JP6706039B2 - 生体音聴診装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子聴診器等の生体音聴診装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、被検体の体表に接触する面に、ポリカーボネート等の薄肉のプラスチック材からなる凸型曲線隔膜を備える装置が提案されている（特許文献１参照）。

特表平４−５００３１７号公報

特許文献１に記載の技術では、凸型曲線隔膜により被聴診者の、例えば皮下組織及び筋肉組織等を圧迫することにより、聴診者への音伝達を向上させている。しかしながら、特許文献１に記載の技術には改良の余地がある。

本発明は、例えば上記点に鑑みてなされたものであり、聴診可能な音域を拡張することができる生体音聴診装置を提供することを課題とする。

本発明の生体音聴診装置は、上記課題を解決するために、被聴診者の生体音に応じた電気信号を出力する振動センサと、前記振動センサを保持し、前記被聴診者の体表と対向する第１面に凸部を有するダイヤフラムと、を備え、前記振動センサは、前記ダイヤフラムの前記第１面とは反対側の第２面上に配置されており、前記ダイヤフラムを前記被聴診者に接触する側から見た場合に、前記第１面のうち前記凸部の範囲は、前記振動センサが配置されている範囲に略一致している。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施例に係る電子聴診器の構成を示すブロック図である。 実施例に係る電子聴診器のチェストピースの要部を示す断面図である。 実施例に係る電子聴診器の特性の一例を、比較例の特性と共に示す図である。 シリコーンゴムのダイヤフラムとＡＢＳ樹脂のダイヤフラムとの聴診器特性を呼吸音シミュレータで計測した結果の一例である。 シリコーンゴムのダイヤフラムの聴診器特性を加振機を用いて測定した結果をシリコーンゴムの硬度毎に示す図である。 電子聴診器のダイヤフラムと被聴診者の体表との聴診時の接触の様子の一例を示す概念図である。 ダイヤフラムの凸部の形状の一例を示す側面図である。 円錐台の凸部を有するダイヤフラムと、部分球面の凸部を有するダイヤフラムとの聴診器特性の一例を示す図である。 ダイヤフラムの凸部と振動センサとの関係を示す図である。 ダイヤフラムの振動センサが配置される側の構造の一例を示す斜視図である。

本発明の生体音聴診装置に係る実施形態について説明する。

実施形態に係る生体音聴診装置は、被聴診者の生体音を取得する取得部と、該取得部を保持するダイヤフラムとを備えて構成されている。ここで特に、取得部は、生体音に応じた電気信号を出力する振動センサを含んでいる。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、例えば呼吸音等の体内で発生する生体音には、５００Ｈｚ以上の高周波数成分が含まれており、該高周波数成分を観測、分析することにより、例えば被聴診者の病気の種類、重篤度、健康の度合い等を知ることができると期待されている。しかしながら、例えばマイクロフォンを用いた電子聴診器や、電子化されていない聴診器では、５００Ｈｚ以上の周波数を聴診することが困難である。

本実施形態に係る生体音聴診装置は、振動センサを用いているので、例えば１５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの周波数の音を観測可能であり、特に、５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲でも良好な聴診音を取得することができる。従って、本実施形態に係る生体音聴診装置によれば、聴診可能な音域を拡張することができる。

実施形態に係る生体音聴診装置の一態様では、ダイヤフラムは、被聴診者の体表と対向する第１面に凸部を有している。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、ダイヤフラムの被聴診者に接触する面が平面であると、例えば被聴診者の凹凸に起因して、生体音聴診装置のダイヤフラムが被聴診者に密着しない可能性がある。この場合に、例えば生体音聴診装置を、被聴診者に比較的強く押し付けると、該被聴診者に苦痛を与えてしまう可能性がある。或いは、被聴診者への生体音聴診装置の当て方によっては、ダイヤフラムにより保持されている取得部の重量によりダイヤフラムと被聴診者の体表との間に隙間が生じる可能性がある。生体音聴診装置のダイヤフラムと被聴診者の体表との密着が不十分であると、生体音を適切に聴診できない。

本実施形態に係る生体音聴診装置では、ダイヤフラムの第１面に凸部が形成されている。この凸部を比較的柔軟な材料により形成すれば、聴診時に、該凸部が変形することにより当該生体音聴診装置と被聴診者の体表との密着性を向上させることができる。

実施形態に係る生体音聴診装置の他の態様では、ダイヤフラムは、聴診時に、被聴診者に直接的又は間接的に押し当てられることにより撓む。

この態様によれば、当該生体音聴診装置と被聴診者の体表との密着性を向上させつつ、当該生体音聴診装置を被聴診者へ押し当てた際に、該被聴診者が苦痛を感じることを防止することができる。

実施形態に係る生体音聴診装置の他の態様では、凸部の先端は平面である。

本願発明者の研究によれば、凸部の先端が平面である場合に生体音を最も良好に聴診できることが判明している。

実施形態に係る生体音聴診装置の他の態様では、取得部は、ダイヤフラムの第１面とは反対側の第２面上に配置されており、ダイヤフラムを平面的に見た場合に、凸部の範囲は、ダイヤフラムの取得部が配置されている範囲に対応している。

このように構成すれば、凸部による生体音の取得部への伝達と、ダイヤフラムのバネ性とを両立し、生体音をダイヤフラムを介して取得部へ良好に伝達することができることが、本願発明者の研究により判明している。

尚、「凸部の範囲は、ダイヤフラムの取得部が配置されている範囲に対応」とは、ダイヤフラムを平面的に見た場合に、凸部の範囲と、ダイヤフラムの取得部が配置されている範囲とが略同一であることを意味する。

実施形態に係る生体音聴診装置の他の態様では、ダイヤフラムは、ゴム状の材料により形成されている。

この態様によれば、比較的容易にして、当該生体音聴診装置と被聴診者の体表との密着性を向上させることができる。

この態様では、ダイヤフラムは、取得部をダイヤフラムに固定するためのリブ部を有してよい。

ダイヤフラムを形成するゴム状の材料の種類によっては、取得部を粘着剤や接着剤を用いてダイヤフラム上に固定することが困難である。しかしながら、ダイヤフラムにリブ部を設ければ、粘着剤や接着剤を用いずに、ダイヤフラムに取得部を固定することができ、実用上非常に有利である。

本発明の生体音聴診装置に係る実施例を図面に基づいて説明する。本実施例では、生体音聴診装置の一例として電子聴診器を挙げる。

（電子聴診器の構成）
実施例に係る電子聴診器の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施例に係る電子聴診器の構成を示すブロック図である。

図１において、電子聴診器１００は、振動センサ１１、バンドバスフィルタ１２、遮断周波数調整部１３、パワーアンプ１４、音量調整部１５及びイヤフォン１６を備えて構成されている。遮断周波数調整部１３は、バンドパスフィルタ１２に係る遮断周波数を調整する。音量調整部１５は、パワーアンプ１４のゲインを調整する。

振動センサ１１において振動を検出するための振動板は、振動センサ１１の周囲に存在する空気層の疎密波の影響をなくすために、振動センサ１１のケース内に密閉されている。尚、マイクロフォンは、該マイクロフォンの周囲に存在する空気層の疎密波を振動板で受けるように構成されている点で、振動センサ１１と異なる。

ここで、電子聴診器１００のチェストピース（聴診のために被聴診者に押し当てる部分）の構成について、図２を参照して説明する。図２には、実施例に係る電子聴診器のチェストピースの要部を示す断面図である。

図２において、振動センサ１１は、ダイヤフラム２１上に保持されている。該ダイヤフラム２１は、振動センサ１１を収容するケース２２に接続されている。振動センサ１１、ダイヤフラム２１及びケース２２により、振動モジュールが形成される。尚、ケース２２の上部には孔２２ａが形成されている。振動センサ１１から出力される電気信号を伝達するための信号線（図示せず）は、孔２２ａを通って振動モジュールの外部へ延びる。 振動モジュールは、防振ダンパー２３により、本体部２４に固定されている。例えば本体部２４に聴診者が触れたり、本体部２４が被聴診者に触れたりすることにより無用な振動（つまり、ノイズ）が生じるが、防振ダンパー２３により無用な振動が振動モジュールへ伝播することを抑制することができる。

ところで、本願発明者の研究によれば、例えば呼吸音等の体内で発生する生体音には、５００Ｈｚ以上の高周波数成分が含まれており、該高周波数成分を観測、分析することにより、例えば被聴診者の病気の種類、重篤度、健康の度合い等を知ることができると期待されている。しかしながら、例えばマイクロフォンを用いた電子聴診器や、電子化されていない聴診器では、図３に破線で示すように、５００Ｈｚ以上の周波数を聴診することが困難である。

本実施例に係る電子聴診器１００では、振動センサ１１を用いているため、図３に実線で示すように、１５０Ｈｚ程度から２５００Ｈｚ程度までの観測が可能であり、特に、５００Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲でも良好な聴診音を取得することができる。

図１に戻り、振動センサ１１から出力された、被聴診者の生体音に起因する信号は、バンドバスフィルタ１２及びパワーアンプ１４を介して、イヤフォン１６から音として出力される。

（ダイヤフラムの材料）
次に、ダイヤフラム２１の材料について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、シリコーンゴムのダイヤフラムとＡＢＳ樹脂のダイヤフラムとの聴診器特性を呼吸音シミュレータで計測した結果の一例である。図５は、シリコーンゴムのダイヤフラムの聴診器特性を加振機を用いて測定した結果をシリコーンゴムの硬度毎に示す図である。

ダイヤフラム２１は、図２に示したように、振動センサ１１を保持する部材であるので、ある程度の硬さが要求される。他方で、振動センサ１１に生体音に起因する振動を良好に伝播させるために、ダイヤフラム２１は可能な限り薄く設計されることが望ましい。

本願発明者は、例えば、ダイヤフラム２１の外径を２０ｍｍ程度、ダイヤフラム２１の厚さを０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度、振動センサ１１の外径を１０ｍｍ程度と仮定した。そして、ダイヤフラム２１をシリコーンゴムで形成した場合と、ＡＢＳ樹脂で形成した場合とで電子聴診器１００の特性を呼吸音シミュレータで計測した。

ＡＢＳ樹脂のダイヤフラムの場合、図４に破線で示すように、シリコーンゴムのダイヤフラム（図４の実線参照）に比べて、３００Ｈｚ〜８００Ｈｚの範囲でレベルが著しく低下していることがわかる。このため、ダイヤフラム２１の材料としては、ＡＢＳ樹脂よりもシリコーンゴムの方が適していると言える。

次に、シリコーンゴムの硬度を変えながら、電子聴診器１００の特性を加振機を用いて測定した。図５に示すように、シリコーンゴムの硬度が６０度以上では、３００Ｈｚ〜４００Ｈｚの範囲で、レベルが比較的大きく低下していることがわかる。このため、ダイヤフラム２１の材料としては、硬度４０度〜５０度のシリコーンゴムが適していると言える。

以上の結果、ダイヤフラム２１の材料としては、硬度４０度〜５０度のシリコーンゴムが適していると言える。特に、シリコーンゴムは、工業的に他の物質との親和性が低く、耐薬品性等にも優れ、生体適合性も高いので、医療機器としての電子聴診器１００の材料として最適である。

尚、硬度３０度以下のシリコーンゴムでは、振動センサ１１を適切に保持することが困難であり、ダイヤフラム２１として不適切であることが、本願発明者の研究により判明している。

（ダイヤフラムの構造）
次に、ダイヤフラム２１の構造について説明する。

聴診時に生じ得る問題点について、図６を参照して説明する。図６は、電子聴診器のダイヤフラムと被聴診者の体表との聴診時の接触の様子の一例を示す概念図である。

ダイヤフラムの被聴診者の体表側の面が平坦である場合、例えば凹面に電子聴診器を押し当てた場合、ダイヤフラムの中央部と体表との間に隙間が生じてしまう（図６（ａ）参照）。或いは、被聴診者に下方から電子聴診器を押し当てた場合、振動センサの重量に起因して（つまり、重力の影響により）、ダイヤフラムの中央部が撓み、ダイヤフラムの中央部と体表との間に隙間が生じてしまう（図６（ｂ）参照）。或いは、被聴診者に電子聴診器を押し当てた場合、被聴診者の体表の凹凸に起因してダイヤフラムの外周部に比較的大きな圧力がかかり、その影響によりダイヤフラムの中央部が撓み、ダイヤフラムの中央部と体表との間に隙間が生じてしまう（図６（ｃ）参照）。

ダイヤフラムと被聴診者の体表との間に隙間が存在する場合、言い換えれば、ダイヤフラムと被聴診者の体表とが十分に密着していない場合、振動センサに生体音に起因する振動が十分に伝わらず、適切な聴診ができないという問題点がある。

本実施例では、ダイヤフラム２１と被聴診者の体表との間に隙間が生じないように、ダイヤフラム２１の被聴診者の体表と対向する面に凸部２１ａが形成されている（図２参照）。本実施例では特に、凸部２１ａは、撓みの影響の大きいダイヤフラム２１の中央部に形成されている。

このように構成すれば、例えば図６（ａ）〜（ｃ）に示した場合であっても、ダイヤフラム２１と被聴診者の体表との間に隙間が生じることを防止することができ、ダイヤフラム２１の被聴診者の体表への密着性を向上させることができる。

凸部２１ａの厚さをどの程度とするかは、例えば、ダイヤフラム２１を形成する材料の性質、ダイヤフラム２１の外径に対する被聴診者の体表の凹凸量、ダイヤフラム２１が振動センサ１１の重量による撓む量、ダイヤフラム２１の外周部に圧力を受けた場合に該ダイヤフラム２１が撓む量、等に基づいて適宜設定すればよい。

例えば、硬度５０のシリコーンゴムにより形成され、外径２０ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍのダイヤフラムの場合、凸部２１ａの厚さは０．５ｍｍ〜１ｍｍが適切であることが、本願発明者の研究により判明している。

ここで、凸部２１ａの形状については、例えば、凸部２１ａの先端が平面となるような形状（例えば、円錐台等）（図７（ａ）参照）、凸部２１ａが球面を有するような形状（図７（ｂ）参照）、凸部２１ａの先端が鋭くなっている形状（例えば、円錐等）（図７（ｃ）参照）、等が挙げられる。

凸部２１ａの形状による電子聴診器１００の特性について、図８を参照して説明する。図８は、円錐台の凸部を有するダイヤフラムと、部分球面の凸部を有するダイヤフラムとの聴診器特性の一例を示す図である。

部分球面の凸部を有するダイヤフラムの場合、図８に破線で示すように、円錐台の凸部を有するダイヤフラムの場合に比べて（図８の実線参照）、１０００Ｈｚ以上の範囲でレベルが著しく低下する。このため、図７（ａ）に示すような先端が平面となるような形状が、凸部２１の形状として適していることがわかる。

凸部２１のダイヤフラムの面方向の大きさについて、図９を参照して説明を加える。図９は、ダイヤフラムの凸部と振動センサとの関係を示す図である。

振動センサ１１は、典型的には、金属製の外殻を有するデバイスである。このため、ダイヤフラム２１のうち振動センサ１１が配置されている範囲（本実施例では、ダイヤフラム２１の中央部）は、ダイヤフラム２１がシリコーンゴムで形成されていたとしてもバネ性を発揮しない。他方で、ダイヤフラム２１のうち振動センサ１１が配置されていない部分（本実施例では、ダイヤフラム２１の外周部）は、バネ性を発揮する。

図９（ａ）に示すように、振動センサ１１の外径に対して、凸部２１ａの外径が小さい場合、ダイヤフラム２１が被聴診者の体表に押し当てられた際に凸部２１ａにかかる圧力が比較的高くなり該凸部２１ａが変形しやすくなると考えられる。すると、凸部２１ａの変形により、生体音に起因する振動が振動センサ１１に伝わりにくくなる（即ち、損失が生じる）。

他方で、図９（ｂ）に示すように、振動センサ１１の外径に対して、凸部２１の外径が大きい場合、ダイヤフラム２１のバネ性が十分には発揮されない。この場合も、生体音に起因する振動が振動センサ１１に伝わりにくくなる。

従って、凸部２１の外径は、図９（ｂ）に示すように、振動センサ１１の外径と同程度であることが望ましい。

ところで、ダイヤフラム２１をシリコーンゴムで形成した場合、振動センサ１１を、粘着剤や接着剤を用いてダイヤフラム２１に安定的に固定することが困難であることが、本願発明者の研究により判明している。

このため、ダイヤフラム２１の振動センサ１１が配置される側の面に、例えば図１０（ａ）に示すような振動センサ１１を配置するための窪みを形成することが望ましい。このように構成すれば、粘着剤や接着剤への依存度を下げつつ、振動センサ１１をダイヤフラム２１へ安定的に固定することができる。

或いは、ダイヤフラム２１の振動センサ１１が配置される側の面に、例えば図１０（ｂ）に示すようなリブ部を形成することが望ましい。このように構成すれば、粘着剤や接着剤への依存度を下げつつ、又は粘着剤や接着剤を用いずに、振動センサ１１をダイヤフラム２１へ安定的に固定することができる。

或いは、ダイヤフラム２１の振動センサ１１が配置される側の面に、例えば図１０（ｃ）に示すような、脱落を防止するオーバーハングを有するリブ部を形成することが望ましい。このように構成すれば、粘着剤や接着剤への依存度を下げつつ、又は粘着剤や接着剤を用いずに、振動センサ１１をダイヤフラム２１へ安定的に固定することができる。

本実施例に係る「振動センサ１１」は、本発明に係る「取得部」の一例である。本実施例に係る「ダイヤフラム２１の凸部２１ａが設けられている面（例えば、図２の下側の面）」及び「ダイヤフラム２１の振動センサ１１が配置されている面」は、夫々、本発明に係る「第１面」及び「第２面」の一例である。

尚、ダイヤフラム２１の凸部２１ａを形成する材料は、ダイヤフラム本体とは異なる材料であってよい。或いは、ダイヤフラム２１に凸部２１ａを設けることに代えて、振動センサ１１の一部が、ダイヤフラム２１から突出するように露出させてもよい。

また、ダイヤフラム２１は、シリコーンゴムに限らず、例えばウレタンゴム等、これらと同等の性能・特性が得られるような材料により形成されていてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う生体音聴診装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…振動センサ、１２…バンドパスフィルタ、１３…遮断周波数調整部、１４…パワーアンプ、１５…音量調整部、１６…イヤフォン、２１…ダイヤフラム、２１ａ…凸部、２２…ケース、２３…防振ダンパー、２４…本体部、１００…電子聴診器

Claims (7)

1. 被聴診者の生体音に応じた電気信号を出力する振動センサと、
   前記振動センサを保持し、前記被聴診者の体表と対向する第１面に凸部を有するダイヤフラムと、
   を備え、
   前記振動センサは、前記ダイヤフラムの前記第１面とは反対側の第２面上に配置されており、
   前記ダイヤフラムを前記被聴診者に接触する側から見た場合に、前記第１面のうち前記凸部の範囲は、前記振動センサが配置されている範囲に略一致している
   ことを特徴とする生体音聴診装置。
2. 前記振動センサは金属製の外殻を有することを特徴とする請求項１に記載の生体音聴診装置。
3. 前記ダイヤフラムは、聴診時に、前記被聴診者に押し当てられることにより撓むことを特徴とする請求項１又は２に記載の生体音聴診装置。
4. 前記凸部の先端は平面であることを特徴とする請求項２に記載の生体音聴診装置。
5. 前記ダイヤフラム及び前記振動センサを含んでなる振動モジュールを、当該生体音聴診装置の本体部に固定するとともに、前記本体部から前記振動モジュールへの振動の伝達を抑制するダンパを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体音聴診装置。
6. 前記ダイヤフラムは、硬度４０度〜５０度のゴム材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の生体音聴診装置。
7. 前記ダイヤフラムは、前記振動センサを前記ダイヤフラムに固定するためのリブ部を有することを特徴とする請求項６に記載の生体音聴診装置。