.
  • control unit 4 performs notification by causing the display unit 6 to display a message for urging the pressure receiving unit 3a to be pressed against the body surface S and the pressing position.
  • the control part 4 may alert
  • the biological sound measurement device 1 and, for example, a smartphone may be configured to be connectable, and a message display or voice output may be performed using a smartphone display or speaker.
  • a message is output, but it is not limited to this.
  • an LED Light Emitting Diode
  • the LED emits blue light, for example, and the above condition is satisfied. If it is determined that the condition is not satisfied, the user may be informed whether the pressing method and the pressing position are satisfactory by causing the LED to emit light in red, for example.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state where the measurement unit 3 of the biological sound measurement device 1 is pressed against the body surface S.
  • FIG. 5 shows an example in which a bone B such as a rib or a sternum exists below the body surface S that is in contact with the pressure receiving portion 3a.
  • the sound SS emitted from the sound generation unit 35 is reflected by the bone B to become the reflected sound RS, and the reflected sound RS is reflected by the sound measuring unit 36. Will be measured.
  • the distance from the body surface S to the bone B that is assumed as the pressing place of the biological sound measuring device 1 is statistically known. Also, the acoustic impedance of the bone B is statistically known. Therefore, in the state where the bone B exists below the accommodation space SP1, the time required from when the sound SS is generated until the reflected sound RS of the sound SS is measured by the sound measuring unit 36 is the above-described known value. Can be predicted in advance based on the distance. Further, in this state, based on the intensity of the sound SS and the acoustic impedance of the bone B, it can be predicted how much the reflected sound RS will be with respect to the intensity of the sound SS.
  • the control unit 4 predicts the difference between the generation timing of the sound SS and the measurement timing of the reflected sound RS of the sound SS measured by the sound measurement unit 36 (when there is a bone B). And the intensity of the reflected sound RS is within a predetermined range (a range of intensity predicted when there is a bone B), the bone below the accommodation space SP1. It is determined that B exists and the contact position does not satisfy the above condition.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which the measurement unit 3 of the biological sound measurement device 1 is pressed against the body surface S.
  • FIG. 6 shows an example in which a part of the pressure receiving portion 3a does not touch the body surface S and the sealed state of the accommodation space SP1 is incomplete.
  • the sound SS emitted from the sound generating portion 35 reaches the deep portion of the living body and then is reflected to the sound measuring portion 36 as a reflected sound RS. Will be measured.
  • the intensity of the reflected sound RS is either in the case where the sealed state is incomplete and the bone B is present, or in the case where the sealed state is incomplete and the bone B is not present. Bigger than.
  • the intensity of the reflected sound RS when the sealing is complete and the bone B exists below the pressure receiving portion 3a is larger than that when the sealing is complete and the bone B does not exist below the pressure receiving portion 3a.
  • the control unit 4 determines whether the intensity of the reflected sound RS measured by the sound measuring unit 36 is a predetermined threshold (the reflected sound predicted when the sealing is complete and the bone B does not exist below the pressure receiving unit 3a. When the value is lower than the lower limit value of the RS strength, it is determined that the accommodation space SP1 is not completely sealed and the contact state does not satisfy the above condition. Further, when the intensity of the reflected sound RS measured by the sound measuring unit 36 is equal to or higher than the threshold value, the control unit 4 determines that the sealing of the accommodation space SP1 is complete and the contact state satisfies the above condition. To do.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation example of the biological sound measurement device 1 shown in FIG.
  • control unit 4 When the biological sound measuring device 1 is turned on, the control unit 4 generates a test sound of several MHz, for example, from the sound generation unit 35 (step S1).
  • step S2 the reflected sound of the test sound generated from the sound generation unit 35 is measured by the sound measuring unit 36 (step S2), and information on the reflected sound is input to the control unit 4.
  • control unit 4 determines whether or not the intensity of the reflected sound measured in step S2 is equal to or higher than the threshold value (step S3).
  • Step S3 NO
  • the control unit 4 determines that the sealed state of the accommodation space SP1 is incomplete (the contact state does not satisfy the condition). And the control part 4 performs the alert
  • step S6 for example, a message such as “Please keep the head in close contact with the body” is displayed on the display unit 6. After step S6, the process returns to step S1.
  • step S3 When the intensity of the reflected sound is equal to or greater than the threshold (step S3: YES), the control unit 4 generates the test sound generated at step S1 and the reflected sound measured at step S2. A difference from the timing is obtained, and it is determined whether or not the difference is in the predetermined range and the intensity of the reflected sound measured in step S2 is in the predetermined range ( Step S4).
  • step S4 determines that bone is present below the accommodation space SP1 (the contact position does not satisfy the condition), and moves to the body surface S of the measurement unit 3.
  • the display unit 6 is used to notify the change of the pressing position (step S5).
  • step S5 for example, a message such as “Please shift the position where the head is applied” is displayed on the display unit 6. After step S5, the process returns to step S1.
  • step S4 determines whether the determination in step S4 is NO (specifically, if the difference between the test sound generation timing and the reflected sound measurement timing is greater than the predicted value, or the reflected sound measured in step S2)
  • the control unit 4 is in a completely sealed state of the accommodation space SP1, and no bone is present below the accommodation space SP1 (contact state and contact). It is determined that the position satisfies the condition. And the control part 4 starts the measurement of the lung sound by the sound measurement element M1 (step S7).
  • the control unit 4 uses a predetermined frequency range (10 Hz to 1.5 kHz) of lung sound among the information of the sound of 10 Hz to 10 kHz measured by the sound measuring element M1, and outputs the lung sound.
  • Information is stored in RAM.
  • the control unit 4 analyzes this information to determine the presence or absence of wheezing, and displays the determination result on the display unit 6 (step 6). S8), the measurement is terminated.
  • the sound generation unit 35 and the sound measurement unit 36 are disposed in the accommodation space SP1 that can be sealed by the body surface S. For this reason, even if the pressure receiving portion 3a is slightly lifted as shown in FIG. 6, this state can be accurately detected by reducing the intensity of the reflected sound due to sound leakage.
  • the contact state can be determined with higher accuracy than the conventional contact state determination method using the photodetector or the contact sensor, and the lung sound has high accuracy. Can help to make accurate measurements.
  • the biological sound measuring device 1 when there is a bone below the accommodation space SP1, it can be determined whether or not the bone is present based on the reflected sound reflected from the bone. . For this reason, the determination accuracy can be improved as compared with the conventional method of simply measuring the sound and determining whether the contact position is good.
  • the sound generation surface 35a of the sound generation unit 35 and the sound measurement surface 36a of the sound measurement unit 36 are inclined, and the direction in which the sound generation surface 35a faces and the direction in which the sound measurement surface 36a faces. And intersect. For this reason, the sound emitted from the sound generation unit 35 can be efficiently guided to the bone inside the living body, and the reflected sound of this sound can be efficiently guided to the sound measurement unit 36. Therefore, it can be determined with high accuracy whether the contact position satisfies the condition.
  • the configuration in which the sound generation surface 35a of the sound generation unit 35 and the sound measurement surface 36a of the sound measurement unit 36 are inclined is not essential.
  • the sound generation surface 35a of the sound generation unit 35 and the sound measurement surface 36a of the sound measurement unit 36 may each be a surface perpendicular to the pressing direction.
  • the sound generation unit 35 can function as a sound measurement unit that measures sound. It can be made to function as a sound generation unit that generates sound.
  • a test sound is generated from the sound generation unit 35 and a reflected sound is measured by the sound measurement unit 36
  • a test sound is generated from the sound measurement unit 36, and a reflected sound of the test sound is measured by the sound generation unit 35. Can do.
  • step S3 and step S4 in FIG. 7 is performed based on the relationship between each test sound and its reflected sound, so that the contact position and contact It can be determined with higher accuracy whether the state satisfies the condition.
  • the sound measurement unit 36 may be replaced with the sound generation unit 35.
  • FIG. 8 is a view showing a modification of the cross section of the measurement unit 3.
  • FIG. 9 is a view of the range A of the measurement unit 3 shown in FIG. 8 as viewed from the pressing direction, in which the acoustic impedance matching layer 37 is not shown.
  • the sound generating portion 35 of the measurement unit 3 of the modification shown in FIG. 8 has a configuration in which a test sound is generated from the sound generation unit 35 and then the reflected sound of the test sound is measured by the sound generation unit 35. That is, the sound generation unit 35 also functions as a sound measurement unit. According to this configuration, it is possible to apply the test sound to the bone from various directions by generating the test sound once, and the contact position and the contact state can be determined at high speed and with high accuracy.
  • the sound measuring element M1 can measure the sound (several MHz) generated from the sound generation unit 35 in addition to the frequency range (for example, 10 Hz to 10 kHz) including the frequency range of the lung sound. It may be a thing.
  • the sound measuring unit 36 is unnecessary, and the sound measuring element M1 functions as a sound measuring unit.
  • the sound measurement unit 36 may be replaced with a sound generation unit 35.
  • the reflected sound may be measured by the sound measuring element M1 in step S2 of FIG.
  • the sound measuring unit 36 is not required, and the sound generating unit 35 can be formed in an annular shape as shown in FIG. Therefore, the test sound can be applied to the bone from various directions by generating the test sound once, and the contact state and the contact position can be determined with high speed and high accuracy.
  • the control unit 4 The measurement of the lung sound may be started. The operation in this case will be described below.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a first modification of the operation of the biological sound measurement device 1.
  • FIG. 10 the same processes as those in FIG. 10.
  • step S4 and step S5 are deleted and that the process of step S7 is performed when the determination in step S3 is YES. It is.
  • the control unit 4 determines that the contact state does not satisfy the condition, performs the process at step S6, and when the determination at step S3 in FIG. 10 is YES. Then, it is determined that the contact state satisfies the condition, and the process of step S7 is performed.
  • measurement of lung sound can be started in a state where the contact state satisfies the condition, and high-precision measurement of lung sound can be supported.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a second modification of the operation of the biological sound measurement device 1. 11, the same processes as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
  • step S3 and step S6 are deleted and step S4 is performed after step S2.
  • step S4 in FIG. 11 determines that the contact position does not satisfy the condition, performs the process at step S5, and when the determination at step S4 in FIG. 11 is NO. Then, it is determined that the contact position satisfies the condition, and the process of step S7 is performed.
  • measurement of lung sound can be started in a state where the contact position satisfies the condition, and high-precision measurement of lung sound can be supported.
  • the sound measurement element M1 is used for measuring lung sounds as biological sounds, but may be used for measuring heart sounds as biological sounds, for example.

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Abstract

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。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を形成するハウジング（３１）を有し、収容空間ＳＰ１の圧力変動に基づいて生体の生体音を測定する生体音測定装置（１）は、収容空間ＳＰ１に配置された発音部（３５）と、発音部（３５）から発生された音の反射音を測定する収容空間ＳＰ１に配置された測音部（３６）と、測音部（３６）により測定された反射音に基づいて、体表面Ｓに対するハウジング（３１）の接触状態又は接触位置が良好か否かを判定し、良好ではないと判定した場合に報知を行う制御部（４）と、を備える。

Description

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
　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。
日本国特開２０１７－７４１９０号公報 日本国特開２０１５－２００３０号公報 国際公開第１１／１１４６６９号パンフレット 日本国特開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。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０１８年４月１８日出願の日本特許出願（特願２０１８－０８０１８８）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
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。
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