JP2003102725A - 聴診器及びその音響入力部 - Google Patents
聴診器及びその音響入力部Info
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Abstract
抑制して、明瞭且つ正確な聴診音を得られるとともに、
快適に使用可能な聴診器及びその音響入力部を提供す
る。 【解決手段】 人体からの音響を入力する入力トランス
デューサ1と、入力トランスデューサ1の近傍であっ
て、これに入る外部騒音と相関の高い音響を入力可能で
且つ人体からの音響が入らない位置に配設された入力ト
ランスデューサ2と、入力トランスデューサ1からの信
号を、入力トランスデューサ2からの信号に基づいて、
適応予測型能動騒音制御のアルゴリズムによって処理す
る処理部200と、処理部200からの信号に基づい
て、人体からの音響を出力する再生部300とを有す
る。
Description
時の外来騒音、不要振動を抑制し、明瞭な聴診と長時間
の使用を可能とする聴診器及びその音響入力部に関す
る。
情報を、音響情報から得る道具として発展してきた。特
に、聴診器は、持ち運びや運用コストの面からも、他の
医療機器に較べ手軽であるため、最も簡便で有効な機器
として広く利用されている。これら聴診器としては、従
来から、電気的増幅機構を持たないパッシブ型と電気的
増幅機構を持つ一般的にいう電子聴診器がある。
り、図16に示すように、チェストピース21、イヤチ
ューブ22、イヤチップ23から構成されている。チェ
ストピース21は、ダイアフラム型とオープンベル型と
がある。ダイアフラム型は、図17に示すように、ダイ
アフラム24の底面が身体の表面にあてられ、身体の振
動がダイアフラム24の底面に伝わりキャビティを通し
て伝搬するものである。オープンベル型は、図18に示
すように、オープンベルが身体の表面にあてられ、身体
の振動はキャビティを通して伝搬するものである。イヤ
チューブ22は、チェストピース21で得られた音響が
伝搬するものであり、イヤチップ23は外耳道に挿入さ
れ、イヤチューブ22を伝搬してきた音響を聴き聴診す
るものである。このように、パッシブ型の聴診器では、
経路内において一切の電気的処理は行われず、全てそれ
らの物理的構造及び形状によって音響を制御している。
に、上記のパッシブ型聴診器のチェストピースに相当す
る部分から、聴診者両耳までの経路上の何処かに、マイ
クロホン等の入力トランスデューサ41が設置されてい
る。そして、入力音を聴取するには、イヤホンやヘッド
ホン等の出力トランスデューサ42が用いられる。これ
ら電子聴診器においては、入力トランスデューサ41を
用いて音響もしくは振動を電気信号に変換し、アンプ4
3によって増幅する。増幅された電気信号は、イコライ
ザ44等を用いて処理が施され、出力トランスデューサ
42を駆動出来るようにドライブアンプ45にて増幅さ
れる。さらに、出力トランスデューサ42を介して音響
に変換され、聴診者両耳で再生されることで、聴診者は
聴診を行う。
ような従来のパッシブ型の聴診器及び電子聴診器におい
ては、以下のような問題があった。すなわち、現状で多
く用いられているパッシブ型の聴診器においては、イヤ
ーチップを両耳に挿入し、密着させることによって、チ
ェストピースからイヤチューブ内を伝搬してきた音響が
漏れないように、また、外部からの騒音が聞こえないよ
うにしている。しかし、チェストピースにて収音された
人体内の音響が聴診者に聴き取ることができる音圧に到
達できていない場合には、聴診者は所望の音響を聴き取
ることができない。そればかりか、イヤーチップを両耳
の外耳道に密着させて挿入するため、外耳道への圧迫感
や痛みを生じる場合があり、長時間の連続使用が難し
い。
ンスデューサから両耳に至る経路上で、音響を電気的に
増幅しており、両耳へ再生する際には、イヤーチップで
はなくイヤホンやヘッドホンといった出力トランスデュ
ーサを使用しているので、上記のような問題は生じ難
い。
は、生活の利便を図るために、至るところで多くの機器
が作動している。その一方で、これらの機器は、騒音の
原因にもなり、現代社会においては、騒音に囲まれてい
る環境が多いというのが現状となっている。かかる現状
では、パッシブ型の聴診器ばかりでなく、一般的な電子
聴診器においても、チェストピース又はそれに相当する
部分にて収音された音響に、聴診者の周囲の環境音など
の外来騒音や不要振動が含まれており、それが人体から
の音響よりも多い場合には、聴診者は人体の音響を、う
まく聴き取って適切な聴診をすることが困難となる。特
に、電子聴診器では、人体から発せられる音響を電気的
に増幅するので、一緒に外部騒音をも増幅してしまう。
を解決するために提案されたもので、その目的は、外部
騒音および不要振動を容易且つ効果的に抑制して、明瞭
且つ正確な聴診音を得られるともに、快適に使用可能な
聴診器及びその音響入力部を提供することにある。
め、請求項1記載の発明である聴診器の音響入力部は、
人体からの音響を入力する第1の入力手段と、前記第1
の入力手段の近傍であって、これに入る外部騒音と相関
の高い音響を入力可能で且つ人体からの音響が入らない
ように配設された第2の入力手段とを有することを特徴
とする。以上のような請求項1記載の発明では、簡易な
構成で、第1の入力手段から得た音響から、適応予測型
能動騒音制御によって外部騒音を抑制するのに適した音
響を、第2の入力手段から得ることができる。
力部は、人体からの音響を入力する第1の入力手段と、
前記第1の入力手段の近傍であって、これに入る不要振
動と相関の高い音響を入力可能で且つ人体からの音響が
入らないように配設された第3の入力手段とを有するこ
とを特徴とする。以上のような請求項2記載の発明で
は、簡易な構成で、第1の入力手段から得た音響から、
適応予測型能動騒音制御によって不要振動の影響を抑制
するのに適した音響を、第3の入力手段から得ることが
できる。
項1又は請求項2記載の音響入力部と、前記第1の入力
手段からの信号を、前記第2若しくは第3の入力手段か
らの信号に基づいて、適応予測型能動騒音制御のアルゴ
リズムによって処理する処理部と、前記処理部からの信
号に基づいて、前記人体からの音響を出力する音響出力
部とを有することを特徴とする聴診器。以上のような請
求項3記載の発明では、第1の入力手段から入力された
音響のうち、外部騒音や不要振動の影響を抑制し、人体
の音響のみを音響出力部から出力するので、騒音等の下
でも明瞭且つ正確な人体音の聴取が可能となるととも
に、パッシブ型のようにイヤーチップを用いる必要がな
くなり、外耳道の違和感、圧迫感から解放され、長時間
の使用にも供することができる。
面を参照して説明する。適応予測型のActive N
oise Control(以下、ANCと呼ぶ)を用
いて、外来騒音及び不要振動を能動的に抑制するもので
ある。ここで、ANCとは、騒音に対して、同振幅、逆
位相の音を重畳し、騒音制御を行なうシステムであり、
適応予測型ANCとは、制御点に到達する騒音の未来波
形を予測することにより、制御を行なう方式である。
る。すなわち、本実施形態は、図1に示すように、音響
をピックアップするチェストピース部100、チェスト
ピース部100からの出力を受けて、処理を行う処理部
200、処理を施された音響を聴診者の両耳で再現する
再生部300によって構成されている。以下、これらの
各部を詳説する。 〔1−2.チェストピース部の構成〕チェストピース部
100としては、図2及び図3に示すように、外部騒音
用のチェストピース101若しくは不要振動用のチェス
トピース102を用いることができる。外部騒音用のチ
ェストピース101は、図2に示すように、先端の開口
にすり鉢状の空間を有する筐体101a内に構成されて
いる。
の音響を電気信号に変換するための入力トランスデュー
サ1が配置されている。また、外部騒音を検出するが、
人体からの音響を検出しない適切な場所と位置に、外部
騒音を電気信号に変換するための入力トランスデューサ
2が設けられている。入力トランスデューサ1,2とし
ては、例えば、マイクロフォン等を用いることができ
る。そして、筐体101aの先端部分は、パッシブ型聴
診器のダイアフラム型チェストピースと同様に、プラス
チック膜4で覆われている。さらに、入力トランスデュ
ーサ1,2には、それぞれの出力を増幅するアンプ8,
9が接続されており、これらのアンプの利得は、聴感的
な聴き取りやすさなどから決定される。
は、図3に示すように、外部騒音用のチェストピース1
01と同様の筐体102a、入力トランスデューサ1、
プラスチック膜4、アンプ8,9を有している。さら
に、不要振動用のチェストピース102は、入力トラン
スデューサ1に到達する不要振動と相関の高い振動情報
を電気信号に変換する入力トランスデューサ3(マイク
ロフォン等)が、入力トランスデューサ1と機械的な結
合が密になるように、且つ人体からの音響を検出しない
位置に配置されている。
は、図4及び図5に示すように、ADC(アナログ−デ
ィジタルコンバータ)10,11、DSP(ディジタル
シグナルプロセッサ)、DAC(ディジタル−アナログ
コンバータ)を有している。ADC10,11は、チェ
ストピース部100より入力されたアナログ信号を、デ
ィジタル信号に変換する手段である。DSP12は、A
DC10,11からのディジタル信号に、後述する適応
予測型能動騒音制御のアルゴリズムによる処理を施し
て、出力する手段である。このDSP12は、図6に示
すように、モデリングディレイZ−m、適応フィルタ
W、LMSを有しているが、各部の機能は作用で説明す
る。DAC13は、DSP12からのディジタル信号
を、アナログ信号に変換し、再生部に入力する手段であ
る。
は、図4及び図7に示すように、ドライブアンプ14、
出力トランスデューサ15を備えている。ドライブアン
プ14は、出力トランスデューサ15を駆動させるため
に、処理部200にて処理された信号を増幅する手段で
ある。出力トランスデューサ15は、増幅された電気信
号を、聴診者の両耳において再生される音響に変換する
手段であり、イヤホン、ヘッドホン等を用いることがで
きる。これにより、聴診者は人体内での音を聴くことが
可能となる。
を有する本実施形態の作用は、以下の通りである。ま
ず、チェストピース101若しくはチェストピース10
2を用いて、患者等の聴診を行なうと、人体からの音響
が入力トランスデューサ1によって電気信号に変換され
るとともに、外部騒音が入力トランスデューサ2によっ
て若しくは不要振動の影響音が入力トランスデューサ3
によって電気信号に変換される。これらの信号は、それ
ぞれアンプ8,9によって増幅され、ADC10,11
にてディジタル信号に変換されて、DSP12に入力さ
れる。
能動騒音制御のアルゴリズムに従って、入力された2つ
の信号を処理し、入力トランスデューサ1により得られ
た信号から外来騒音の影響を除去し、人体内からの音響
を再現する。すなわち、図7に示すように、入力トラン
スデューサ1側からの入力1は、モデリングディレイZ
−mに入力され、一定の遅延を伴って出力される。入力
トランスデューサ2若しくは入力トランスデューサ3側
からの入力2は、適応フィルタWと畳み込まれたのちに
出力される。そして、モデリングディレイZ−mの出力
から、適応フィルタWの出力が差し引かれ、DSP12
から出力される。適応フィルタWは、入力2とeを用い
て以下のLMSの更新式1により更新される。なお、こ
の式1において、Wnは現在の適応フィルタWのフィル
タ係数でありWn+1は未来のフィルタ係数である。m
yuは、ステップサイズパラメータであり、eは二つの
信号の差である。
に更新される。ここで、入力1を人体内の音響と外来騒
音を合わせもった信号、入力2を外来騒音若しくは不要
振動音とした場合、Wの更新によりeは小さくなってい
く。すなわち、その幾何学的配置から入力トランスデュ
ーサ1に収音されてしまった外来騒音や不要振動と相関
の高い音響情報が、入力トランスデューサ2及び入力ト
ランスデューサ3によって取得され、この音響情報を適
応予測型能動騒音制御のアルゴリズムに応用すること
で、人体内の音響を浮き彫りにすることができる。
2からの出力信号は、DAC13にてアナログ信号に変
換される。変換されたアナログ信号は、ドライブアンプ
14にて増幅され、出力トランスデューサ15にて電気
信号から音響に変換され、聴診者の両耳にて再生され
る。これにより聴診者は、入力トランスデューサ1に到
達した音響情報のうち、人体内からの音響情報を受聴す
る事が可能となる。
施形態によれば、 入力トランスデューサ1から入力さ
れた音響のうち、外部騒音を抑制し、人体の音響のみを
増幅して、出力トランスデューサ15から出力するの
で、イヤーチップを用いる必要がなくなり、外耳道の違
和感、圧迫感から解放されるので、長時間の使用にも供
することができる。
された入力トランスデューサ2,3と、適応予測型能動
騒音制御のアルゴリズムを用いることによって、外部騒
音及び不要振動の影響が効果的に抑制され、人体の音響
のみを増幅することができる。このため、従来では聴診
が難しかった騒音下での明瞭且つ正確な人体音の聴取が
可能となる。特に、チェストピース部100における入
力トランスデューサ2,3の配置構造によって、外部騒
音及び不要振動と相関の高い情報のみを得ることができ
るので、適応予測型能動騒音制御のアルゴリズムを導入
することが容易となり、その効果も向上する。
施の形態に限定されるものではなく、次のような他の実
施の形態も包含する。例えば、図8に示す第2の実施形
態は、前記実施の形態に説明したセンサーSを、ベット
のマットMなどの平面上に等間隔で配置し、その上に患
者が横たわることにより、聴診可能としたものである。
この場合、センサーSは、ベットのマット内に埋め込む
ように配置しても良いし、ベットの上に敷くシーツなど
に埋め込むように設けることができる。この実施の形態
では、患者がベットの上で発生する衣ずれの音などが処
理部Aによってキャンセルされ、再生部Bに送られる。
布団に横たえるだけで聴診ができ、1つのセンサーを使
用した場合のように患者の体の向きを変えたり、時間を
かけて何ヶ所もの聴診を行う必要が無くなり、患者に負
担をかけることが無くなる。また、患者の身体の複数箇
所のデータを同時に拾うことができるので、これらの複
数箇所のデータの関係を観察することにより、より精度
の高い診察を行うことができる。更に、再生部をデータ
監視装置などに接続しておけば、診察者が患者の側にい
なくても、患者の様子を常に監視できる利点もある。
サーおよび処理部を内蔵したチェストピース部Cを赤外
線通信ポートDなどの通信装置を介して再生部Bに接続
したものである。この実施の形態によれば、チェストピ
ース部Cで集音され、雑音や不用振動が除去された聴診
音は、赤外線通信ポートDを介して再生部Bに伝達され
る。この場合、赤外線通信ポートDに有線で接続されて
いる再生部Bに限らず、赤外線通信ポートDaを有する
他の再生部Ba,Bcに対しても集音した聴診音を伝達
することができるので、複数の診察者によって同時に聴
診音を聞くことができる。
を検証する実験を行なった。 〔1.実験に用いたチェストピース〕チェストピースに
使用する各入力トランスデューサとしては、エレクトレ
ットコンデンサマイクロホンを用いた。使用したチェス
トピースには、聴診音をピックアップするマイクロホン
以外に、補助的なマイクロホンが搭載されている。これ
は、聴診音以外の不要な振動、外部騒音などの影響を低
減するのが目的であり、これらの情報を適切にピックア
ップするための補助的センサとして機能する。
で、これらの補助センサが聴診器として有効に働くこと
を検証するために、2種類のチェストピースを試作し実
験を行った。図10(a)(b)にマイクロホンの配置
図、図11にシステムの構成図を示す。聴診音収音用メ
インマイクロホンMic.1の近傍に、外部騒音のみを
ピックアップするマイクロホンMic.2が、到来雑音
をセンシングする適切な場所と位置に設置され、集音部
以外が遮音材料(pate)で覆われている(図10
(a))。また、不要な振動情報のみをピックアップす
る目的で、エレクトレットコンデンサマイクロホンを遮
音材料で完全に覆い、ダイアフラムへ入る音波を遮蔽し
た特殊なマイクロホンMic.3を試作した。これを聴
診音収音用メインマイクロホンMic.1に機械的な結
合が密になるように近接配置した(図10(b))。こ
れによって、メインマイクロホンに入る機械振動に伴う
振動情報をこの補助マイクから相関よく得ることが可能
となる。
環境騒音の影響を低減する目的で、上記の図10(a)
で示したチェストピースからのマイクロホン出力に対し
て、適応ディジタルフィルタを用いて基礎実験を行っ
た。 〔2−1.実験手順及び条件〕人体を模擬するため、遮
音特性に留意したウーファー内蔵の実験ボックスを誠作
した。測定面には医療用シリコンシートを置いて、その
上に設置された試作チェストピースからの2ch信号を
適応フィルタに入力した。本実験では、箱内部のラウド
スピーカからピンクノイズを再生し、外部騒音として
は、800[Hz]を中心周波数とする1/3 oc
t.バンドノイズを用いた。具体的な実験条件は以下の
通りである。 使用音源:Pink Noise 外部騒音:White Noise システム:Modeling Delay zm :
256[taps] Length of W : 512[taps] ステップサイズパラメータ : 0.05 また、各部の接続図を、図12に示す。処理部のDSP
には、記録用のコンピュータ、再生部としてのヘッドホ
ン用のアンプが接続されている。
応フィルタを動作させた場合の外部騒音の抑圧結果を示
す。図13において、Control offの曲線
が、適応予測型能動騒音制御のアルゴリズムを用いない
場合のシステムの出力となる。これは、従来の聴診器に
て得られる出力となる。これに対し、Control
onの曲線が、適応予測型能動騒音制御のアルゴリズム
を動作させた場合のシステムの出力となる。外部騒音を
的確に抑制していることが見て取れる。
よって抑圧され、騒音のない状態での所望の信号をS/
N良く抽出できることが確認された。また、聴感的にも
本適応処理の効果は大きく、明瞭に診断音を聞くことが
できる可能性が示唆された。
主に不要な振動の影響を除去することを目的として、上
記の図10(b)で示したチェストピースからのマイク
ロホン出力に対して、適応デジタルフィルタを用いて基
礎実験を行った。 〔3−1.実験手順および条件〕実験手順は、上記の外
部騒音の抑制実験と同様である。具体的な実験条件は、
以下の通りである。 測定音源:Pink Noise システム:Modeling Delay z−m :
128[taps] Length of W : 128[taps] ステップサイズパラメータ:0.0002 また、図14に接続図を示す。処理部であるマルチチャ
ンネルSRフィルターには、記録用のデジタルレコー
ダ、解析用のFFTアナライザ、ヘッドホン用のアンプ
が接続されている。
の2ch信号を処理し、不要な振動成分を除去した結果
を図15に示す。本実験では、Control off
の曲線にて発生していた50[Hz]近傍での不要振動
がControl onの曲線にて、約20[dB]程
度抑制されていることが確認できる。
タから、従来のパッシブ型の聴診器や電子聴診器では外
来騒音や不要振動により聴診が困難な状況下において
も、外来騒音や不要振動と相関の高い情報を取得し、そ
の得られた情報を用いて適応予測型能動制御を行うこと
により、聴診を可能とするような抑制効果が期待できる
ことが示された。
および不要振動を容易且つ効果的に抑制して、明瞭且つ
正確な聴診音を得られるとともに、快適に使用可能な聴
診器及びその音響入力部を提供することができる。
る。
ピースを示す概略断面図である。
ピースを示す概略断面図である。
である。
示す図である。
図である。
ある。
テムの接続図である。
を示す図である。
テムの接続図である。
を示す図である。
である。
ストピースを示す断面図である。
ストピースを示す断面図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 人体からの音響を入力する第1の入力手
段と、 前記第1の入力手段の近傍であって、これに入る外部騒
音と相関の高い音響を入力可能で且つ人体からの音響が
入らないように配設された第2の入力手段と、 を有することを特徴とする聴診器の音響入力部。 - 【請求項2】 人体からの音響を入力する第1の入力手
段と、 前記第1の入力手段の近傍であって、これに入る不要振
動と相関の高い音響を入力可能で且つ人体からの音響が
入らないように配設された第2の入力手段と、 を有することを特徴とする聴診器の音響入力部。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の音響入力部
と、 前記第1の入力手段からの信号を、前記第2若しくは第
3の入力手段からの信号に基づいて、適応予測型能動騒
音制御のアルゴリズムによって処理する処理部と、 前記処理部からの信号に基づいて、前記人体からの音響
を出力する音響出力部と、 を有することを特徴とする聴診器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305888A JP2003102725A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 聴診器及びその音響入力部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305888A JP2003102725A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 聴診器及びその音響入力部 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003102725A true JP2003102725A (ja) | 2003-04-08 |
Family
ID=19125610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001305888A Pending JP2003102725A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 聴診器及びその音響入力部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003102725A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009507416A (ja) * | 2005-09-05 | 2009-02-19 | ビソン エーエヌシー カンパニー リミテッド | 周囲ノイズ除去装置と周囲ノイズ除去方法と周囲ノイズ除去装置を備えた移動通信端末機 |
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-
2001
- 2001-10-01 JP JP2001305888A patent/JP2003102725A/ja active Pending
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