(57)【要約】【課題】電気式振動増幅装置の振動電気変換装置において、目的外振動を除去してノイズやハウリングの発生を抑制して目的振動の増幅を効率的に行う。【解決手段】振動電気変換素子を持つ振動収集部と振動収集部を覆うようにして目的外振動が到達しないようにする振動減衰容器とを具備する振動電気変換装置において、振動減衰容器が振動吸収材を介して振動収集部を保持するようにし、振動収集部が振動減衰容器開口端部の形成する面と同一面上に位置するか突出するように設ける。【選択図】図１
2014166241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を電気信号に変換する振動電気変換素子を持ち、物体中の振動を収集して電気信号に変換して出力する振動収集部と、
前記振動収集部が振動を収集する際に該振動収集部が覆われるに設けられ該振動収集部へ到達する収集目的外の振動を収集目的の振動より小さくなるように減衰させる振動減衰容器と、
を具備する振動電気変換装置において、
前記振動減衰容器は振動吸収材を介して前記振動収集部を保持するように設けられており、
前記振動収集部は前記振動減衰容器の開口端部が形成する面と同一面上に位置するかあるいは該面より突出するように設けられている、
ことを特徴とする振動電気変換装置。
【請求項２】
前記振動減衰容器は多層構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の振動電気変換装置。
【請求項３】
前記多層構造となっている振動減衰容器の各層の間に振動吸収材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の振動電気変換装置。
【請求項４】
前記各層の間に設けられている振動吸収材の一部は前記振動減衰容器の開口端部付近に設けられており、該振動吸収材が該振動減衰容器の開口端部より突出していることを特徴とする請求項３に記載の振動電気変換装置。
【請求項５】
前記振動減衰容器は半球形であることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち一項に記載の振動電気変換装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうち一項に記載の振動電気変換装置と、電気増幅器と、電気信号を振動に変換する電気振動変換装置と、を具備することを特徴とする電気式振動増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的な振動を電気信号に変換する装置およびこれによって得られた電気信号を増幅して再び音響等の振動に変換する装置、特に電気式聴診器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療現場で使用される聴診器は、ダイヤフラム面やベル面を持つチェストピースを聴診対象に接触させて聴取したい対象の振動（目的振動）を空気振動に変換し、その空気振動をチューブを通じて聴診者の耳へ伝達し、それを聴診者が聞く、というもの（音響聴診器）が永らく使用されてきた。
【０００３】
このような従来の音響聴診器ではダイヤフラムやベルが接触する面の面積を大きくすることで機械的に目的振動の増幅を行うことができるが、チェストピースを大きくすることには限界がある。そのため、目的振動を十分な振幅で得るためにはチェストピースの聴診対象への接触方法を工夫しなくてはならず、目的振動を確実に聴取するためには技術的な習熟が必要であった。それ以外にも音響聴診器は外来のノイズを避けるために静寂な環境で使用する必要もあった（目的振動増幅問題）。
【０００４】
また、聴診者が音響聴診器を使用する際には音響聴診器のイヤーピースを聴診者の外耳に挿入する必要がある。聴診者が内科医や緊急医療現場の医師のであると頻繁に音響聴診器を使用することが要求されるが、その都度イヤーピースを外耳に挿入する手間が煩雑となる上に挿入の際外耳に負担を強いるため聴診者が痛みを感じたり擦過傷を負う危険性もある（イヤーピース外耳挿入問題）。
【０００５】
さらに、従来の音響聴診器では目的振動を複数の人間で同時に聴取する場合には、チェストピースに人数分のチューブおよびイヤーピースを接続することになるが、チューブを長くするとそれに応じて目的振動が減衰する。またチューブの長さで聴診者の行動が制限される。これらの理由のため、従来の音響聴診器を用いて複数の人間が同時に同じ目的振動を聴取することは、通常の医療現場では困難である（複数人同時聴診問題）。
【０００６】
以前よりこれらの音響聴診器の弱点を解決すべく、聴診対象の目的振動を電気信号に変換して増幅し、スピーカやイヤホンで聴取することを可能とした電気聴診器の技術が広く知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１４９３６９号公報
【特許文献２】特開平０９−０００５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のような、従来の音響聴診器の途中に電気的な増幅装置を設けたものについては、聴診者は目的振動を十分な音量で聴取することが可能であり目的振動増幅問題は解消できるが、イヤーピース外耳挿入問題や複数人同時聴診問題は解消できない。
特許文献２のような、目的振動を電気信号に変換した後に増幅して電気振動変換装置（たとえばスピーカなど）で出力する形態のものについては、イヤーピース外耳挿入問題は解消できるが、このような構造ではノイズやハウリングが発生しやすいので音量を十分に上げることができない。結果的に目的振動増幅問題や複数人同時聴診問題が解消できない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで上述の諸問題を解決すべく本発明が成された。
【００１０】
本発明の振動電気変換装置は、
「振動を電気信号に変換する振動電気変換素子を持ち、物体中の振動を収集して電気信号に変換して出力する振動収集部と、
振動収集部が振動を収集する際に振動収集部が覆われるに設けられ振動収集部へ到達する収集目的外の振動を収集目的の振動より小さくなるように減衰させる振動減衰容器と、
を具備し、
振動減衰容器は振動吸収材を介して振動収集部を保持するように設けられており、
振動収集部は振動減衰容器の開口端部が形成する面と同一面上に位置するかあるいはこの面より突出するように設けられている」
ことを特徴としている。
【００１１】
振動減衰容器を設けることにより、振動収集部へ到達する目的外振動を減衰でき、振動電気変換素子では目的振動が確実に電気信号へと変換される。
また、振動吸収材を介して振動収集部を保持することにより、振動減衰容器から振動収集部への振動を吸収することができるため、振動収集部へ到達する目的外振動を更に減衰させることができる。また、振動減衰容器の性能を十分に引き出しながら適切に目的振動を収集するためには、振動収集部と振動減衰容器の開口端部が対象の物体に同時に密着することが重要である。振動収集部を振動減衰容器の開口端部の形成する面と同一面上とすることで、対象の物体が平坦および凹曲面を持たないものと限定されている場合、この物体に対して好適に接触させることができる。あるいは、振動収集部を振動減衰容器の開口端部の形成する面より適切に突出させることで、平面・凸曲面・凹曲面・軟質表面など様々な物体に対して好適に接触させることができる。一般的に振動吸収材は柔軟な性質を持っているので、振動減衰容器と振動収集部に段差や異なる傾きを生じる場合にも振動吸収材が物体表面の形状に合わせて弾性変形できるようにすることで振動減衰容器および振動収集部のそれぞれが同時に物体に密着することが可能となる。
【００１２】
くわえて本発明の振動電気変換装置は、
「振動減衰容器が多層構造となっている」
ことを特徴としている。
多層構造とすることで振動減衰容器を通過する目的外の振動を更に減衰させることが可能であり、同じ減衰率を設定するのであれば単層構造より多層構造とした方が振動減衰容器をより小型とすることが可能となる。
【００１３】
また本発明の振動電気変換装置は、
「多層構造となっている振動減衰容器の各層の間に振動吸収材が設けられている」
ことを特徴としている。
この構造により、振動減衰容器を通過する目的外振動を更に減衰させることができる。
【００１４】
くわえて本発明の振動電気変換装置は、
「各層の間に設けられている振動吸収材の一部または全部が振動減衰容器の開口端部付近に設けられており、振動吸収材が振動減衰容器の開口端部より突出している」
ことを特徴としている。
この特徴により、振動電気変換装置を物体に押圧する際に突出している振動吸収材が変形し、振動減衰容器の開口端部と物体との間の空隙をより効率的に閉ざし、この空隙より侵入する目的外振動を減らすことができる。また、表面波として物体表面を伝達してくる目的外振動もこの突出した振動吸収材によって減衰させることが可能となる。
【００１５】
また本発明の振動電気変換装置は、
「振動減衰容器が半球形である」
ことを特徴としている。
この構造により、振動減衰容器の表面積が極小となり大気に曝露する面積が最小となる為、大気を媒体とする目的外振動を減らすことができる。また、機構的な強度が均一となるため指向性の無い目的外振動の減衰が可能となり、安定した性能を発揮できるようになる。
【００１６】
くわえて本発明の電気式振動増幅装置は、
「上記の振動電気変換装置と、電気増幅器と、電気信号を振動に変換する電気振動変換装置と、を具備する」
ことを特徴としている。
この構成により、ノイズやハウリングの発生を抑制しながら物体内部の目的振動を効率的に増幅してスピーカ等の電気振動変換装置から直接音として聴取することが可能な電気式振動増幅装置の提供が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、ノイズやハウリングの発生を抑制して目的振動を確実に増幅し、それを聴取することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電気式振動増幅装置を示す断面図である。
【図２】本発明の振動電気変換装置の斜視図である。
【図３】本発明の振動電気変換装置の聴診対象接触側から見た図である。
【図４】本発明の振動電気変換装置の概念を示す図である。
【図５】本発明の振動電気変換装置の振動減衰容器開口端部付近を示す図である。
【００２０】
まず、図１に基づいて本発明の電気式振動増幅装置を説明する。図１は断面図として示したものである。
概略的に、振動電気変換装置と、増幅器を内蔵した電気振動変換装置１９と、それらを接続するケーブル１８ｃと、によって構成される。実施例において電気振動変換装置１９にはスピーカを使用しているが、使用者の目的に応じてイヤホン等その他の変換装置を用いても良い。また、使用者の利便性を考慮して無線技術を利用して接続を行い、物理的なケーブルを廃止しても良い。
【００２１】
聴診をする際には、本発明の振動収集部と振動減衰容器開口端部１５を対象の物体に対し押圧しながら接触させる。請求項における振動収集部は図１の振動収集部１１であり、振動収集部（筐体）１１ａ・振動収集部（内面）１１ｂ・ダイヤフラム１１ｃ・リム１１ｄ・振動電気変換素子１１ｅ・振動吸収材１１ｆを含む総体である。物体内で発生する目的振動はダイヤフラム１１ｃを通じて振動収集部（内面）１１ｂへ到達し、振動収集部（内面）１１ｂに存在している空気を振動させる。振動収集部（内面）１１ｂはラッパ状の形状をしており、その中央部分に配置してある振動電気変換素子１１ｅへ目的振動であるこの空気振動を導く。この振動電気変換素子１１ｅは例としてマイクロフォンや圧力センサなどが該当するがこれに限定されない。
また他の例として、振動電気変換素子に加速度センサや圧電素子などを採用することもできる。この場合は空気振動を介在させないので振動収集部は図１と異なる構造とすることも可能である。
【００２２】
振動電気変換素子１１ｅでは、振動収集部（内面）１１ｂによって導かれた目的振動を電気信号に変換する。この電気信号はケーブル１８ｃによって電気振動変換装置１９へと出力される。電気振動変換装置１９には増幅器を内蔵することによりこの電気信号を任意の振幅に増幅することが可能となっている。これにより聴診者は適切な音量で聴取することができる。
【００２３】
振動電気変換素子１１ｅは振動吸収材１１ｆを介して振動収集部（筐体）１１ａに固定される。これにより、ダイヤフラム１１ｃからの目的振動以外の振動（目的外振動）を減衰させる効果があり、振動電気変換素子１１ｅへ目的外振動が到達しないようにすることができる。
【００２４】
また、振動収集部（筐体）１１ａは振動吸収材１７を介して振動減衰容器１５ａに固定される。これにより、振動減衰容器１５ａからの目的外振動を減衰させる効果があり、振動収集部（筐体）１１ａへ目的外振動が到達しないようにすることができる。
【００２５】
振動収集部（筐体）１１ａは金属などの高密度なものを使用すると良い。経済性や防錆の観点からステンレス鋼が適しているがこれに限定されない。
振動吸収材１１ｆおよび振動吸収材１７は一例としてスポンジ状のクッションなどが該当するがこれに限定されない。また、振動吸収材１１ｆおよび振動吸収材１７はそれぞれ別の材質としても良い。
【００２６】
本実施例では、振動収集部（筐体）１１ａを覆うように３重の振動減衰容器１５ａ〜１５ｃを設けている。振動減衰容器は１重でも効果はあるが、多重として各層間に空気などの密度の低い物質を存在させるとより減衰効果が高い。しかし加工性とコストと性能を勘案して本実施例では３重を採用しているがこれに限定されない。なお、図面では内側より１５ａ・１５ｂ・１５ｃとしている。
振動減衰容器１５ａ〜１５ｃは経済性や防錆の観点からステンレス鋼などの金属が適しているがこれに限定されない。振動減衰容器１５ａ〜１５ｃはそれぞれ別の材質としても良い。
【００２７】
図１において、ダイヤフラム１１ｃと振動減衰容器開口端部１５が形成する面は同一平面ではなく、ダイヤフラム１１ｃが振動減衰容器開口端部１５が形成する面より突出するように設けている。これは、振動減衰容器の性能を十分に引き出しながら適切に目的振動を収集するためには、ダイヤフラム１１ｃと振動減衰容器開口端部が物体に同時に密着することが必要だからである。振動電気変換装置を平面・凸曲面・凹曲面・軟質表面など様々な物体に押圧する際に振動減衰容器と振動収集部に段差や異なる傾きを生じる場合にも振動吸収材１７が弾性変形することにより物体とダイヤフラム１１ｃおよび振動減衰容器開口端部１５を同時に密着させることができる。
なお、対象物が平坦な物体および凹曲面を持たない物体に限定されている場合にはダイヤフラム１１ｃは振動減衰容器開口端部１５が形成する面と同一平面上となるように設けても良い。ダイヤフラム１１ｃが振動減衰容器開口端部１５より突出させる場合と比較して、振動吸収材の変形を小さく設定できるため振動電気変換装置を薄くすることができる。
【００２８】
振動減衰容器１５ａと１５ｂの間には振動吸収材１６ａが、振動減衰容器１５ｂと１５ｃの間には振動吸収材１６ｂが設けられている。振動減衰容器１５ａ〜１５ｃが直接接している場合に比べて間に空気などの密度の低い物質を存在させると振動減衰効果が高まるが、機構的には何かしらの部材で支持する必要があるため、振動吸収材で支持をしている。
振動吸収材１６ａおよび１６ｂは一例としてスポンジ状のクッションなどが該当するがこれに限定されない。また、振動吸収材１６ａおよび１６ｂはそれぞれ別の材質としても良い。
【００２９】
最外の振動減衰容器１５ｃは把持部１８ａと接続しており、聴診者がこの把持部１８ａを手で持って振動電気変換装置を取り扱う。
スイッチ１８ｂはケーブル１８ｃを通じて増幅器内蔵の電気振動変換装置１９の動作の可否を制御する。聴診者が把持する把持部１８ａと一体にスイッチ１８ｂを設けることにより聴診者にとって使い勝手が向上する。これは、聴診対象に振動減衰容器開口端部１５が密着していない状態で電気振動変換装置１９から音を出力するとノイズやハウリングが発生するため、電気振動変換装置１９の動作の可否を聴診者が任意に制御できると好適だからである。
【００３０】
次に、図２および図３に基づいて本発明の振動電気変換装置の外観を説明する。
【００３１】
振動減衰容器１５ａ〜１５ｃはお椀状のものを同心円となるように設けられている。振動減衰容器開口端部１５は同心円の縁に相当する。このように、振動減衰容器１５ａ〜１５ｃは目的振動の収集を行う総体としての振動収集部１１を覆っている。本発明の構成では振動収集部（内面）１１ｂにダイヤフラム１１ｃを設けているが、その目的の一つは振動電気変換素子１１ｅの保護である。聴診対象によりダイヤフラム１１ｃが不要の場合にはダイヤフラム１１ｃは無くても良い。
【００３２】
更に、図４に基づいて本発明の要点について説明する。
【００３３】
本発明は、物体４５内にある振動発生源４４より発せられる振動（目的振動）を振動収集部４７へ導くのが目的である。しかしながら、大気を媒体とする大気伝播ノイズ４１と物体表面４６を媒体とする物体表面波ノイズ４２と電気振動変換装置による再生音４３が振動収集部４７へ到達して目的振動に混入してしまうという課題があった。特に電気振動変換装置による再生音４３が振動収集部４７へ到達するとハウリングが発生する原因となる。この課題を解決するため、振動減衰容器４８を設けたのである。この振動減衰容器４８は前述の振動減衰容器１５ａ〜１５ｃおよび振動吸収材１６ａ・１６ｂを含む総体である。
【００３４】
物体４５は一例を挙げると人体であり、この場合には物体表面４６は皮膚である。人体組織には弾性があるため、目的外振動であるノイズが物体表面を表面波として伝播してくる。本発明では振動減衰容器４８の開口端部で物体表面４６を押圧することによりこの表面波が振動収集部４７へ到達することを防いでいる。
【００３５】
また、振動減衰容器４８が振動収集部４７を外部の大気より隔離する。前述の通り振動減衰容器４８は金属等の高密度物質であるため大気伝播ノイズ４１や電気振動変換装置による再生音４３を反射して振動収集部４７へ到達することを防いでいる。
さらに、振動減衰容器４８は多重構造となっているため、反射しきれなかったノイズ４１や再生音４３が振動収集部４７へ到達しないよう減衰させる効果がある。
【００３６】
振動減衰容器４８は図４においてはお椀状の形状で示しているが、これには限定されない。例えば半球状の形状としても良い。このようにすることで振動減衰容器４８が外部の大気に曝露する面積が最小となる為、大気を媒体とする目的外振動を減らすことができる上に、機構的な強度が均一となる。このため、大気を媒体とする目的外振動を指向性無く減衰することが可能となり、安定した性能を発揮できるようになる。
【００３７】
次に、図５に基づいて本発明の更なる特徴を説明する。
図５は振動減衰容器開口端部の拡大断面図である。
この図では、振動吸収材１６ａ・１６ｂがそれぞれ振動減衰容器１５ａ〜１５ｃの端面より突出している。この構成により、振動電気変換装置を物体に押圧する際に振動吸収材１６ａ・１６ｂが変形するのでより効率的に外部の大気との遮断を行うことができるようになる。
振動吸収材１６ａ・１６ｂの突出の程度は同一である必要はなく、それぞれ異なっていても良いし、何れかが突出していなくても良い。また同様に、振動減衰容器１５ａ〜１５ｃの端面も同一平面となっている必要は無く、内側にあるダイヤフラム１３が振動減衰容器開口端部の形成する面より突出している場合には振動減衰容器１５ａ〜１５ｃの端面も内側から外側に向かって突出度を下げるような構成にしても良い。
【００３８】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない限り多くの改変を施すことが可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
量産可能な振動電気変換装置およびこれを用いる電気式振動増幅装置によってノイズやハウリングの発生を抑制でき、効率良く聴診作業を行うことができるなどの効果を有している。
【符号の説明】
【００４０】
１０    電気式振動増幅装置（断面図）
１１    振動収集部
１１ａ  振動収集部（筐体）
１１ｂ  振動収集部（内面）
１１ｃ  ダイヤフラム
１１ｄ  リム
１１ｅ  振動電気変換素子
１１ｆ  振動吸収材
１５    振動減衰容器開口端部
１５ａ  振動減衰容器
１５ｂ  振動減衰容器
１５ｃ  振動減衰容器
１６ａ  振動吸収材
１６ｂ  振動吸収材
１７    振動吸収材
１８ａ  把持部
１８ｂ  スイッチ
１８ｃ  ケーブル
１９    電気振動変換装置
２０    振動電気変換装置（外観斜視図）
３０    振動電気変換装置（正面図）
４０    振動電気変換装置（概念図）
４１    大気伝播ノイズ
４２    物体表面波ノイズ
４３    電気振動変換装置による再生音
４４    振動発生源
４５    物体
４６    物体表面
４７    振動収集部
４８    振動減衰容器
５０    振動減衰容器開口端部拡大
【図１】
2014166241.tif 000003
【図２】
2014166241.tif 000004
【図３】
2014166241.tif 000005
【図４】
2014166241.tif 000006
【図５】
2014166241.tif 000007