(57)【要約】【課題】接触面部の方向を変更しなくても生体音を明瞭に受聴することができる生体音収集装置を提供する。【解決手段】複数の集音部は、生体に接触する接触面部に収容され、該接触面部から伝達された音を集音し、方向検出部は利用者の頭部の方向を検出し、信号処理部は、複数の集音部のそれぞれが集音した音響信号から、複数の集音部の配置及び方向検出部が検出した方向に基づいて、頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成する。【選択図】図２
2014113349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に接触する接触面部に収容された集音部であって、該接触面部から伝達された音を集音する複数の集音部と、
利用者の頭部の方向を検出する方向検出部と、
前記複数の集音部のそれぞれが集音した音響信号から、前記複数の集音部の配置及び前記方向検出部が検出した方向に基づいて、前記頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成する信号処理部と、
を備える生体音収集装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記複数の集音部のそれぞれが配置されている方向と前記方向検出部が検出した頭部の方向に対応する前記頭部の左右各方向に基づく重みで、前記複数の集音部のそれぞれが集音した音響信号を重み付け加算して、前記頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項１に記載の生体音収集装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記複数の集音部のそれぞれが配置されている方向から前記方向検出部が検出した方向に対応する前記頭部の左右各方向が、最も近似する方向に配置された集音部が集音した音響信号をそれぞれ選択することを特徴とする請求項１に記載の生体音収集装置。
【請求項４】
前記信号処理部が生成した音響信号に基づく音を再生する音響再生部であって、前記頭部の左右各方向にそれぞれ装着される音響再生部と、
前記音響再生部の少なくとも１つから予め定めた範囲内の位置に配置され、重力加速度を検出する加速度検出部とを備え、
前記方向検出部は、前記加速度検出部が検出した重力加速度の方向に基づいて前記頭部の方向を判定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の生体音収集装置。
【請求項５】
前記方向検出部が検出した頭部の左右各方向を表示する方向表示部を
備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の生体音収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体音収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生体の活動状態を検知する手立てとして生体が発する音を受聴する聴診が行われている。聴診を行う際には、生体の活動に伴って発生する心音、呼吸音、血流音、等の生体音を集音し、集音した生体音を増幅する聴診器が用いられることがある。聴診器には、心音等をステレオで受聴することができるステレオ聴診器がある。
例えば、特許文献１には、心音等を検出する第１及び第２の検出器と、第１及び第２の検出器の信号を増幅する第１及び第２の増幅器と、該第１及び第２の増幅器の出力を音に変換する聴音器とよりなる聴診器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１０９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の生体音収集装置では、第１及び第２の検出器に到来した生体音を増幅するに過ぎない。従って、受聴者は該生体音がどの方向から到来したか判断できないことがある。互いに異なる方向から到来した生体音の到来方向を判断するには、受聴者は生体音を検出する集音部を収容する接触面部を、第１及び第２の検出器の並び方向が変わるように接触面に垂直な軸周りに回転させて生体に当て直さなければ、特定の生体音の到来方向を判断できず明瞭に受聴することができなかった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接触面部の方向を変更しなくても生体音を明瞭に受聴することができる生体音収集装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、生体に接触する接触面部に収容された集音部であって、該接触面部から伝達された音を集音する複数の集音部と、利用者の頭部の方向を検出する方向検出部と、前記複数の集音部のそれぞれが集音した音響信号から、前記複数の集音部の配置及び前記方向検出部が検出した方向に基づいて、前記頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成する信号処理部と、を備える生体音収集装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、接触面部の方向を変更しなくても生体音を明瞭に受聴することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体音収集装置の外観構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る生体音収集装置の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る生体音収集装置の外観構成を示す概略図である。
【図４】本実施形態に係る生体音収集装置の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る生体音収集装置の外観構成を示す概略図である。
【図６】本実施形態に係る生体音収集装置の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る生体音収集装置の内部構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る生体音収集装置１の外観構成を示す概略図である。
図１（ａ）は、生体音収集装置１の全体を示す。生体音収集装置１は、チェストピース１１、ケーブル１２、２個のイヤーピース１３−１、１３−２及び方向検出部１４を含んで構成される。生体音収集装置１は、例えば、聴診器である。
【００１０】
チェストピース（接触面部）１１は、生体（例えば、人体）の表面の一部（例えば、胸部）に接触されたとき、生体の内部（例えば、肺、心臓）から到来した音を集音する接触面部である。
ケーブル１２は、チェストピース１１からイヤーピース１３−１、１３−２のそれぞれへの信号と、方向検出部１４からチェストピース１１への信号を伝送する。また、ケーブル１２の一端にチェストピース１１が固定され、ケーブル１２の他端にイヤーピース１３−１及び１３−２がそれぞれ固定されている。
イヤーピース１３−１、１３−２は、チェストピース１１から伝送された音響信号に基づく音を再生する音響再生部である。イヤーピース１３−１、１３−２は、利用者の頭部の左側面にある左耳の外耳道、右側面にある右耳の外耳道にそれぞれ挿入されたときに固定されるように弾性体で覆われ、その先端から再生した音を放射する。
方向検出部１４は、利用者の身体の一部として頭部が向いている方向を検出する。本実施形態では、頭部が向いている方向として、例えば、重力方向に対する正中面の傾きを検出する。方向検出部１４は、２個のイヤーピースのうちの一方、例えば、イヤーピース１３−１に隣接する位置に固定されている。方向検出部１４は、検出した方向を示す方向信号を、ケーブル１２を介してチェストピース１１に出力する。
【００１１】
図１（ｂ）は、チェストピース１１の表面の一例を示す。その表面の中央部には、つまみ部１１５が配置されている。つまみ部１１５の表面は、その周囲よりも盛り上がっている。つまみ部１１５の表面の形状は、ほぼ長方形であり紙面に対して上下方向の長さのほうが左右方向の幅よりも長い。この形状により、利用者はつまみ部１１５の左右両側面を指でつまんで持ち上げ、つまみ部１１５の長手方向を利用者の正中面の方向にチェストピース１１を配置することが促される。
【００１２】
チェストピース１１の表面の外周には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）群（方向表示部）１１４が形成されている。ＬＥＤ群１１４は、Ｎ（Ｎは、後述するマイクロホンの個数と等しいか、その個数よりも大きい整数、図１（ｂ）に示す例では２４）個のＬＥＤ１１４−１〜１１４−Ｎが当該外周に沿って等間隔で配置されている。ＡＡ’線は、方向検出部１４が検出した利用者の頭部の方向を示す線である。ＡＡ’線から互いに離れる方向を向く２つの矢印の先頭の文字Ｌ、Ｒは、それぞれ利用者の正中面から左側の領域（左側領域）、右側の領域（右側領域）をそれぞれ示す。ＢＢ’線は、利用者の左右両耳を結ぶ線を示す。ＢＢ’線の方向は、ＡＡ’線と垂直な方向である。ＢＢ’線に交わり、塗りつぶされた細かい四角形は発光している２個のＬＥＤを示す。この２個のＬＥＤは、チェストピース１１の表面の中心部を挟んで対面し、利用者の左右両耳を結ぶ線分の方向に最も近似する方向に配置されたＬＥＤである。利用者は、発光している２個のＬＥＤを視認することによって、方向検出部１４により検出された方向と垂直な方向を自己の左右両耳の方向と判断することができる。これにより、利用者は、その２個のＬＥＤが示す利用者自身の頭部の方向も認識することができる。そのため、利用者は、発光している２個のＬＥＤを手がかりに、頭部をどの方向に傾けて知覚される音の方向をどの方向に変更すべきかを判断することができる。また、各ＬＥＤは、チェストピース１１の表面の外周に配置されることで、利用者が指等でチェストピース１１を把持しても、その全部が指等で覆われることがなく、その配置される領域の総延長が長くなる。この領域にＬＥＤを密に配置することで表示される角度の分解能が小さくなるため、わずかな頭部の方向の変化によって発光するＬＥＤが変更され、利用者は方向の変化を容易に識別することができる。なお、図１（ｂ）では、ケーブル１２の図示が省略されている。
【００１３】
ここで、２個のＬＥＤが発する光の色は同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、利用者の頭部を基準として左側のＬＥＤは青色の光、右側のＬＥＤは赤色の光を発するようにしてもよい。そのため、各ＬＥＤとして、複数の色の光を発するＬＥＤ素子をそれぞれ備える波長選択・加算・調整方式のＬＥＤ光源を用いる。波長選択・加算・調整方式のＬＥＤ光源は、ＬＥＤ光源を構成するそれぞれのＬＥＤ素子に与える電力の比を変化させることでＬＥＤ光源として発する光の色を変更することができる。    
【００１４】
図１（ｃ）は、チェストピース１１の裏面を示す。チェストピース１１の裏面は、生体の表面に接触される面であり、その形状はほぼ円形である。チェストピース１１は、Ｍ個のマイクロホン（集音部）１１１−１〜１１１−Ｍを備える。Ｍは、３又は３よりも大きい整数であればよいが、以下の説明ではＭが４である場合を例にとる。マイクロホン１１１−１〜１１１−４は、それぞれ自部に到来した音を電気信号に変換してアナログの音響信号を生成する電気音響変換器である。マイクロホン１１１−１〜１１１−４の表面は、それぞれ振動板（図示せず）に覆われている。振動板の外周は、それぞれチェストピース１１の筐体に固定されている。それぞれの振動板の表面は、生体の表面に接触され、生体の表面に到達した振動をマイクロホン１１１−１〜１１１−４に伝える。
【００１５】
マイクロホン１１１−１〜１１１−４の中心ｏ１〜ｏ４は、チェストピース１１の裏面の中心ｏからそれぞれ等距離であって、互いに異なる方向に等間隔に配置されている。破線で示されたｓ１ｏ線、ｓ２ｏ線、ｓ３ｏ線、ｓ４ｏ線は、それぞれ、ｏ４とｏ１、ｏ１とｏ２、ｏ２とｏ３、ｏ３とｏ４の中間点を通過し、マイクロホン１１１−１〜１１１−４のそれぞれに対応する領域（マイク対応領域）を区分する線である。マイク対応領域の大きさは、それぞれ対応するマイクロホンを挟む２本の破線がなす角度θ１〜θ４で示される。図１（ｃ）に示す例では、θ１〜θ４は、いずれも９０°である。図１（ｃ）において、ＡＡ’線が示す方向は、図１（ｄ）に示す方向とは左右反転している。ＡＡ’線を挟んで互いに反対方向を向く矢印の先端のＬ、Ｒの文字で示す左側領域、右側領域も、紙面に対してそれぞれ右側、左側に示されている。θは、ｓ２ｏ線とＡＡ’線とのなす角であり、後述する傾き角θに相当する。
【００１６】
図１（ｄ）は、チェストピース１１の表面の他の例を示す。図１（ｄ）に示すチェストピース１１も図１（ｂ）に示すチェストピース１１と同様につまみ部１１５を有し、ＬＥＤ群１１４は、つまみ部１１５の表面上に形成されている。ＬＥＤ群１１４は、Ｎ個の細長い形状を有するＬＥＤ１１４−１〜１１４−Ｎが、それぞれの一端がＬＥＤ群１１４の中心を向き、それぞれの他端が等間隔で配置されている。ＢＢ’線上の塗りつぶされた細長い領域は、発光している２個のＬＥＤを示す。この２個のＬＥＤが、それぞれの他端同士を結ぶ方向が、検出された利用者の左右両耳間を結ぶ線分の方向を最も近似する方向であることを示す。
【００１７】
なお、本実施形態では、利用者の頭部の方向を表示する方向表示部として、画像表示部（図示せず）を備えてもよい。画像表示部は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ）である。画像表示部には、検出した利用者の頭部の方向に対応した態様の画像を表示する。頭部の方向に対応した態様の画像とは、例えば、その方向に傾けた医師等の人物の後頭部の画像、その方向を示す文字（Ｌ：Ｌｅｆｔ（左)、Ｒ：Ｒｉｇｈｔ（右）、等）である。
【００１８】
次に、生体音収集装置１の内部構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る生体音収集装置１の内部構成を示す概略ブロック図である。
チェストピース１１は、４個のマイクロホン１１１−１〜１１１−４及びＮ個のＬＥＤ１１４−１〜１１４−Ｎの他、更に４個のＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ、アナログディジタル）変換器１１２−１〜１１２−４及びデータ処理部（信号処理部）１１３を含んで構成される。Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４及びデータ処理部１１３は、チェストピース１１の筐体に収容されている。
マイクロホン１１１−１〜１１１−４は、それぞれ生成した音響信号をＡ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４は、マイクロホン１１１−１〜１１１−４から入力されたアナログの音響信号をそれぞれＡ／Ｄ変換（サンプリング周波数は、例えば２．４ｋＨｚ、量子化精度は、例えば１６ビット）してディジタルの音響信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４は、生成した音響信号をそれぞれデータ処理部１１３に出力する。
【００１９】
データ処理部１１３は、方向検出部１４から入力された方向信号が示す傾き角θに基づいて、Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４からそれぞれ入力された音響信号ｓ１〜ｓ４に乗じて左右各耳に対応する音響信号（左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒ）を算出するための重み係数ｗｌ１〜ｗｌ４、ｗｒ１〜ｗｒ４を算出する。この重み係数は、入力されたそれぞれの音響信号の左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒのそれぞれに対する寄与を示す。データ処理部１１３は、例えば、式（１）、（２）に示すように当該重み係数ｗｌ１〜ｗｌ４、ｗｒ１〜ｗｒ４を各マイクロホンに対応する領域（図１（ｃ））のうち、左側領域、右側領域のそれぞれに属する部分の割合と定める。
［ｗｌ］＝（θ／９０，１，（９０−θ）／９０，０）  （０°≦θ＜９０°），
（０，（９０＋θ）／９０，１，−θ／９０）  （−９０°≦θ＜０°）…（１）
［ｗｒ］＝（（９０−θ）／９０，０，θ／９０，１）  （０≦θ＜９０°），
（１，−θ／９０，０，（９０＋θ）／９０）  （−９０°≦θ＜０°）…（２）
式（１）において、［ｗｌ］は、重み係数ｗｌ１〜ｗｌ４をそれぞれ要素として含む重みベクトル（ｗｌ１，ｗｌ２，ｗｌ３，ｗｌ４）である。式（２）において、［ｗｒ］は、重み係数ｗｒ１〜ｗｒ４をそれぞれ要素として含む重みベクトル（ｗｒ１，ｗｒ２，ｗｒ３，ｗｒ４）である。
【００２０】
データ処理部１１３は、Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４からそれぞれ入力された音響信号ｓ１〜ｓ４のそれぞれについて予め定めた周波数帯域（例えば、２０Ｈｚ−１ｋＨｚ）の帯域成分を抽出する処理（バンドパス処理）を行う。これにより、エリアシングによる折り返し歪、直流成分、低周波ノイズ、等を除去する。なお、バンドパス処理における周波数帯域は、例えば操作入力に応じて可変であってもよい。これにより、受聴（聴診）する対象（肺、心臓など）となる音に応じて適切な周波数帯域を選択できる。例えば、心音についての周波数帯域は２０−２００Ｈｚであり、呼吸音についての周波数帯域は１００−６００Ｈｚである。
データ処理部１１３は、帯域成分を抽出した音響信号ｓ１〜ｓ４に重み係数ｗｌ１〜ｗｌ４、ｗｒ１〜ｗｒ４をそれぞれ乗じた値を加算（重み付け加算）して左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを算出する。データ処理部１１３は、例えば、式（３）、（４）を用いて、それぞれ左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを算出する。
ｓｌ＝１／２［ｗｌ］［ｓ］Ｔ  …  （３）
ｓｒ＝１／２［ｗｒ］［ｓ］Ｔ  …  （４）
式（３）、（４）において、［ｓ］は音響信号ｓ１〜ｓ４を要素として含むベクトル（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）、Ｔは、ベクトルの転置を示す。
【００２１】
例えば、傾き角θが０°（直立）の場合には、左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒは、式（５）に示すように算出される。
ｓｌ＝（ｓ２＋ｓ３）／２，  ｓｒ＝（ｓ１＋ｓ４）／２    …  （５）
傾き角θが４５°（右斜め向き）の場合には、左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒは、式（６）に示すように算出される。
ｓｌ＝（ｓ１＋２ｓ２＋ｓ３）／４，  ｓｒ＝（ｓ１＋ｓ３＋２ｓ４）／４    …  （６）
傾き角θが−４５°（左斜め向き）の場合には、左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒは、式（７）に示すように算出される。
ｓｌ＝（ｓ２＋２ｓ３＋ｓ４）／４，  ｓｒ＝（２ｓ１＋ｓ２＋ｓ４）／４    …  （７）
このようにして、左音響信号ｓｌと右音響信号ｓｒとの間のレベル差が、方向検出部１４が検出した方向（傾き角θ）の左側、右側にそれぞれ仮想的に配置されたマイクロホン（仮想マイク）が集音した音響信号間のレベル差を同等にすることができる。なお、本実施形態では、左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒとして検出された方向の左側、右側にそれぞれ仮想的に配置されたマイクロホンが集音する音響信号間のレベル差を同等にすることができれば、データ処理部１１３は、式（１）−（４）を用いずに他の計算式を用いてもよい。
【００２２】
データ処理部１１３は、算出した左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを、ケーブル１２を介してイヤーピース１３−１、１３−２にそれぞれ出力する。
データ処理部１１３は、算出した傾き角θ（例えば、図１（ｂ）ＡＡ’線の方向）に対応するＬＥＤ１１４−１〜１１４−Ｎのうちの２つのＬＥＤに電力を供給する。これにより、電力が供給された２つのＬＥＤが発光する（例えば、図１（ｂ））。
【００２３】
イヤーピース１３−１は、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ、ディジタルアナログ）変換器１３１−１とイヤホン１３２−１を備える。
Ｄ／Ａ変換器１３１−１は、データ処理部１１３から入力されたディジタルの左音響信号をＤ／Ａ変換してアナログの左音響信号を生成する。サンプリング周波数、量子化精度は、Ｄ／Ａ変換器１３１−１とＡ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４との間で同一である。
Ｄ／Ａ変換器１３１−１は、生成した左音響信号をイヤホン１３２−１に出力する。
イヤホン１３２−１は、Ｄ／Ａ変換器１３１−１から入力されたアナログの左音響信号に基づいて左耳に提示する音を再生する。
イヤーピース１３−２は、イヤーピース１３−１と同様な構成を備えるが、データ処理部１１３から入力されたディジタルの右音響信号に基づき、右耳に提示する音を再生する。
【００２４】
方向検出部１４は、上述したようにイヤーピース１３−１に隣接した位置に固定されており、加速度センサ１４１と傾き推定部１４２とを含んで構成される。
加速度センサ（加速度検出部）１４１は、イヤーピース１３−１を装着している利用者が静止しているときに地球の重力加速度を検出する。加速度センサ１４１は、例えば、３軸加速度センサである。加速度センサ１４１は、検出した加速度を示す加速度信号をチェストピース１１に出力する。
【００２５】
加速度センサ１４１の感度軸のうちの２つ（ｘ軸、ｙ軸）を、それぞれ所定の方向、例えば、イヤーピース１３−１が装着された状態で利用者の左右両耳を結ぶ線分の方向（ｘ方向）、利用者の前後方向（ｙ方向）に予め揃えておく。このとき、利用者が頭部を直立させた状態で、残りの感度軸（ｚ軸）で重力加速度が検出され、方向を揃えた感度軸（ｘ軸、ｙ軸）で重力加速度が検出されない。これに対し、利用者が頭部を左右のいずれかに傾けると、その残りの感度軸（ｚ軸）での加速度の変化が検出される。頭部を直立させた状態での傾き角θ（０°）を基準として、傾き角θが０°から９０°に増加すると、その残りの感度軸（ｚ軸）での重力加速度が０Ｇから１Ｇまで増加する。また、１つの感度軸（ｘ軸）で検出される重力加速度の極性によって、利用者が頭部を左右のいずれかに傾けたかを検知することができる。例えは、頭部が左側に傾いている場合には、１つの感度軸（ｘ軸）で検出された重力加速度の値が負値となり、頭部が右側に傾いている場合には、その１つの感度軸（ｘ軸）で検出された重力加速度の値が正値となる。
【００２６】
傾き推定部（方向推定部）１４２は、加速度センサ１４１から入力された加速度信号に基づいて利用者の頭部の方向を傾き角θとして検出する。傾き推定部１４２は、例えば、入力された加速度信号が示す１つの感度軸（ｘ軸）での加速度と残りの感度軸（ｚ軸）での加速度に基づいて利用者の頭部の傾き角θ（図１（ｃ））を算出する。ここで、傾き推定部１４２は、上述した、残りの感度軸（ｚ軸）での重力加速度の値が大きいほど、傾き角θが０°から９０°にかけて増加する関係と、感度軸（ｘ軸）で検出される重力加速度の極性と傾き角が左右のいずれを示すかの関係を用いる。傾き推定部１４２は、傾き角θを示す方向信号を、ケーブル１２を介してデータ処理部１１３に出力する。
【００２７】
このように、本実施形態では、Ｍ個の集音部は、生体に接触する接触面部に収容された集音部であって、該接触面部から伝達された音を集音する。本実施形態では、利用者の頭部の方向を検出し、Ｍ個の集音部のそれぞれが集音した音響信号から、Ｍ個の集音部の配置及び前記方向検出部が検出した方向に基づいて、頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成する。これにより、検出された頭部の左右各方向に対応する音響信号に基づく音が再生される。そのため、利用者は、Ｍ個の集音部を収容した接触面部を生体に接触させる方向を変更させなくても、自己の頭部の方向を変更することで、その変更した方向に応じた音を明瞭に受聴することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態では、第１の実施形態と同一の構成について同一の符号を付して説明を援用する。
図３は、本実施形態に係る生体音収集装置２の外観構成を示す概略図である。
図３（ａ）は、生体音収集装置２の全体を示す。生体音収集装置２は、チェストピース２１、ケーブル１２、２個のイヤーピース１３−１、１３−２及び方向検出部２４を含んで構成される。方向検出部２４は、撮像部２４１を含んで構成される。
撮像部２４１は、撮像素子（例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子））を含んで構成され、広角（例えば、視野角が６０°〜１２０°）で周囲の画像を撮像する。撮像部２４１の光軸の向きは、イヤーピース１３−１が利用者の一方の耳に装着された状態で、例えば、利用者の前方斜め下である。これにより、撮像部２４１は、利用者の前方から下方にわたる視野の画像を撮像する。
【００２９】
図３（ｂ）は、チェストピース２１の表面の一例を示す。チェストピース２１は、チェストピース１１（図１）と同様な構成を備える。但し、チェストピース２１では、ＬＥＤ群１１４（図１（ｂ）、（ｄ））が省略され、２個のマーカ２１５−１、２１５−２がチェストピース２１の表面の平面部に、つまみ部１１５を挟んで左右対称の位置に配置されている。図３（ｂ）では、マーカ２１５−１、２１５−２の形状は、それぞれ星型、十字型であるが、本実施形態ではこれには限られず、例えば、円型、長方形等、であってもよい。なお、マーカ２１５−１、２１５−２は、それぞれＬＥＤ等の発光体を含んで構成されていてもよい。マーカ２１５−１等の個数は、２個に限られず、１個であってもよいし、２個よりも多い個数、例えば、３個であってもよい。
【００３０】
次に、生体音収集装置２の内部構成について説明する。
図４は、本実施形態に係る生体音収集装置２の内部構成を示す概略ブロック図である。
チェストピース２１は、図２のチェストピース１１においてデータ処理部１１３の代わりにデータ処理部２１３を含んで構成され、ＬＥＤ１１４−１〜１１４−Ｎが省略されている。データ処理部２１３では、データ処理部１１３（図２）においてＬＥＤ１１４−１〜１１４−Ｎに電力を供給する処理が省略されている。
【００３１】
方向検出部２４は、撮像部２４１の他に、傾き推定部２４２を含んで構成される。傾き推定部２４２には、マーカ２１５−１、２１５−２の画像を示す画像信号がそれぞれ予め記憶されている。傾き推定部２４２は、撮像部２４１から入力された画像信号と予め記憶された被写体の画像を示す被写体信号のそれぞれの位置（座標）を変更しながら照合して、被写体のそれぞれが表されている位置を検出する。ここで、被写体として、例えば、マーカ２１５−１、２１５−２を用いる。被写体信号との照合において、傾き推定部２４２は、例えば、入力された画像信号との類似性を示す指標値（例えば、ＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ、差分絶対値和））を算出する。傾き推定部２４２は、指標値が最も類似することを示す（例えば、ＳＡＤが最小）位置を被写体の位置（座標）と定める。
【００３２】
傾き推定部２４２は、位置を検出した被写体相互間を結ぶ線分の方向を定め、定めた方向と所定の方向とのなす角度を傾き角θと定める。ここで、所定の方向とは、撮像部２４１の画像座標系における水平方向であってもよいし、チェストピース２１と生体と接触した時点で撮像部２４１が撮像した画像に基づいて定められた傾き角θであってもよい。利用者が片手でつまみ部１１５を把持してチェストピース２１を生体の表面に置き、使用開始当初には、つまみ部１１５の長手方向と利用者の正中面の方向がずれることがあるためである。所定の方向を、使用開始当初の方向とおくことで、使用開始当初に生じるずれが是正された時点で、新たに定めた方向の誤差を補正することができる。
なお、傾き推定部２４２は、位置を検出する被写体としてマーカ２１５−１、２１５−２の他、利用者の身体の一部、例えば、目、耳や、室内の壁面に付された模様等、位置の目標となる既知の被写体を用いることができる。
【００３３】
データ処理部２１３は、例えば、次の構成（１）、（２）のいずれか又は両方を備えて、チェストピース２１が生体の表面に置かれたことを検出して、使用が開始されたことを判定するようにしてもよい。（１）Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４からそれぞれ入力された音響信号ｓ１〜ｓ４の信号値が、予め定めた信号レベルの閾値を超えたか否かを判定し、その閾値を超えたと判定する。（２）生体の表面に接触するチェストピース２１の裏面に備えられた圧力センサが検出した圧力が、予め定めた圧力の閾値を越えたか否かを判定し、その閾値を超えたと判定する。データ処理部２１３は、使用が開始されたことを示す使用開始信号を生成し、生成した使用開始信号を傾き推定部２４２に出力して、傾き角θを示す方向信号を要求する。
【００３４】
データ処理部２１３は、傾き推定部２４２から入力された傾き角θを用いて、データ処理部１１３（図２）と同様にＡ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４からそれぞれ入力された音響信号ｓ１〜ｓ４に基づいて左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを算出する。データ処理部２１３は、算出した左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒをイヤーピース１３−１、１３−２にそれぞれ出力する。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、撮像した画像に基づき接触面部を基準とした頭部の方向を検出するため、重力の方向に関わらず、接触面部との相対的な頭部の方向に基づいて、その方向の左右各側に対応する音響信号をより正確に生成することができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態では、第１及び第２の実施形態と同一の構成について同一の符号を付して説明を援用する。
図５は、本実施形態に係る生体音収集装置３の外観構成を示す概略図である。
図５（ａ）は、生体音収集装置３の全体を示す。生体音収集装置３は、チェストピース３１、ケーブル１２、及び２個のイヤーピース１３−１、１３−２を含んで構成される。
本実施形態に係る生体音収集装置３は、生体音収集装置２（図３（ａ））がイヤーピース１３−１に隣接して備えられていた撮像部２４１をチェストピース３１の表面に備えたものである。
【００３７】
図５（ｂ）は、チェストピース３１の表面の一例を示す。チェストピース３１は、チェストピース２１（図３（ｂ））と同様な構成を備える。但し、チェストピース３１では、２個のマーカ２１５−１、２１５−２が省略され、つまみ部１１５の表面に撮像部２４１が配置されている。撮像部２４１の光軸の向きは、チェストピース３１の表面に対して垂直な方向である。これにより、利用者がチェストピース３１を利用しているとき、利用者の頭部や利用者が装着しているイヤーピース１３−１、１３−２の画像が撮像される。
【００３８】
次に、生体音収集装置３の内部構成について説明する。
図６は、本実施形態に係る生体音収集装置３の内部構成を示す概略ブロック図である。
生体音収集装置３では、方向検出部２４（図４）が省略されている。チェストピース３１は、図４のチェストピース２１において、データ処理部２１３の代わりにデータ処理部３１３を含んで構成され、さらに撮像部２４１と傾き推定部３４２とを含んで構成される。
【００３９】
傾き推定部３４２にも、マーカや利用者の身体の一部、例えば、目、等の既知の被写体の画像を示す画像信号がそれぞれ予め記憶されている。傾き推定部３４２は、傾き推定部２４２と同様に撮像部２４１から入力された画像信号と予め記憶された被写体の画像を示す被写体信号のそれぞれの位置を変更しながら照合して、被写体のそれぞれが表されている位置を検出する。傾き推定部３４２は、例えば、利用者の左右それぞれの目の位置や、イヤーピース１３−１、１３−２のそれぞれの前面に装着されたマーカ（図示せず）の位置等、互いに水平方向に配列されたと仮定された複数の被写体の位置を検出する。
傾き推定部３４２は、その複数の被写体の位置を結ぶ線分の方向を定め、傾き推定部２４２と同様に定めた方向に基づいて傾き角θを定める。傾き推定部３４２は、傾き推定部２４２と同様に、使用が開始されたことを判定し、使用が開始されたと判定した時点の傾き角を所定の方向として、新たに定めた傾き角θとのなす角度を傾き角θと定めてもよい。
【００４０】
データ処理部３１３は、傾き推定部３４２から入力された傾き角θを用いて、データ処理部２１３（図２）と同様にＡ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４からそれぞれ入力された音響信号ｓ１〜ｓ４に基づいて左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを算出する。データ処理部２１３は、算出した左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒをイヤーピース１３−１、１３−２にケーブル１２を介してそれぞれ出力する。
データ処理部３１３は、傾き推定部２４２から入力された傾き角θを用いて、データ処理部１１３（図２）と同様にＡ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−４からそれぞれ入力された音響信号ｓ１〜ｓ４に基づいて左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを算出する。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、接触面部と一体化した撮像部が撮像した画像に基づき接触面部を基準とした頭部の方向を検出することができる。頭部よりも方向の変動が緩やかな接触面部を基準として検知した方向の左右各側に対応する音響信号をより安定して生成することができる。
【００４２】
（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態では、第１ないし第３の実施形態と同一の構成について同一の符号を付して説明を援用する。
本実施形態に係る生体音収集装置４の外観構成は、生体音収集装置１（図１（ａ））のチェストピース１１の代わりにチェストピース４１を備える。チェストピース４１の形状は、チェストピース１１（図１（ａ））の形状と同様であってもよい。
【００４３】
次に、生体音収集装置４の内部構成について説明する。
図７は、本実施形態に係る生体音収集装置４の内部構成を示す概略ブロック図である。
チェストピース１１は、４個のマイクロホン１１１−１〜１１１−４、データ処理部４１３、２個のＡ／Ｄ変換器１１２−１、１１２−２及び帯域処理部４１６を含んで構成される。Ａ／Ｄ変換器１１２−１、１１２−２及び帯域処理部４１６は、チェストピース１１の筐体に収容されている。
【００４４】
データ処理部４１３は、データ処理部１１３（図１）と同様に加速度センサ１４１から入力された加速度信号に基づいて利用者の頭部の傾き角θを算出する。データ処理部４１３は、算出した傾き角θが利用者の頭部の正中面前方の方向に対して、左側に垂直な方向θｌ、右側に垂直な方向θｒにそれぞれ属するマイク対応領域（図１（c））を判定する。これにより、傾き角θに対応する左耳の方向θｌ、右耳の方向θｒにそれぞれ最も近似する方向に配置されたマイクロホンが集音した音響信号が、それぞれ左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒと選択される。
但し、方向θｌ、方向θｒが、マイク対応領域の境界の方向を示す場合には、データ処理部４１３は、その境界の内部のいずれかのマイク対応領域を判定してもよい。データ処理部４１３は、判定したそれぞれのマイク対応領域に係るマイクロホンが集音した音響信号を左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒと選択する。
【００４５】
データ処理部４１３は、例えば、傾き角θが０°（直立）の場合には、ｓｌ＝ｓ１、ｓｒ＝ｓ２と選択する。
データ処理部４１３は、例えば、傾き角θが４５°（右斜め向き）の場合には、ｓｌ＝ｓ２、ｓｒ＝ｓ４と選択する。
データ処理部４１３は、例えば、傾き角θが−４５°（左斜め向き）の場合には、ｓｌ＝ｓ３、ｓｒ＝ｓ１と選択する。
データ処理部４１３は、選択した左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒをＡ／Ｄ変換器１１２−１、１１２−２にそれぞれ出力する。
【００４６】
帯域処理部４１６は、Ａ／Ｄ変換器１１２−１、１１２−２から入力されたディジタルの左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒについて、それぞれ上述したバンドパス処理を行い、予め定めた周波数帯域の帯域成分を抽出する。帯域処理部４１６は、帯域成分を抽出した左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを、それぞれケーブル１２を介してイヤーピース１３−１、１３−２に出力する。
なお、上述では、２個のＡ／Ｄ変換器１１２−１、１１２−２を備え、バンドパス処理をディジタルで行うために、データ処理部４１３とは別個に帯域処理部４１６が構成されているが、本実施形態ではこれには限られない。帯域処理部４１６は、バンドパス処理をアナログで行うアナログフィルタで構成されていれば、アナログ処理を行う構成としてデータ処理部４１３と一体化されていてもよい。また、各マイクロホンから、それぞれディジタルの音響信号が得られていれば、帯域処理部４１６とデータ処理部４１３は、ディジタル処理を行う構成として一体化されていてもよい。
【００４７】
このように、本実施形態では、Ｍ個の集音部のそれぞれが配置されている方向から、方向検出部が検出した方向に対応する頭部の左右各方向が、最も近似する方向に配置された集音部が集音した音響信号がそれぞれ選択される。これにより、本実施形態では、簡単な構成で、接触面部の方向を変更しなくても生体音を明瞭に受聴することができる生体音収集装置を実現することができる。
【００４８】
なお、上述した実施形態では、データ処理部１１３、２１３、３１３及び帯域処理部４１６は、アナログ処理を行って、左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒを生成してもよい。その場合には、Ａ／Ｄ変換器１１２−１〜１１２−Ｍ、Ｄ／Ａ変換器１３１−１、１３１−２を省略してもよい。
上述した実施形態では、傾き推定部１４２、２４２、３４２、１４２が推定した傾き角θを、データ処理部１１３、２１３、３１３、４１３が重み係数の算出、音響信号の選択等の音響信号に対する処理にそのまま用いる場合を例にとって説明した。本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、傾き角θの増加に対して単調に増加する関数として調整した角度ψを、傾き角θの代わりにデータ処理部１１３、２１３、３１３、４１３における音響信号に対する処理に用いてもよい。例えば、調整した角度ψ＝α・θ（αは、１よりも大きい実数、例えば、２）とすることで、利用者の頭部の傾きよりも、大きく方向が変化したときに得られる左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒが生成される。また、αを０より大きく１よりも小さい実数とすることで、利用者の頭部の傾きよりも、少なく方向が変化したときに得られる左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒが生成される。
【００４９】
上述した実施形態では、データ処理部１１３、２１３、３１３又は帯域処理部４１６が生成した左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒに基づく音を、チェストピース１１、２１、３１、４１で再生してもよい。その場合には、ケーブル１２は、２本の弾性体（例えば、塩化ビニル、ネオプレンゴム、等）からなる管材を含んで構成され、それぞれの管材の一端から他端へ左音響信号ｓｌ、右音響信号ｓｒに基づく音を伝達させる。それぞれの管材の他端は、イヤーピース１３−１、１３−２に接続され、各イヤーピース１３−１、１３−２の開口部から伝達された音を放射するようにする。
【００５０】
上述した実施形態では、方向検出部１４、２４は、イヤーピース１３−１、１３−２のうちの一方と一体化、例えば、イヤーピース１３−１の内部に配置されていてもよい。
上述した実施形態では、チェストピース１１、２１、４１は、それぞれ傾き推定部１４２、２４２、１４２を備えてもよい。その場合には、方向検出部１４、２４は、それぞれ傾き推定部１４２、２４２を省略してもよい。
また、上述した実施形態に係る生体音収集装置１、４は、方向検出部１４の代わりに方向検出部２４を備えてもよい。
【００５１】
なお、上述した実施形態における生体音収集装置１、２、３、４の一部、例えば、データ処理部１１３、２１３、３１３、４１３、傾き推定部２４２、３４２、及び帯域処理部４１６をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、生体音収集装置１、２、３又は４に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における生体音収集装置１、２、３、４の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。生体音収集装置１、２、３、４の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【００５２】
なお、本発明は、以下の態様でも実施することができる。
（１）生体に接触する接触面部に収容された集音部であって、該接触面部から伝達された音を集音する複数の集音部と、利用者の頭部の方向を検出する方向検出部と、前記複数の集音部のそれぞれが集音した音響信号から、前記複数の集音部の配置及び前記方向検出部が検出した方向に基づいて、前記頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成する信号処理部と、を備える生体音収集装置。
【００５３】
（２）前記信号処理部は、前記複数の集音部のそれぞれが配置されている方向と前記方向検出部が検出した頭部の方向に対応する前記頭部の左右各方向に基づく重みで、前記複数の集音部のそれぞれが集音した音響信号を重み付け加算して、前記頭部の左右各方向に対応する音響信号をそれぞれ生成することを特徴とする（１）の生体音収集装置。
【００５４】
（３）前記信号処理部は、前記複数の集音部のそれぞれが配置されている方向から前記方向検出部が検出した方向に対応する前記頭部の左右各方向が、最も近似する方向に配置された集音部が集音した音響信号をそれぞれ選択することを特徴とする（１）の生体音収集装置。
【００５５】
（４）前記信号処理部が生成した音響信号に基づく音を再生する音響再生部であって、前記頭部の左右各方向にそれぞれ装着される音響再生部と、前記音響再生部の少なくとも１つから予め定めた範囲内の位置に配置され、重力加速度を検出する加速度検出部とを備え、前記方向検出部は、前記加速度検出部が検出した重力加速度の方向に基づいて前記頭部の方向を判定することを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の生体音収集装置。
【００５６】
（５）前記方向検出部は、前記頭部の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像に基づいて前記頭部の方向を推定する方向推定部と、を備えることを特徴とする（１）から（３）のいずれかの生体音収集装置。
【００５７】
（６）前記方向検出部が検出した頭部の左右各方向を表示する方向表示部を備えることを特徴とする（１）から（５）のいずれかの生体音収集装置。
【００５８】
（７）生体に接触する接触面部に収容された集音部であって、該接触面部から伝達された音を集音する複数個の集音部と、利用者の頭部の方向を検出する方向検出部とを備える生体音収集装置における生体音収集方法において、前記生体音収集装置は、前記複数個の集音部のそれぞれが集音した音響信号から、前記複数個の集音部の配置及び前記方向検出部が検出した方向に基づいて、前記頭部の左右各耳の方向に対応する音響信号をそれぞれ生成する信号処理過程を有する生体音収集方法。
【００５９】
上述した（１）及び（７）によれば、検出された頭部の左右各方向に対応する音響信号に基づく音が再生される。そのため、利用者は、集音部を収容する接触面部を生体に接触させる方向を変更させなくても、自己の頭部の方向を変更することで、その変更した方向に応じた音を受聴することができる。これにより、接触面部の方向を変更しなくても生体音を明瞭に受聴することができる。
【００６０】
上述した（２）によれば、複数の集音部でそれぞれ集音された音響信号について検出された頭部の左右各方向に対応した重み付けにより左右各方向に対応する音響信号を生成するため、利用者が知覚される音の方向を円滑に制御することができる。
上述した（３）によれば、複数の集音部でそれぞれ集音された音響信号から検出された頭部の左右各方向に対応する音響信号が選択されるため、簡単な構成で接触面部の方向を変更しなくても生体音を明瞭に受聴することができる。
【００６１】
上述した（４）によれば、利用者の頭部の方向が重力の方向に基づいて検出するため、方向の基準を設ける必要がない。そのため、簡単な構成で利用者の頭部の方向に応じた処理を実現することができる。
上述した（５）によれば、撮像された画像に基づいて利用者の頭部の方向を検出できるため、重力の方向に関わらず撮像部との相対的な方向を検出できる。そのため、利用者の頭部の方向に応じた処理をよりに正確に実現することができる。
上述した（６）によれば、利用者は、検出された自己の頭部の左右各方向を視認できるため、頭部を傾けることによって知覚される音の方向を変更することができる。
【００６２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２、３、４…生体音収集装置、１１、２１、３１…チェストピース、
１１１（１１１−１〜１１１−Ｍ）…マイクロホン、
１１２（１１２−１〜１１２−Ｍ）…Ａ／Ｄ変換器、
１１３、２１３、３１３、４１３…データ処理部、
１１４…ＬＥＤ群、１１４−１〜１１４−Ｎ…ＬＥＤ、１１５…つまみ部、
１２…ケーブル、
１３（１３−１、１３−２）…イヤーピース、
１３１（１３１−１、１３１−２）…Ｄ／Ａ変換器、
１３２（１３２−１、１３２−２）…イヤホン、
１４、２４…方向検出部、１４１…加速度センサ、
２１５（２１５−１、２１５−２）…マーカ、
２４１…撮像部、１４２、２４２、３４２…傾き推定部、
４１６…帯域処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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