JP2019000520A - 生体音測定システムおよびその測定データの校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体音測定システムにおいて、生体音の測定データの校正を簡易に行えるようにする。【解決手段】センサユニット１０を被検者２の外耳道２ａに装着した状態で、その圧力センサ２０によって外耳道２ａの内圧変化を検出することにより、被検者２の生体音を測定するモニタリング側ユニット１１０を備えた構成とする。その際、センサユニット１０として、外耳道２ａに音響信号を出力可能なスピーカ５０を備えた構成とする。また、モニタリング側ユニット１１０として、スピーカ５０から外耳道２ａに、周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を校正音として出力し、この校正音の出力による外耳道２ａの内圧変化を利用して測定データの校正を行う構成とする。これにより、従来のように基準レベルを設定するためのカプラを用いる必要をなくして校正作業を簡素化する。【選択図】図１

Description

本願発明は、被検者の生体音を測定するように構成された生体音測定システムおよびその測定データの校正を行う方法に関するものである。

従来より、医療機器や健康管理機器として、被検者の生体音を測定するための生体音測定システムを備えたものが知られている。

また、このような生体音測定システムとして、圧力センサを備えたセンサユニットを被検者の外耳道に装着した状態で、その圧力センサによって外耳道の内圧変化を検出することにより、被検者の生体音を測定するように構成されたものが知られている。

「特許文献１」には、このような生体音測定システムとして、センサユニットの一部を構成するイヤーチップを被検者の外耳道に挿入し、その生体音として頸静脈圧を測定するように構成されたものが記載されている。

また「特許文献２」には、生体音測定システムに用いられるセンサユニットとして、圧力センサだけでなく外耳道に音響信号を出力可能なスピーカを備えた構成とした上で、圧力センサによって外耳道の内圧変化を検出する際、スピーカから外耳道に校正音として純音を出力し、この校正音の出力による外耳道の内圧変化を利用して測定データの校正を行うようにしたものが記載されている。

この「特許文献２」に記載された校正方法においては、外耳道と略同一の容積を有するカプラを用意し、このカプラにセンサユニットを装着して完全密閉空間にした状態でスピーカから校正音を出力したときに圧力センサによって検出される校正音の振幅を基準レベルとして設定した上で、センサユニットを意図的に空気漏れが発生する態様で外耳道に装着した状態で外耳道の内圧変化を予備的に検出する予備操作を、スピーカから校正音が出力される第１の時間領域と出力されない第２の時間領域とが含まれるようにして、センサユニットの着脱を繰り返しながら複数回にわたって行い、これら複数回の予備操作によって検出された校正音と生体音とから、校正音の振幅の基準レベルからの減衰量とこれに対応する生体音の振幅の減衰量との関係を示す特性曲線を作成し、この特性曲線に基づいて測定データを校正するようになっている。

特許第５５８５９５５号公報 特開２０１７−４２２３２号公報

上記「特許文献２」に記載された生体音測定システムを採用することにより、センサユニットを外耳道に装着したとき多少の空気漏れが発生したとしても、スピーカからの校正音の出力によって測定データの校正を行うことにより生体音の測定を適正に行うことが可能となる。

しかしながら、上記「特許文献２」に記載された生体音測定システムにおいては、測定データの校正を行う際、その基準レベルを設定するためのカプラを用意する必要があるので、校正作業が煩雑なものとなってしまう。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、生体音の測定データの校正を簡易に行うことができる生体音測定システムおよびその測定データの校正方法を提供することを目的とするものである。

本願発明は、センサユニットとしてスピーカを備えた構成とした上で、このスピーカから外耳道に出力される校正音として所定の複合音を用いることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る生体音測定システムは、
圧力センサを備えたセンサユニットを被検者の外耳道に装着した状態で、上記圧力センサによって上記外耳道の内圧変化を検出することにより、上記被検者の生体音を測定するように構成された生体音測定システムにおいて、
上記内圧変化の検出結果を用いて上記生体音を測定するための処理を行うモニタリング側ユニットを備えており、
上記センサユニットは、上記外耳道に音響信号を出力可能なスピーカを備えており、
上記モニタリング側ユニットは、上記スピーカから上記外耳道に校正音として周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を出力し、この校正音の出力による上記外耳道の内圧変化を利用して上記測定データの校正を行うように構成されている、ことを特徴とするものである。

上記「圧力センサ」は、外耳道に生じる内圧変化を検出可能なものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「校正音」は、周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音であれば、第１および第２の純音の各々の具体的な周波数や振幅は特に限定されるものではない。

本願発明に係る生体音測定システムは、センサユニットを被検者の外耳道に装着した状態で、その圧力センサによって外耳道の内圧変化を検出することにより、被検者の生体音を測定するモニタリング側ユニットを備えているが、上記センサユニットは外耳道に音響信号を出力可能なスピーカを備えており、また、上記モニタリング側ユニットは、スピーカから外耳道に校正音として周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を出力し、この校正音の出力による上記外耳道の内圧変化を利用して測定データの校正を行うように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、センサユニットを外耳道に装着したとき多少の空気漏れが発生したとしても、スピーカからの校正音の出力によって測定データの校正を行うことにより生体音の測定を適正に行うことができる。その際、校正音として周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を出力する構成となっているので、これら２つの純音を利用して校正を行うことにより、従来のように基準レベルを設定するためのカプラを用いる必要をなくすことが可能となり、これにより校正作業を簡素化することができる。

このように本願発明によれば、生体音測定システムにおいて生体音の測定データの校正を簡易に行うことができる。

上記生体音測定システムにおいて、生体音の測定データの校正を行う際の具体的な方法として、次のような方法を採用することが可能である。

すなわち、スピーカから外耳道に校正音を出力したとき圧力センサによって検出される外耳道の内圧変化の周波数スペクトルから、第１の純音の周波数における内圧変化の振幅と第２の純音の周波数における内圧変化の振幅との差を差分レベルとして算出し、この差分レベルに基づいて測定データの校正を行う方法が採用可能である。

このような校正方法を採用することにより、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、外耳道からの空気漏れが多くなると低い周波数領域では内圧変化の振幅がより大きく減衰するので、外耳道からの空気漏れが多くなるほど上記差分レベルも大きくなる。したがって、この差分レベルに基づいて外耳道からの空気漏れに対する測定データの校正を行うことにより、従来のように基準レベルを設定するためのカプラを用いることなく適正な校正を行うことができる。

また、本願発明の校正方法を採用することにより、次のような作用効果も得ることができる。

すなわち、従来の校正方法においては、測定データの校正を行う際、カプラ内で検出される校正音の振幅を基準レベルに設定しているが、このような校正方法では被検者の外耳道寸法の個体差までは考慮されない。したがって、外耳道の容積がカプラの容積よりも大きい被検者の場合には、センサユニットが密閉状態で装着されていても、このとき検出される校正音の振幅はカプラ内で検出される校正音の振幅よりも小さくなってしまい、空気漏れがあるものと判定されてしまう可能性がある。

その点、本願発明の校正方法においては、カプラを用いることなくセンサユニットを外耳道に装着した状態で測定データの校正を行うことができるので、被検者の外耳道寸法の個体差を考慮した精度の良い測定を行うことができる。

本願発明の校正方法において、第１の純音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いるとともに、第２の純音として可聴周波数領域の純音を用いるようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、従来のように校正音として単一の純音を用いるようにした場合において、校正音の周波数が生体音の周波数から大きく離れていると、外耳道からの空気漏れが測定データに及ぼす影響を正確に評価することが難しくなる。一方、校正音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いると、校正音が被検者に聞こえないので校正作業を円滑に行うことが難しくなる。

これに対し、第１の純音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いることにより、校正音の周波数を生体音の周波数に近づけることができるので、外耳道からの空気漏れが測定データに及ぼす影響を正確に評価することが容易に可能となり、これにより測定データの校正精度を高めることができる。また、第２の純音として可聴周波数領域の純音を用いることにより、校正音が被検者に聞こえるようにすることができるので、校正作業を円滑に行うことができる。

その際、第１の純音と第２の純音との振幅比を２倍以上の値に設定しておくようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、第１の純音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いるようにした場合には、第１の純音の周波数の近くに存在する生体音の振幅が大きいので、校正作業を行う際のＳ／Ｎの確保が容易でなくなる。一方、可聴周波数領域にある第２の純音の振幅を大きくすると、校正作業の際に被検者に不快感を与えてしまうおそれがある。そこで、第１の純音と第２の純音との振幅比を２倍以上の値に設定しておくことにより、被検者に不快感を与えてしまうことなく校正作業を行う際のＳ／Ｎを確保することができる。

本願発明の校正方法として、次のような方法を採用することも可能である。

すなわち、センサユニットを空気漏れの程度が異なる複数の態様で外耳道に装着して周波数スペクトルの検出をそれぞれ行い、空気漏れが殆どない状態で検出された周波数スペクトルに対して空気漏れがある状態で検出された周波数スペクトルにおける振幅の減衰量と、これら各周波数スペクトルにおける上記差分レベルとから、周波数に応じた生体音の振幅の補正量を示す補正曲線を作成し、この補正曲線に基づいて生体音の波形に対して各周波数毎に補正量を加算した波形を生体音の測定データとする方法が採用可能である。

このような校正方法を採用した場合には、従来の予備操作と同様の操作を行う必要があるが、このような校正方法を採用することにより、生体音の測定データをその波形が適正な形状に近づくように校正することができる。

その際、上記補正曲線を折れ線で近似するようにすれば、生体音の測定データの波形を適正な形状に近づけるための校正を、複数の周波数領域に分けて簡単な演算処理によって行うことができる。

本願発明の一実施形態に係る生体音測定システムを示す構成概要図 上記生体音測定システムを示すブロック図 上記生体音測定システムのセンサユニットを示す側断面図 上記生体音測定システムにおける生体音の測定手順を示す図 上記生体音の測定データの校正を行う際に、センサユニットのスピーカから出力される校正音の波形を示す図 上記校正音の周波数スペクトルを示す図 多少の空気漏れがある状態で収音された校正音および生体音の波形を示す図 上記校正音および生体音の周波数スペクトルを示す図 上記校正のための補正曲線を示す図 図８に示す周波数スペクトルを、異なる測定条件で得られた周波数スペクトルと共に示す図 上記補正曲線を得るために用いた周波数スペクトルを示す図 上記補正曲線によって校正された測定データを、校正前の測定データおよび空気漏れが殆どない場合の測定データと共に示す図

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る生体音測定システム１００を示す構成概要図であり、図２は、そのブロック図である。

図１に示すように、この生体音測定システム１００は、センサユニット１０とモニタリング側ユニット１１０とを備えており、両者間で無線通信による送受信を行い得る構成となっている。

そして、この生体音測定システム１００においては、そのセンサユニット１０を被検者２の外耳道２ａに装着した状態で外耳道２ａの内圧変化を検出することにより、被検者２の脈拍音を生体音として測定するようになっている。

モニタリング側ユニット１１０は、スマートフォン（あるいはパソコン等）で構成されており、センサユニット１０から送信される生体音の検出信号を受信して、生体音の測定およびその測定データの校正に必要なデータ処理を行うようになっている。

まず、センサユニット１０の構成について説明する。

図３は、センサユニット１０を示す側断面図である。

同図に示すように、このセンサユニット１０は、前端部（図３において右端部）に音導孔１２ａが形成された筐体１２と、この筐体１２に収容された圧力センサ２０およびスピーカ５０と、筐体１２の前端部に装着されたイヤーチップ１６とを備えた構成となっている。

そして、このセンサユニット１０は、そのイヤーチップ１６を被検者２の外耳道２ａに挿入した状態で、外耳道２ａの内圧変化として発生する生体音を圧力センサ２０で収音するようになっている。

筐体１２は、前方部材１２Ａと後方部材１２Ｂとが接合された構成となっている。この筐体１２の内部空間Ｃは、音導孔１２ａの部分を除いて密閉された空間として構成されている。

筐体１２の内部空間Ｃの前端部には、円筒状の外周面を有するガスケット１８が配置されている。このガスケット１８は、その外周面を前方部材１２Ａの内周面の小径部に後方側から嵌め込むようにした状態で、その前端面が前方部材１２Ａの前端壁１２Ａａに当接する位置まで挿入されている。

このガスケット１８は、前半部が円筒状に形成されるとともに後半部が円柱状に形成されており、その後半部の中央には円形の断面形状で前後方向に延びる第１および第２貫通孔１８ａ、１８ｂが上下方向に間隔をおいて形成されている。そして、これら第１および第２貫通孔１８ａ、１８ｂにより、筐体１２の内部空間Ｃを音導孔１２ａに連通させるようになっている。

筐体１２の内部空間Ｃにおいて、圧力センサ２０はスピーカ５０よりも後方側に配置されている。また、この内部空間Ｃにおけるスピーカ５０よりも後方側の位置には、信号処理回路ユニット６０が圧力センサ２０と並んで配置されており、さらにその後方側にはバッテリ７０が配置されている。

信号処理回路ユニット６０は、アンテナ機能を備えており、モニタリング側ユニット１１０（図１参照）と送受信を行い得るように構成されている。また、バッテリ７０は、圧力センサ２０、スピーカ５０および信号処理回路ユニット６０に給電するように構成されている。

スピーカ５０は、バランスドアーマチャ型スピーカであって、ハウジング５２内に図示しないダイヤフラムおよび駆動ユニットが収容された構成となっている。

このスピーカ５０は、その放音ノズル５４の先端部をガスケット１８の第２貫通孔１８ｂに後方側から挿入した状態で位置決めされている。そして、このスピーカ５０においては、信号処理回路ユニット６０からの信号電流に応じた音波を発生させ、この音波を放音孔５２ａおよび第２貫通孔１８ｂを介して音導孔１２ａへ放射するようになっている。

筐体１２の内部空間Ｃにおいて、スピーカ５０の下方には、前後方向に延びる筒状部材２８が配置されている。この筒状部材２８の前端部は、ガスケット１８の第１貫通孔１８ａに挿入されている。この筒状部材２８は、スピーカ５０よりも後方まで延びるように形成されている。

圧力センサ２０は、小型のエレクトレットコンデンサマイクロホンであって、ダイヤフラム２２と、このダイヤフラム２２の前後両側に正面空間Ｃｆおよび背面空間Ｃｒを形成するように構成されたハウジング２４とを備えている。

ハウジング２４には、正面空間Ｃｆおよび背面空間Ｃｒの各々を該ハウジング２４の外部空間に連通させる収音孔２４ａおよび通気孔２４ｂが形成されている。また、このハウジング２４には、収音孔２４ａを囲むように形成された収音ノズル２６が溶接等によって取り付けられている。

圧力センサ２０は、前後方向と直交する鉛直面に沿って配置されており、その収音ノズル２６において筒状部材２８の後端部に連結されている。この連結は、収音ノズル２６の先端部を筒状部材２８の後端部に挿入することによって行われている。

そしてこれにより、筐体１２の内部空間Ｃを、正面空間Ｃｆおよび音導孔１２ａに連通する第１空間Ｃ１と背面空間Ｃｒに連通する第２空間Ｃ２とに仕切るようになっている。

イヤーチップ１６は、シリコーンゴム等の軟質材料で構成されている。

このイヤーチップ１６の中心部には、該イヤーチップ１６を前後方向に貫通する貫通孔１６ａが形成されている。この貫通孔１６ａは、イヤーチップ１６が小径円筒部１２Ａｂに装着された状態で音導孔１２ａに連通するようになっている。この貫通孔１６ａは、音導孔１２ａよりも小さい径で形成されている。

このイヤーチップ１６は、後方側へ向けて略パラボラ状に広がる前後２つのフランジ部１６Ａ、１６Ｂを備えている。その際、前方側のフランジ部１６Ａよりも後方側のフランジ部１６Ｂの方が大きい径で形成されている。これによりイヤーチップ１６が外耳道２ａに適正に挿入されたとき、前後２つのフランジ部１６Ａ、１６Ｂが外耳道２ａの壁面に密着して、外耳道２ａ内に外耳道壁と鼓膜とイヤーチップ１６とによって密閉された空間を形成するようになっている。

この密閉された外耳道２ａ内には、被検者２の脈拍による外耳道壁および鼓膜の振動が放射されるが、このとき外耳道２ａの内圧変化として発生する脈拍音が生体音として圧力センサ２０で収音されることとなる。

次に、モニタリング側ユニット１１０の構成について説明する。

図２に示すように、このモニタリング側ユニット１１０は、ＣＰＵ１１２と、このＣＰＵ１１２に接続されたメモリ１１４およびディスプレイ１１６とを備えた構成となっている。

ＣＰＵ１１２は、センサユニット１０と送受信可能な構成となっており、圧力センサ２０によって検出された外耳道２の内圧変化のデータを処理するとともに、スピーカ５０を介して外耳道に音響信号を出力するようになっている。

メモリ１１４には、校正音のデータとして第１および第２の純音が複合された複合音のデータが格納されるとともに、校正用の補正曲線のデータが格納されている。

ディスプレイ１１６は、生体音の測定データやその測定のための操作手順等を表示するようになっている。

図４は、生体音測定システム１００における生体音の測定手順を示す図である。

まず、センサユニット１０を被検者２の外耳道２ａに装着する（ステップＳ１）。

この装着は、センサユニット１０のイヤーチップ１６を外耳道２ａに挿入することにより行う。

次に、スピーカ５０から外耳道２ａに、生体音の測定データの校正を行うための校正音として、周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を、一定時間（例えば１５秒程度）出力する（ステップＳ２）。

その際、第１の純音として１０Ｈｚの純音（すなわち可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音）を用いるとともに、第２の純音として３０Ｈｚの純音（すなわち可聴周波数領域の純音）を用いる。また、第１の純音と第２の純音との振幅比を２倍以上の値（例えば３倍程度の値）に設定しておく。

図５は、このとき出力される校正音の波形を示す図であり、図６は、この校正音の周波数スペクトルを示す図である。

次に、このとき発生する外耳道２ａの内圧変化を、圧力センサ２０によって検出する（ステップＳ３）。

この内圧変化の検出は、校正音が出力されている時間よりも長い時間（例えば３０秒程度）にわたって、校正音および生体音を収音することによって行われる。

図７は、このとき収音された校正音および生体音の波形（すなわち外耳道２ａの内圧変化の波形）を示す図である。

なお、同図においては、外耳道２ａに装着されたセンサユニット１０のイヤーチップ１６から多少の空気漏れがある場合の収音例を示している。

次に、校正音が出力されている時間帯のうちの一定時間（例えば１０秒程度）について、内圧変化の周波数分析を行う（ステップＳ４）。

図８は、この周波数分析を行った結果を周波数スペクトルとして示す図である。

この周波数スペクトルにおいては、第１の純音の周波数（１０Ｈｚ）と第２の純音の周波数（３０Ｈｚ）において内圧変化の振幅のピークが現れている。

次に、この周波数スペクトルから、第１の純音の周波数（１０Ｈｚ）における内圧変化の振幅Ａ１と第２の純音の周波数（３０Ｈｚ）における内圧変化の振幅Ａ２との差（Ａ１−Ａ２）を差分レベルΔＡとして算出する（ステップＳ５）。

次に、この差分レベルΔＡから、生体音の波形の補正量を示す補正曲線Ｌ１を導出する（ステップＳ６）。

この補正曲線Ｌ１は、図９に示すように、０．１〜２５Ｈｚの周波数領域を４つの帯域に分けた上で、その各々に下記式で表わされる補正量ｙ１〜ｙ４を割り付けた折れ線によって構成されている。

具体的には、
０．１〜５Ｈｚの帯域では、
ｙ１＝−１．５ｘ＋{（−ΔＡ＋１．５）×４＋３＋ΔＡ} [ｄＢ]
５〜１０Ｈｚの帯域では、
ｙ２＝−１．５×５＋{（−ΔＡ＋１．５）×４＋３＋ΔＡ} [ｄＢ]
１０〜１５Ｈｚの帯域では、
ｙ３＝−（ｙ２／５）ｘ＋３×ｙ２ [ｄＢ]
１５〜２５Ｈｚの帯域では、
ｙ４＝０[ｄＢ]
に設定されている。

上記各式において、ｘは周波数[Ｈｚ]であり、ｙ１〜ｙ４は補正量[ｄＢ]である。

次に、この補正曲線Ｌ１に基づいて、生体音の波形に対して各周波数毎に補正量を加算した波形を、生体音の測定データとする（ステップＳ７）。

上記測定手順において用いた補正曲線Ｌ１は、被検者２とは別の個体において生体音を測定することにより予め作成されたものであって、そのデータはモニタリング側ユニット１１０のメモリ１１４に格納されている。

そして、モニタリング側ユニット１１０のＣＰＵ１１２において、センサユニット１０から受信したデジタル電気信号に対してデジタルフィルタ処理を行うことにより、各周波数毎に上記補正量が加算されるようなフィルタリングを行い、これにより測定データの校正を行うようになっている。

上記補正曲線Ｌ１の作成手順は以下のとおりである。

まず、センサユニット１０を空気漏れの程度が異なる３つの態様で外耳道２ａに装着して、それぞれ周波数スペクトルの検出を行う。

具体的には、空気漏れが殆ど発生しないように外耳道２ａを略密閉した状態（以下「略密閉状態」という）と、空気漏れが多少発生するように緩めに装着した状態（以下「緩め装着状態」という）と、空気漏れが多く発生して音漏れしている状態（以下「音漏れ状態」という）との３つの態様で検出を行う。

図１０は、このようにして得られた３つの周波数スペクトルＳ０、Ｓ１、Ｓ２を示す図である。

同図において、太い実線で示す曲線が「略密閉状態」での周波数スペクトルＳ０であり、やや太い実線で示す曲線が「緩め装着状態」での周波数スペクトルＳ１であり、細い実線で示す曲線が「音漏れ状態」での周波数スペクトルＳ２である。

なお、同図において破線で示すグラフは、生体音のみの場合（校正音が出力されなかった場合）の周波数スペクトルである。

次に、「略密閉状態」で検出された周波数スペクトルＳ０の振幅に対する「緩め装着状態」および「音漏れ状態」で検出された周波数スペクトルＳ１、Ｓ２の振幅の減衰量を、図１１（ａ）に示すような減衰量スペクトルＡｔ１、Ａｔ２として求め、さらに、図１１（ｂ）に示すような減衰量スペクトルＡｔ１、Ａｔ２の近似曲線Ａｔ１ａ、Ａｔ２ａを求める。

そして、これら２つの近似曲線Ａｔ１ａ、Ａｔ２ａと図１０に示す各周波数スペクトルＳ０、Ｓ１、Ｓ２における差分レベルΔＡ０、ΔＡ１、ΔＡ２との関係性に基づいて、図９に示すように、差分レベルΔＡをパラメータとする４つの式ｙ１〜ｙ４で表示される折れ線として補正曲線Ｌ１を作成する。

なお、図１０において、差分レベルΔＡ０、ΔＡ１、ΔＡ２の具体的な値は、
ΔＡ０＝（−２４．８）−（−２６．０）＝１．２［ｄＢ］
ΔＡ１＝（−３１．４）−（−２９．７）＝−１．７［ｄＢ］
ΔＡ２＝（−３９．６）−（−３３．９）＝−５．７［ｄＢ］
である。

図１２は、補正曲線Ｌ１に基づく補正量の加算により校正が行われた生体音の測定データを、校正前の測定データおよび空気漏れが殆どない場合の測定データと共に示す図である。

同図（ａ）に示す測定データは「略密閉状態」での測定データである。

同図（ｂ１）に示す測定データは「緩め装着状態」での校正前の測定データであり、同図（ｂ２）に示す測定データは「緩め装着状態」での校正後の測定データである。

同図（ｃ１）に示す測定データは「音漏れ状態」での校正前の測定データであり、同図（ｃ２）に示す測定データは「音漏れ状態」での校正後の測定データである。

同図（ｂ２）、（ｃ２）に示すように、「緩め装着状態」や「音漏れ状態」であっても、測定データの校正が行われることによって、生体音の波形が、同図（ａ）に示す「略密閉状態」で測定された生体音の波形の特徴に近づいたものとなっている（すなわち最大振幅や細かいピーク形状等が近似したものとなっている）。

次に本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係る生体音測定システム１００は、センサユニット１０を被検者２の外耳道２ａに装着した状態で、その圧力センサ２０によって外耳道２ａの内圧変化を検出することにより、被検者２の生体音を測定するモニタリング側ユニット１１０を備えているが、センサユニット１０は外耳道２ａに音響信号を出力可能なスピーカ５０を備えており、また、モニタリング側ユニット１１０は、スピーカ５０から外耳道２ａに校正音として周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を出力し、この校正音の出力による外耳道２ａの内圧変化を利用して測定データの校正を行うように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、センサユニット１０を外耳道２ａに装着したとき多少の空気漏れが発生したとしても、スピーカ５０からの校正音の出力によって測定データの校正を行うことにより生体音の測定を適正に行うことができる。その際、校正音として周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を出力する構成となっているので、これら２つの純音を利用して校正を行うことにより、従来のように基準レベルを設定するためのカプラを用いる必要をなくすことが可能となり、これにより校正作業を簡素化することができる。

このように本実施形態によれば、生体音測定システム１００において生体音の測定データの校正を簡易に行うことができる。

しかも本実施形態においては、スピーカ５０から外耳道２ａに校正音を出力したとき圧力センサ２０によって検出される外耳道２ａの内圧変化の周波数スペクトルから、第１の純音の周波数における内圧変化の振幅Ａ１と第２の純音の周波数における内圧変化の振幅Ａ２との差を差分レベルΔＡとして算出し、この差分レベルΔＡに基づいて測定データの校正を行うようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、外耳道２ａからの空気漏れが多くなると低い周波数領域では内圧変化の振幅がより大きく減衰するので、外耳道２ａからの空気漏れが多くなるほど差分レベルΔＡも大きくなる。したがって、この差分レベルΔＡに基づいて外耳道２ａからの空気漏れに対する測定データの校正を行うことにより、従来のように基準レベルを設定するためのカプラを用いることなく適正な校正を行うことができる。

また、本実施形態の校正方法を採用することにより、次のような作用効果も得ることができる。

すなわち、従来の校正方法においては、測定データの校正を行う際、カプラ内で検出される校正音の振幅を基準レベルに設定しているが、このような校正方法では被検者２の外耳道寸法の個体差までは考慮されない。したがって、外耳道２ａの容積がカプラの容積よりも大きい被検者２の場合には、センサユニット１０が密閉状態で装着されていても、このとき検出される校正音の振幅はカプラ内で検出される校正音の振幅よりも小さくなってしまい、空気漏れがあるものと判定されてしまう可能性がある。

その点、本実施形態の校正方法においては、カプラを用いることなくセンサユニット１０を外耳道２ａに装着した状態で測定データの校正を行うことができるので、被検者２の外耳道寸法の個体差を考慮した精度の良い測定を行うことができる。

また、本実施形態の校正方法においては、第１の純音として１０Ｈｚの純音（すなわち可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音）を用いるとともに、第２の純音として３０Ｈｚの純音（すなわち可聴周波数領域の純音）を用いるようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、従来のように校正音として単一の純音を用いるようにした場合において、校正音の周波数が生体音の周波数から大きく離れていると、外耳道２ａからの空気漏れが測定データに及ぼす影響を正確に評価することが難しくなる。一方、校正音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いると、校正音が被検者２に聞こえないので校正作業を円滑に行うことが難しくなる。

これに対し、第１の純音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いることにより、校正音の周波数を生体音の周波数に近づけることができるので、外耳道２ａからの空気漏れが測定データに及ぼす影響を正確に評価することが容易に可能となり、これにより測定データの校正精度を高めることができる。また、第２の純音として可聴周波数領域の純音を用いることにより、校正音が被検者２に聞こえるようにすることができるので、校正作業を円滑に行うことができる。

その際、本実施形態の校正方法においては、第１の純音と第２の純音との振幅比が２倍以上の値に設定されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、第１の純音として可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いるようにした場合には、第１の純音の周波数の近くに存在する生体音の振幅が大きいので、校正作業を行う際のＳ／Ｎの確保が容易でなくなる。一方、可聴周波数領域にある第２の純音の振幅を大きくすると、校正作業の際に被検者２に不快感を与えてしまうおそれがある。そこで、第１の純音と第２の純音との振幅比を２倍以上の値に設定しておくことにより、被検者２に不快感を与えてしまうことなく校正作業を行う際のＳ／Ｎを確保することができる。

本実施形態の校正方法においては、センサユニット１０を空気漏れの程度が異なる３つの態様で外耳道２ａに装着して周波数スペクトルの検出をそれぞれ行い、空気漏れが殆どない状態で検出された周波数スペクトルＳ０に対して空気漏れがある状態で検出された周波数スペクトルＳ１、Ｓ２における振幅の減衰量と、これら各周波数スペクトルＳ０、Ｓ１、Ｓ２における差分レベルΔＡ０、ΔＡ１、ΔＡ２とから、周波数に応じた生体音の振幅の補正量を示す補正曲線Ｌ１を作成し、この補正曲線Ｌ１に基づいて生体音の波形に対して各周波数毎に補正量を加算した波形を生体音の測定データとするようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち本実施形態においては、従来の予備操作と同様の操作を行う必要があるが、このような校正方法を採用することにより、生体音の測定データをその波形が適正な形状に近づくように校正することができる。

また本実施形態においては、補正曲線Ｌ１が折れ線で近似されているので、生体音の測定データの波形を適正な形状に近づけるための校正を、簡単な演算処理によって行うことができる。

しかも本実施形態においては、補正曲線Ｌ１が被検者２とは別の個体において生体音を測定することにより予め作成されたものであるので、被検者２自身に余分な負担を掛けてしまうことなく校正作業を行うことができる。

なお、このようにする代わりに、被検者２自身において生体音を測定することにより補正曲線Ｌ１を作成するようにすることも可能である。

上記実施形態においては、第１の純音として１０Ｈｚの純音を用いるとともに第２の純音として３０Ｈｚの純音を用いるものとして説明したが、これ以外の周波数の純音を用いることももちろん可能である。

上記実施形態においては、第１の純音と第２の純音との振幅比が２倍以上の値に設定されているものとして説明したが、２倍未満の値に設定された構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、センサユニット１０のイヤーチップ１６として、被検者２の外耳道２ａに適正に挿入されたとき外耳道２ａを密閉空間とするように構成されているものとして説明したが、このような構成とする代わりに、外耳道２ａに装着したときの圧迫感を低減するためのエアベント構造（空気抜き構造）を有する構成とすることも可能である。このようなイヤーチップを採用した場合には、外耳道２ａが密閉空間とはならなくなるが、本実施形態に係る測定データの校正方法を採用することにより生体音の測定を適正に行うことができる。

上記実施形態に係る生体音測定システム１００は、センサユニット１０とモニタリング側ユニット１１０との間で無線通信によって送受信を行う構成となっているものとして説明したが、センサユニット１０とモニタリング側ユニット１１０とがコード等により接続された構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、圧力センサ２０がエレクトレットコンデンサマイクロホンである場合について説明したが、これ以外のマイクロホン（例えばダイヤフラムの背面空間に通気孔が形成された動電型マイクロホン）を採用することも可能である。

上記実施形態においては、スピーカ５０がバランスドアーマチャ型スピーカである場合について説明したが、これ以外のスピーカ（例えば動電型スピーカ）を採用することも可能である。

なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

また、本願発明は、上記実施形態に記載された構成や方法に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成や方法が採用可能である。

２ 被検者
２ａ 外耳道
１０ センサユニット
１２ 筐体
１２ａ 音導孔
１２Ａ 前方部材
１２Ａａ 前端壁
１２Ａｂ 小径円筒部
１２Ｂ 後方部材
１６ イヤーチップ
１６ａ 貫通孔
１６Ａ、１６Ｂ フランジ部
１８ ガスケット
１８ａ 第１貫通孔
１８ｂ 第２貫通孔
２０ 圧力センサ
２２ ダイヤフラム
２４、５２ ハウジング
２４ａ 収音孔
２４ｂ 通気孔
２６ 収音ノズル
２８ 筒状部材
５０ スピーカ
５２ａ 放音孔
５４ 放音ノズル
６０ 信号処理回路ユニット
７０ バッテリ
１００ 生体音測定システム
１１０ モニタリング側ユニット
１１２ ＣＰＵ
１１４ メモリ
１１６ ディスプレイ
Ａ１ 第１の純音の周波数における内圧変化の振幅
Ａ２ 第２の純音の周波数における内圧変化の振幅
Ａｔ１、Ａｔ２ 減衰量スペクトル
Ａｔ１ａ、Ａｔ２ａ 近似曲線
Ｃ 内部空間
Ｃ１ 第１空間
Ｃ２ 第２空間
Ｃｆ 正面空間
Ｃｒ 背面空間
Ｌ１ 補正曲線
Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２ 周波数スペクトル
ΔＡ、ΔＡ０、ΔＡ１、ΔＡ２ 差分レベル

Claims (6)

1. 圧力センサを備えたセンサユニットを被検者の外耳道に装着した状態で、上記圧力センサによって上記外耳道の内圧変化を検出することにより、上記被検者の生体音を測定するように構成された生体音測定システムにおいて、
   上記内圧変化の検出結果を用いて上記生体音を測定するための処理を行うモニタリング側ユニットを備えており、
   上記センサユニットは、上記外耳道に音響信号を出力可能なスピーカを備えており、
   上記モニタリング側ユニットは、上記スピーカから上記外耳道に校正音として周波数が異なる第１および第２の純音が複合された複合音を出力し、この校正音の出力による上記外耳道の内圧変化を利用して上記測定データの校正を行うように構成されている、ことを特徴とする生体音測定システム。
2. 請求項１記載の生体音測定システムにおいて、上記生体音の測定データの校正を行う方法であって、
   上記スピーカから上記外耳道に上記校正音を出力したとき上記圧力センサによって検出される上記外耳道の内圧変化の周波数スペクトルから、上記第１の純音の周波数における内圧変化の振幅と上記第２の純音の周波数における内圧変化の振幅との差を差分レベルとして算出し、この差分レベルに基づいて上記測定データの校正を行う、ことを特徴とする測定データの校正方法。
3. 上記第１の純音として、可聴周波数領域よりも低い非可聴周波数領域の純音を用いるとともに、
   上記第２の純音として、可聴周波数領域の純音を用いる、ことを特徴とする請求項２記載の測定データの校正方法。
4. 上記第１の純音と上記第２の純音との振幅比を２倍以上の値に設定しておく、ことを特徴とする請求項３記載の測定データの校正方法。
5. 上記センサユニットを空気漏れの程度が異なる複数の態様で上記外耳道に装着して上記周波数スペクトルの検出をそれぞれ行い、空気漏れが殆どない状態で検出された周波数スペクトルに対して空気漏れがある状態で検出された周波数スペクトルにおける振幅の減衰量と、これら各周波数スペクトルにおける上記差分レベルとから、周波数に応じた上記生体音の振幅の補正量を示す補正曲線を作成し、この補正曲線に基づいて上記生体音の波形に対して各周波数毎に上記補正量を加算した波形を上記生体音の測定データとする、ことを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の測定データの校正方法。
6. 上記補正曲線を折れ線で近似する、ことを特徴とする請求項５記載の測定データの校正方法。

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