JP5203899B2 - 体内音取得装置及び体内音取得装置の周波数特性調整方法 - Google Patents
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Description
3M Littmann CLASSIC II S.E. STETHOSCOPE 、[online]、スリーエムヘルスケア株式会社、[平成20年10月24日検索]、インターネット<URL:http://www.mmm.co.jp/hc/littmann/classic2se.html>
本発明は上述した従来技術の欠点を解決するためになされたものであり、その目的は体内音の長時間連続モニタを容易に実現できる体内音取得装置及び体内音取得装置の周波数特性調整方法を提供することである。
体表上に装着され体内音を取得する体内音取得装置であって、
第1の孔(例えば、図1中の孔11に対応)とマイクロフォンとを備えた筐体(例えば、図1中のマイクロフォンパッケージ1に対応)と、
前記第1の孔と貫通した第2の孔(例えば、図1中の孔31に対応)を備え、自装置を前記体表に装着するための装着部材(例えば、図1中のゲルシート3に対応)と、
前記第1の孔および前記第2の孔と貫通する第3の孔(例えば、図1中の孔41に対応)を有し、前記筐体が実装される基板(例えば、図1中のプリント基板4に対応)と、
前記基板の前記筐体が設けられている面の周囲部分と接するように取り付けられたカバー(例えば、図1中のカバー7に対応)と、
を備え、
前記カバーは脱着可能に構成されている、ことを特徴とする。
この構成によれば、空洞を有する筐体が装着部材により皮膚表面に装着され、装着面の一部にある開口部は皮膚により密閉される。体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロフォンにより取得できるため、高感度に体内音を取得することができる。また、皮膚に装着されるため、長時間連続して体内音を取得することができる。また、この構成によれば、前記筐体を容易に実装することができる。さらに、この構成によれば、質量を変えることにより、取得する音の周波数特性を調整することができる。
さらに、前記マイクロフォンがMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子で構成されていてもよい。この構成によれば、装置全体を小さく構成することができ、体表に装着しても違和感がなくなる。
(装置の構成)
図1は、体内音取得装置の構成例を示す図であり、(a)は下面図、(b)は(a)のA−A部の断面図である。図1において、プリント基板4にマイクロフォンパッケージ1が実装されている。プリント基板4の、マイクロフォンパッケージ1が設けられている面と反対側の面には本装置を皮膚表面に装着するためのゲルシート3が設けられている。ゲルシート3は皮膚表面に接する側に粘着性の部材(以下、粘着性部材と呼ぶ)が設けられている。プリント基板4に設けられている孔41の位置と、ゲルシート3に設けられている孔31の位置とはほぼ一致しており、孔同士が貫通するようになっている。
なお、本例の装置は、カバー7を有している。このカバー7はプリント基板4のマイクロフォン10が設けられている面の周囲部分と接するように取り付けられている。
図2は、本装置の重さを変化させた場合の、導出される電気信号の周波数特性を示す図である。ここでは、カバー7が無い場合(+0g)、カバー7の質量が10gの場合(+10g)、カバー7の質量が100gの場合(+100g)の3種類に変化させた。プリント基板は、直径15mm、厚さ0.5mmとした。粘着性部材として、アスカーC硬度が0、厚さ1mmのウレタンエラストマーを用いた。PET板の孔は直径3mmとした。
本装置の周波数特性は、装着部位の皮膚及びゲルシートなどの装着部材の弾性定数と装置の質量とに依存する。すなわち弾性定数及び質量により共振周波数が決定され、共振周波数以上では感度は周波数に依存して低下する。また弾性定数が一定の場合、共振周波数以下での感度は質量が大きいほど高くなる。
図3は、開口部30の孔の径を変えた場合の、導出される電気信号の周波数特性を示す図である。ここでは、PET板の孔を直径1mm、3mmの2種類に変化させ、加振器によって加えた振動を計測した。図3を参照すると、孔の径が大きいほど、感度が向上していることがわかる。
図4は、体内音取得装置の変形例の構成を示す図である。図4において、(a)は体内音取得装置の下面図、(b)は(a)のA−A部の断面図である。図4を参照すると、図1の場合とは異なり、プリント基板4とカバー7とで形成される空洞内に、マイクロフォン10が設けられた構成になっている。この構成を採用した場合も、図1の場合と同様に、空洞を有する筐体が粘着性部材により皮膚表面に装着でき、装着面の一部にある開口部は皮膚により密閉される。体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロフォンにより取得できるため、高感度に体内音を取得することができる。また、本装置を粘着性部材により皮膚に装着するため、長時間連続して体内音を取得することができる。
なお、ゲルシートについては、着脱できるように構成してもよい。このようにすれば、粘着性部材が劣化して装着力が低下しても、交換することによって装着力を確保できる。
さらに、粘着性部材によって皮膚に装着するのではなく、接着することで皮膚に装着してもよい。
マイクロフォンパッケージ1の筐体内部は空洞になっている。このマイクロフォンパッケージ1の内面には、マイクロフォン10が設けられている。このマイクロフォン10は、孔11を通して入力されるパッケージ外部の音を電気信号に変換する機能を有している。マイクロフォン10は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子で構成されている。
ところで、本例では、プリント基板4の、マイクロフォンパッケージ1の実装面とは反対側の面には重り6が設けられている。この重り6は所望の周波数特性を得るために設けられたものであり、低周波数側の感度を高め、体内音の取得特性も良好に保つことができる。
なお、プリント基板4とマイクロフォンパッケージ1との間、マイクロフォンパッケージ1とPET板2との間、PET板2とゲルシート3との間、はそれぞれ隙間がなく、密着した状態が保たれている。
また、プリント基板4の裏側に20gの重り6を接着した。そして、プリント基板4に配線5を接続した。さらに、PET板2へ直径3mmの孔を有する外径15mmのゲルシート3を貼り付けた。なお、ゲルシート3には、積水化成品工業製3AM03M−P10W05を用いた。
上記の構成において、ゲルシート3が皮膚表面に接するようにして体内音取得装置を皮膚表面に取り付ける。ゲルシート3に粘着性部材が設けられているので、皮膚表面に取り付けた状態では、粘着性部材と皮膚表面との接する部分には隙間がなくなる。したがって、体内音取得装置が装着された状態では、マイクロフォンパッケージ1の筐体の内部空間と、マイクロフォンパッケージ1の孔と、PET板2の孔21と、ゲルシート3の孔31と、図示せぬ皮膚表面とで囲まれた空洞は閉空間であり、外部につながる隙間はない状態になる。
発明者は、以上のように構成された体内音取得装置のゲルシート3を人体頸部の皮膚表面に貼り付けて呼吸音を取得した。導出される電気信号の波形が図6に示されている。図6を参照すると、周期的に波形が現れており、感度良く呼吸音が取得できていることがわかる。なお、図6において、横軸は時間、縦軸は電圧である。
以上説明したように、この体内音取得装置によれば、空洞を有する筐体が粘着性部材により皮膚表面に装着でき、装着面の一部にある開口部は皮膚により密閉される。体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロフォンにより取得できるため、高感度に体内音を取得することができる。また、粘着性部材により皮膚に装着されるため、長時間連続して体内音を取得することができる。
なお、上記は皮膚表面に装着する場合について説明したが、装着箇所は皮膚に限らず、体表であれば粘膜に装着してもよい。
また、上記は人体の体内音を取得する装置について説明したが、これに限らず、動物の体に本装置を装着してもよい。こうすれば、動物の体内音を取得することもできる。
2 PET板
3 ゲルシート
4 プリント基板
5 配線
6 重り
7 カバー
10 マイクロフォン
11、21、31、41 孔
30 開口部
Claims (4)
- 体表上に装着され体内音を取得する体内音取得装置であって、
第1の孔とマイクロフォンとを備えた筐体と、
前記第1の孔と貫通した第2の孔を備え、自装置を前記体表に装着するための装着部材
と、
前記第1の孔および前記第2の孔と貫通する第3の孔を有し、前記筐体が実装される基板と、
前記基板の前記筐体が設けられている面の周囲部分と接するように取り付けられたカバーと、
を備え、
前記カバーは脱着可能に構成されている
ことを特徴とする体内音取得装置。 - 請求項1に記載の体内音取得装置において、前記装着部材が脱着可能に構成されていることを特徴とする体内音取得装置。
- 請求項1又は請求項2に記載の体内音取得装置において、前記マイクロフォンがMEMS素子で構成されていることを特徴とする体内音取得装置。
- 請求項1から3の何れか1項に記載の体内音取得装置の周波数特性調整方法であって、
複数種類の重さの前記カバーを脱着させて、前記体内音取得装置全体の質量を変化させることにより、前記体内音取得装置の周波数特性を調整する
ことを特徴とする体内音取得装置の周波数特性調整方法。
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