(57)【要約】【課題】胎児心音を探索しやすい集音構造を持つ胎児心音測定装置を提供すること【解決手段】胎児心音マイクロフォン２０及び３０は、胎児心音を集音する。信号処理部４０は、胎児心音マイクロフォン２０及び３０が集音した音声信号に基づいて胎児心音信号を出力する。胎児心音マイクロフォン２０と胎児心音マイクロフォン３０との距離Ｌとし、胎児心音マイクロフォン２０と胎児心音マイクロフォン３０の検出範囲の半径Ｒとした場合、Ｌは（所定距離―Ｒ）よりも大きく、半径Ｒは距離Ｌの１／２以上である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胎児心音を集音する第１胎児心音マイクロフォンと、
胎児心音を集音する第２胎児心音マイクロフォンと、
前記第１胎児心音マイクロフォンが集音した第１音声信号と、前記第２胎児心音マイクロフォンが集音した第２音声信号と、に基づいて胎児心音信号を出力する信号処理部と、を備え、
前記第１胎児心音マイクロフォンと前記第２胎児心音マイクロフォンとの距離Ｌとし、前記第１及び第２心音マイクロフォンの検出範囲の半径Ｒとし、胎児の月齢１０月の平均肩幅を所定距離とした場合、以下の式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする胎児心音測定装置。
所定距離  ＜＝  Ｌ  ＋  Ｒ  ―――式（１）
Ｒ  ＞＝  Ｌ／２  ―――式（２）
【請求項２】
前記半径Ｒの２倍が前記距離Ｌと略等しいことを特徴とする請求項１に記載の胎児心音測定装置。
【請求項３】
前記所定距離は、胎児の月齢１０月の平均肩幅と略等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の胎児心音測定装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、
所定期間における前記第１音声信号と前記第２音声信号との信号差分値を算出し、
前記信号差分値が所定閾値以上である場合に前記第１音声信号と前記第２音声信号との信号差を前記胎児心音信号として出力し、
前記信号差分値が前記所定閾値未満である場合に前記第１音声信号と前記第２音声信号との信号和を前記胎児心音信号として出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の胎児心音測定装置。
【請求項５】
前記第１胎児心音マイクロフォン及び前記第２胎児心音マイクロフォンの各々は、
胎児心音を集音するマイクロフォン素子と、
接触面を介して妊婦母体と接触し、当該接触面との対向面が前記マイクロフォン素子と当接し、ショアＡ硬度が４０以上の素材により構成された振動伝達部と、
前記振動伝達部及び前記マイクロフォン素子を収容する内ケースと、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の胎児心音測定装置。
【請求項６】
前記接触面と平行な面から前記内ケースの内部に延設され、かつ前記内ケースの上面及び前記マイクロフォン素子の上面を覆うように設けられた制振部を更に有することを特徴とする請求項５に記載の胎児心音測定装置。
【請求項７】
前記胎児心音信号に基づいて、胎児心音の情報を表示装置に表示または印字装置に印字させる情報出力部を更に備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の胎児心音測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は胎児心音を測定する胎児心音測定装置に関し、特に２つの胎児心音マイクロフォンを用いて胎児心音を測定する胎児心音測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
妊婦母体内の胎児の健康状態は、一般的に医師等が用いる検査装置により検査される。検査装置は、超音波エコーを用いた画像診断、超音波ドプラーを用いた心臓の拍動検出、及び心臓の拍動に合成音を付加する、等の処理を行う。妊婦は定期的に通院を行い、これらの検査装置を用いた検診を受けることにより、胎児心音を確認することができる。しかし、超音波を用いた上述の検査装置による診断は民間家庭において行うことが出来ない。そのため、妊婦は胎児心拍を日常的に確認することができない。しかしながら妊婦等が胎児の健康状態を日常的に確認することに対する要求は非常に高い。そのため、民間用の胎児心音測定装置のさらなる開発が強く望まれている。
【０００３】
胎児心拍は通常成人の２倍以上の脈拍数である１１０〜１６０ｂｐｍ（beats per minute）が正常範囲とされている。この範囲の脈拍数である場合、当該胎児はｗｅｌｌ−ｂｅｉｎｇであると判定される。この正常範囲より高い頻脈、この正常範囲より低い徐脈は、一過性である場合を除いて要注意状態として扱われる。
【０００４】
胎児は妊婦母体内において羊水に囲まれ、かつ妊婦母体の軟組織に埋没している。そのため、胎児の発する胎児心音を妊婦母体表面から聞くことは容易ではない。さらに当然であるが胎児の心臓の大きさは成人と比べて非常に小さい。例えば週齢３６週〜４０週（月齢１０カ月）の胎児は、平均して身長約５０ｃｍ、体重約３ｋｇ、肩幅約１１ｃｍ、心横径（心臓の断面長さ）約３６ｍｍ〜４０ｍｍである。一方、成人の心横径は１２〜１５ｃｍと胎児の略４〜５倍である。成人の場合、胸部の半分以上から心音を聴診することが可能であり、かつそれ以外の部分（例えば手首）からも脈動が確認できる。そのため、成人の心音の集音はさほど困難ではない。一方、上述のように胎児の心臓は非常に小さく、かつ胎児は妊婦母体内にあるため、胎児心音の音圧感度は−２０ｄＢ〜―４０ｄＢである。この音圧感度は、成人の音圧感度より１桁〜２桁感度が悪い。そのため、成人心音と同等の手法を用いて心音測定を行うことは容易ではない。
【０００５】
民間用の胎児心音の測定装置に関連する従来技術として例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１には、胎児心音を探しやすくするために２軸以上のピエゾエレメントを設けた専用の振動センサを設けた生体音響信号システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２１６１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は主に民間での用途で使用される胎児心音測定装置に関連するものである。上述のように胎児心音の音圧感度は非常に小さく、妊婦母体表面の適切な位置に胎児心音測定装置のマイクロフォンを接触させなければ胎児心音を適切に聴取することが出来ない。しかしながら従来の技術では、胎児心音を聴取するための胎児心音測定装置の構造の検討が十分では無く、専門家ではない使用者（主に妊婦）にとって胎児心音測定装置が使用しづらいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、胎児心音を探索しやすい集音構造を持つ胎児心音測定装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明は、胎児心音を集音する第１胎児心音マイクロフォン（２０）と、胎児心音を集音する第２胎児心音マイクロフォン（３０）と、前記第１胎児心音マイクロフォン（２０）が集音した第１音声信号と、前記第２胎児心音マイクロフォン（３０）が集音した第２音声信号と、に基づいて胎児心音信号を出力する信号処理部（４０）と、を備え、
前記第１胎児心音マイクロフォン（２０）と前記第２胎児心音マイクロフォン（３０）との距離Ｌとし、前記第１及び第２心音マイクロフォン（２０，３０）の検出範囲の半径Ｒとし、胎児の月齢１０月の平均肩幅を所定距離とした場合、以下の式を満たすことを特徴とする胎児心音測定装置（１）を提供する。
所定距離  ＜＝  Ｌ  ＋  Ｒ  ―――式（１）
Ｒ  ＞＝  Ｌ／２  ―――式（２）
上記胎児心音測定装置（１）において、前記半径Ｒの２倍が前記距離Ｌと略等しく構成しても良い。
上記胎児心音測定装置（１）において、前記所定距離は、胎児の月齢１０月の平均肩幅と略等しくても良い。
上記胎児心音測定装置（１）において、前記信号処理部（４０）は、所定期間における前記第１音声信号と前記第２音声信号との信号差分値を算出し、前記信号差分値が所定閾値以上である場合に前記第１音声信号と前記第２音声信号との信号差を前記胎児心音信号として出力し、前記信号差分値が所定閾値未満である場合に前記第１音声信号と前記第２音声信号との信号和を前記胎児心音信号として出力しても良い。
上記胎児心音測定装置（１）において、前記第１胎児心音マイクロフォン（２０）及び前記第２胎児心音マイクロフォン（３０）の各々は、胎児心音を集音するマイクロフォン素子（２０１）と、接触面（２０６）を介して妊婦母体と接触し、当該接触面（２０６）との対向面が前記マイクロフォン素子（２０１）と当接し、ショアＡ硬度が４０以上の素材により構成された振動伝達部（２０３）と、前記振動伝達部（２０１）及び前記マイクロフォン素子（２０１）を収容する内ケース（２０２）と、を備えていても良い。
上記胎児心音測定装置（１）において、前記接触面（２０６）と平行な面から前記内ケース（２０２）の内部に延設され、かつ前記内ケース（２０２）の上面及び前記マイクロフォン素子（２０１）の上面を覆うように設けられた制振部（２０７）を更に有していても良い。
上記胎児心音測定装置（１）において、前記胎児心音信号に基づいて、胎児心音の情報を表示装置に表示または印字装置に印字させる情報出力部（５０）を更に備えていても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、胎児心音を探索しやすい集音構造を持つ胎児心音測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０の外観を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音マイクロフォン２０の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音マイクロフォン２０の断面図の異なる例である。
【図４】週齢１６週以降の胎児心臓の大きさ（心横径）を含む各状態を示す表である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を底面（妊婦母体との接触面）から見た概略図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した測定例を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した場合の測定結果を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した場合の測定結果を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した測定例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した場合の測定結果を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の実施の形態１にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した場合の測定結果を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施の形態１にかかる測定例１において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号差分をモノラル信号とした場合の胎児心音の変化を示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の実施の形態１にかかる測定例２において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号差分をモノラル信号とした場合の胎児心音の変化を示すグラフである。
【図９Ａ】本発明の実施の形態１にかかる測定例１において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号和をモノラル信号とした場合の胎児心音の変化を示すグラフである。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態１にかかる測定例２において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号和をモノラル信号とした場合の胎児心音の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る胎児心音マイクロフォンにおける胎児心音伝導層のショアＡ硬度と周波数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものは、必ずしもこれらのサイズや比率でなくてもよい。また、以降の実施形態や変形例において、同種の部材には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態にかかる胎児心音測定装置１の構成を示すブロック図である。胎児心音測定装置１は、胎児心音集音ユニット１０及び情報出力部５０を有する。胎児心音集音ユニット１０は、胎児心音マイクロフォン２０、胎児心音マイクロフォン３０、及び信号処理部４０を備える。また図１には、妊婦及び妊婦母体内の胎児の模式図も併せて表示している。
【００１４】
各処理部の処理の説明に先立ち、胎児心音集音ユニット１０の外観や構成、及び胎児心音マイクロフォン２０（３０）の構成について図２及び図３を参照して説明する。図２は、胎児心音集音ユニット１０の外観の一例を示す斜視図である。
【００１５】
胎児心音集音ユニット１０は、外ケース１００、胎児心音マイクロフォン２０、及び胎児心音マイクロフォン３０を有する。外ケース１００と胎児心音マイクロフォン２０は、円筒形状の２つの支持部材（２０４−１、２０４−２）により連結されている。同様に外ケース１００と胎児心音マイクロフォン３０は、円筒形状の２つの支持部材（２０４−３、２０４−４）により連結されている。胎児心音マイクロフォン２０と胎児心音マイクロフォン３０との距離等については図５を参照して後述する。なお図２には図示しないものの、胎児心音集音ユニット１０は信号処理部４０を構成する回路等を適宜備えているものとする。また胎児心音ユニット１０は、集音した音声信号から生成した胎児心音信号を任意の機器（後述の情報出力部５０を含む）に出力するためのケーブル（図示せず）等を適宜備えている。なお胎児心音ユニット１０は、当該ケーブルを有さず、無線機能により外部機器と適宜通信を行う構成であっても良い。
【００１６】
外ケース１００は使用者（たとえば妊婦本人）が把持する筺体である。胎児心音マイクロフォン２０及び３０は、後述するマイクロフォン素子等を収容し、外ケース１００の上面との対向面に妊婦母体との接触面を有する。ここで外ケース１００の上面から胎児心音マイクロフォン２０または３０の接触面を見た方向を下方向または振動検出方向と定義し、逆方向を上方向と定義する。外ケース１００と胎児心音マイクロフォン２０を連結する支持部材２０４−１及び２０４−２は同軸上に設けられ、当該軸方向は接触面と略平行方向である。同様に外ケース１００と胎児心音マイクロフォン３０を連結する支持部材２０４−３及び２０４−４は同軸上に設けられ、当該軸方向は接触面と略平行方向である。
【００１７】
図３Ａは、胎児心音マイクロフォン２０の構成を示す断面図である。当該断面図は、支持部材２０４−１と２０４−２を結ぶ軸を含む。胎児心音マイクロフォン２０は、マイクロフォン素子２０１、内ケース２０２、振動伝達部２０３、支持部材２０４−１、支持部材２０４−２、制振部２０７を有する。マイクロフォン素子２０１は、振動検出方向（下方向）に露出した振動板２０５を有する。振動伝達部２０３の下面（底面）には、妊婦母体表面と接触する接触面２０６を有する。
【００１８】
マイクロフォン素子２０１は、振動板２０５における振動を検出する。マイクロフォン素子２０１は、検出した振動に応じた電気信号（後述する第１音声信号）を信号処理部４０に供給する。マイクロフォン素子２０１は、例えばエレクトリックコンデンサ型、コンデンサ型、圧電型、ダイナミック型等の任意の種別のマイクロフォン素子であればよい。なおマイクロフォン素子２０１は、使用環境や検出対象に応じてその種別が選択されるものであるが、軽量化、小サイズ化、回路信号処理等の観点からエレクトリックコンデンサ型とすることが最も有効である。
【００１９】
マイクロフォン素子２０１と接触する振動板２０５は、振動伝達部２０３と当接している。振動板２０５は、振動伝達部２０３と接する板状の部材であるが、必ずしも板状部材に限られず例えば振動膜であっても良い。
【００２０】
内ケース２０２は、マイクロフォン素子２０１及び振動伝達部２０３の外側面を覆うように配置される。内ケース２０２は、図２に示すように円筒形の形状であるが、必ずしもこれに限られず他の形状（例えば六角筒形、八角筒形等）であっても良い。内ケース２０２の素材は特に限定されないが、例えばアルミニウム、真鍮、ステンレス等の制振性の高い金属、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂等により形成されていれば良い。
【００２１】
振動伝達部２０３は、接触面２０６から検出対象物（振動源）となる妊婦母体表面で発生した胎児心音の振動を振動板２０５に伝達する振動伝達媒体である。振動伝達部２０３は、その音響インピーダンス特性が胎児心音を収集する領域の音響インピーダンス特性に近いものを用いる。ここで被検体内の音響インピーダンスとは、皮膚、皮下組織、臓器、筋肉等の軟組織部、及び骨格からなる硬度組織の伝導音が合成された音響インピーダンスをいう。
【００２２】
振動伝達部２０３は、硬度、ヤング率（弾性率）が高く、かつ耐摺動ノイズ特性が高く、さらに妊婦母体表面との音響インピーダンス差が小さく、振動伝達部２０３内の音速が、生体内の音速とほぼ同等な特性を有するものが好ましい。振動伝達部２０３のショアＡ硬度を４０以上とすることにより、低周波数側の帯域をより低い方向にシフトさせ、高周波数側の帯域をより高い方向にシフトさせ、広帯域化を図ることができる。これにより周波特性を向上させ、胎児心音を高効率で取り出すことが可能となる。振動伝達部２０３のショアＡ硬度の上限値は、ゴム弾性を有する部材についての推奨測定範囲である９０においても好適に適用できるため、測定限界によりショアＡ硬度の好ましい上限値は規定できない。なお、ショアＡ硬度は、ＡＳＴＭ規格（ＡＳＴＭ  Ｄ２２４０）やＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｋ  ６５２３）に記載の方法により行う。
【００２３】
振動伝達部２０３の素材としては、上記の特性を満足するものであれば良いが、好ましい例として粘弾性体やゴム弾性体、特に好ましい例としてシリコーンエストラマー等が挙げられる。すなわち、振動伝達部２０３はシリコーンエストラマーを充填して形成することが望ましい。
【００２４】
振動伝達部２０３は、振動板２０５を介してマイクロフォン素子２０１と当接している。振動伝達部２０３は、図示するように断面形状がストレートコーン形状である。振動伝達部２０３をストレートコーン形状とすることにより、マイクロフォン素子２０１は、フラットな周波数特性を得ることができる。なお、振動伝達部２０３をカーブドコーン形状やパラボリックコーン形状として広帯域化を図ることも可能である。振動伝達部２０３のストレートコーン形状の角度と深さを変化させることにより、周波数特性の調整が可能であり、検出範囲の調整が可能である。ここで検出範囲とは、妊婦母体に接触する胎児心音マイクロフォン２０または３０が胎児心臓の心音のピークを安定して集音できる検出領域である。振動伝達部２０３の口径を大きくすると集音感度が高くなり検出範囲が広くなる。しかしながら振動伝達部２０３の深さ（接触面２０６からマイクロフォン素子２０１までの距離）が大きくなるほど減衰を生じさせる原因となる。
【００２５】
接触面２０６は、音響インピーダンス整合とマイク表面保護を行うための胎児心音伝導層として機能する。また接触面２０６は、妊婦母体と接触するため、十分なクッション性を有することが望ましい。
さらに、胎児心音マイクロフォン２０及び３０を図３Ｂに示す構成とし、振動伝達部２０３の接触面２０３側に胎児心音伝導層２０９を設け、振動伝達部２０３は胎児心音伝導層よりも低いシェアＡ硬度の素材により構成してもよい。振動伝達部２０３として、妊婦母体、胎児心音伝導層２０９及び内ケース２０２との音響インピーダンス差が大きいものを充填させることにより、効果的に外部雑音の減衰を大きくし、雑音混入を抑制することができる。このような胎児心音伝導層２０９を設けた胎児心音マイクロフォンにおいて、胎児心音伝導層２０９のショアＡ硬度を変更し、それぞれのサンプルの測定音の周波数特性をプロットした結果を図１０に示す。図中に示す低音域側周波数、及び高音域側周波数は、最大音圧ピークより−１０ｄＢとなる音圧の低音域側、及び高音域側の周波数を示す。ショアＡ硬度４０以上で低音域側の周波数が低音側にシフトし、高音域の周波数が高音側にシフトしており、帯域幅が増加していることがわかる。よって、胎児心音伝導層２０９のショアＡ硬度は４０以上であることが好ましい。
【００２６】
制振部２０７は、内ケース２０２内において、接触面２０６の平行面から内ケース２０２の外側面と略平行方向に延設されている。さらに制振部２０７は、内ケース２０２及びマイクロフォン素子２０１の上面を覆うように設置されている。制振部２０７は、外部ノイズを遮断する役割を担うため、耐摺動ノイズ特性や耐外部環境ノイズ特性に優れていることが望ましい。制振部２０７は、好ましい例として粘弾性体やゴム弾性体、特に好ましい例として例えばウレタンネストラマー等が挙げられる。
【００２７】
内ケース２０２の外側面には、２つの支持部材２０４−１、２０４−２が備えられている。支持部材２０４−１及び２０４−２は、円筒形状である。かつ支持部材２０４−１及び２０４−２を結ぶ直線は、接触面２０６と略平行である。支持部材２０４−１、２０４−２は、内ケース２０２と同一素材とすることも可能であるし、他の素材を用いて構成してもよい。支持部材２０４−１及び２０４−２は同軸上に設けられ、内ケース２０２と外ケース１００を連結する。
【００２８】
外ケース１００は、内ケース２０２の外側面を覆うように配置される。外ケース１００は、使用者（例えば妊婦本人）が把持する部分である。
【００２９】
外ケース１００は、内側面に支持部材２０４−１及び２０４−２に夫々対応する２つの孔２０８−１、２０８−２を有する。孔２０８−１及び２０８−２は、同軸上に設けられる。孔２０８−１及び２０８−２が支持部材２０４−１及び２０４−２とそれぞれ嵌合する。これにより、外ケース１００と内ケース２０２が連結する。なお孔２０８−１及び２０８−２を支持部材２０４−１及び２０４−２と略同一直径を持つ円筒状の溝とすることにより、内ケース２０２は、支持部材２０４−１及び２０４−２を軸として回転可能に構成される。内ケース２０２が回転可能に構成されることにより、胎児心音集音ユニット１００を妊婦母体表面上で移動させた場合であっても妊婦母体表面に接触面２０６が密着しやすくなる。
【００３０】
外ケース１００の素材は特に限定されないが、例えばアルミニウム、真鍮、ステンレス等の制振性の高い金属、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂等により形成されていれば良い。
【００３１】
なお、図３では２つの支持部材により内ケース２０２と外ケース１００が連結されていたが必ずしもこれに限られず、１つの支持部材により内ケース２０２と外ケース１００が連結さていてもよい。胎児心音マイクロフォン３０の構成は、図３に示す胎児心音マイクロフォン２０と略同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
再び図１を参照する。信号処理部４０には、胎児心音マイクロフォン２０が聴取した胎児心音にかかる信号（以下の記載では第１音声信号とする。）、及び胎児心音マイクロフォン３０が聴取した胎児心音にかかる信号（以下の記載では第２音声信号とする。）が入力される。信号処理部４０は、一定間隔毎（例えば１秒間隔）に第１音声信号と第２音声信号の差分（ｄＢ）を一定期間（例えば０．０５秒）取得し、その平均の差分値を算出する。そして当該差分値が所定の閾値以上であった場合、信号処理部４０は、第１音声信号または第２音声信号のうち音圧の大きい音声信号から他方の音声信号を引いた音声信号を生成し、当該生成した音声信号を胎児心音信号として情報出力部５０に供給する。一方、当該差分値が所定の閾値未満であった場合、信号処理部４０は、第１音声信号と第２音声信号を加算した音声信号を胎児心音信号として情報出力部５０に供給する。
【００３３】
情報出力部５０は、信号処理部４０から入力された胎児心音信号を任意の形式で表示する処理部である。情報出力部５０は、例えばディスプレイ装置と一体化または接続可能に構成される。情報出力部５０は、入力された胎児心音信号を基にディスプレイ装置の表示面に胎児の心拍数を表示する。また情報出力部５０は、胎児心音信号を基に長時間の胎児心音の変化をグラフ化してディスプレイ装置の表示面に表示することも可能である。情報出力部５０は、胎児心音信号を基に胎児心音を音声出力することも可能である。この際に情報出力部５０は、より聞きやすい周波数帯域に変換するピッチシフト処理等を行った上で音声出力をすることも可能である。
【００３４】
情報出力部５０は、簡易的なプリンタ等の印字装置と接続可能または一体化される構成であっても良い。この場合に情報出力部５０は、入力された胎児心音信号を基に胎児心音の遷移を示すグラフ等を印字した印刷紙を出力する。また情報出力部５０は、他の通信装置（たとえば妊婦の持つ携帯電話やスマートフォン）に胎児心音の情報を送信する構成であっても良い。
【００３５】
続いて一般的な胎児の性質等について説明する。胎児は、週齢が若い間には妊婦母体羊水内において約２０分間隔で寝たり起きたりを繰り返し、比較的自由に動き回る。このように胎児の週齢が若い間には、胎児の妊婦母体内での向きは固定されておらず、頻繁に変化する。そのため胎児の週齢が若い間には、胎児の位置を特定しづらいことが知られている。医師による診断では、胎児が週齢２０週程度になった場合、胎児心音が聞き取れる程度の音圧になるとされる。
【００３６】
週齢１６週以降の胎児心臓の大きさ（心横径）を含む各状態の平均値を図４に示す。図４は、胎児の各週齢における平均的な各サイズを示す表である。例えば週齢が１６〜１９週である場合、胎児の体重は約２８０〜３００ｇ、身長約２５〜２６ｃｍ、肩幅約４ｃｍ、心横径約１６〜１９ｍｍである。
【００３７】
胎児心音は胎児の背中側から聴音を行う必要があり、かつ集音部（本実施の形態では胎児心音マイクロフォン２０または３０）が胎児心臓の略直上にあることが必要である。胎児心音は等方的に伝搬しているわけではなく、狭い範囲で指向性を有している。そのため、胎児の姿勢が変化した場合や胎児が移動した場合、集音部を移動させないと胎児心音の聴診が困難になる。
【００３８】
一般的に医師等は、妊婦母体内の胎児が週齢３０週以降の場合には妊婦腹部体表から胎児姿勢を触診により探知することができる。この触診の際に医師等は、まず胎児の片側の肩の位置を探し当てる。胎児の心臓は、両肩の間にある。そこで胎児心音集音ユニット１０を使用する妊婦は、初めに胎児の片側の肩を触診により探索する。そして妊婦は、当該探索した位置に片方の胎児心音マイクロフォン２０を載置し、胎児心音集音ユニット１０を妊婦母体上で滑らせるように移動させることで最適な聴診位置を探索し、胎児心音を集音する。
【００３９】
次に、図５を参照して胎児心音集音ユニット１０による胎児心音の検出動作について説明する。図５は、胎児心音集音ユニット１０を底面（妊婦母体との接触面）から見た概略図を示す。また図５には、月齢１０月の胎児の概念図を合わせて表示している。胎児心音マイクロフォン２０と胎児心音マイクロフォン３０との間を距離Ｌ（胎児心音マイクロフォン２０の接触面の中心位置から胎児心音マイクロフォン３０の接触面の中心位置までの距離。以下、マイク間距離Ｌと記載する。）とし、胎児心音マイクロフォン２０と胎児心音マイクロフォン３０の検出範囲の半径（検出半径）をＲ（以下、検出半径Ｒと記載する。）とする。
【００４０】
上述のように胎児の両肩の間に心臓があり、触診により胎児の片側の肩は検出可能である。そのため、胎児心音マイクロフォン２０（または３０）を片側の肩の位置に配置し、妊婦母体表面を探索する。ここで、マイク間距離Ｌと検出半径Ｒの和が胎児肩幅以上である場合、図示するように胎児心音ユニット１０を移動させることにより胎児心音を漏れなく検出しやすい。すなわち、マイク間距離Ｌ、検出半径Ｒ、及び胎児肩幅の関係は以下の式（１）で示される。
胎児肩幅  ＜＝  マイク間距離Ｌ  ＋  検出半径Ｒ  ―――式（１）
【００４１】
胎児肩幅は、図４に示すように週齢や妊婦毎に異なる。そのため、上記の式（１）における胎児肩幅は、心音が検出できる週齢の胎児が取りうる肩幅の範囲における任意の距離（所定距離）と読み替えることができる。しかしながら、出産直前である月齢１０月の平均胎児肩幅を上述の式（１）の胎児肩幅とすることにより、最も容易に（少ないスキャンで）胎児の心臓位置を検出することができる。
【００４２】
次に検出半径Ｒについて検討する。検出半径ＲがＬの半分よりも小さい場合には、マイク間距離Ｌの区間において胎児心音を検出できない範囲が生じてしまう。そのため、検出範囲Ｒは以下の式（２）を満たす必要がある。
Ｒ  ＞＝  Ｌ／２  ―――式（２）
【００４３】
しかし、検出範囲Ｒを大きくすることにより、マイクロフォン設計の困難性や高コスト化を招いてしまう。そこで図５に示すように胎児心音マイクロフォン２０の検出範囲（図中点線部）と胎児心音マイクロフォン３０の検出範囲（図中点線部）が接するように構成することが望ましい。すなわち、マイク間距離Ｌと検出半径Ｒは以下の式（３）を満たすことが望ましい。
Ｒ ≒  Ｌ／２  ―――式（３）
【００４４】
なお触診により胎児の片側の肩を把握できない場合であっても、上述の式（１）及び（３）を満たす構成を取ることにより、胎児肩幅を包含する広い範囲をカバーできることになり、一方向のスキャンで広い範囲の探索を行うことができる。また式（１）において胎児肩幅（月齢１０月）と、マイク間距離Ｌと検出半径Ｒの和と、が完全に等しい場合、検出半径Ｒを小さく保ったままほぼ全ての胎児肩幅に対応することができる。
【００４５】
（測定例１）
以下に、本実施の形態にかかる胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した第１測定例を示す。図６Ａに当該測定の概念図を示す。なお図６Ａ及び後述の図７Ａでは、胎児心音集音ユニット１０の構造は略記的に示している。当該測定では、胎児心音マイクロフォン２０の略直下に胎児心音が位置するように胎児心音集音ユニット１０を妊婦母体上に載置している。また、マイク間距離Ｌは上述の式（１）を満たし、検出半径Ｒは上述の式（３）を満たす。
【００４６】
図６Ｂは、胎児心音マイクロフォン２０が検出した第１音声信号を示す。図６Ｃは、胎児心音マイクロフォン３０が検出した第２音声信号を示す。なお、第１音声信号及び第２音声信号は、いずれも５０Ｈｚ〜２００Ｈｚのバンドパスフィルター処理を行っている。図６Ｂから明らかなように、胎児心音マイクロフォン２０は、胎児心音のＩ音及びＩＩ音を検出できている。一方、図６Ｃから明らかなように、胎児心音マイクロフォン３０は、胎児心音のＩ音及びＩＩ音が検出できていない。すなわち、胎児の心臓は胎児心音マイクロフォン３０の検出範囲内にはない。
【００４７】
（測定例２）
胎児心音集音ユニット１０を用いて週齢３６週の妊婦母体内の胎児心音を測定した第２測定例を示す。図７Ａに当該測定の概念図を示す。当該測定では、胎児心音マイクロフォン２０と胎児心音マイクロフォン３０との中間に胎児心音が位置するように胎児心音集音ユニット１０を妊婦母体上に載置している。また、マイク間距離Ｌは上述の式（１）を満たし、検出半径Ｒは上述の式（３）を満たす。
【００４８】
図７Ｂは、胎児心音マイクロフォン２０が検出した第１音声信号を示す。図７Ｃは、胎児心音マイクロフォン３０が検出した第２音声信号を示す。なお、第１音声信号及び第２音声信号は、いずれも５０Ｈｚ〜２００Ｈｚのバンドパスフィルター処理を行っている。この場合、図７Ｂから明らかなように、胎児心音マイクロフォン２０は胎児心音のＩ音及びＩＩ音を検出できている。同様に胎児心音マイクロフォン３０は胎児心音のＩ音及びＩＩ音を検出できている。胎児心音マイクロフォン２０の検出した第１音声信号と胎児心音マイクロフォン３０の検出した第２音声信号は、略同レベルであった。
【００４９】
前述のように信号処理部４０は、一定間隔毎（例えば１秒間隔）に第１音声信号と第２音声信号の差分（ｄＢ）を一定期間（例えば０．０５秒）取得する。そして当該差分値が所定の閾値以上であるか否かに応じて信号和または信号差により算出した胎児心音信号を情報出力部５０に供給する。しかし、以下の図８では、この閾値との比較によらず信号差により生成した胎児心音信号を示す。同様に図９では、この閾値との比較によらず信号和により生成した胎児心音信号を示す。
【００５０】
図８Ａは、上述の測定例１において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号差分をモノラル信号とした場合の胎児心音の変化を示すグラフである。図８Ｂは、上述の測定例２において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号差分をモノラル信号とした場合の胎児心音の変化を示すグラフである。図８Ａ及び図８Ｂを比較すると明らかなように、図８Ａの方が出力モノラル信号のＳ／Ｎ（signal-noise ratio）比が高い。この理由を以下に説明する。
【００５１】
胎児心音マイクロフォン２０を胎児心臓の直上に置いた場合（測定例１）、胎児心音マイクロフォン３０の検出範囲に胎児心臓の位置が含まれなくなる。これにより、測定例１では胎児心音マイクロフォン３０が胎児心音とは関係のない雑音のみを集音することになる。そのため、信号差分を取る（第１音声信号から第２音声信号を減算）ことにより雑音を取り除いた品質の良い胎児心音を得ることができるためである。
【００５２】
図９Ａは、上述の測定例１において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号和をモノラル信号とした場合の心音変化を示すグラフである。図９Ｂは、上述の測定例２において両マイクロフォンの集音した音声信号（第１音声信号、第２音声信号）の信号和をモノラル信号とした場合の心音変化を示すグラフである。図９Ｂと図８Ｂを比較すると明らかなように、測定例２において信号和をモノラル信号とした場合（図９Ｂ）の方が信号差をモノラル信号とした場合（図８Ｂ）よりもＳ／Ｎ比が高い。これは測定例２では両マイクロフォンで胎児心音をほぼ均等に集音しているため、信号和を取ることにより胎児心音をより鮮明に得ることができるためである。
【００５３】
このように、各マイクロフォンと胎児心臓との位置関係によって、各マイクロフォンが雑音を集音するか、胎児心音を集音するのかが異なる。よって信号処理部４０は、第１音声信号と第２音声信号の差分が所定の閾値以上であるか否かに応じて信号和を出力するか信号差を出力するかを切り替えることにより、Ｓ／Ｎ比の高い胎児心音信号を出力することができる。ここで上述の閾値は、例えば経験的に定まる値を用いれば良い。
【００５４】
なお信号処理部４０は、第１音声信号と第２音声信号の差分が所定の閾値以上である場合、信号差を出力するのではなく、音圧の大きい音声信号のみを胎児心音信号として出力することも可能である。
【００５５】
続いて、本実施の形態にかかる胎児心音測定装置１の効果について説明する。はじめに上述の式（１）及び式（２）を満たす胎児心音集音ユニット１０の効果について説明する。比較例としてマイク間距離Ｌが極端に狭い場合について考える。この場合、胎児の心臓位置を確実に把握できた場合には胎児心音を適切に聴取することができるが、胎児の心臓位置を把握できなかった場合には胎児心音集音ユニット１０全体での心音検出範囲が狭い。そのため、胎児の心臓位置の把握に手間がかかる。また、マイク間距離Ｌが極端に広い場合について考える。この場合、マイク間距離Ｌ内において胎児心音マイクロフォン２０の探索半径Ｒ及び胎児心音マイクロフォン３０の探索半径Ｒのいずれにも入らない区間が生じてしまう。これにより、胎児心音集音ユニット１０が胎児心臓の略直上にある場合であっても胎児心音を検出できない場合がある。
【００５６】
一方、本実施の形態にかかる胎児心音集音ユニット１０は、上述の式（１）及び式（２）を満たすように構成されている。すなわち胎児心音集音ユニット１０は、胎児肩幅よりも、マイク間距離Ｌと検出半径Ｒの和が大きくなるように構成されている。妊婦は胎児の片側の肩位置を触診により検出し、当該位置の略直上に胎児心音マイクロフォン２０を載置し、胎児心音マイクロフォン３０の位置が変わるように胎児心音集音ユニット１０を移動させることにより胎児肩幅範囲内にある胎児心臓の位置を効率的に検出することができる。すなわち、胎児診療の専門家ではない妊婦であっても胎児心音を容易に検出することができる。
【００５７】
なお胎児の肩の位置を触診では検出できない場合であっても、上述の式（１）及び式（２）を満たす胎児心音集音ユニット１０は、マイク間距離Ｌの区間に胎児心音を検出できない区間が無く、かつ両マイクロフォンの検出範囲の合計範囲は十分に広い範囲をカバーできる。これにより、胎児心臓位置を容易に検出することができる。
【００５８】
また、胎児心音マイクロフォン２０及び胎児心音マイクロフォン３０が上述の式（３）を満たすことにより、胎児心臓位置を適切に検出できるとともに、マイクロフォン設計を容易にすることや設計コストを削減することも可能となる。
【００５９】
また、胎児心音マイクロフォン２０及び３０を図３に示す構成とし、振動伝達部２０３をショアＡ硬度４０以上の素材により構成することにより、妊婦母体との界面において効果的に高音域の胎児心音の減衰を少なくすることができ、高感度かつ広帯域の胎児心音を集音することができる。これは、振動伝達部２０３のショアＡ硬度を４０以上とすることにより、より効率的にヤング率や音速を被検体である妊婦母体表面とほぼ同程度に高く保つことができるためである。
【００６０】
さらに上述のように振動伝達部２０３をはじめとする胎児心音マイクロフォン２０及び３０の内部構造を調整することにより、検出範囲を適宜調整することができる。図３を参照して説明したように胎児心音マイクロフォン２０及び３０は、妊婦母体との音響インピーダンス整合が十分に考慮された構成であるため、精度の高い集音処理を実現することができる。
【００６１】
また胎児心音マイクロフォン２０及び３０は、内部に制振部２０７を有し、外部振動の影響を受けづらくした構成である。これにより、胎児心音以外の雑音の影響を小さくすることが可能となる。
【００６２】
さらに情報出力部５０が任意の形式（ディスプレイ装置にグラフ形式で胎児心音を表示、胎児心音の変化をグラフ形式で印刷して出力、任意の通信装置に情報を送信等）で胎児心音の情報を提示することにより、妊婦は胎児の状況をより正確かつ容易に把握することができる。
【００６３】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【００６４】
例えば胎児心音マイクロフォン２０の検出範囲と胎児心音マイクロフォン３０の検出範囲が多少重なるように構成することも可能である。これにより、マイク間距離Ｌにおける胎児心音の検出漏れの恐れが更に少なくなる。また、胎児心音集音ユニット１０は、例えば妊婦以外の人間（例えば当該妊婦の配偶者）が把持して使用しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１  胎児心音測定装置
１０  胎児心音集音ユニット
２０  胎児心音マイクロフォン
３０  胎児心音マイクロフォン
４０  信号処理部
５０  情報出力部
１００  外ケース
２０１  マイクロフォン素子
２０２  内ケース
２０３  振動伝達部
２０４−１  支持部材
２０４−２  支持部材
２０５  振動板
２０６  接触面
２０７  制振部
２０８−１  孔
２０８−２  孔
２０９  胎児心音伝導層
Ｌ  マイク間距離
Ｒ  検出半径
【図１】
2014045917.tif 000003
【図２】
2014045917.tif 000004
【図３Ａ】
2014045917.tif 000005
【図３Ｂ】
2014045917.tif 000006
【図４】
2014045917.tif 000007
【図５】
2014045917.tif 000008
【図６Ａ】
2014045917.tif 000009
【図６Ｂ】
2014045917.tif 000010
【図６Ｃ】
2014045917.tif 000011
【図７Ａ】
2014045917.tif 000012
【図７Ｂ】
2014045917.tif 000013
【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2014045917.tif 000017
【図９Ｂ】
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【図１０】
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