(57)【要約】  説明される特定の態様によれば、複数の音響検出素子が、他の利点のなかでもとりわけ生理学的モニタリングの改善をもたらすために、さまざまな有益なやり方で使用される。種々の実施の形態において、検出素子を、単一のセンサパッケージ、複数のセンサパッケージ、および監視環境のさまざまな他の戦略的な位置において、好都合に使用することができる。他の態様によれば、皮膚の弾性および取り付けのばらつきを補償するために、１つ以上の圧力平衡路を備える音響センサ支持体が設けられる。圧力平衡路が、検出素子とフレームとによって定められる空洞から大気圧への空気の流れの通り道をもたらすことができる。
2013508029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号であって、雑音が軽減されてなる信号を、非侵襲的に出力するための医療装置であって、
患者の体へと音響に関して結合させられるように構成され、生理学的信号成分と雑音成分とを含む第１の信号を出力するように構成された第１の音響検出素子と、
雑音成分を少なくとも含む第２の信号を出力するように構成された第２の音響検出素子と、
前記第１および第２の信号に応答して雑音が軽減されてなる信号を生成するように構成された雑音減衰器と
を備えており、
前記雑音が軽減されてなる信号が、生理学的信号成分および雑音成分を含んでおり、該雑音が軽減されてなる信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比が、前記第１の信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比よりも大きい医療装置。
【請求項２】
前記第１の音響検出素子が、少なくとも１つの圧電フィルムを備えている請求項１に記載の医療装置。
【請求項３】
前記第２の音響検出素子が、マイクロホンを備えている請求項１または２に記載の医療装置。
【請求項４】
前記第２の音響検出素子が、少なくとも１つの圧電フィルムを備えている請求項１または２に記載の医療装置。
【請求項５】
前記第１および第２の音響検出素子が、別々のパッケージに収容されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項６】
前記第２の音響検出素子が、前記第１の音響検出素子に近接しており、前記第１の音響検出素子と患者との間の音響に関する結合の量が、前記第２の音響検出素子と患者との間の音響に関する結合の量よりも大きい請求項１〜５のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項７】
前記第１の音響検出素子が、医療センサユニットに設けられ、該医療センサユニットが、該医療センサユニットを患者の体へと取り付けるための固定具を備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項８】
前記第２の音響検出素子が、前記医療センサユニットに設けられている請求項７に記載の医療装置。
【請求項９】
ケーブル装置と、該ケーブル装置を使用して前記医療センサユニットへと通信可能に接続することができる医療監視装置とをさらに備えており、前記第２の音響検出素子が、前記医療監視装置または前記ケーブル装置のいずれかに設けられている請求項７に記載の医療装置。
【請求項１０】
前記医療センサユニットが、第１の音響空洞をもたらすように形作られたフレームを備えており、前記第１の音響検出素子が、前記フレームに機械的に組み合わせられ、前記第１の音響空洞を横切って引き張られた少なくとも１つの圧電フィルムを備えている請求項７または８に記載の医療装置。
【請求項１１】
前記フレームが、第２の音響空洞をもたらすようにさらに形作られ、前記第２の音響検出素子が、前記フレームに機械的に組み合わせられ、前記第２の音響空洞を横切って引き張られた少なくとも１つの圧電フィルムを備えている請求項１０に記載の医療装置。
【請求項１２】
前記雑音減衰器が、自動調節の構成要素を備えており、該自動調節の構成要素が、前記第２の信号の少なくとも一部にもとづいて該自動調節の構成要素の前記第１の信号への作用を調節するように構成されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項１３】
前記自動調節の構成要素が、適応フィルタを備えている請求項１２に記載の医療装置。
【請求項１４】
前記雑音減衰器の出力の少なくとも一部にもとづいて生理学的特性を計算するように構成された生理学的特性計算器をさらに備えている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項１５】
前記第２の信号が、前記第１の信号の生理学的信号成分に実質的に相関した生理学的信号成分をさらに含んでおり、前記第１の信号の雑音成分が、前記第２の信号の雑音成分に実質的に非相関である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項１６】
前記雑音減衰器が、少なくとも部分的に、前記第１および第２の信号の実質的に相関した生理学的信号成分を強調し、前記第１および第２の信号の実質的に非相関な雑音信号成分を減衰させることによって、前記雑音が軽減されてなる信号を生成する請求項１５に記載の医療装置。
【請求項１７】
前記第１の音響検出素子および前記第２の音響検出素子が、別々のセンサパッケージに収容され、該別々のセンサパッケージの各々が、患者へと取り付け可能であって、支持フレームの周囲に引き張られて巻き付けられた少なくとも１つの圧電フィルムを備えている請求項１６に記載の医療装置。
【請求項１８】
前記雑音減衰器が、前記第１および第２の検出素子に連絡した生理学的モニタに収容されたプロセッサ上で実行されるソフトウェアモジュールを備えている請求項１〜１７のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項１９】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号であって、雑音が軽減されてなる信号をもたらす方法であって、
患者の体に結合させられた第１の音響検出素子を使用して、生理学的成分と雑音成分とを含む第１の信号を出力するステップと、
第２の音響検出素子を使用して、少なくとも雑音成分を含む第２の信号を出力するステップと、
雑音減衰器を使用して前記第１および第２の信号を処理し、前記第１および第２の信号に応じた雑音が軽減されてなる信号を生成するステップと
を含んでおり、
前記雑音が軽減されてなる信号が、生理学的信号成分および音響雑音成分を含んでおり、該雑音が軽減されてなる信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比が、前記第１の信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比よりも大きい方法。
【請求項２０】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号であって、雑音が軽減されてなる信号を、非侵襲的に生成するための医療装置であって、
音響振動に応答して第１の信号を生成するように構成された少なくとも１つの第１の音響検出素子と、
音響振動に応答して第２の信号を生成するように構成された少なくとも１つの第２の音響検出素子と、
前記第１および第２の信号の少なくとも一方に応答して患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す雑音が軽減されてなる信号を生成するように構成された雑音減衰モジュールと
を備える医療装置。
【請求項２１】
前記雑音減衰モジュールを、前記第２の信号を雑音の基準として使用し、前記第１の信号を生理学的信号として使用するように設定することができる請求項２０に記載の医療装置。
【請求項２２】
前記雑音減衰モジュールを、前記第１の信号を雑音の基準として使用し、前記第２の信号を生理学的信号として使用するようにさらに設定することができる請求項２１に記載の医療装置。
【請求項２３】
患者へと取り付けることが可能であり、前記少なくとも１つの第１の検出素子を支持している第１の音響センサパッケージと、
患者へと取り付けることが可能であり、前記少なくとも１つの第２の検出素子を支持している第２の音響センサパッケージと、
前記雑音減衰モジュールを収容した生理学的モニタハウジングと
をさらに備える請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項２４】
前記第１の信号の主たる生理学的成分が、患者の呼吸音を表し、前記第２の信号の主たる生理学的成分が、患者の心音を表す請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項２５】
第３の信号を生成するように構成された少なくとも１つの第３の音響検出素子をさらに備えており、
前記雑音減衰モジュールを、前記第３の信号を雑音の基準として使用するように設定することができる請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の医療装置。
【請求項２６】
前記雑音減衰モジュールが、前記第２および第３の信号のうちどの１つ以上を雑音の基準として使用するかを決定するように設定される請求項２５に記載の医療装置。
【請求項２７】
前記決定が、前記第２および第３の信号のうち１つ以上に応じたものである請求項２６に記載の医療装置。
【請求項２８】
患者へと取り付けることが可能であり、前記少なくとも１つの第１の検出素子を支持している第１の音響センサパッケージと、
前記雑音減衰モジュールを収容した生理学的モニタハウジングと、
前記第１の音響センサパッケージを前記生理学的モニタハウジングへと通信可能に接続するように構成されたケーブル装置と
をさらに備えており、
前記少なくとも１つの第２および第３の検出素子の１つ以上が、前記ケーブル装置および前記生理学的モニタハウジングのうちの１つ以上に配置されている請求項２７に記載の医療装置。
【請求項２９】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサであって、
センサ支持体と、
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、音響振動に応じた第１の信号を出力するように構成された第１の音響検出素子と、
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、音響振動に応じた第２の信号を出力するように構成された第２の音響検出素子と
を備えており、
前記第１および第２の音響検出素子が、前記第１および第２の信号のどちらよりも高い信号対雑音比を有する雑音が軽減されてなる信号を出力するように構成された雑音減衰器へと、前記第１および第２の信号を供給するように構成されている音響センサ。
【請求項３０】
前記第１および第２の音響検出素子の各々が、第１および第２の電極を備えており、前記第１の音響検出素子の第１および第２の電極の一方が、前記雑音減衰器の第１の入力に連絡しており、前記第２の音響検出素子の第１および第２の電極の一方が、前記雑音減衰器の第２の入力に連絡している請求項２９に記載の音響センサ。
【請求項３１】
前記第１の音響検出素子の前記雑音減衰器に連絡していない方の電極と、前記第２の音響検出素子の前記雑音減衰器に連絡していない方の電極とが、共通の電位へと接続されている請求項３０に記載の音響センサ。
【請求項３２】
前記第１および第２の信号の各々が、生理学的信号成分および音響雑音成分を含んでおり、前記雑音減衰器が、前記第１および第２の信号の生理学的信号成分を少なくともある程度は強め合うように組み合わせ、前記第１および第２の信号の音響雑音成分を少なくともある程度は弱め合うように組み合わせるように構成されている前記請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項３３】
前記第１の信号の生理学的信号成分が、前記第２の信号の生理学的信号成分に実質的に相関しており、前記第１の信号の音響雑音成分が、前記第２の信号の音響雑音成分と実質的に非相関である請求項３２に記載の音響センサ。
【請求項３４】
前記雑音減衰器が、増幅器を備えている請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項３５】
前記第１および第２の信号の各々が、生理学的信号成分および電磁雑音成分を含んでおり、前記雑音が軽減されてなる信号が、前記第１および第２の信号のうちの１つ以上よりも少ない電磁雑音成分を有している請求項２９〜３４のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項３６】
前記雑音減衰器が、コモンモード阻止を使用して前記雑音が軽減されてなる信号を生成する請求項２９〜３５のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項３７】
前記第１および第２の検出素子が、積層された構成にて前記センサ支持体に配置されている請求項２９〜３６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項３８】
前記第１および第２の検出素子の各々が、前記積層された構成における外側部分および前記積層された構成における内側部分を備えており、前記積層の前記外側部分が、前記内側部分の周囲の遮蔽バリアを形成し、該遮蔽バリアが、当該音響センサによって検出される電磁雑音を軽減するように構成されている請求項３７に記載の音響センサ。
【請求項３９】
前記センサ支持体が、音響空洞を備えており、前記第１および第２の検出素子が、前記音響空洞を横切って引き張られている請求項２９〜３８のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項４０】
前記検出素子へと圧力を加えて該検出素子を付勢するように構成された結合用の隆起
をさらに備えており、
該結合用の隆起が、当該音響センサが患者へと取り付けられたときに該音響結合用の隆起を介して前記第１および第２の検出素子へと音響振動を伝達するように構成されている請求項３９に記載の音響センサ。
【請求項４１】
前記第１および第２の検出素子が、圧電フィルムを備えている請求項２９〜４０のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項４２】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力する方法であって、
センサ支持体と、該センサ支持体によって少なくとも部分的に支持された第１の音響検出素子と、該センサ支持体によって少なくとも部分的に支持された第２の音響検出素子とを備えるセンサを用意するステップと、
患者へと結合させた前記第１の音響検出素子を使用して、音響振動に応じた第１の信号を出力するステップと、
患者へと結合させた前記第２の音響検出素子を使用して、音響振動に応じた第２の信号を出力するステップと、
前記第１および第２の信号のどちらよりも高い信号対雑音比を有する雑音が軽減されてなる信号を出力するように構成された雑音減衰器へと、前記第１の信号および前記第２の信号を供給するステップと
を含んでいる方法。
【請求項４３】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサであって、
センサ支持体と、
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、第１の電極および第２の電極を備えている第１の圧電フィルムと、
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、第１の電極および第２の電極を備えている第２の圧電フィルムと
を備えており、
前記第１の圧電フィルムの第１の電極および前記第２の圧電フィルムの第１の電極が、共通の電位へと接続され、前記第１の圧電フィルムの第２の電極および前記第２の圧電フィルムの第２の電極が、雑音減衰器へと接続されている音響センサ。
【請求項４４】
前記第１の圧電フィルムおよび前記第２の圧電フィルムが、積層にて配置されている請求項４３に記載の音響センサ。
【請求項４５】
前記第１および第２の圧電フィルムの各々が、
それぞれの圧電フィルムのうちの前記積層の外側部分に相当する表面に配置された第１の電極コーティングと、
それぞれの圧電フィルムのうちの前記積層の内側部分に相当する表面に配置された第２の電極コーティングと
を備えており、
前記第１の電極コーティングが、前記第２の電極コーティングを電磁雑音から遮蔽するように構成されている請求項４４に記載の音響センサ。
【請求項４６】
患者に関する音響振動であって、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動を、非侵襲的に検出するように構成された音響センサであって、
当該音響センサが患者へと取り付けられたときに患者に関する音響振動を検出するように構成された少なくとも１つの音検出膜と、
音響空洞を定めており、該音響空洞の上方に前記少なくとも１つの検出膜を支持するように構成されたセンサ支持体と
を備えており、
前記センサ支持体が、該センサ支持体の壁に形成された少なくとも１つの圧力平衡路を備えており、該少なくとも１つの圧力平衡路が、前記音響空洞から大気圧へと延びている音響センサ。
【請求項４７】
前記少なくとも１つの圧力平衡路が、少なくとも１つの切り欠きを備えている請求項４６に記載の音響センサ。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの圧力平衡路が、少なくとも１つの穴を備えている請求項４６に記載の音響センサ。
【請求項４９】
前記センサ支持体が、該センサ支持体の両側に同数の圧力平衡路を備えている請求項４６〜４８のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項５０】
前記センサ支持体が、該センサ支持体の両側に３つの圧力平衡路を備えている請求項４９に記載の音響センサ。
【請求項５１】
前記センサ支持体が、該センサ支持体上に対称に配置された少なくとも２つの圧力平衡路を備えている請求項４６〜５０のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項５２】
前記圧力平衡路が、前記少なくとも１つの音検出膜に触れることがない請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの検出膜が、少なくとも２つの検出膜を含んでいる請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項５４】
前記少なくとも２つの検出膜の間に配置された少なくとも１つのスペーサをさらに備える請求項５３に記載の音響センサ。
【請求項５５】
前記スペーサが、前記膜の間に空隙を定めている請求項５４に記載の音響センサ。
【請求項５６】
前記スペーサが、絶縁層を備えている請求項５５に記載の音響センサ。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの膜が、圧電膜を備えている請求項４６〜５６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項５８】
患者に関する音響振動であって、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表している音響振動を、非侵襲的に検出するように構成された音響センサであって、
当該音響センサが患者へと取り付けられたときに患者に関する音響振動を検出するように構成された少なくとも１つの音検出膜と、
前記少なくとも１つの検出膜を患者の皮膚に当接させて支持するように構成されたセンサ支持体と
を備えており、
当該音響センサを患者の皮膚へと取り付けるために使用される力とは実質的に独立して前記少なくとも１つの音検出膜によって検出される音響振動に応答して電気信号をもたらすように構成されている音響センサ。
【請求項５９】
前記音検出膜と前記センサ支持体とによって定められる内部空洞から大気圧へと延びる少なくとも１つの圧力平衡路をさらに備える請求項５８に記載の音響センサ。
【請求項６０】
前記少なくとも１つの圧力平衡路が、前記センサ支持体の壁に形成された切り欠きを含んでいる請求項５９に記載の音響センサ。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの圧力平衡路が、前記センサ支持体の２つの対向する壁の各々に形成された少なくとも１つの切り欠きを含んでいる請求項５９に記載の音響センサ。
【請求項６２】
患者に関する音響振動であって、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表している音響振動を、非侵襲的に検出するように構成された音響センサであって、
当該音響センサが患者へと取り付けられたときに患者に関する音響振動を検出するように構成された少なくとも１つの音検出膜と、
前記少なくとも１つの検出膜を患者の皮膚に当接させて支持するように構成されたセンサ支持体と
を備えており、
患者の皮膚の弾性とは実質的に独立して前記少なくとも１つの音検出膜によって検出される音響振動に応答して電気信号をもたらすように構成されている音響センサ。
【請求項６３】
前記音検出膜と前記センサ支持体とによって定められる内部空洞から大気圧へと延びる少なくとも１つの圧力平衡路をさらに備える請求項６２に記載の音響センサ。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの圧力平衡路が、前記センサ支持体の壁に形成された切り欠きを含んでいる請求項６３に記載の音響センサ。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの圧力平衡路が、前記センサ支持体の２つの対向する壁の各々に形成された少なくとも１つの切り欠きを含んでいる請求項６３に記載の音響センサ。
【請求項６６】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサであって、
センサ支持体と、
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持されており、内側部分および外側部分を備えている第１の音響検出素子と、
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持されており、内側部分および外側部分を備えている第２の音響検出素子と
を備えており、
前記内側部分が、前記外側部分の間に配置され、前記外側部分が、前記内側部分の周囲に電気的遮蔽バリアを形成している音響センサ。
【請求項６７】
前記第１および第２の音響検出素子が、圧電フィルムを備えている請求項６６に記載の音響センサ。
【請求項６８】
前記第１および第２の音響検出素子の前記外側部分に配置されたフラッドな電極コーティングと、前記第１および第２の音響検出素子の前記内側部分に配置された非フラッドな電極コーティングとをさらに備える請求項６６または６７に記載の音響センサ。
【請求項６９】
前記第１の音響検出素子が、
前記内側部分に配置され、該内側部分の表面積のうちの第１の割合を覆う第１の電極コーティングと、
前記外側部分に配置され、該外側部分の表面積のうちの第２の割合を覆う第２の電極コーティングと
を備えており、
前記第２の割合が前記第１の割合よりも大きい請求項６６〜６８のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７０】
前記第２の音響検出素子が、
前記内側部分に配置され、該内側部分の表面積のうちの第１の割合を覆う第１の電極コーティングと、
前記外側部分に配置され、該外側部分の表面積のうちの第２の割合を覆う第２の電極コーティングと
を備えており、
前記第２の割合が前記第１の割合よりも大きい請求項６６〜６９のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７１】
前記第１の音響検出素子が、該第１の音響検出素子の前記外側部分に配置された電極コーティングを備えており、前記第２の音響検出素子が、該第２の音響検出素子の前記外側部分に配置され、前記第１の圧電フィルムの前記外表面に配置された前記電極コーティングと共通の電位に接続された電極コーティングを備えている請求項６６に記載の音響センサ。
【請求項７２】
前記第１の音響検出素子が、音響振動に応答して第１の信号を生成し、該第１の信号を雑音減衰器へと供給し、前記第２の音響検出素子が、音響振動に応答して第２の信号を生成し、該第２の信号を前記雑音減衰器へと供給し、前記雑音減衰器が、前記第１および第２の信号に応答し、該第１または第２の信号のどちらよりも高い信号対雑音比を有する雑音が軽減されてなる信号を生成する請求項６６〜７１のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７３】
前記遮蔽バリアが、当該センサに入射する電磁雑音を前記第１の信号と前記第２の信号との間に実質的に均等に分配する請求項６６〜７２のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７４】
前記第１の信号の電磁雑音が、前記第２の信号の電磁雑音と実質的に同位相である請求項７３に記載の音響センサ。
【請求項７５】
前記センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、前記第１および第２の音響検出素子の間に配置された少なくとも１つのさらなる音響検出素子をさらに備える請求項６６〜７４のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７６】
前記第１の音響検出素子および前記第２の音響検出素子の各々が、それぞれの外側部分に配置された導電インクを備えている請求項６６〜７６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７７】
前記第１の音響検出素子の前記内側部分と前記第２の音響検出素子の前記内側部分との間に配置された中間層をさらに備えており、
該中間層が、前記第１および第２の音響検出素子を互いに電気的に絶縁するように構成されている請求項６６〜７６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項７８】
前記中間層が、前記第１および第２の音響検出素子の間に実質的に耐水性のシールを形成する請求項７７に記載の音響センサ。
【請求項７９】
前記第１の音響検出素子の前記内側部分と前記第２の音響検出素子の前記内側部分との間に配置された接着層をさらに備えており、
該接着層が、前記音響検出素子の機械的な有効領域が音響振動に応答して一緒に動くように、前記内側部分を少なくとも部分的に貼り合わせるように構成されている請求項６６〜７８のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項８０】
患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサを製造する方法であって、
内側部分および外側部分を備える第１の音響検出素子を用意するステップと、
内側部分および外側部分を備える第２の音響検出素子を用意するステップと、
前記第１の音響検出素子をセンサ支持体へと取り付けるステップと、
前記第２の検出素子を前記センサ支持体へと前記第１の音響検出素子を覆って取り付けるステップと
を含んでおり、
前記第１および第２の音響検出素子の前記内側部分が、前記第１および第２の音響検出素子の前記外側部分の間に配置され、前記外側部分が、前記内側部分の周囲に電気的遮蔽バリアを形成する方法。
【請求項８１】
接着材料からなる中間層を前記センサ支持体へと前記第１の音響検出素子を覆って取り付けるステップをさらに含んでおり、
該中間層が、前記第１の検出素子の機械的な有効領域が音響振動に応答して前記第２の検出素子の機械的な有効領域と一緒に動くように、前記第１および第２の音響検出素子の前記内側部分を少なくとも部分的に互いに貼り合わせる請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
患者に関する音響振動であって、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動を、非侵襲的に検出するように構成された音響センサであって、
センサ支持体と、
前記センサ支持体によって支持された第１および第２の検出膜と
を備えており、
前記第１および第２の検出膜の各々が、該第１および第２の検出膜の各々の両面に第１および第２の表面を備えており、
前記第１および第２の検出膜が、前記第１の表面が互いに面するように整列させられ、前記第１の表面が、患者の生理学的パラメータを表す電気信号をもたらすように構成される一方で、前記第２の表面が、前記第１の表面の周囲に電気的遮蔽をもたらすように構成されている音響センサ。
【請求項８３】
前記第２の表面が、同じ電位へと電気的に接続されるように構成されている請求項８２に記載の音響センサ。
【請求項８４】
前記第１の表面の間に配置されたスペーサをさらに備える請求項８２または８３に記載の音響センサ。
【請求項８５】
前記スペーサが、前記第１の表面の間に空隙を定めている請求項８４に記載の音響センサ。
【請求項８６】
前記スペーサが、絶縁材料を含んでいる請求項８４または８５に記載の音響センサ。
【請求項８７】
前記第１および第２の膜が、圧電材料を含んでいる請求項８２〜８６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００９年１０月１５日付の米国特許仮出願第６１／２５２，０９９号および２０１０年３月１２日付の米国特許仮出願第６１／３１３，６４５号について、米国特許法第１１９条（ｅ）の規定による優先権の利益を主張し、これらの米国特許仮出願の両方の開示の全体が、ここでの言及によって本明細書に援用される。
【０００２】
さらに、本出願は、以下の米国特許出願に関係があり、これらの米国特許出願の開示は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。
出願番号    出願日    名称    代理人事件番号
60/893853  03/08/07  複数のパラメータ生理学的モニタ  MCAN.014PR
60/893850  03/08/07  情報要素を備える後方互換性生理学的センサ  MCAN.015PR
60/893858  03/08/07  生理学的モニタリング用の複数のパラメータセンサ  MCAN.016PR
60/893856  03/08/07  高速ゲイン調整データ取得を伴う生理学的モニタ  MCAN.017PR
12/044883  03/08/08  音響モニタを用いて生理学的条件を決定するためのシステムおよび方法  MCAN.014A
61/252083  10/15/09  生理学的情報の表示  MCAN.019PR
##/######  10/14/10  双方向生理学的情報表示装置  MCAN.019A1
##/######  10/14/10  双方向生理学的情報表示装置  MCAN.019A2
61/141584  12/30/08  音響センサアセンブリ  MCAN.030PR
61/252076  10/15/09  音響センサアセンブリ  MCAN.030PR2
12/643939  12/21/09  音響センサアセンブリ  MCAN.030A
##/######  10/14/10  複数の検出素子を有する音響呼吸監視センサ  MCAN.033A
##/######  10/14/10  複数の検出素子を有する音響呼吸監視センサ  MCAN.033A2
##/######  10/14/10  複数の検出素子を有する音響呼吸監視センサ  MCAN.033A3
##/######  10/14/10  音響患者センサ  MCAN.033A4
##/######  10/14/10  音響呼吸モニタリングシステムおよび方法  MCAN.034A
61/252062  10/15/09  低ノイズケーブルハブを備える脈拍酸素飽和度測定システム  MCAN.035PR
61/265730  12/01/09  音響センサを備える脈拍酸素飽和度測定システム  MCAN.035PR3
##/######  10/14/10  低ノイズケーブルハブを備える脈拍酸素飽和度測定システム  MCAN.035A
##/######  10/14/10  生理学的音響モニタリングシステム  MCAN.046A
61/331087  05/04/10  音響呼吸表示装置  MASIMO.800PR2
61/391098  10/08/10  音響モニタ  MCAN-P001
【０００３】
本明細書に記載される実施の形態の多くは、上記の関連出願に記載の実施の形態と両立できる。さらに、本明細書に記載される特徴の一部またはすべては、上記出願に記載の特徴の多くと一緒に使用、または他のやり方で組み合わせることができる。
【背景技術】
【０００４】
「圧電効果」は、結晶に機械的な応力が加わるときに、結晶の特定の面の間に電位および電流が現れることである。機械的な変形を電圧へと変換することができるため、圧電性結晶は、トランスデューサ、ひずみゲージ、およびマイクロホンなどといったデバイスにおいて、広く使用されている。しかしながら、結晶をこれらの用途の多くにおいて使用可能にする前に、結晶を用途の要件に適した形態にしなければならない。多くの用途（とくには、音波の対応する電気信号への変換を含む用途）においては、圧電膜が使用されている。
【０００５】
圧電膜は、典型的には、ポリフッ化ビニリデン・プラスチック・フィルムから製造される。プラスチックを高い分極電圧のもとに置きつつ引き伸ばすことによって、フィルムに圧電特性が与えられる。フィルムを引き伸ばすことによって、フィルムが分極させられ、プラスチックの分子構造が整列させられる。導電性金属（典型的には、ニッケル−銅）が、コネクタを取り付けることができる電極コーティングを形成すべく、フィルムのそれぞれの面に付着させられる。
【０００６】
圧電膜は、０．００１Ｈｚ〜１ＧＨｚの間の広い周波数範囲、水および人体組織に近い低い音響インピーダンス、高い絶縁耐力、良好な機械的強度、耐湿性、ならびに多くの化学物質に対して不活性であることなど、圧電膜を音の検出における使用に関して興味深いものにするいくつかの属性を有している。
【０００７】
大きくは上述の属性ゆえに、圧電膜は、音波の捕捉および電気信号への変換にきわめて適しており、したがって身体音の検出に用途が見出されている。しかしながら、信頼できる音響センサについて、ニーズが依然として存在しており、とりわけ雑音の多い環境における身体音の測定に適した音響センサについて、ニーズが依然として存在している。
【発明の概要】
【０００８】
本明細書に記載される音響センサおよび生理学的モニタリングシステムの実施の形態は、雑音の多い環境や、応力、ひずみ、または運動が患者に関してセンサへと加わる可能性がある状況など、種々の条件下で身体音の正確かつ堅実な測定をもたらすように構成される。
【０００９】
本明細書に記載される特定の実施の形態は、検出素子が１つだけである設計に適合するが、特定の態様によれば、生理学的モニタリングの向上をもたらすために、複数の音響検出素子が使用される。例えば、複数の音響検出素子を、患者へと結合させられる１つ以上のセンサパッケージおよび／または監視環境内の種々の他の場所（患者へと結合させられることがない１つ以上のセンサパッケージまたは他の構成要素など）に備えることができる。
【００１０】
いくつかの構成においては、複数の音響検出素子が、ただ１つの音響センサパッケージに好都合に配置される。そのようないくつかの実施の形態においては、検出素子間の物理的および／または電気的な対称性を利用することができる。例えば、いくつかの場合において、２つ以上の検出素子の電極を、電気的遮蔽の改善、信号対雑音比の向上、ならびに設計の複雑さの軽減および関連のコストの削減をもたらすように接続することができる。そのような一構成においては、複数の検出素子が積層されてセンサフレームまたは他の支持構造体へと配置される。一般に、遮蔽を、物理的に別の構成要素を使用するのではなく、検出素子と一体の１つ以上の部位を使用して有益に達成することができる。
【００１１】
本明細書に記載されるシステムおよび方法は、雑音の補償をさまざまなやり方で達成する。例えば、検出素子（または、検出素子のグループ）を、生理学的信号検出素子によって対象の生理学的信号（例えば、呼吸音、心音、または消化音）を表す成分および邪魔な雑音成分の両方を有する生理学的信号がもたらされるように配置することができる。他方で、少なくとも１つの他の検出素子によって基準信号がもたらされる。基準信号は、例えば有意な雑音成分を含むことができるが、対象の生理学的成分を有意には含まず、雑音成分が軽減された生理学的信号を生成するために好都合に使用することが可能である。例えば、特定の実施の形態は、雑音成分を減衰させるために適応フィルタ技法を使用する。種々の実施の形態において、雑音成分はさまざまな発生源から由来する可能性があり、これらに限られるわけではないが、周囲雑音、患者から生じる邪魔な身体音（例えば、呼吸音、心音、または消化音）、皮膚に結合する装置（例えば、外科用または他の医療機器）からの雑音、などを含むことができ、そのさらなる具体的な例が、本明細書に提示される。
【００１２】
さらに、特定の態様によれば、検出素子を複数のモードに選択的に設定できる。例えば、検出素子を、所望に応じて生理学的信号検出素子または雑音検出素子のいずれかに設定することができる。１つの例示の例として、第１のセンサが呼吸音の検出に使用される一方で、第２のセンサが心音の検出に使用される。第１の監視モードにおいて、システムが対象の呼吸音を検出するために第１のセンサを使用し、呼吸音への心音（および／または他の邪魔な雑音）の影響を最小にするために、第２のセンサを雑音基準センサとして使用する。反対に、システムは、第１のセンサが第２のセンサによって生成される信号への呼吸音（および／または他の邪魔な雑音）の影響を軽減するための基準センサとして使用される第２のモードへと切り換わることができる。選択的な検出素子の設定を取り入れた幅広くさまざまな実施の形態が、本明細書に記載される。
【００１３】
さらに、検出素子（または、検出素子のグループ）を、それらの出力信号のうちの共通の発生源（例えば、患者の体）から由来する成分が相関し、あるいは他の形でおおむね類似するように、お互いに対して配置することができる。他方で、邪魔な雑音源から由来する信号成分は、非相関となり、あるいは他の形で特定の非類似性（例えば、位相または時間のずれ）を有すると予想できる。そのような場合、第１および第２の音響検出素子からの出力信号を、２つの信号間の共通性を強調する一方で、相違を減衰させるやり方で、組み合わせることが可能である。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、音響センサが、フレームまたは他の支持構造体によって支持された１つ以上の検出素子を備える。検出素子が、特定の位置においてフレームに接触し、他の位置ではフレームから離れている。検出素子およびフレームが、検出素子が患者から受信される音響信号に応答して振動する空洞を定める。しかしながら、皮膚の弾性および音響センサを患者の皮膚へと取り付けるために使用される力が、検出素子とフレームとによって定められる空洞の容積および／または気圧に影響を及ぼす可能性がある。皮膚の弾性および取り付け力のばらつきが、空洞の共振のばらつきにつながる可能性があり、センサの性能に望ましくないばらつきを生じさせる可能性がある。例えば、きわめて弾性的な皮膚へと取り付けられた音響センサは、より固い皮膚または引き締まった皮膚へと取り付けられた音響センサとは異なる出力信号をもたらす可能性がある。同様に、患者の皮膚への取り付けが緩い音響センサは、患者の皮膚にしっかりと取り付けられた音響センサとは異なる出力信号をもたらす可能性がある。
【００１５】
皮膚の弾性および取り付けのばらつきを補償するために、一実施の形態においては、音響センサの支持体が、１つ以上の圧力平衡路を備える。圧力平衡路は、検出素子とフレームとによって定められる空洞から大気圧への空気の流れの通り道を提供する。検出の際に空洞内の圧力を周囲と平衡させることによって、センサの性能のばらつきを軽減および／または排除することができる。いくつかの実施の形態においては、圧力平衡路が、センサの空洞の内部から大気圧に連絡した場所まで延びる１つ以上の穴、切り欠き、ポート、または溝を備える。
【００１６】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号であって、雑音が軽減されてなる信号を、非侵襲的に出力するための医療装置が提供される。いくつかの実施の形態において、この医療装置が、患者の体へと音響に関して結合させられるように構成された第１の音響検出素子を備え、この第１の音響検出素子が、生理学的信号成分と雑音成分とを含む第１の信号を出力するように構成される。さらに医療装置は、雑音成分を少なくとも含む第２の信号を出力するように構成された第２の音響検出素子を備える。いくつかの実施の形態の医療装置は、前記第１および第２の信号に応答して雑音が軽減されてなる信号を生成するように構成された雑音減衰器を備える。雑音が軽減されてなる信号は、生理学的信号成分および雑音成分を含むことができる。特定の実施の形態では、雑音が軽減されてなる信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比が、前記第１の信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比よりも大きい。
【００１７】
特定の態様によれば、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号であって、雑音が軽減されてなる信号をもたらす方法が提供される。この方法は、患者の体に結合させられた第１の音響検出素子を使用して第１の信号を出力するステップを含むことができる。この信号は、生理学的成分および雑音成分を含むことができる。この方法が、第２の音響検出素子を使用して、少なくとも雑音成分を含む第２の信号を出力するステップをさらに含むことができる。特定の実施の形態において、この方法は、雑音減衰器を使用して前記第１および第２の信号を処理し、前記第１および第２の信号に応じた雑音が軽減されてなる信号を生成するステップをさらに含む。雑音が軽減されてなる信号は、生理学的信号成分および音響雑音成分を含むことができる。特定の実施の形態では、雑音が軽減されてなる信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比が、前記第１の信号における雑音成分に対する生理学的信号成分の比よりも大きい。
【００１８】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号であって、雑音が軽減されてなる信号を、非侵襲的に生成するための医療装置が提供される。この医療装置は、音響振動に応答して第１の信号を生成するように構成された少なくとも１つの第１の音響検出素子を備えることができる。特定の実施の形態の医療装置は、音響振動に応答して第２の信号を生成するように構成された少なくとも１つの第２の音響検出素子をさらに備える。特定の実施の形態において、この医療装置が、前記第１および第２の信号の少なくとも一方に応答して患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す雑音が軽減されてなる信号を生成するように構成された雑音減衰モジュールをさらに備える。
【００１９】
いくつかの実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための医療センサが提供される。この医療センサは、第１の信号を生成するための第１の音響検出素子を備えることができる。さらに医療センサは、第２の信号を生成するための第２の音響検出素子を備えることができる。第１および第２の信号が、いくつかの実施の形態において、第１または第２の信号の雑音成分を軽減するように構成された雑音減衰器へと供給されるように構成される。
【００２０】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサが提供される。特定の実施の形態において、この音響センサは、センサ支持体を備える。さらに音響センサは、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、音響振動に応じた第１の信号を出力するように構成された第１の音響検出素子を備えることができる。いくつかの実施の形態の音響センサは、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、音響振動に応じた第２の信号を出力するように構成された第２の音響検出素子を備える。いくつかの実施の形態において、第１および第２の音響検出素子が、第１および第２の信号のどちらよりも高い信号対雑音比を有する雑音が軽減されてなる信号を出力するように構成された雑音減衰器へと、第１および第２の信号を供給するように構成される。
【００２１】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力する方法が提供される。この方法は、センサ支持体と、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持された第１の音響検出素子と、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持された第２の音響検出素子とを備えるセンサを用意するステップを含むことができる。この方法は、第１の音響検出素子を使用して第１の信号を出力するステップをさらに含むことができる。特定の実施の形態において、第１の信号は音響振動に応じており、第１の音響検出素子が患者へと結合させられる。この方法が、第２の音響検出素子を使用して第２の信号を出力するステップを含むことができる。特定の実施の形態において、第２の信号は音響振動に応じており、第２の音響検出素子が患者へと結合させられる。特定の実施の形態において、この方法は、第１および第２の信号のどちらよりも高い信号対雑音比を有する雑音が軽減されてなる信号を出力するように構成された雑音減衰器へと、第１の信号および第２の信号を供給するステップを含む。
【００２２】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサが提供される。この音響センサは、センサ支持体と、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、第１の電極および第２の電極を備えている第１の圧電フィルムとを備えることができる。特定の実施の形態において、このセンサが、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、第１の電極および第２の電極を備えている第２の圧電フィルムを備える。いくつかの実施の形態において、第１の圧電フィルムの第１の電極および第２の圧電フィルムの第１の電極が、共通の電位へと接続され、第１の圧電フィルムの第２の電極および第２の圧電フィルムの第２の電極が、雑音減衰器へと接続される。
【００２３】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサが提供される。いくつかの実施の形態において、この音響センサが、センサ支持体を備える。いくつかの実施の形態において、この音響センサが、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、内側部分および外側部分を備えている第１の音響検出素子を備える。いくつかの実施の形態において、この音響センサが、センサ支持体によって少なくとも部分的に支持され、内側部分および外側部分を備えている第２の音響検出素子を備える。特定の実施の形態において、この音響センサが、前記内側部分が前記外側部分の間に配置され、前記外側部分によって前記内側部分の周囲に電気的遮蔽バリアが形成されるように構成されている。
【００２４】
特定の実施の形態においては、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動に応じた信号を非侵襲的に出力するための音響センサを製造する方法が提供される。この方法は、内側部分および外側部分を備える第１の音響検出素子を用意するステップを含むことができる。さらにこの方法は、内側部分および外側部分を備える第２の音響検出素子を用意するステップを含むことができる。特定の実施の形態において、この方法は、第１の音響検出素子をセンサ支持体へと取り付けるステップを含む。この方法は、いくつかの実施の形態において、第２の検出素子をセンサ支持体へと第１の音響検出素子を覆って取り付けるステップを含む。特定の実施の形態において、第１および第２の音響検出素子の前記内側部分が、第１および第２の音響検出素子の前記外側部分の間に配置され、前記外側部分が、前記内側部分の周囲に電気的遮蔽バリアを形成する。
【００２５】
いくつかの実施の形態においては、患者に関する音響振動であって、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表す音響振動を、非侵襲的に検出するように構成された音響センサが提供される。このセンサは、センサ支持体と、センサ支持体によって支持された第１および第２の検出膜とを備えることができ、前記第１および第２の検出膜の各々が、該第１および第２の検出膜の各々の両面に第１および第２の表面を備える。いくつかの実施の形態において、第１および第２の検出膜が、前記第１の表面が互いに面するように整列させられる。いくつかの実施の形態において、前記第１の表面が、患者の生理学的パラメータを表す電気信号をもたらすように構成される一方で、前記第２の表面が、前記第１の表面の周囲に電気的遮蔽をもたらすように構成される。
【００２６】
いくつかの実施の形態においては、患者に関する音響振動を非侵襲的に検出するように構成された音響センサが提供される。音響振動は、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表すことができる。特定の実施の形態において、このセンサが、当該音響センサが患者へと取り付けられたときに患者に関する音響振動を検出するように構成された少なくとも１つの音検出膜を備える。さらにセンサが、音響空洞を定めており、この音響空洞の上方に前記少なくとも１つの検出膜を支持するように構成されたセンサ支持体を備えている。センサ支持体が、センサ支持体の壁に形成された少なくとも１つの圧力平衡路を備えており、この少なくとも１つの圧力平衡路が、前記音響空洞から大気圧へと延びている。
【００２７】
特定の実施の形態において、音響センサが、患者に関する音響振動であって、患者の１つ以上の生理学的パラメータを表している音響振動を、非侵襲的に検出するように構成される。このセンサが、当該音響センサが患者へと取り付けられたときに患者に関する音響振動を検出するように構成された少なくとも１つの音検出膜を備えることができる。さらにセンサは、前記少なくとも１つの検出膜を患者の皮膚に当接させて支持するように構成されたセンサ支持体を備えることができる。いくつかの実施の形態において、このセンサが、当該音響センサを患者の皮膚へと取り付けるために使用される力とは実質的に独立して前記少なくとも１つの音検出膜によって検出される音響信号に応答して電気信号をもたらすように構成される。
【００２８】
本発明の開示を要約する目的において、本発明の特定の態様、利点、および新規な特徴を、本明細書において説明した。本明細書に開示される本発明のあらゆる特定の実施の形態において、必ずしもそのような利点のすべてを達成できなくてもよいことを、理解すべきである。すなわち、本明細書に開示される発明を、必ずしも本明細書において教示または示唆されうるとおりの他の利点を達成することなく、本明細書に教示のとおりの１つの利点または利点群を達成または最適化する様相で、具現化または実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
図面の全体を通して、参照番号は、参照の対象の構成要素の間の対応関係を示すために再使用されることがある。図面は、本明細書に記載の本発明の実施の形態を説明するために提示されており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３０】
【図１Ａ】本発明の実施の形態による生理学的モニタリングシステムを説明するブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態による生理学的モニタリングシステムを説明するブロック図である。
【００３１】
【図１Ｃ】本発明の実施の形態によるセンサシステムの一部分を説明する上方からの斜視図である。
【００３２】
【図２Ａ】第１および第２の生理学的信号音響検出素子と、第１および第２の両方の生理学的信号音響検出素子を患者の体へと音響的に結合させるための少なくとも１つの音響カプラと、を備える患者センサの典型的な実施の形態のブロック図である。
【図２Ｂ】第１および第２の生理学的信号音響検出素子と、第１および第２の両方の生理学的信号音響検出素子を患者の体へと音響的に結合させるための少なくとも１つの音響カプラと、を備える患者センサの典型的な実施の形態のブロック図である。
【００３３】
【図３Ａ】２つ以上の音響検出素子からの生理学的信号を組み合わせることによって信号対雑音比を向上させる回路の実施の形態の概略図である。
【００３４】
【図３Ｂ】積層の構成に配置された２つ以上の音響検出素子からの生理学的信号を組み合わせることによって信号対雑音比を向上させる回路の実施の形態の概略図である。
【００３５】
【図４Ａ】第１および第２の音響検出素子を積層された構成にて備えている音響センサの実施の形態の断面概略図である。
【００３６】
【図４Ｂ】図４Ａの第１および第２の積層された検出素子の一部分の断面概略図を示している。
【００３７】
【図５Ａ】積層された構成での使用に合わせた電極コーティングの構成を有している典型的な音響検出素子の図を示している。
【図５Ｂ】積層された構成での使用に合わせた電極コーティングの構成を有している典型的な音響検出素子の図を示している。
【図５Ｃ】積層された構成での使用に合わせた電極コーティングの構成を有している典型的な音響検出素子の図を示している。
【図５Ｄ】積層された構成での使用に合わせた電極コーティングの構成を有している典型的な音響検出素子の図を示している。
【００３８】
【図６Ａ】それぞれ複数の検出素子が組み込まれる本明細書に記載の実施の形態によるセンサの上方および下方からの分解斜視図である。
【図６Ｂ】それぞれ複数の検出素子が組み込まれる本明細書に記載の実施の形態によるセンサの上方および下方からの分解斜視図である。
【００３９】
【図７】雑音補償の機能を有する典型的な音響生理学的モニタリングシステムのブロック図である。
【００４０】
【図８】第１および第２の音響検出素子を備える音響センサを有している音響生理学的モニタリングシステムの実施の形態のブロック図である。
【００４１】
【図９Ａ】第１および第２の音響検出素子を別々の音響センサに配置して有している音響生理学的モニタリングシステムの実施の形態のブロック図である。
【００４２】
【図９Ｂ】第１の音響検出素子を備える音響センサと、第２の音響検出素子を備える生理学的モニタユニットと、を有している音響生理学的モニタリングシステムの実施の形態のブロック図である。
【００４３】
【図９Ｃ】特定の実施の形態に従って患者へと適用される２つの音響センサを備えている典型的なシステムを示している。
【図９Ｄ】特定の実施の形態に従って患者へと適用される２つの音響センサを備えている典型的なシステムを示している。
【００４４】
【図１０】患者の体への音響的結合のための音響カプラを有している生理学的信号音響検出素子と、雑音音響検出素子と、を備える音響センサの実施の形態のブロック図である。
【００４５】
【図１１】自身と患者の体との間の音響的結合を高めるための音響カプラを有している生理学的信号音響検出素子と、自身と患者の体との間の音響的結合を減らすための音響デカプラを有している雑音音響検出素子と、を備える音響センサの実施の形態のブロック図である。
【００４６】
【図１２】生理学的信号音響検出素子と雑音音響検出素子とを備える音響センサの実施の形態の断面概略図である。
【００４７】
【図１３】生理学的信号音響検出素子と雑音音響検出素子とを備える音響センサの別の実施の形態の断面概略図である。
【００４８】
【図１４】生理学的信号音響検出素子と雑音音響検出素子とを備える音響センサの別の実施の形態の断面概略図である。
【００４９】
【図１５】圧電生理学的信号音響検出素子と別途の雑音マイクロホンとを備える音響センサの実施の形態の断面概略図である。
【００５０】
【図１６】雑音を含む音響生理学的信号の時間プロットおよび雑音の時間プロットを示している。
【００５１】
【図１７】音響生理学的モニタリングシステムの雑音減衰器の実施の形態のブロック図である。
【００５２】
【図１８】音響生理学的モニタリングシステムの信号品質計算器の実施の形態のブロック図である。
【００５３】
【図１９Ａ】本発明の実施の形態によるセンサアセンブリの一部分を示す上方からの斜視図である。
【００５４】
【図１９Ｂ】それぞれ図１９Ａのセンササブアセンブリおよび取り付けサブアセンブリを含むセンサの上方および下方からの斜視図である。
【図１９Ｃ】それぞれ図１９Ａのセンササブアセンブリおよび取り付けサブアセンブリを含むセンサの上方および下方からの斜視図である。
【００５５】
【図１９Ｄ】それぞれ図１９Ａ〜１９Ｃのセンササブアセンブリの上方および下方からの分解斜視図である。
【図１９Ｅ】それぞれ図１９Ａ〜１９Ｃのセンササブアセンブリの上方および下方からの分解斜視図である。
【００５６】
【図１９Ｆ】支持フレームの実施の形態の上方からの斜視図を示している。
【００５７】
【図２０Ａ】図１９Ａのセンサアセンブリにおいて使用することができる本発明の実施の形態による検出素子の斜視図である。
【００５８】
【図２０Ｂ】図２０Ａの検出素子の線２０Ｂ−２０Ｂに沿った断面図である。
【００５９】
【図２０Ｃ】折り曲げられた構成にて図示されている図２０Ａおよび図２０Ｂの検出素子の断面図である。
【００６０】
【図２１】図１９Ｄに示した線２１−２１に沿って得た図１９Ａ〜１９Ｅのカプラの断面図である。
【００６１】
【図２２Ａ】図１９Ｂおよび図１９Ｃのセンササブアセンブリの線２２Ａ−２２Ａおよび２２Ｂ−２２Ｂにそれぞれ沿った断面図である。
【図２２Ｂ】図１９Ｂおよび図１９Ｃのセンササブアセンブリの線２２Ａ−２２Ａおよび２２Ｂ−２２Ｂにそれぞれ沿った断面図である。
【００６２】
【図２３Ａ】本発明の別の実施の形態によるセンサアセンブリの一部分を示す上方からの斜視図である。
【００６３】
【図２３Ｂ】それぞれ図２３Ａのセンササブアセンブリおよび取り付けサブアセンブリを含むセンサの上方および下方からの斜視図である。
【図２３Ｃ】それぞれ図２３Ａのセンササブアセンブリおよび取り付けサブアセンブリを含むセンサの上方および下方からの斜視図である。
【００６４】
【図２３Ｄ】それぞれ図２３Ａ〜２３Ｃのセンササブアセンブリの上方および下方からの分解斜視図である。
【図２３Ｅ】それぞれ図２３Ａ〜２３Ｃのセンササブアセンブリの上方および下方からの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
種々の実施の形態を、添付の図面を参照しつつ、以下で説明する。それらの実施の形態は、あくまでも例として図示および説明され、本発明を限定しようとするものではない。
【００６６】
種々の実施の形態において、生理学的モニタリングシステムにおいて機能するように構成された音響センサは、患者の種々の生理学的パラメータのいずれかを測定および／または究明する音響信号処理システムを備える。例えば、ある実施の形態においては、生理学的モニタリングシステムが、音響モニタを備える。音響モニタは、呼吸数、呼気流、１回換気量、分時換気量、無呼吸継続時間、呼吸音、水泡音（ｒｉｌｅｓ）、いびき音（ｒｈｏｎｃｈｉ）、喘鳴（ｓｔｒｉｄｏｒ）、ならびに音量の減少または気流の変化などの呼吸音の変化、などといった患者の種々の呼吸パラメータのいずれかを究明できる音響呼吸モニタであってよい。加えて、いくつかの事例では、音響信号処理システムが、プローブ外れの検出に役立つ心拍、心音（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、および心雑音）、ならびに正常音から心雑音への変化または水分過負荷を知らせる分裂心音などの心音の変化など、他の生体音を監視する。さらに、音響信号処理システムは、（１）さらなる心音の検出のために胸を覆う第２のプローブを使用することができ、（２）ユーザの入力を最小限にとどめること（例、身長）ができ、さらには／あるいは（３）患者のデモグラフィを自動的に入力するためのＨｅａｌｔｈ  Ｌｅｖｅｌ  ７（ＨＬ７）インターフェイスを使用することができる。
【００６７】
特定の実施の形態においては、生理学的モニタリングシステムが、患者の心臓系が生じさせる電気信号を測定および／または究明する心電計（ＥＣＧまたはＥＫＧ）を備える。ＥＣＧは、電気信号を測定するための１つ以上のセンサを備える。いくつかの実施の形態においては、電気信号が、音響信号を得るために使用されるセンサと同じセンサを使用して得られる。
【００６８】
さらに他の実施の形態においては、生理学的モニタリングシステムが、他の所望の生理学的パラメータを割り出すために使用される１つ以上の追加のセンサを備える。例えば、いくつかの実施の形態においては、光電脈波センサが、酸素ヘモグロビン、一酸化炭素ヘモグロビン、メトヘモグロビン、他のディスヘモグロビン（ｄｙｓｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ）、総ヘモグロビン、分画酸素飽和度、グルコース、ビリルビン、および／または他の分析対象など、患者の血液に含まれる分析対象の濃度を割り出す。他の実施の形態においては、カプノグラフが、患者からの吸気および呼気の二酸化炭素含量を割り出す。他の実施の形態においては、他のセンサが、血圧、圧力センサ、流速、空気の流量、および流体の流量（圧力の一次導関数）を割り出す。他のセンサとして、空気の流量を測定するための呼吸速度計および呼吸動作ベルトを挙げることができる。特定の実施の形態においては、これらのセンサが、単一の多機能回路基板においてセンサからの信号出力を処理する単一の処理システムに組み合わせられる。
【００６９】
図面を参照すると、図１Ａ〜１Ｃが、音響による患者の生理学的モニタリング（呼吸の監視など）をもたらすために使用することができる典型的な患者モニタリングシステム、センサ、およびケーブルを示している。図２Ａ〜図１８が、例えば信号対雑音比（ＳＮＲ）の改善、電気的遮蔽、および雑音の補償などといった特定の有益な結果をもたらすために、複数の音響検出素子を取り入れてなるセンサおよびシステムなど、センサおよびシステムの実施の形態を示している。図２Ａ〜図１８の実施の形態を、少なくとも部分的に、図１Ａ〜１Ｃにおいて説明されるシステムおよびセンサを使用して実現することができる。図１９Ａ〜図２３Ｅが、本明細書に記載の実施の形態に適合するさらなる音響センサおよび関連の構成部品を示している。
【００７０】
図１Ａに目を向けると、生理学的モニタリングシステム１０の実施の形態が示されている。生理学的モニタリングシステム１０において、患者１２が、それぞれがケーブル１５あるいは他の通信リンクまたは媒体を介して生理学的モニタ１７へと信号を送信する１つ以上のセンサ１３を使用して監視される。生理学的モニタ１７は、プロセッサ１９を備えており、さらに随意により表示装置１１を備える。１つ以上のセンサ１３は、例えば音響圧電デバイス、電気ＥＣＧリード、パルス酸素濃度センサ、などの検出素子を備える。センサ１３は、患者１２の生理学的パラメータを測定することによってそれぞれの信号を生成することができる。その後に信号が、１つ以上のプロセッサ１９によって処理される。次いで、１つ以上のプロセッサ１９は、処理後の信号を表示装置１１へと伝える。一実施の形態においては、表示装置１１が、生理学的モニタ１７に組み込まれている。別の実施の形態においては、表示装置１１が、生理学的モニタ１７から分かれている。一実施の形態においては、モニタリングシステム１０が、可搬のモニタリングシステムである。別の実施の形態においては、モニタリングシステム１０が、生理学的パラメータのデータを表示装置へともたらすように構成された表示装置を持たないポッドである。
【００７１】
分かりやすくするため、ただ１つのブロックが、図１Ａに示した１つ以上のセンサ１３を示すために使用されている。図示のセンサ１３が、１つ以上のセンサを代表するように意図されていることを、理解すべきである。一実施の形態においては、１つ以上のセンサ１３が、後述される種類のうちの１つの単一のセンサを含む。他の実施の形態においては、１つ以上のセンサ１３が、少なくとも２つの音響センサを含む。さらに別の実施の形態においては、１つ以上のセンサ１３が、少なくとも２つの音響センサ、ならびに１つ以上のＥＣＧセンサ、パルス酸素濃度センサ、バイオインピーダンスセンサ、カプノグラフセンサ、などを含む。以上の実施の形態の各々において、異なる種類のさらなるセンサも随意により含まれる。センサの数および種類の他の組み合わせも、生理学的モニタリングシステム１０における使用に適する。
【００７２】
図１Ａに示したシステムのいくつかの実施の形態においては、センサからの信号を受信して処理するために使用されるハードウェアのすべてが、同じハウジングに収容されている。他の実施の形態においては、信号を受信して処理するために使用されるハードウェアの一部が、別のハウジングに収容される。加えて、特定の実施の形態の生理学的モニタ１７は、センサ１３によって送信される信号を受信および処理するために使用されるハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェアおよびソフトウェアの両方を、１つのハウジングまたは複数のハウジングに備えることができる。
【００７３】
図１Ｂに示されるとおり、音響センサ１３は、ケーブル２５を備えることができる。ケーブル２５は、電気シールドの内側に３つの導体を備えることができる。１つの導体２６が、生理学的モニタ１７へと電力を供給することができ、１つの導体２８が、生理学的モニタ１７へと接地信号をもたらすことができ、１つの導体２８が、センサ１３から生理学的モニタ１７へと信号を送信することができる。複数のセンサ１０３においては、１つ以上の追加のケーブル１１５を設けることができる。
【００７４】
いくつかの実施の形態において、接地信号は地面への接地であるが、他の実施の形態においては、接地信号が、患者リファレンス、患者基準信号、リターン、または患者リターンと称されることもある患者への接地である。いくつかの実施の形態においては、ケーブル２５が、電気シールド層の内側に２つの導体を有し、シールド層が、接地導体として機能する。ケーブル２５の電気インターフェイス２３によって、ケーブルを生理学的モニタ１７のコネクタ２０の電気インターフェイス２１へと電気的に接続することを可能にできる。他の実施の形態においては、センサ１３および生理学的モニタ１７が、無線で通信する。
【００７５】
図１Ｃが、図１Ａおよび図１Ｂに示した生理学的モニタのいずれかにおける使用に適したセンサ１０１を含むセンサシステム１００の実施の形態を示している。センサシステム１００は、センサ１０１、センサケーブル１１７、センサケーブル１１７へと取り付けられた患者アンカ１０３、およびセンサケーブル１１７へと取り付けられたコネクタ１０５を含んでいる。センサ１０１は、センサ１０１の特定の構成部品を収容するように構成されたシェル１０２と、センサ１０１を位置させ、センサ１０１を患者へと取り付けるように構成された取り付けサブアセンブリ１０４とを備えている。
【００７６】
センサ１０１を、機器ケーブルコネクタ１０９によって機器ケーブル１１１へと着脱可能に取り付けることができる。機器ケーブル１１１を、機器ケーブル１１１のコネクタ１１２を受け入れるためのポート１２１と、もう１つのケーブルを受け入れるための第２のポート１２３とを備えるケーブルハブ１２０へと取り付けることができる。特定の実施の形態においては、第２のポート１２３が、パルス酸素濃度センサまたは他のセンサへと接続されたケーブルを受け入れることができる。加えて、ケーブルハブ１２０は、他の実施の形態においては、さらなるケーブルを受け入れるためのさらなるポートを備えることができる。ハブは、生理学的モニタ（図示されていない）へとつながるように構成されたコネクタ１２４を終端とするケーブル１２２を備えている。他の実施の形態においては、ハブが用意されず、音響センサ１０１が、例えば機器ケーブル１１１を介し、あるいはセンサケーブル１１７によって直接、監視装置へと直接接続される。
【００７７】
任意の特定の実施の形態において、センサ１０１と監視装置との間の構成部品または構成部品のグループを、広くケーブリング装置と称することができる。例えば、以下の構成部品、すなわちセンサケーブル１１７、コネクタ１０５、ケーブルコネクタ１０９、機器ケーブル１１１、ハブ１２０、ケーブル１２２、および／またはコネクタ１２４のうちの１つ以上が含まれる場合、そのような構成部品または構成部品の組み合わせを、カップリング装置と称することができる。これらの構成部品のうちの１つ以上が含まれなくてもよく、１つ以上の他の構成部品がセンサ１０１と監視装置との間に含まれてケーブリング装置を形成してもよいことを、理解すべきである。
【００７８】
音響センサ１０１は、生体音に関する情報を検出して生理学的モニタへと送信するための回路をさらに備えることができる。それらの生体音として、多数の他の生理学的現象に加えて、心臓、呼吸、および／または消化器系の音を挙げることができる。音響センサ１０１は、特定の実施の形態においては、本明細書に記載のセンサなどの生体音センサである。いくつかの実施の形態においては、生体音センサが、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される２００８年３月７日付の米国特許出願第１２／０４４，８８３号（‘８８３号出願）に記載されているようなセンサのうちの１つである。他の実施の形態においては、音響センサが、どちらもここでの言及によってその全体が本明細書に援用される米国特許第６，６６１，１６１号または２００９年１２月２１日付の米国特許出願第１２／６４３，９３９号（‘９３９号出願）に記載されているような生体音センサである。他の実施の形態は、他の適切な音響センサを備える。例えば、特定の実施の形態においては、適合する音響センサを、患者の身体音または音声を聞き取るための生および／または録音されたオーディオ出力（例えば、連続的なオーディオ出力）など、種々の聴診機能をもたらすように構成することができる。そのようなセンサおよび他の互換の機能を提供することができるセンサの例を、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される２０１０年１０月１４日付の「ＰＨＹＳＩＯＬＯＧＩＣＡＬ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許出願第＃＃／＃＃＃，＃＃＃号に見つけることができる。
【００７９】
一実施の形態においては、音響センサ１０１が、例えば圧電デバイスまたは他の音響検出デバイスなどの１つ以上の検出素子（図示されていない）を備える。圧電膜が使用される場合、電極を形成する電極コーティングとして、導電性金属の薄い層を、膜の各側に付着させることができる。両方の表面または極を、それぞれアノードおよびカソードと称することができる。各々の検出素子が、患者が引き起こす振動に応答した電位を、電極間に生じさせることができる。
【００８０】
特定の実施の形態によれば、シェル１０２が、センサ１０１の種々の構成部品を支持するように構成されたフレーム（図示されていない）または他の支持構造を収容する。１つ以上の検出素子を、フレームの周囲におおむね引っ張って巻き付けることができる。例えば、検出素子を、フレームの下面に配置された音響空洞をまたいで配置することができる。このようにして、いくつかの実施の形態による検出素子は、検出素子に入射する音波に自由に応答し、対応する電圧を検出素子の極間に生じさせることができる。
【００８１】
さらに、シェル１０２は、センサによって測定される信号源（例えば、患者の体）と検出素子との間の結合を好都合に改善する音響カプラ（図示されていない）を備えることができる。一実施の形態の音響カプラは、検出素子を付勢すべく検出素子へと圧力を加えるように配置された隆起を備える。例えば、隆起を、フレームの空洞をまたいで引き伸ばされる検出素子の部位に対して配置することができる。
【００８２】
いくつかの実施の形態において、取り付けサブアセンブリ１０４は、第１および第２の細長い部位１０６、１０８を備える。第１および第２の細長い部位１０６、１０８は、患者付着部（例えば、いくつかの実施の形態においてはテープ、接着剤、吸引装置、など）を備えることができる。細長い部位１０６、１０８に位置する付着部を、センササブアセンブリ１０２を患者の皮膚へと固定するために使用することができる。第１および／または第２の細長い部位１０６、１０８に備えられる１つ以上の弾性背骨部材１１０が、有益なことに、センササブアセンブリ１０２を患者の皮膚へとしっかりと付勢でき、さらには／あるいは患者付着部と皮膚との間の接続への応力を軽減することができる。
【００８３】
典型的なセンサシステム１００を提示したが、本明細書に記載される実施の形態は、種々のセンサおよび関連の構成部品に適合できる。例えば、適合する音響カプラ、支持フレーム、取り付けサブアセンブリ、検出素子、および他の構成部品が、図１９〜図２３に関して後述され、‘９３９号出願にも記載されている。
【００８４】
複数のセンサを用いた信号対雑音比の改善
図２Ａが、第１および第２の生理学的信号音響検出素子２２０、２２１を備える患者センサ２１５の実施の形態のブロック図である。検出素子２２０、２２１は、全体として、患者２０１からの生体音を検出するように構成されており、圧電膜など、本明細書に記載の検出素子のいずれかであってよい。
【００８５】
患者センサ２１５は、第１および第２の生理学的信号音響検出素子２２０、２２１を患者の体２０１へと音響的に結合させるための少なくとも１つの音響カプラをさらに備えることができる。図２においては、両方の音響検出素子２２０、２２１が、患者へと音響に関して結合させられている。図１Ｃに示されるように、音響的結合を、ただ１つの音響カプラ２１２を使用して両方の検出素子について達成することができる。
【００８６】
ある構成によれば、音響検出素子２２０、２２１が、センサフレーム（図示されていない）または他の支持体上に積み重ねの構成で支持される。典型的な積み重ねの構成が、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂに関して後述される。
【００８７】
図２Ｂに示されるように、別の実施の形態においては、第１および第２の音響カプラ２１３、２１４を使用することができる。音響カプラ２１３、２１４は、例えば本明細書に記載の他の音響カプラと同様であってよい。いくつかの実施の形態においては、音響検出素子２２０、２２１が、後述の図１４に示されている内容と同様（ただし、図１４においては検出素子１４２０、１４２１のうちの一方だけが体に結合させられているのに対し、両方の検出素子２２０、２２１が患者の体へと音響的に結合させられている点を除く）に、フレーム上に横並びの構成で支持される。他の実施の形態においては、音響カプラが含まれていない。
【００８８】
いくつかの実施の形態においては、１つ以上の音響カプラ２１３、２１４が、検出素子２２０、２２１の各々と患者の体２０１との間に実質的に等しい大きさの結合をもたらすように設計されるが、これは必須ではない。センサ２１５に適合する典型的な音響カプラが、本明細書の全体を通してさらに詳しく説明される。
【００８９】
上述のように、第１および第２の生理学的信号音響検出素子２２０、２２１を、患者からの生体音の検出に合わせて特別に構成することができる。しかしながら、音響検出素子２２０、２２１から出力される信号は、種々の起源の雑音（例えば、不規則雑音、白色ガウス雑音、など）も含む可能性があり、これが信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を低下させる。
【００９０】
しかしながら、これらの信号のＳＮＲを、所望の生理学的信号を２つ以上の音響検出素子から収集し、それぞれの音響検出素子からの出力を、信号の生理学的信号成分を補強する一方で、信号の雑音成分を相殺または低減する傾向にあるやり方で組み合わせる（例えば、足し算、引き算、平均、など）ことによって、改善することが可能である。例えば、センサ２１５、監視装置、または他の中間の構成要素が、改善されたＳＮＲの信号を実現すべく検出素子２２０、２２１からの信号の組み合わせを実行する雑音減衰器を備えることができる。この手法のいくつかの実施の形態が、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂに示されている。
【００９１】
一般に、センサ、検出素子、カプラ、などが、本明細書の全体を通して、患者の体に結合させられるものとして説明される場合、それは、図２Ａに示されているように音響カプラ２１２が皮膚２０１へと直接結合させられて音響信号を１つ以上の検出素子２２０、２２１へと伝えるなど、音響カプラのうちの１つ以上が患者の皮膚または他の体の部位へと直接結合させられることを意味することができる。しかしながら、これが必ずしも当てはまらないこともある。例えば、いくつかの実施の形態においては、カプラ（使用される場合）および／または検出素子を含むセンサ全体が、患者の体から離れていてもよく、患者から生じる音響信号を依然として受信することができる。
【００９２】
図３Ａが、２つ以上の音響検出素子３２０、３２１からの生理学的信号を組み合わせることによって信号対雑音比を改善するための回路の実施の形態の概略図である。２つの音響検出素子３２０、３２１を、患者の体へと音響に関して結合させることができる。いくつかの実施の形態においては、第１および第２の生理学的信号音響検出素子３２０、３２１の各々が、各々がアノードおよびカソードを有する圧電フィルムである。音響検出素子３２０、３２１が、患者の体からの生体音を検出し、生体音に対応する電気波形を生成する。適合する典型的な圧電フィルムは、本明細書において、例えば図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ〜図５Ｄ、図６Ａ、図６Ｂ、および図２０Ａ〜図２０Ｃに関して説明される。
【００９３】
図３Ａにおいては、圧電フィルム３２０、３２１が、生理学的信号成分が１８０°または約１８０°ずれている出力信号を生成するように構成されている。例えば、図３において、音響検出素子３２０、３２１は、患者からの生体音に応答して電圧波形３３０、３３１を生成する。この図において、電圧波形３３０が正のパルスである一方で、電圧波形３３１は、正のパルス３３０から位相が１８０°ずれている負のパルスである。生理学的信号音響検出素子３２０、３２１の各々は、検出回路３４０に通信可能に接続されている。例えば、検出回路３４０は、雑音減衰器を備えることができ、あるいは検出回路３４０を、雑音減衰器と称することができる。他の典型的な雑音減衰器は、例えば図７、図８、図９、および／または図１７に関して後述される。図示の実施の形態においては、検出回路３４０が差動増幅器であるが、他の検出回路３４０も使用可能である。
【００９４】
いくつかの実施の形態においては、２つの圧電フィルム３２０、３２１からの出力の間の１８０°の位相のずれが、圧電フィルムの差動増幅器３４０への接続を異ならしめることによって達成される。例えば、第１の圧電フィルム３２０のカソード３２０ｂを、差動増幅器の非反転の端子へと接続できる一方で、第２の圧電フィルム３２１のアノード３２１ａを、差動増幅器３４０の反転端子へと接続することができる。第１のフィルム３２０のアノード３２０ａおよび第２のフィルム３２１のカソード３２１ｂを、接地へと接続することができる（あるいは、他のやり方で作動可能に接続または共通の電位へと接続することができる）。いくつかの実施の形態においては、１８０°の位相のずれが、２つの圧電フィルム３２０、３２１を一方が他方に対して裏返しであるように取り付けることによって促進される。例えば、２つの圧電フィルム３２０、３２１を、一方のフィルムのカソードが患者の体に面する一方で、他方のフィルムのアノードが患者の体に面するように、取り付けることができる。
【００９５】
いくつかの実施の形態においては、第２の電圧波形３３１の生理学的信号成分が、実質的に第１の電圧波形３３０の生理学的信号成分の陰画コピーであるため、これら２つの波形３３０、３３１は、検出回路３４０によって引き算されるとき、検出回路３４０からの出力波形３４１よって示されているとおり、強め合いの組み合わせとなる。しかしながら、第１および第２の圧電フィルム３２０、３２１からの出力は、それぞれ雑音成分（波形３３０、３３１には示されていない）も含む可能性がある。圧電フィルムからの出力における雑音が、無作為または相関していない場合、雑音の少なくとも一部は、検出回路３４０によって組み合わせられるときに弱め合う傾向にある。したがって、検出回路３４０は、第１および第２の圧電フィルム３２０、３２１からの生理学的信号成分を増幅する一方で、無作為雑音を減衰させることができる。結果として、特定の実施の形態においては、生理学的信号が強調される一方で、圧電フィルム３２０、３２１からの出力信号の無作為雑音成分が弱められる。
【００９６】
例えば、一実施の形態においては、生理学的信号が少なくともほぼ２倍になる一方で、雑音成分も増加するが、２倍にはならない。雑音成分が２倍にならない理由は、雑音の無作為または非相関の性質ゆえに、雑音の一部は加算的に組み合わせられるが、雑音の他の部分は打ち消しの組み合わせになるからである。生理学的信号の増加が、雑音の増加よりも大きくなることができるため、図３Ａに示したセンサアセンブリの構成は、信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善することができる。
【００９７】
図３Ａの構成は、横並びの構成の検出素子３２０、３２１を示しているが、他の構成も可能である。例えば、図３Ｂが、検出素子３２０、３２１が互いに積み重ねの構成である信号対雑音比を改善するための回路の実施の形態を示している。図４Ａ〜図５Ｂに関してさらに詳しく後述されるとおり、第１の検出素子３２０をフレームの周囲に巻き付けることができ、第２の検出素子３２１を、第１の検出素子３２０およびフレームの周囲に巻き付けることができる。
【００９８】
図３Ａのセンサの構成と同様に、第１の圧電フィルム３２０のカソード３２０ｂを、検出回路３４０の非反転の端子へと接続できる一方で、第２の圧電フィルム３２１のアノード３２１ａを、検出回路３４０の反転端子へと接続することができる。このようにして、図示の実施の形態においては、第１および第２の検出素子３２０、３２１の内側の電極３２０ｂ、３２１ａが、積み重ねの構成において互いにおおむね直面する。内側の電極３２０ｂ、３２１ａが、検出回路３４０の端子へと接続されて示されている一方で、外側の電極３２０ａ、３２１ｂは、接地へと接続されている。
【００９９】
実施の形態に応じて、図３Ｂに示した構成は、図３Ａに関して上述した利点と同様のＳＮＲ改善の利点をもたらすことができる。さらに、本明細書において（例えば、図４Ａ〜６Ｂに関して）説明されるとおり、このような構成は、電気的遮蔽の改善ももたらすことができる。例えば、検出素子３２０、３２１のそれぞれの外側の電極３２０ａ、３２１ｂを、内側の電極３２０ｂ、３２１ａを電気的雑音から遮蔽するために使用することができる。本明細書において使用されるとき、用語「遮蔽」、「シールド」、などは、それらの通常の意味に加えて、雑音の完全な除去よりもむしろ、雑音の低減または減衰を意味することができる。しかしながら、いくつかの実施の形態においては、用語「遮蔽」、「シールド」、などが、雑音の完全な除去を意味することもできる。
【０１００】
一般に、種々の異なる検出回路３４０を、図３Ａおよび図３Ｂの実施の形態において使用することができ、広くには必要に応じて本明細書に記載の任意の実施の形態において使用することができる。さらに、使用される検出回路３４０に応じて、電極を、同様のＳＮＲの改善を達成するために、いくつかの構成に接続することが可能である。例えば、圧電フィルム３２０、３２１の両方のアノードまたは両方のカソードのいずれかを、検出回路の代わりに加算増幅器の入力へと接続することによって、同様の結果を得ることができる。そのような実施の形態においては、圧電フィルムからの出力の生理学的信号成分が、ほぼ同位相になることができ、したがって加算増幅器によって加えられるときに強め合いの組み合わせとなることができる。一方で、圧電フィルム３２０、３２１からの２つの出力信号の無作為雑音の少なくとも一部は、弱め合いの組み合わせとなり、雑音の減衰およびＳＮＲの改善が達成される。いくつかの実施の形態においては、３つ以上の生理学的信号音響検出素子が使用され、それらの入力が、例えば加算増幅器、デジタル信号プロセッサ、などによって足し合わせられる。いくつかの実施の形態においては、外側の電極３２０ａ、３２１ｂのうちの１つ以上を、検出回路３４０へと動作可能に接続でき、内側の電極３２０ｂ、３２１ａのうちの１つ以上が、接地へと接続される。さらに別の実施の形態においては、検出回路３４０が、それぞれの検出素子３２０、３２１の電極の１つ以上をつなぎ合わせる接続合流点を備える。
【０１０１】
さらに、検出素子３２０、３２１の数および配置は、特定の態様に応じてさまざまであってよい。例えば、いくつかの実施の形態においては、３つ以上の生理学的信号音響検出素子３２０、３２１が使用され、それらの入力が、例えば加算増幅器、デジタル信号プロセッサ、などによって足し合わせられる。３つ以上の検出素子を備えるさまざまな構成が可能である。例えば、一実施の形態においては、積み重ねられた検出素子のペアが、積み重ねられた検出素子の別のペアに対して横並びの構成でフレーム上に配置される。他の実施の形態においては、３つ以上（例えば、３つ、４つ、または５つ以上）の検出素子が、積み重ねの構成に配置される。さらに他の実施の形態においては、３つ以上（例えば、３つ、４つ、または５つ以上）の検出素子が、互いに横並びに配置される。
【０１０２】
図４Ａが、第１および第２の音響検出素子４２０、４２１を積み重ねの構成にて備える音響センサ４１５の実施の形態の断面概略図である。図３Ｂに関して上述したやり方で検出回路（例えば差動増幅器であるが、図示されていない）へと接続されるとき、音響センサ４１５は、改善された信号対雑音比を好都合にもたらすことができる。
【０１０３】
図示の実施の形態においては、第１の音響検出素子４２０が、フレーム４１８の一部分の周囲に巻き付けられ、第２の音響検出素子４２１が、第１の音響検出素子４２０の周囲におおむね巻き付けられ、やはりフレームによって支持されている。図示の実施の形態においては、生理学的信号音響検出素子４２０、４２１が、圧電フィルムである。音響カプラ４１４が、検出素子４２０、４２１を患者の体４０１へと音響に関して結合させ、図示のとおりに第１および第２の検出素子４２０、４２１の両方に整列することができる。いくつかの他の実施の形態においては、音響カプラ４１４が使用されない。図４Ａの実施の形態においては、２つの圧電フィルム４２０、４２１の両方が、フレーム２１１８の音響空洞４３６を覆うように延びている。したがって、フィルム４２０、４２１が、フィルム４２０、４２１に入射する音波に自由に応答し、電圧を誘起させることができる。
【０１０４】
図示の実施の形態においては、ＰＣＢ４２２が、フレーム４１８の上側の空洞４３８に配置され、第１および第２の検出素子４２０、４２１の電極のうちの１つ以上に電気的に接触している。例えば、ＰＣＢ４２２は、各々の検出素子４２０、４２１のアノードおよびカソードに電気的に接触することができる。他の構成も可能であるが、第１の検出素子４２０の第１および第２の端部４２４、４２６が、おおむねＰＣＢ４２２の両側の下方へと延びることができる。第２の検出素子４２１の第１の端部４２８が、ＰＣＢ４２２の下方へと延びる一方で、第２の検出素子４２１の第２の端部４３０は、ＰＣＢ４２２の反対側の上方へと延びている。
【０１０５】
第１および第２の検出素子４２０、４２２の第１の端部４２４、４２８の上面は、それぞれの検出素子４２０、４２１の両方の電極に対応するコンタクト（図示されていない）を備えることができる。これらのコンタクトを、ＰＣＢ４２２の下面に位置する対応するコンタクトへと接続することができる。１つ以上の貫通穴またはヴィアを、検出素子４２０、４２１の端部４２４、４２８の下面の電極を上面まで延ばし、ＰＣＢ４２２の適切なコンタクトとの接触を可能にするために使用することができる。図４の構成に適合する典型的な第１および第２の検出素子が、図５Ａ〜図６Ｂに関して説明される。さらに、貫通穴またはヴィアを備える他の典型的な圧電膜が、図２０Ａ〜図２０Ｃに関して後述される。
【０１０６】
分かりやすくするために図示はされていないが、一実施の形態においては、少なくとも１つの追加の層（図示されていない）を、検出素子４２０、４２１の間に配置することができる。追加の層は、検出素子４２０、４２１を接着によって一体に結合させる接着剤を含むことができる。この接着による結合は、検出素子４２０、４２１が振動に応答して一体的に運動することを保証し、センサの損失の軽減および応答の改善に役立つことができる。さらに、接着による結合は、検出素子４２０、４２１のうちの１つ以上の張りを少なくとも部分的に維持することができる。
【０１０７】
さらに、追加の層を、検出素子４２０、４２１を互いに絶縁して、短絡、雑音、および／または他の望ましくない電気的挙動を防止するように構成することができる。例えば、追加の層が、絶縁材料を含むことができる。一実施の形態においては、上述の接着剤が、絶縁材料として機能する。追加の接着層は、例えば図６Ａ、図６Ｂ、図１９Ｄ、図１９Ｅ、図６Ｄ、および図６Ｅに関して後述される。
【０１０８】
検出素子４２０、４２２の端部を、センサの性能、信頼性、などの向上をもたらすように構成することができる。例えば、追加の層を、１つ以上の検出素子４２０、４２２の端部へと延ばすことができる。一実施の形態においては、追加の層が、第２の検出素子４２０の第２の端部４３０の下面まで延び、第２の検出素子４２２とＰＣＢ４２２との間の接続を確実にするうえで役に立つ接着層である。さらに、そのような実施の形態において、第２の端部４３０を、おおむねＰＣＢ４２２の上面を横切って引き伸ばし、検出素子４２０、４２１のうちの１つ以上を引き張るように付勢し、改善された圧電応答をもたらすことができる。
【０１０９】
実施の形態に応じて、検出素子４２０、４２１の端部のうちの１つ以上が、絶縁材料を含んでもよい。例えば、一実施の形態においては、第２の検出素子４２１の第２の端部４３０の下面が絶縁材料を含み、第２の端部４３０とＰＣＢ４２２とを絶縁する。さらに、電極コーティングを、電気的な短絡または他の望ましくない挙動の可能性を減らすように構成することができる。例えば、一実施の形態においては、第２の検出素子４２１の下面の電極コーティングが、第２の端部４３０までは延びず、第２の端部４３０とＰＣＢ４２２の上面との間の望ましくない電気的接触の恐れを少なくする。別の実施の形態においては、検出素子４２０または４２１の端部に設けられる絶縁材料に代え、あるいは検出素子４２０または４２１の端部に設けられる絶縁材料に加えて、ＰＣＢ４２２の下面に絶縁材料が配置される。
【０１１０】
検出素子４２０、４２１の配置について、さまざまな他の構成が可能である。例えば、一実施の形態においては、ＰＣＢ４２２へと接続されることがない検出素子４２０、４２１の端部が、ＰＣＢ４２２の上方または下方へと延びることがない。別の実施の形態においては、検出素子４２０、４２１の各々の端部が、１つの電極コンタクトを備えており、したがって４つの端部のすべてが、ＰＣＢ４２２上の対応するコンタクトに電気的に接触する。これは、第１の端部４２４、４２８の上面がそれぞれの検出素子４２０、４２１のアノードおよびカソードの両方の電極コンタクトをそれぞれ備えている上述の構成と対照的である。
【０１１１】
上述のように、本明細書に記載の実施の形態の多くと同様に、圧電フィルム４２０、４２１は、図示の分かり易さおよび容易さのために、図４Ａにおいては互いに間隔を空けて図示されている。しかしながら、上述の追加の層に加えて、２つの圧電フィルム４２０、４２１を、１つ以上の機械的な支持体、音響切り離し器、遮蔽層、あるいは他の層または構成部品によって隔てることができる。さらには、これらの層のいずれかを、フレーム４１８と第１の圧電フィルム４２０との間に配置することができ、さらには／あるいは第２の検出素子４２１の外側に巻き付けることができる。
【０１１２】
複数の検出素子を使用する遮蔽
特定の実施の形態においては、複数の検出素子を使用して、電気的な遮蔽をもたらす電気的雑音遮蔽バリアを形成することができる。さらに、バリアを形成するために検出素子またはその一部分を使用することは、センサの設計を簡素化でき、コストを減らすことができる。例えば、１つ以上の積み重ねられた検出素子を、センサを電気的に遮蔽するように構成することができる。いくつかの構成においては、積み重ねられた検出素子が圧電フィルムである場合に、積み重ねられたフィルムの内側の向かい合う電極が、圧電素子によって生成される電圧信号をセンサ（および／または監視装置）の検出回路へと伝えるために使用される。積み重ねられたフィルムの外側の電極を、内側の電極を電気的雑音から遮蔽するように好都合に構成することができる。一般に、本明細書の全体を通して、用語「内側」は、積み重ねの有効領域（例えば、音響空洞を横切る）において他の検出素子に面している検出素子の表面および／または電極コーティングを指す。反対に、用語「外側」は、積み重ねの有効領域において他の検出素子から離れる方を向いている検出素子の表面および／または電極を指す。
【０１１３】
電気的雑音遮蔽バリアは、検出素子の電極を外部の電気的雑音から電気的に遮蔽することができる。いくつかの実施の形態においては、検出素子の外側部分が、内側部分の周囲にファラデー箱またはシールドを形成する。このようにして、外側部分が、外部の電気的雑音を圧電検出素子の電極へと実質的に等しく分配することができる。シールドは、外部の静電場、電磁界、などの起源からの雑音の検出素子への影響を少なくするように機能することができる。
【０１１４】
電気的遮蔽バリアを形成するために第２の検出素子を使用することも、センサの作成に関する複雑さを軽減し、材料のコストを減らすことによって、コストの削減に役立つことができる。例えば、そのような実施の形態は、検出素子とは物理的に別の１つ以上の遮蔽層（例えば、銅の遮蔽層）を備えなくてよく、そのような構成要素の購入および取り扱いに関する製造コストが削減される。しかしながら、本明細書に記載される複数の検出素子から形成される遮蔽バリアの特定の態様は、別の層から形成される遮蔽バリアおよびその態様に適合する。別の遮蔽層から形成される遮蔽バリアを含む典型的な遮蔽バリアが、図２Ｄおよび図２Ｅに関して後述され、‘９３９号出願の全体（とりわけ、これらには限定されないが、ここでの言及によって本明細書に援用される‘９３９号出願の段落［０１２０］〜［０１４６］ならびに図２Ｄおよび図２Ｅなど）においても説明されている。
【０１１５】
図４Ｂが、図４Ａの積み重ねられた第１および第２の圧電フィルム４２０、４２１の一部分４４０の部分断面概略図を示している。図示のとおり、第１および第２の圧電フィルム４２０、４２１の各々が、フィルム４２０、４２１の両面にアノード４２０ａ、４２１ａおよびカソード４２０ｂ、４２１ｂをそれぞれ備えている。いくつかの実施の形態においては、フィルム４２０、４２１が、例えば図２Ｂ〜Ｅまたは図３Ａ〜Ｃに関して説明された圧電フィルムのうちの１つを備える。
【０１１６】
図示のとおり、フィルム４２０、４２１は、第１のフィルム４２０のカソード４２０ｂが第２のフィルム４２１のアノード４２１ａに面するように、互いに積み重ねられた構成にて配置されている。したがって、積層体のこれら２つの内側の電極４２０ｂ、４２１ａは、積層体の外側の電極を形成する第１のフィルム４２０のアノード４２０ａおよび第２のフィルム４２１のカソード４２１ｂの間におおむね挟まれている。内側の電極４２０ｂ、４２１ａを、図２０Ｂに示される様相で検出回路（例えば、差動増幅器）へと動作可能に接続でき、いくつかの実施の形態において改善された信号対雑音比を好都合にもたらすことができる。
【０１１７】
加えて、フィルム４２０、４２１の外側の電極４２０ａ、４２１ｂを、電気的雑音遮蔽バリアの層を形成し、センサを外部の電気的雑音から電気的に遮蔽するというさらなる利益をもたらすように構成することができる。遮蔽される（あるいは、少なくともある程度は遮蔽される）電気的雑音として、５０または６０Ｈｚ（ＡＣ）雑音や、他の医療装置からの雑音など、種々の発生源からの電磁妨害（ＥＭＩ）を挙げることができる。例えば、いくつかの実施の形態においては、第１および第２のフィルム４２０、４２１の外側の電極４２０ａ、４２１ｂが、第１および第２のフィルム４２０、４２１の内側の電極４２０ｂ、４２１ａの周囲にバリアを形成する。結果として、外部の電気的雑音のうちのかなりの量が、内側の電極４２０ｂ、４２１ａに直接入射することがない。例えば、外側の電極４２０ａ、４２１ｂは、外部の電気的雑音の少なくとも一部を、センサの電極を形成する内側の電極４２０ｂ、４２１ａに実質的に等しく分配することができる。例えば、外側の電極４２０ａ、４２１ｂが共通の電位（例えば、接地）を共有できるため、外側の電極４２０ａ、４２１ｂのいずれかに入射する雑音を、各々の電極４２０ａ、４２１ｂに等しく分配することができる。その後に、等しく分配された雑音は、内側の電極４２０ｂ、４２１ａに容量によって結合することができる。
【０１１８】
したがって、特定の実施の形態においては、雑音が等しく分配されるため、内側の電極４２０ｂ、４２１ａにおける雑音信号成分が、実質的に同位相である。他方で、いくつかの実施の形態においては、内側の電極４２０ｂ、４２１ａの互いの向きの相違により、生理学的信号成分の位相を実質的に不一致にすることができる。雑音信号を、本明細書に記載のとおりのコモンモード阻止技術などによって、好都合に除去または実質的に除去することができる。特定の実施の形態においては、外部の電気的雑音の少なくとも一部が、内側の電極４２０ｂ、４２１ａへと等しく分配する代わりに（あるいは、内側の電極４２０ｂ、４２１ａへと等しく分配することに加えて）、接地へと分路または他の方法で案内される。
【０１１９】
種々の代案の構成が可能である。例えば、いくつかの実施の形態においては、３つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、または５つ以上）の検出素子を、電気的遮蔽および／または信号対雑音比の改善をもたらすために配置することができる。さらに、図４の検出素子４２０、４２１の特定の極性は、本発明を限定しようとするものではない。別の実施の形態においては、検出素子４２０、４２１のうちの１つ以上が裏返しにされる。例えば、検出素子４２０、４２１が、第１の検出素子４２０のアノード４２０ａが第２の検出素子４２１のカソード４２１ｂに面するように裏返される。
【０１２０】
さらには、積み重ねられた検出素子４２０、４２１を使用して形成される遮蔽バリアは、身体音のセンサへの結合を改善し、センサの動作（例えば、センサの感度、測定の信頼性、など）を改善することができる。一般に、遮蔽バリアおよび検出素子の両方の部位が、患者の音に応答して振動する傾向にある。したがって、遮蔽バリアおよび検出素子の間で機械的な応答が一様でないと、信号の喪失につながり、センサの性能に悪影響が及ぶ可能性がある。例えば、検出素子とは物理的に別である層を備える遮蔽バリアは、場合によっては、検出素子と比べ、より高剛性となる可能性がある。これが、振動に応答する検出素子の運動を制限し、センサの感度に相応の制限作用を及ぼす可能性がある。対照的に、検出素子の電極が遮蔽層として使用される場合には、遮蔽バリアおよび検出素子が、おおむね同じ種類の材料から形成され、一体に接続される。したがって、センサの振動に対する応答性を比較的高めることができ、センサの動作を改善することができる。
【０１２１】
さらに、積み重ねの構成における外側の電極による遮蔽層の各々を、とくにはセンサの機械的に有効な部分（例えば、図４Ａのフレーム空洞４３６）において、内側の電極によるそれぞれのセンサ極から一様に離すことができる。検出素子の積み重ねの第１の側における遮蔽層とセンサ極との間の容量を、積み重ねの反対側における遮蔽層とセンサ極との間の容量に、きわめて高度に整合させる（例えば、実質的に等しくする）ことができる。したがって積み重ねられた検出素子の構成は、外部の電気的雑音について検出素子の各極へのより一様な分布をもたらし、雑音の排除の改善をもたらすことができる。
【０１２２】
特定の態様によれば、第１および第２のフィルム４２０、４２１の電極の物理的な構成を、電気的な遮蔽の改善がもたらされるようにあつらえることができる。例えば、外側の電極４２０ｂ、４２１ａを、遮蔽の向上をもたらすように選択された材料を使用してめっきすることができる。一実施の形態においては、外側の電極４２０ｂ、４２１ａが銀インクでめっきされるが、他の材料も使用可能である。さらに、特定の実施の形態においては、圧電積層体の外側の電極のコーティングが、それぞれの圧電フィルムの表面積について、内側の電極のコーティングよりも広い部位を覆う。例えば、外側の電極のコーティングが、内側の電極のコーティングと比べ、それぞれの圧電フィルムの表面積のはるかに大きな部分を覆う。例えば、特定の実施の形態においては、フィルム４２０、４２１が積み重ねられた構成にあるときに、外側の電極が、内側の電極またはその実質的な部分をおおむね包み、あるいは囲む。これにより、電気的雑音に曝される内側の電極の表面積の大きさが、周囲の外側の電極によって生み出される機械的および／または電気的なバリアゆえに小さくなる。
【０１２３】
図５Ａ〜図５Ｄが、積み重ねの構成における使用に合わせた電極コーティングの構成を有している典型的な検出素子５２０、５２１を示している。図５Ａおよび図５Ｂが、第１の典型的な音響検出素子５２０の典型的な第１および第２の（例えば、内側および外側の）表面５２４、５２６を示している。図５Ｃおよび図５Ｄが、第２の音響検出素子５２１の典型的な第１および第２の（例えば、内側および外側の）表面５２８、５３０を示している。フィルム５２０、５２１は、図示を容易にするために折り曲げられていない構成にて図示されているが、図４Ａおよび４Ｂに示したように、第２の検出素子５２１を、フレーム上の第１の検出素子５２０の周囲に巻き付けることができる。したがって、検出素子５２０、５２１は、それぞれ内側および外側検出素子とも称される。
【０１２４】
内側検出素子５２０が、貫通穴５３２を介して内側の表面５２４の一端の一部分へと広がるアノード電極コーティング５２０ａを、外側の表面５２６に備えている。第１の検出素子５２０の内側の表面５２４は、カソードコーティング５２０ｂも備えている。外側検出素子５２１は、貫通穴５３４を介して外側の表面５３０の一端の一部分へと広がるアノード電極コーティング５２１ａを、内側の表面５２８に備えている。外側検出素子５２１の外側の表面は、カソード電極コーティング５２１ｂも備えている。
【０１２５】
図５Ｂに示されるとおり、第１の（内側の）フィルム５２０の外側の表面５２６の表面積のうち、フィルム５２０の外側電極表面によって覆われる割合は、図５Ａに示されているフィルム５２０の反対側の（内側の）表面５２４のうちの内側電極表面によって覆われる割合と比べ、実質的に大きい。例えば、図示の実施の形態において、図５Ｂに示されている外側電極コーティングが、フィルム５２０の外側の表面５２６の面積の実質的に全体を覆う一方で、内側の表面５２４の電極コーティングは、フィルム５２０の内側の表面５２４の面積の一部を覆うにすぎない１対のおおむね矩形の帯を形成している。同様に、図５Ｃおよび図５Ｄに示されるとおり、第２の（外側の）フィルム５２１の外側の表面５３０の外側電極コーティングによって覆われるフィルム５２１の外側の表面５３０の表面積は、フィルム５２１の内側の表面５２８の内側電極コーティングよりも、実質的に大きい。例えば、特定の実施の形態においては、フィルム５２０、５２１の一方または両方について、外表面の電極コーティングによって覆われるフィルムの表面積が、内側電極によって覆われるフィルムの表面積よりも、少なくともフィルムの表面積の２パーセントだけ大きい。他の実施の形態においては、外側の電極によって覆われる面積が、内側の電極によって覆われる面積よりも、少なくとも外表面の面積の１、５、１０、または１５％だけ大きく、あるいはさらに大きい。加えて、外側の電極は、いくつかの実施の形態において、フィルムの外面の少なくとも９０％を覆うことができる。他の実施の形態においては、外側の電極が、フィルムの外面の少なくとも７０、７５、８０、８５、または９５パーセント以上を覆う。
【０１２６】
図４Ａおよび図４Ｂに関して述べたとおり、貫通穴５３２、５３４は、それぞれの電極とセンサの１つ以上の構成要素（例えば、ＰＣＢのコンタクト）との間の電気的な接触を容易にする。さらに、少なくとも１つの貫通穴５４０を介して反対側へと延びる電極を、電極コーティングのすき間５３６、５３８によってそれぞれのフィルムの他方の電極から電気的に絶縁することができる。
【０１２７】
一方の電極コーティングが圧電フィルムの表面積の実質的に全体を覆い、あるいは反対側の電極コーティングよりも大幅に広く圧電フィルムの表面積を覆うような実施の形態において、その電極コーティングを、「フラッド（ｆｌｏｏｄｅｄ）」と称することができる。したがって、図５の構成は、大まかには、非フラッドな内側電極をフラッドな外側電極の間におおむね挟んで備えている。このような構成は、電気的雑音に曝される内側電極の表面積を少なくでき、電気的遮蔽を改善することができる。
【０１２８】
幅広くさまざまなフラッド電極の構成が可能である。例えば、いくつかの実施の形態においては、電極コーティングのサイズおよび形状が、図示の実施の形態とは違ってよい。外側電極コーティングに対する内側電極コーティングの相対サイズも、さまざまであってよい。例えば、内側電極コーティングが、図示の内側電極コーティングよりも、外側電極コーティングと比べてはるかに小さくてよい。
【０１２９】
いくつかの別の実施の形態においては、外側および内側電極コーティングの両方がフラッドであり、あるいはほぼ同じ表面積を覆い、もしくは内側電極コーティングの電極コーティングが、外側電極よりも大きな表面積を覆う。そのような実施の形態は、外側電極の方が内側電極よりも大きな表面積を覆う実施の形態と比べて、場合によっては遮蔽が弱くなる可能性があるが、それでもなおある程度の有意な量の電気的遮蔽をもたらすことができる。
【０１３０】
典型的なセンサ
図６Ａおよび６Ｂが、患者からの音響生体音を検出するように構成されたセンサであって、本明細書に記載の特定の有益な態様を取り入れている典型的なセンサ６００の分解図を示している。例えば、センサ６００は、図２Ａ〜図４Ｂに関して上述した技法に従って、複数の検出素子を使用してＳＮＲの改善をもたらす。さらに、センサ６００は、遮蔽の向上をもたらす図４Ａ〜図５Ｄに関して上述した技法に適合する積み重ねられた複数の検出素子の構成を備えている。
【０１３１】
センサ６００は、一般に、患者へと取り付けることが可能であり、患者監視装置へと接続することが可能である。例えば、センサ６００を、図１Ａおよび図１Ｂのシステム１０において使用することができる。さらに、センサ６００は、図１Ｃのセンサシステム１００に適合することができる。例えば、センサ６００は、図１Ｃのセンサ１０１であってよく、図１Ｃの取り付けサブアセンブリ１０４など、センサを患者へと取り付けるための取り付け機構（図示されていない）を備えることができる。
【０１３２】
図６Ａを参照すると、特定の実施の形態のセンサ６００は、音響カプラシェル６０２、プリント基板（ＰＣＢ）６０４、フレーム６０６、第１および第２の音響検出素子６２０、６２１、ならびに複数の接着層６０８、６１０、６１２を備える。カプラシェル６０２が、組み立てられた状態においてＰＣＢ６０４、検出素子６２０、６２１、および接着層６０８、６１０、６１２を含むセンサ６００の種々の構成要素を支持するようにおおむね構成されたフレーム６０６を収容する。検出素子６２０、６２１は、図示の実施の形態においては圧電フィルムであるが、他の種類の検出素子も使用可能である。
【０１３３】
センサ６００の構成要素を、図４Ａのセンサ４１５と同様に組み立てることができる。例えば、第１の圧電フィルム６２０が、フレーム６０６の一部分の周囲に巻き付けられ、引き張られた状態でフレーム６０６の音響空洞６１４（図６Ｂ）を横切って延びる。組み立てられたとき、接着部６０８、６１０が、第１のフィルム６２０の内側の両側と、対応するセンサフレーム６０６の両側との間に配置され、第１のフィルム６２０をフレーム６０６に対して動かぬように接着する。
【０１３４】
接着層６１２が、第１の検出素子６２１の周囲に巻き付けられ、次いで第２の検出素子６２１が、接着層６１２の周囲に巻き付けられることで、圧電積層体がおおむね形成される。このようにして、図４Ａに関して述べたように、音響空洞６１４を横切って延びるフィルム６２０、６２１の有効部分が、受信される振動に応答しておおむね自由に動くことができ、センサ６００が患者へと取り付けられたときに生理学的信号の検出を可能にする。特定の実施の形態においては、音響空洞６１４またはその一部が、フレーム６０６の全体を貫いて延びている。例えば、空洞が、フレーム６０６の内部の１つ以上の穴を形成することができる。
【０１３５】
ＰＣＢ６０４が、ＰＣＢ６０４の下面が第２のフィルム６２１の領域６１７、６１８および第１のフィルム６２０の領域６２２、６２４に接触するように、空洞６１６（図６Ａ）に配置される。第２のフィルム６２１のフラップ６２６が、図示の実施の形態においてはＰＣＢ６０４の上側に置かれ、第１の検出素子６２０のＰＣＢ６０４および関連の回路への電気的結合を可能にする。
【０１３６】
カプラシェル６０２は、全体として、患者から受信される振動を圧電積層体のフィルム６２０、６２１へと伝えるように構成される。音響カプラ６０２が、音響センサ６００が患者へと動かぬように固定されるときに患者の体に押し付けられるように構成された下部の突起または隆起６２８（図６Ｂ）を備えることができる。音響カプラ６０２は、フィルム６２０、６２１に当接し、フィルム６２０、６２１を音響空洞６１４を横切って引き張るように設計された突起６３０（図６Ａ）を、さらに備えることができる。カプラシェル６０２は、図１９Ａ〜図１９Ｅ、図２１、図２２Ａ、および図２２Ｂに関して後述される音響カプラなど、本明細書に記載の音響カプラのいずれかと同様であってよい。
【０１３７】
一般に、圧電フィルム６２０、６２１は、本明細書に記載の任意の圧電フィルムであってよい。例えば、図示の実施の形態においては、フィルム６２０、６２１が、圧電積層体の外側の表面を形成するフラッドな電極面６３２、６４４を有する図５Ａ〜図５Ｄに記載の圧電フィルムである。さらに、フィルム６２０、６２１が、電極をフィルム６２０、６２１の一方の表面からそれぞれのフィルム６２０、６２１の反対側の表面の対応する領域６２２、６１７まで延ばす１つ以上のヴィアまたは貫通穴を備える。上述のように、この構成は、４つの電極（例えば、各々のフィルム６２０、６２１のアノードおよびカソード）をＰＣＢ２２２の下面の適切なコンタクトへと接続することを可能にする。
【０１３８】
例えば、一実施の形態においては、第２のフィルム６２１の外表面のフラッドなカソードコーティングの領域６１８（図６Ａ）が、ＰＣＢ６０４（図６Ｂ）の下面のコンタクト６３６のうちの１つ以上に接触する。一方で、アノードコーティングを備える第２のフィルム６２１の外表面の貫通穴の領域６１７（図６Ａ）が、ＰＣＢ６０４（図６Ｂ）の下面のコンタクト６３８に接触する。第１のフィルム６２０に関しては、内表面のカソードコーティングの領域６２４（図６Ａ）が、ＰＣＢ６０４（図６Ｂ）の下面のコンタクト６４０のうちの１つ以上に接触する。一方で、アノードコーティングを備える第１のフィルム６２０の内表面の貫通穴の領域６２２（図６Ａ）が、ＰＣＢ６０４（図６Ｂ）の下面のコンタクト６４２に接触する。
【０１３９】
上述の接続の仕組みによれば、フィルム６２０、６２１を、ＳＮＲおよび／または電気的遮蔽の改善をもたらすように、ＰＣＢ２２２に位置する回路（図示されていない）またはシステムの他の構成要素（例えば、ハブまたは監視装置）へと接続することができる。例えば、フィルム６２０、６２１の電極の各々を、図３に関して概略的に上述した様相で、減衰回路（例えば、差動増幅器）の入力あるいは接地（または、他の共通電位）へと接続することができる。具体的には、他の接続の仕組みも可能であるが、一実施の形態においては、ＰＣＢ６０４上のコンタクト６３６が、第２の外側のフィルム６２１のフラッドな外側カソードを接地へと接続し、コンタクト６４２が、第１の内側のフィルム６２０の外側のフラッドなアノードを接地へと接続する。さらに、コンタクト６４２が、第２の外側のフィルム６２１の内側の非フラッドなアノードを、差動増幅器または他の雑音減衰回路の第１の（例えば、正の）端子へと接続する。最後に、コンタクト６３８が、第１の内側のフィルム６２０の非フラッドな内側カソードを、差動増幅器の第２の（例えば、負の）端子へと接続する。
【０１４０】
フレーム６０６が、１つ以上の圧力平衡路６５０を備えることができる。圧力平衡路６５０は、下側の音響空洞６１４と大気圧との間の空気の連絡路をもたらす。圧力平衡路６５０は、センサの膜またはフィルム６２１、６２２が、皮膚の弾性またはセンサを患者の皮膚へと取り付けるために使用される力とは無関係に、空洞６１４において振動することを可能にする。
【０１４１】
実際、皮膚の弾性または音響センサを患者の皮膚へと取り付けるために使用される力のばらつきが、検出素子６２１、６２２とフレーム６０６とによって定められる空洞６１４の容積および／または気圧を左右する可能性がある。皮膚の弾性または取り付け力のばらつきが、空洞の共振のばらつきにつながる可能性があり、これがセンサ６００の性能の望ましくないばらつきを引き起こす可能性がある。例えば、きわめて弾性的な皮膚へと取り付けられた音響センサ６００は、より堅い皮膚または引き締まった皮膚へと取り付けられた音響センサ６００と比べ、異なる出力信号をもたらす可能性がある。同様に、患者の皮膚への取り付けが緩い音響センサ６００は、患者の皮膚へとしっかりと取り付けられた音響センサ６００と比べ、異なる出力信号をもたらす可能性がある。
【０１４２】
取り付けのばらつきを補償するために、一実施の形態においては、音響センサのフレーム６０６が、１つ以上の圧力平衡路６５０を備える。圧力平衡路６５０は、空洞６１４から大気圧への空気の流路をもたらす。検出の際に空洞６１４内の圧力を周囲と平衡させることで、センサの性能のばらつきを軽減および／または除去することができる。いくつかの実施の形態においては、圧力平衡路６５０が、センサの空洞６１４の内部から大気圧に連絡する位置まで延びる１つ以上の穴、切り欠き、ポート、または溝を備える。
【０１４３】
一実施の形態においては、圧力平衡路６５０が、フレーム６０６の音響空洞６１４を定める部位の両側に設けられる。圧力平衡路６５０を対称に配置することで、センサ６００の性能をさらに向上させることができる。他の実施の形態においては、圧力平衡路６５０が、センサのフレーム６０６において、センサの検出素子、膜、および／またはフィルム６２１、６２２に触れない部位に設けられる。圧力平衡路６５０とセンサの検出膜との間の接触を防止することによって、センサ６００の性能をさらに改善することができる。
【０１４４】
一実施の形態においては、センサのフレーム６０６が、センサのフレーム６０６の２つの向かい合う辺の各々に１つ、２つ、３つ、４つ、または５つの圧力平衡路６５０を備える。他の実施の形態においては、センサのフレーム６０６が、その各々の辺に少なくとも１つの圧力平衡路６５０を備える。一実施の形態においては、各々の圧力平衡路６５０が、切り欠きとして形成される。圧力平衡路６５０として切り欠きを備えるフレーム６０６は、他の圧力平衡路６５０（例えば、穴）を備えるフレームよりも容易に製造することができる。例えば、フレーム６０６がプラスチックを成型することによって作られる場合に、フレーム６０６の側壁に切り欠きを生成することは、穴を形成することに比べて、複雑な工作をあまり必要としない。
【０１４５】
センサ６００のいくつかの構成要素の態様が、他の実施の形態に関して、本明細書においてさらに詳しく説明される。例えば、結合シェル６０２、ＰＣＢ６０４、フレーム６０６、検出素子６２０、６２１、または接着層６０８、６１０、６１２のうちの１つ以上、あるいはこれらの各部または態様は、図１９Ａ〜図２３Ｅに示されて関連の文章に説明される対応する構成要素に適合することができる。
【０１４６】
雑音補償の概要
次に、おおむね少なくとも第１および第２の音響検出素子を含んでおり、雑音の補償を提供するように構成されているシステムの実施の形態を、図７〜図１８に関して説明する。説明されるとおり、いくつかの態様によれば、検出素子のうちの１つが、生理学的信号検出素子として使用され、別の１つが、雑音基準信号を生成するための雑音検出素子として使用される。雑音基準信号を、本明細書においてさらに詳しく説明される種々の技法（例えば、適応フィルタリング）に従って雑音成分が減らされてなる生理学的信号を生成するために使用することができる。さらに、さらに別の実施の形態によれば、検出素子が、本明細書においてさらに詳しく説明されるとおり、所望に応じて生理学的信号検出素子または雑音検出素子のいずれかとして使用されるように選択的に設定可能である。
【０１４７】
種々の態様によれば、複数の音響検出素子を、さまざまな構成にて有益に配置することができる。例えば、第１および第２の検出素子を、図８および図１０〜図１５に示した実施の形態に示されているように、同じセンサパッケージに組み込むことができる。いくつかの実施の形態においては、第１および第２の検出素子が、別々のセンサパッケージに含まれ、あるいは他のやり方で監視環境における種々の位置に戦略的に配置されることができる。例えば、そのようなセンサを、図９Ａに示され、図９Ａに関して説明されるとおり、患者の複数の位置に配置することができる。さらに、１つ以上の検出素子を、図９Ｂおよび関連の文章に開示されるように、監視環境における生理学的モニタまたは何らかの他の適切な場所に配置することができる。
【０１４８】
一般的に言うと、本明細書において（例えば図７〜図１８に関して）説明される邪魔な雑音信号として、あらゆる音響信号を挙げることができ、振動波、音波、亜音波、または超音波を挙げることができる。そのような信号は、気体、液体、および／または固体中を伝わる可能性がある。例えば、監視すべき生理学的信号に応じて、邪魔な雑音は、呼吸音、心音、消化音、およびこれらの組み合わせなど、生理学的プロセスから生じる患者の音を含む可能性がある。邪魔な雑音として、さらに音声、いびき、せき、あえぎ、などを挙げることができ、それらは患者または監視環境に存在する他の個人から生じる可能性がある。さらなる雑音源として、動作環境中のコンピュータまたは他の電子機器から到来するハミングまたは他の音響雑音、周囲の交通または航空機の雑音、ならびにこれらの組み合わせ、なども挙げることができる。
【０１４９】
さらに、邪魔な雑音は、使用時に患者へと接続される医療装置など、患者に接続される１つ以上のうるさい装置から生じる可能性がある。そのような装置の例として、これらに限られるわけではないが、動力付きの外科器具（例えば、焼灼用、凝固用、溶着用、切断用、などの電気外科ツール）、呼吸装置（例えば、持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）装置）、ネブライザ、ならびにこれらの組み合わせ、などを挙げることができる。
【０１５０】
とくには雑音源を容易に特定できる場合に、特定の態様による雑音検出素子を、混ざりものの比較的少ない雑音基準信号を含む信号を取得することで、本明細書に記載の技法による雑音補償の改善を可能にするために、雑音源の物理的に近くに配置することができる。典型的な具体的事例が、例えば図９Ａおよび図９Ｂに関して後述される。
【０１５１】
説明されるさらに別の実施の形態によれば、ある発生源（例えば、患者の体）に起因する出力信号の成分を、おおむね同様であると予想できる一方で、他の発生源からの信号成分（例えば、雑音成分）を、特定の非類似性（例えば、位相または時間のずれ）を有すると予想することができる。そのような場合、第１および第２の音響検出素子からの出力信号を、好都合には、２つの信号の間の共通性を強調する一方で、２つの出力信号の間の相違を減衰させるやり方（あるいは、その反対のやり方）で組み合わせ、雑音を減らした出力信号を生み出すことができる。
【０１５２】
さらに、後述される多くの実施の形態において、第１および第２の検出素子として図示および説明が行われるが、特定の実施の形態においては、３つ以上（例えば、３つ、４つ、または５つ以上）の検出素子が存在してもよい。さらに、例示の目的のために個別の検出素子として説明されるが、特定の実施の形態においては、第１および第２の検出素子のうちの１つ以上が、それぞれ複数の音響トランスデューサまたは他の種類の検出素子を備える。例えば、いくつかの実施の形態においては、第１および／または第２の検出素子の各々が、図３Ｂ〜図４Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂに関して上述したように、積み重ねの構成にて配置されて支持フレームを包む少なくとも２つの圧電フィルムを備える。
【０１５３】
図７が、雑音補償の機能を有する音響生理学的モニタリングシステム７００の実施の形態のブロック図である。雑音補償の機能は、モニタリングシステム７００を使用して割り出される生理学的特性の精度に対する音響雑音の有害な影響を減らすために有用となりうる。
【０１５４】
音響生理学的モニタリングシステム７００は、第１の音響検出素子７２０および第２の音響検出素子７２１を備えている。いくつかの実施の形態においては、これらの音響検出素子が、受動デバイスである。いくつかの実施の形態においては、第１の音響検出素子７２０が、患者の体から生じる１つ以上の生体音（例えば、生理学的プロセスに起因する音）を表す生理学的信号７３０を生成するために使用される。例えば、第１の音響検出素子７２０を、特定の種類の生体音（本明細書において、ターゲット生体音と称することもある）を表す生理学的信号７３０を生成するために使用することができる。呼吸音、心音、消化音、など、種々のターゲット生体音が可能である。例えば、検出素子７２０、７２１は、圧電フィルムであってよい。一般に、この生理学的信号７３０は、患者の周囲の邪魔な雑音が第１の音響検出素子７２０によって取得される結果として、望ましくない雑音を含む可能性がある。信号７３０の生理学的成分および雑音成分が、時間および／または周波数成分において重なり合う可能性がある。患者の体から生じる生体音を主として検出するための装置は、本明細書においてさらに詳しく開示される。
【０１５５】
いくつかの実施の形態においては、第２の音響検出素子７２１が、第１の音響検出素子７２０によって取得される雑音を実質的に表している（あるいは、第１の音響検出素子７２０によって取得される雑音に、他の形で有意に相関している）雑音信号を生成するために使用される。雑音信号７３１は、必ずしも生理学的信号７３０の雑音成分の複製である必要はない。例えば、２つの信号７３０、７３１における雑音の信号強度が、異なってもよい。雑音信号７３１と生理学的信号７３０の雑音成分との間に、他の相違も可能である。しかしながら、第２の音響検出素子を、雑音信号７３１が生理学的信号７３０に存在する雑音とのある程度の共通性を有するように配置および設計することが好都合となりうる。このやり方で、雑音信号７３１が、生理学的信号７３０からの雑音の有意な軽減、除去、フィルタ処理、相殺、分離、などのために、有用な情報を提供することができる。雑音を主として検出するための装置は、本明細書においてさらに詳しく開示される。
【０１５６】
さらに、第２の音響検出素子７２１を、雑音信号７３１が第１の音響検出素子７２０によって取得される生体音を実質的に含まず、あるいはそのような生体音の雑音信号７３１における重要性が生理学的信号７３０における重要性よりも低いように、配置および設計することもできる。雑音信号７３１を生成するものとして説明されているが、本明細書においてさらに詳しく検討される他の実施の形態においては、第２の音響検出素子が、雑音基準信号ではなくて第２の生理学的信号をもたらすように配置および設計される。例えば、第１の検出素子７２０と同様に、第２の音響検出素子７２１は、有意な生理学的信号成分および邪魔な雑音成分の両方を含むことができる。そのような実施の形態においては、第１および第２の生理学的信号を、２つの信号の生理学的成分を補強する一方で、２つの生理学的成分に存在しうる雑音成分を軽減する特定のやり方で、組み合わせることが可能である。他の実施の形態においては、これを３つ以上の音響検出素子を使用して実行することができる。
【０１５７】
いくつかの実施の形態においては、雑音が混ざった生理学的信号７３０と雑音信号７３１とが、処理ユニット７９０に入力される。いくつかの実施の形態においては、処理ユニット７９０が、雑音減衰器７４０、信号品質計算器７５０、および生理学的特性計算器７６０を備える。処理ユニット７９０を、１つ以上のデジタル信号プロセッサ、１つ以上のアナログ電気処理部品、またはこれらの組み合わせ、などとして実現することができる。
【０１５８】
いくつかの実施の形態においては、雑音減衰器７４０が、本明細書においてさらに詳しく検討されるとおり、雑音信号７３１から集められる情報にもとづいて生理学的信号７３０に存在する雑音の量を少なくする。例えば、雑音減衰器７４０が、生理学的信号７３０の雑音成分の信号エネルギーを減らすことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、雑音減衰器７４０は、生理学的信号７３０の雑音成分のうちの特定の周波数範囲にわたる部分を低減または除去することができる。いくつかの実施の形態においては、処理ユニット７９０が、雑音減衰器７４０を使用して雑音が減らされた生理学的信号７４１を出力する。信号７４１を、処理ユニット７９０の他の部分ブロック（例えば、生理学的特性計算器７６０）へと供給することもできる。
【０１５９】
信号品質計算器７５０は、例えば、１つ以上の音響検出素子から得られる生理学的情報の品質の客観的指標を割り出すために使用される装置である。これを、例えば、本明細書においてさらに検討されるように、生理学的信号７３０を雑音信号７３１と比較することによって行うことができる。さらに、信号品質計算器７５０は、１つ以上の音響センサから収集される生理学的情報にもとづいて割り出される生理学的特性（例えば、呼吸数）の精度について、信頼度の客観的指標を出力することができる。また、信号品質計算器７５０が、生理学的特性の精度について、低い信頼度および／または高い信頼度を選択的に示す２値の信頼度の指標を出力してもよい。このように、処理ユニット７９０は、１つ以上の信号品質指標７５１を出力する。
【０１６０】
生理学的特性計算器７６０は、例えば、患者の生理学的特性を表す１つ以上の値または信号を割り出すために使用される。例えば、生理学的特性は、呼吸数、呼気流、１回換気量、分時換気量、無呼吸継続時間、呼吸音、水泡音、いびき音、喘鳴、ならびに音量の減少または気流の変化などの呼吸音の変化であってよい。いくつかの実施の形態においては、生理学的特性が、雑音減衰器７４０によって出力される雑音低減済みの生理学的信号７４１へと適用される処理アルゴリズムを使用して計算される。
【０１６１】
雑音低減済みの生理学的信号７４１、信号品質指標７５１、および生理学的特性指標を、介護人によって閲覧または聴取されるように、表示装置および／またはスピーカ７８０へと出力することができる。例えば、いくつかの実施の形態においては、雑音低減済みの生理学的信号７４１が、医師による聴取および患者の診断における使用が可能になるように、スピーカまたは他の音響トランスデューサによって聞き取り可能な音へと再変換される。いくつかの実施の形態においては、信号品質指標７５１および生理学的特性指標７６１が、画面上に表示される。この情報は、数値、プロットされた信号、アイコン、などの形態をとることができる。
【０１６２】
雑音減衰器７４０および信号品質計算器７５０の両方が、図示の典型的な処理ユニット７９０に含まれているが、いくつかの実施の形態においては、処理ユニット７９０が、雑音減衰器７４０または信号品質計算器７５０のいずれかを備えてもよい。
【０１６３】
種々の実施の形態において、第１および第２の音響検出素子７２０、７２１は、同じ種類または異なる種類の音響検出素子であってよい。例えば、一実施の形態においては、両方の検出素子が、本明細書に記載の任意のフィルムなどの圧電フィルムである。そのような構成において、各々の検出素子７２０、７２１を、別々のセンサパッケージに収容することができる。異なる種類の検出素子が使用される例として、一実施の形態においては、第１の検出素子７２０が圧電フィルムである一方で、第２の検出素子が、マイクロホン、振動センサ、または他の種類の音響取得デバイスである。そのような実施の形態は、図１５に関して後述される。
【０１６４】
さらに、検出素子７２０、７２１は、互いに物理的に別であってよい。例えば、検出素子７２０、７２１を、単一の着用センサパッケージにおいて物理的に別にすることができる。他の実施の形態においては、第１の検出素子７２０を、本明細書に記載のいずれかのセンサパッケージなどの着用センサパッケージに配置できる一方で、第２の検出素子７２１を、例えばケーブル、ハブ、監視装置、または患者の別の場所に位置する別の着用センサパッケージなど、何らかの他の場所に配置することができる。物理的に別の検出素子を備えるセンサのさらなる実施の形態は、例えば図８〜図９Ｂに関して、本明細書において検討される。
【０１６５】
本明細書に記載の実施の形態は、雑音の補償を達成するために複数の検出素子を好都合に使用するが、特定の実施の形態においては、雑音の補償が、ただ１つの検出素子を使用して達成される。例えば、検出素子を患者へと組み合わせることができ、したがって検出素子が、生理学的成分および雑音成分の両方を含む信号を生成できる。しかしながら、そのような実施の形態において、雑音基準信号を、生理学的信号が無効である期間（例えば、患者の呼吸、心拍、などの合間）において抽出することができる。次いで、抽出された基準信号を、雑音の補償をもたらすために、本明細書に記載の技法に従って使用することができる。
【０１６６】
図８が、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を備える着用音響センサ８１５を有している音響生理学的モニタリングシステム８００の実施の形態のブロック図である。第１および第２の音響検出素子８２０、８２１は、例えば、音波を処理、測定、などのための何らかの他の形態のエネルギー（例えば、電圧または電流信号）へと変換するためのトランスデューサである。第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を、図８に示されるように共通のハウジングに収めることができ、あるいは後述の図９Ａに示されるように別々のハウジングに収めることができる。いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１が、どちらも同じ種類の音響トランスデューサである。例えば、いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１が、どちらも圧電フィルムである。
【０１６７】
第１および第２の音響検出素子８２０、８２１がおおむね同じ種類の音響トランスデューサである場合でも、それらは、必ずしも同一である必要はない。例えば、第１および第２の両方の音響検出素子８２０、８２１が圧電フィルムである場合に、２つのフィルムの材料の特性を、検出すべき聴覚信号の既知の特性にもとづいて別々に調節することができる。第１および第２の音響検出素子８２０、８２１が、異なる圧電材料で製作されてよく、異なる形状および厚さを有することができ、異なる支持／取り付け構造を有することができ、さらには異なる実装を有することができる。例えば、所与の用途（例えば、医療の検出の用途）において、システムの設計者は、求められる音響信号の特性に関する予備知識を有することができる。
【０１６８】
本明細書に記載のとおり、いくつかの実施の形態においては、第１の音響検出素子８２０が、主として生理学的信号を検出するために使用される一方で、第２の音響検出素子８２１が、主として雑音を検出するために使用される。そのような場合において、生理学的信号および予想される雑音のそれぞれに独特な特徴（例えば、周波数範囲、振幅、など）が存在し、そのような独特な特徴を特定できる場合には、音響検出素子８２０、８２１の各々について、圧電材料の種類、形状、厚さ、ならびに取り付けおよび実装などを、そのような独特な特徴にもとづいて調節することができる。
【０１６９】
他の実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１の特性（例えば、材料の特性、取り付け、実装、など）が実質的に同様または同一であることが好都合である。これは、例えば、２つの音響検出素子８２０、８２１の検出対称の音響信号について、前もって特定できる特徴の重要な違いが存在しない場合に当てはまる。
【０１７０】
また、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１が、共通の起源による音響検出素子の励起に応答して共通の特徴を有する信号を出力するように、材料の特性、取り付け、および実装に関して実質的に類似または同一であることが、好都合となりうる。これは、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１の出力が、２つの検出素子の出力からの信号成分をそれらの共通の特徴または識別的特徴にもとづいて選択または拒絶する技法を使用して組み合わせられる場合に当てはまる。そのような技法の例は、本明細書においてさらに詳しく説明される。
【０１７１】
他の実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１が、異なる種類の音響トランスデューサである。例えば、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を、これらに限られるわけではないが圧電音響トランスデューサ、コンデンサ音響トランスデューサ、ＭＥＭＳ音響トランスデューサ、および電磁誘導音響トランスデューサを含むグループから、別個独立に選択することができる。他の種類の音響トランスデューサも使用可能である。
【０１７２】
第１および第２の音響検出素子８２０、８２１は、指向性を呈しても、呈さなくてもよい。第１および第２の両方の音響検出素子８２０、８２１が指向性を呈する場合、それらを共通の位置（例えば、患者の皮膚）に向けることができ、あるいは別の位置に向けることができる（例えば、第１の音響検出素子８２０を、生体音を検出すべく患者の皮膚へと向けることができる一方で、第２の音響検出素子を、周囲の雑音を検出すべく患者の皮膚から遠ざかるように向けることができる）。さらに、いくつかの実施の形態においては、音響検出素子のうちの１つが指向性を呈することができる一方で、他方は指向性を呈さない。例えば、いくつかの実施の形態においては、第１の音響検出素子８２０が指向性を呈し、この第１の音響検出素子８２０を生体音を検出すべく患者の皮膚へと向けることができる一方で、第２の音響検出素子８２１は、あらゆる方向からの雑音を検出するために指向性を呈さない。
【０１７３】
本明細書に（例えば音響センサ２０１に関して）記載したとおり、音響センサ８１５は、生理学的モニタ８０７との通信のためのケーブル８０６または他の通信リンクを備えることができる。例えば、本明細書に記載のとおり、１つ以上のコネクタ、ハブ、または他のケーブルを備えることができる。また、音響センサは、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１からの出力を検出し、処理し、さらには送信するための１つ以上の装置（例えば、電気回路）を備えることができる。さらに、センサは、センサを患者の体に取り付けるための固定具を備えることができる。いくつかの実施の形態においては、固定具が、呼吸音を検出すべく患者の首または胸の領域に取り付けられるように特別に構成される。また、音響センサ８１５は、音響センサ２０１に関して説明される他の特徴も備えることができる。
【０１７４】
いくつかの実施の形態においては、音響センサ８１５が、患者８０１によって着用されるものではない別途の生理学的モニタ８０７に通信可能に接続されるように構成される（生理学的モニタ８０７が、本明細書に記載のとおり、例えば表示装置８８０、生理学的特性計算器８６０、雑音減衰器８４０、スピーカ８８１、および信号品質計算器８５０を備えることができる）。したがって、いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１が、患者８０１によって着用されるように構成された音響センサ８１５に配置される一方で、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１からの信号出力（音響検出素子８２０、８２１からの直接の生の信号およびそこから導出される処理済みの信号を含むことができる）が、患者８０１によって着用されるものではない別途の生理学的モニタ８０７へと送信される。しかしながら、他の実施の形態においては、音響センサ８１５および生理学的モニタ８０７が、どちらも患者８０１による着用が可能であってよい。
【０１７５】
本明細書に記載のとおり、いくつかの実施の形態においては、第１の音響検出素子８２０が、主として患者の体から生じる音響生理学的信号を検出するように設計および使用される一方で、第２の音響検出素子８２１が、主として音響雑音を検出するために使用される。しかしながら、第１の音響検出素子８２０も音響雑音を検出する可能性がある。この場合、第２の音響検出素子８２１からの雑音信号を、第１の音響検出素子８２０の出力における生理学的信号から音響雑音の存在を低減または除去するために使用することができる情報をもたらすための雑音基準として使用することができる。
【０１７６】
第２の音響検出素子８２１が雑音基準信号の生成に使用される場合には、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を、第２の音響検出素子８２１によって生成される雑音基準信号が第１の音響検出素子によって出力される生理学的信号の雑音成分と１つ以上の特徴を共有するように、お互いに対して設計および配置することが好都合となりうる。例えば、雑音基準信号を、生理学的信号の雑音成分に有意に相関付けることができる。いくつかの実施の形態においては、第２の音響検出素子８２１からの雑音基準信号および第１の音響検出素子８２０からの生理学的信号の雑音成分が、例えばスカラ因子、時間ずれ、位相ずれ、またはこれらの組み合わせによって相関する。雑音基準信号と生理学的信号の雑音成分との間について、他の関係も可能である。
【０１７７】
いくつかの実施の形態においては、少なくとも部分的には第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を互いに近接させて配置することによって、雑音基準信号と生理学的信号の雑音成分との間に臨床的に有意な相関が達成される。例えば、図８に示されるように、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を、着用の音響センサ８１５に共通に位置させることができる。第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を互いに近接させて配置することは、例えば第１の音響検出素子８２０において検出される雑音と第２の音響検出素子８２１において検出される雑音との間の振幅、周波数成分、および位相の相違を小さくすることによって、雑音基準信号と生理学的信号の雑音成分との間の相関を向上させることができる。
【０１７８】
第１および第２の音響検出素子８２０、８２１の間の物理的な距離は、例えば予想される雑音の周波数成分、あるいは例えば２つの検出素子の間に位置する音響伝播性の物質、音響反射体、または音響吸収体の存在、などに応じて、実施の形態ごとにさまざまであってよい。例えば、比較的低い周波数の雑音（例えば、周囲雑音）が存在する環境において働く生理学的モニタリングシステム８００は、より高い周波数成分を有する雑音の場合と比べ、第１および第２の音響検出素子の間の距離が雑音の波長に対して相対的に短くなるため、第１および第２の音響検出素子の間により大きな物理的距離を許容することが可能である。したがって、たとえ第１および第２の音響検出素子音響検出素子の間の物理的な間隔が比較的大きくても、第２の音響検出素子によって検出される雑音が、第１の音響検出素子によって検出される雑音を依然として妥当に表し、あるいは第１の音響検出素子によって検出される雑音に依然として妥当に相関する。
【０１７９】
いくつかの実施の形態においては、実際に許容することができる第１および第２の音響検出素子８２０、８２１の間の物理的な距離が、特定の用途および／または用途によって課せられる雑音低減の要件に依存することができる。いくつかの実施の形態においては、臨床的に有意な生理学的信号の雑音成分の低減をもたらすために、第２の音響検出素子８２１によって検出される雑音基準信号が、第１の音響検出素子８２０によって検出される生理学的信号の雑音成分に関する充分な量の情報を含むように、第１および第２の音響検出素子８２０、８２１を互いに充分に近付けて物理的に配置することができる。これは、例えば、生理学的モニタリングシステムによって第１の音響検出素子８２０によって検出される生理学的信号の雑音低減版から割り出される生理学的特性（例えば、呼吸数）の精度に、臨床的有意な改善を明確にもたらすことができる。
【０１８０】
いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子が、互いの半径１ｍの範囲内に物理的に位置する。いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子が、互いの半径０．１ｍの範囲内に物理的に位置する。いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子が、互いの半径０．０１ｍの範囲内に物理的に位置する。いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子が、互いの半径０．００１ｍの範囲内に物理的に位置する。
【０１８１】
いくつかの実施の形態においては、第１および第２の検出素子８２０、８２１を、別々のセンサパッケージに配置することができ、あるいは他のやり方で動作環境の異なる場所に配置することができる。例えば、図９Ａが、別個の第１および第２のセンサ９１６、９１７に配置され、あるいは他のやり方で別個の第１および第２のセンサ９１６、９１７に組み合わせられた第１および第２の音響検出素子９２０、９２１を備えている音響生理学的モニタリングシステム９００の実施の形態のブロック図である。ただ１つの通信リンク９０６を介して生理学的モニタ９０７へと接続されるものとして示されているが、特定の実施の形態においては、各々のセンサ９１６、９１７に別々の通信リンク９０６を使用してもよい。いくつかの実施の形態においては、各々の通信リンク９０６が、本明細書に記載のとおりの１つ以上のケーブル、ハブ、および／またはコネクタを備える。図９Ｂは、患者に配置される第１の検出素子９２０と、生理学的モニタ９０７に配置される第２の検出素子９２０、９２１とを含むブロック図である。
【０１８２】
図９Ａを参照すると、第１および第２のセンサ８１６、８１７を、患者９０１のさまざまな場所に配置することができる。例えば、特定の実施の形態においては、検出素子９２０、９２１（および、それらが組み合わせられたセンサ９１６、９１７）の一方または両方を、生理学的プロセスによって発生する音の発生源またはその周囲に配置することができる。そのような領域として、例えば咽喉、首の後方、口腔、あるいは頭部または首の何らかの他の部位、肺の周囲の背中または胸、これらの組み合わせ、など、呼吸または発声に関係する領域を挙げることができる。他の検出素子の場所として、心臓の周囲の胸、咽喉、手首、など、心音におおむね関係する場所を挙げることができる。さらに別の場所として、胃の付近または腹部の何らかの他の部位など、消化音に典型的に関係する場所を挙げることができる。さらに、上述の例が例示の目的で提示されている一方で、用途に応じて、センサ９１６、９１７を、例えば手、指、腕、足、脚、など、患者の体９０１のおおむね任意の位置に配置することも可能である。
【０１８３】
図９Ｃは、患者９９３の咽喉および胸へとそれぞれ適用される２つの音響センサ９９１、９９２を備えている典型的なシステム９９０を示している。図９Ｄは、センサ９９４、９９５が患者９９６の胸の異なる領域に適用される第２の例を示している。２つの音響センサ９９１、９９２、９９４、９９５を、図示のようにハブおよび複数のケーブルを介して生理学的モニタ９９７へと接続することができる。センサ９９１、９９２、９９４、９９５、監視装置９９７、ケーブル、ハブ、などは、本明細書に記載または援用された任意のセンサ、監視装置、ケーブル、ハブ、などであってよく、あるいは何らかの他の音響センサであってよい。複数のセンサが患者へと取り付けられ、あるいは他のやり方で動作環境において空間的に離されて位置する場合、そのような構成を、ステレオ生体音モニタリングを可能にするステレオモニタリング環境と称することができる。
【０１８４】
検出素子９２０、９２１および関連のセンサパッケージ（存在する場合）を、患者の体ではない動作環境内の１つ以上の位置にさらに配置することができる。例えば、図９Ｂが、第１の音響検出素子９２０を備える着用の音響センサ９１５と、第２の音響検出素子９２１を備える生理学的モニタユニット９０７とを有する音響生理学的モニタリングシステム９０２の実施の形態のブロック図である。生理学的モニタユニット９０７が、例えばケーブル９０６を介して着用の音響センサ９１５に通信可能に接続されるように構成される。いくつかの実施の形態においては、生理学的モニタユニット９０７が、第１および第２の音響検出素子９２０、９２１からの信号出力を処理するための１つ以上の装置を備えている非着用のユニットである。図９Ｂの生理学的モニタリングシステム９０２は、第２の音響検出素子９２１が、着用の音響センサ９１５にではなくて非着用の生理学的モニタ９０７に物理的に位置する点を除き、生理学的モニタリングシステム８００、９００に類似している。
【０１８５】
監視装置９０７上に示されているが、第２の検出素子９２１を、さまざまな他の場所に配置することができる。例えば、生理学的モニタ９０７および音響センサ９１５が、物理的なケーブル９０６を使用して通信可能に接続される場合には、ケーブル９０６が、所与の医療検出の用途において有意な雑音低減をもたらすべく第１および第２の音響検出素子９２０、９２１が互いに充分に近接した状態を保つように保証するために、第１および第２の音響検出素子９２０、９２１の間の距離に限界を設定するうえで有用であってよい。他の実施の形態においては、第２の音響検出素子９２１が、ケーブル９０６、コネクタ、または図１Ｃのハブ１２０などのハブ（図示されていない）など、監視装置とセンサとの間の任意の中間位置に位置することができ、あるいは生理学的モニタ９０７または音響センサ９１５から独立したおおむね任意の別の位置に位置することができる。第２の検出素子９２１が雑音基準の生成に使用される場合、第２の検出素子９２１を、センサ９１５にではなく、監視装置９０７、ハブ、または他の中間位置に配置することは、システムの配線の経費を好都合に削減することができる。他方で、第２の検出素子９２１を第１の検出素子９２０の近くに配置することが、第１の検出素子９２０によって検出される信号の雑音成分に実質的に相関した雑音基準信号を生成するために有益かもしれない。したがって、個々の事例において、一方では雑音の排除を改善するために第２の検出素子９２１を第１の検出素子９２０の近くに配置することと、他方では配線の経費を削減するために第２の検出素子を第１の検出素子９２０から離して配置することとの間に、二律背反が一般的に存在する。したがって、状況に応じて、第２の検出素子９２１をハブに配置し、あるいは監視装置９０７と第１の検出素子９２０との間の他の中間位置に配置することが、配線の経費の削減と適切な雑音の排除との間の所望の調和をもたらす。
【０１８６】
上述のように、雑音源を容易に特定できる場合、第２の検出素子９２１を雑音源の物理的に近くに配置することができる。このやり方で、第２の検出素子９２１を、比較的混ざりものの少ない雑音基準信号を含む信号を生成して、雑音の補償の改善を可能にするために使用することができる。そのような雑音源は、患者から生じる非対象の生体音（例えば、心音、呼吸音、または消化音）、周囲雑音（例えば、交通音、周囲の語音、コンピュータのハミング、など）、あるいは皮膚に組み合わせられた装置（例えば、電気外科装置、ＣＰＡＰ装置、ネブライザ、など）から生じる振動または他の雑音、など、本明細書に記載の邪魔な雑音のいずれかを生じる雑音源であってよい。
【０１８７】
次に、複数の検出素子９２０、９２１を動作環境内の別々の位置に戦略的に配置して備えるいくつかの典型的な筋書きを説明する。これらの例は、説明を目的として提示され、本発明を限定しようとするものではない。第１の実例として、図９Ａを参照すると、第１のセンサ９１６が生理学的信号センサであり、呼吸音の発生源（例えば、首）またはその近くに配置される一方で、第２のセンサ９１７が雑音センサであり、心音および／または他の雑音成分を検出するために心臓またはその近くに配置される。このようにして、第２のセンサ９１７からの信号を、第１のセンサ９１６によって生成される信号に浸入する可能性がある残余の心音（ならびに／あるいは周囲雑音または他の雑音）を打ち消し、あるいは他の形で減衰させるために使用することができる。
【０１８８】
他の典型的な筋書きにおいては、ＣＰＡＰ装置または他の医療装置が、患者へと接続される。第１のセンサ９１６が、心音を検出すべく患者の心臓に配置される生理学的信号センサであり、第２のセンサ９１７が、ＣＰＡＰ装置または他の医療装置に配置される雑音センサである。このようにして、第２のセンサ９１７によって生成される信号を、第１のセンサ９１６によって検出される信号に浸入するＣＰＡＰ装置からの残余の雑音（ならびに／あるいは周囲雑音または他の雑音）を打ち消すために使用することができる。
【０１８９】
さらに別の例示においては、第１のセンサ９１６が、呼吸音を検出するように配置される生理学的信号センサであり、第２のセンサ９１７が、患者の予定の電気外科手術部位（または、電気外科装置そのもの）の付近に配置される雑音センサである。そのような状況において、第２のセンサ９１７を、電気外科装置によって生じて第１のセンサ９１６によって検出される信号へと浸入する雑音（ならびに／あるいは周囲雑音または他の雑音）を打ち消すために使用することができる。
【０１９０】
複数の検出素子の選択的設定
所望の用途に応じて、複数の検出素子を、複数のモードに選択的に設定することができる。例えば、図９Ａおよび図９Ｂをさらに参照すると、検出素子９２０、９２１を、いくつかの実施の形態においては、生理学的信号センサまたは雑音センサのいずれかとして設定することができる。生理学的検出および雑音のモードに加えて、検出素子を、種々の他のモードに設定することが可能である。例えば、一実施の形態においては、検出素子９２０、９２１のうちの１つ以上を、聴診モードに設定することが可能である。例えば、検出素子９２０、９２１を、作業者が患者の身体音または音声を表すオーディオ出力をおおむね連続的に聴き取ることができる聴き取りモードに設定することができる。さらに別の実施の形態においては、検出素子９２０、９２１を、（例えば超音波画像化のために）超音波信号を検出および処理するように構成することができる。さまざまな種類のオーディオ出力、超音波検出、および他の互換の機能が可能なセンサの例が、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される２０１０年１０月１４日付の「ＰＨＹＳＩＯＬＯＧＩＣＡＬ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許出願第＃＃／＃＃＃，＃＃＃号に提示されている。
【０１９１】
一例として、第１のセンサ９１６が、呼吸音の発生源（例えば、咽喉）またはその付近に配置される一方で、第２のセンサ９１７が、心音を検出すべく心臓またはその付近に配置される。第１のモードにおいては、第１のセンサ９１６が生理学的検出モードに設定され、第２のセンサ９１７が雑音検出モードに検出される一方で、第２のモードにおいては、センサの役割がおおむね入れ換えられる。このやり方で、呼吸音が監視され、心音（および／または、他の雑音）の影響が、本明細書に記載の雑音打ち消し技法に従って軽減される。さらに、第２のモードにおいて、心音が監視され、残余の呼吸音（および／または、他の雑音）の影響が軽減される。したがって、このような技法によれば、ユーザが、幅広くさまざまな生理学的信号の雑音軽減版の監視の間の柔軟かつ効率的な切り換えを行うことができる。
【０１９２】
さらに、検出素子を、特定の実施の形態においては、一度に２つ以上のモードにて使用されるように設定することができる。例えば、検出素子９２０、９２１の各々を、同時に生理学的信号検出素子および雑音検出素子の両方として設定することができる。上述の典型的な筋書きにおいて、第１の検出素子９２０が呼吸音を監視し、さらにおおむね同時に、第２の検出素子９２１へと雑音基準をもたらすことができる。反対に、第２の検出素子９２１を、心音を監視するとともに、さらにおおむね同時に第１の検出素子９２０へと雑音基準をもたらすために使用することができる。他のモードも可能であるが、種々の実施の形態において、検出素子９２０、９２１を、生理学的信号の検出、雑音の検出、聴診、および超音波検出のうちの２つ以上のためにおおむね同時に設定することができる。
【０１９３】
検出素子９２０、９２１の設定は、ユーザによって手動で選択可能であってよく、あるいはシステムによって自動で設定可能であってよい。例えば、ユーザによる操作が可能な１つ以上の入力（例えば、ボタン、スイッチ、キーパッド入力、など）を、検出素子９２０、９２１のモードを設定するためにユーザへと提供することができる。そのような入力は、監視装置９０７に位置でき、検出素子９２０、９２１そのものの付近（それぞれのセンサパッケージなど）に位置でき、あるいは何らかの他の適切な場所に位置することができる。
【０１９４】
さらに、種々の実施の形態においては、検出素子９２０、９２１のモードが、グループとして設定可能または個別に設定可能であってよい。例えば、第１の検出素子９２０が呼吸音を検出するように配置され、第２の検出素子９２１が心音を検出するように配置される上述の例を参照すると、システムが、ユーザによる呼吸音監視モードおよび心音監視モードのいずれかの選択を可能にすることができる。選択にもとづき、システムが各々の検出素子９２０、９２１のモードを適切に自動的に設定する。別の実施の形態においては、ユーザが各々の検出素子９２０、９２１のモードを別々に設定する。
【０１９５】
複数の検出素子が存在し、雑音検出素子としての使用のために設定され、あるいは選択的に設定可能である場合、いくつかの実施の形態によるシステムは、どの検出素子または検出素子群を雑音打ち消しアルゴリズムに使用するかを自動的に選択する。さらに、複数の雑音検出素子からの出力またはそれらの所定の組み合わせを、雑音の排除の改善をもたらすように組み合わせることができる。
【０１９６】
一例として、第１の検出素子９２０が、患者の首に配置される着用の音響センサ９１５に配置され、生理学的信号成分および雑音成分を含む信号を受信するように設定される。第２、第３、および第４の音響検出素子が、ケーブル、ハブ、および監視装置にそれぞれ配置され、雑音信号を受信するように設定される。
【０１９７】
そのような実施の形態においては、生理学的モニタ９０７または他のシステム構成要素が、おおむね雑音音響検出素子のうちの少なくとも１つから受信される信号を使用して、雑音の軽減を実行することができる。例えば、上述の例において、第２、第３、および第４の検出素子からの信号の各々を、雑音の補償を実行するために組み合わせ、あるいは他の方法で使用することができる。他の事例においては、信号のうちの１つ以上からなる部分集合だけを、所望に応じて使用することができる。
【０１９８】
システム９００は、監視において使用するための雑音音響検出素子の手動選択を可能にでき、あるいはどの雑音音響センサ（例えば、第２、第３、または第４の検出素子、あるいはそれらの組み合わせ）を使用するかを自動的に選択することができる。自動選択を、さまざまなやり方で実行することができる。
【０１９９】
例えば、一実施の形態においては、システム９００が、それぞれの雑音信号の大きさまたは品質を査定するなどによって各々の雑音音響センサからの信号を評価し、信号のうちの使用すべき１つ以上の信号を、評価にもとづいて選択する。例えば、いくつかの実施の形態においては、振幅が最大または混ざりものが最も少ない１つ以上の雑音基準信号をもたらす雑音検出素子または雑音検出素子の組み合わせが選択される。別の実施の形態においては、システム９００が、種々の雑音音響検出素子および／または雑音音響検出素子の組み合わせを使用して達成される雑音補償の程度を査定し、最高の（あるいは、他の理由で望ましい）水準の雑音補償をもたらす雑音音響検出素子または雑音音響検出素子の組み合わせを、監視において使用すべく選択する。
【０２００】
検出素子間の信号または雑音の相関を使用する雑音補償
上述のように、特定の実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子が、それらの信号出力が共通の発生源による音響検出素子の励起に応答して共有の特徴を有するように、材料の特性、取り付け、および実装に関して実質的に同様または同一であることが、好都合である可能性がある。これは、第１および第２の音響検出素子の出力が、それらの共通の特徴または識別的な特徴にもとづいて２つの検出素子の出力からの信号成分を選択または排除するための技法を使用して組み合わせられる場合に当てはまる。
【０２０１】
例えば、説明の目的のために図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、いくつかの実施の形態においては、第１および第２の音響検出素子９２０、９２１の設計および配置の類似性あるいは他の因子ゆえに、共通の発生源（例えば、患者の体）からもたらされる音響検出素子の出力信号の成分がおおむね類似する一方で、他の発生源からの信号成分（例えば、雑音成分）は特定の非類似性（例えば、位相または時間のずれ）を有するものと予想することができる。そのような場合、第１および第２の音響検出素子９２０、９２１からの出力信号を、２つの信号の間の共通性を強調する一方で、２つの出力信号の間の相違を減衰させるやり方で、組み合わせることが可能である。
【０２０２】
１つの典型的な筋書きにおいては、図９Ａを参照して、第１および第２の音響検出素子９２０、９２１が実質的に同じ種類であり、患者にそれぞれ配置される別々のセンサパッケージに含まれる。上述のように、検出素子９２０、９２１によって生成される生理学的信号成分は、互いに実質的に相関している。いくつかの場合には、相関を、検出素子９２０、９２１の互いの戦略的配置によって強めることが可能である。例えば、センサパッケージを、信号の発生源（例えば、咽喉または胸）を中心にしておおむね対称に配置することができる。対照的に、検出素子９２０、９２１によって生成される雑音信号成分は、互いに実質的に非相関である。
【０２０３】
そのような筋書きにおいて、成分は、さまざまな理由で非相関となりうる。例えば、外部の発生源から生じる雑音信号は、それぞれの検出素子９２０、９２１に達する前に皮膚またはセンサパッケージにおいて歪む可能性がある。また、信号が、それぞれの検出素子９２０、９２１に達する前にセンサパッケージの一部分を通って伝播することで、さらなる歪みが生じる可能性がある。さらに、検出素子９２０、９２１によって受信される雑音信号の歪みの程度および質が、検出素子９２０、９２１の間で大きく異なる可能性がある。例えば、考えられる他の理由に加えて、歪みのばらつきが、センサパッケージの各々におけるそれぞれの雑音信号の到着の角度のばらつきによって引き起こされる可能性がある。これは、一方のセンサパッケージおよび他方のセンサパッケージからの雑音源の向きの相違に起因する可能性がある。
【０２０４】
そのような筋書きにおける第１および第２の音響検出素子９２０、９２１からの出力信号を、２つの出力信号の間で相関している生理学的信号成分を強調し、相関していない雑音成分を減衰させるように、組み合わせることができる。例えば、種々の技法を使用することができるが、一実施の形態においては検出素子からの出力が足し合わせられる。相関している成分が、加算的に組み合わせられる傾向にある一方で、非相関の成分はそのようでなく、全体としてＳＮＲの改善がもたらされる。他の実施の形態においては、３つ以上（例えば、３つ、４つ、または５つ以上）の検出素子８２０、８２１が使用される。
【０２０５】
いくつかの他の実施の形態においては、第１および第２の検出素子９２０、９２１によって生成される信号の特定の雑音成分（例えば、周囲雑音成分）が相関する可能性がある一方で、生理学的信号成分が非相関である可能性がある。そのような場合には、雑音が低減された信号を生成するために、さらなる適切な技法が使用される。相互相関を含むそのような技法の例が、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される２０１０年１０月１４日付の「ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の米国特許出願第＃＃／＃＃＃，＃＃＃号に記載されている。
【０２０６】
さらなる雑音補償の実施の形態
図１０が、患者の体への音響的な結合のための音響カプラ１０１４を有する生理学的信号音響検出素子１０２０と、雑音音響検出素子１０２１とを備える音響センサ１０１５の実施の形態のブロック図である。いくつかの実施の形態において、音響カプラ１０１４は、患者の体から生理学的信号音響検出素子１０２０への音響信号の伝達を効果的に向上させる任意の材料を使用して製作される任意の装置または構造であってよい。生理学的信号音響検出素子１０２０が圧電フィルムである場合には、音響カプラ１０１４が、患者の体から生理学的信号音響検出素子へと振動を伝達するように患者の皮膚１００１および音響検出素子１０２０の両方に接触する機械的な構造であってよい。音響カプラ１０１４は、例えば本明細書に記載の音響カプラ２１４と同様であってよい。他の音響カプラも使用可能である。音響検出素子１０２０、１０２１および音響カプラ１０１４を、例えば適切なフレームを使用してお互いに対する所望の空間的関係に物理的に支持することができる。
【０２０７】
音響カプラ１０１４は、生理学的信号音響検出素子１０２０と患者１００１との間に、雑音音響検出素子１０２１と患者との間に存在できる音響的結合の量よりも大きい量の音響的結合を提供する。この大きな音響的結合が、図１０において実線の２本の矢印で示されている。当然ながら、患者の体１００１からの生理学的信号は、雑音が両方の音響検出素子１０２０、１０２１によって取得されうるのとちょうど同じように、雑音音響検出素子１０２１によっても取得されうる。
【０２０８】
しかしながら、雑音音響検出素子１０２１の出力に存在する生理学的信号の強度は、患者の体１００１と雑音音響検出素子１０２１との間に音響カプラが存在しないがゆえに、典型的には生理学的信号音響検出素子１０２０の出力に存在する生理学的信号の強度よりも小さい。これが、図１０において、患者の皮膚１００１と雑音音響検出素子１０２１との間の破線の２本の矢印によって示されている。例えば、いくつかの実施の形態においては、雑音音響検出素子１０２１の出力における生理学的信号の強度が、生理学的信号音響検出素子１０２０の出力における生理学的信号の強度の５０％未満である。いくつかの実施の形態においては、雑音音響検出素子１０２１の出力における生理学的信号の信号強度が、生理学的信号音響検出素子１０２０の出力における生理学的信号の強度の２５％未満、１０％未満、あるいは５％未満である。
【０２０９】
いくつかの実施の形態においては、雑音音響検出素子１０２１の出力における生理学的信号の強度が、生理学的信号音響検出素子１０２０の出力における生理学的信号の強度よりも大幅に小さいことが好都合である。このやり方で、雑音音響検出素子１０２１の出力を、生理学的信号音響検出素子１０２０の出力に存在する雑音の量を少なくするための有用な情報をもたらすための雑音基準信号として効果的に使用することができる。
【０２１０】
いくつかの実施の形態においては、２つの音響検出素子１０２０、１０２１を各々の音響検出素子によって取得される雑音の間の相関の程度を高めるために近接させることが好都合であるが、雑音音響検出素子１０２１を、雑音音響検出素子１０２１によって取得される生理学的信号の強度を下げるために患者の体１００１から遠くに位置させることが、やはり好都合となりうる。いくつかの場合に、これら２つの設計目標が、互いに反対に働く可能性がある。しかしながら、いくつかの実施の形態においては、音響センサに１つ以上の音響デカプラまたはアイソレータを追加することによって、両方の利点を手にすることが可能である。
【０２１１】
図１１が、患者の体との間の音響的な結合を強めるための音響カプラ１１１４を有する生理学的信号音響検出素子１１２０と、患者の体１１０１との間の音響的な結合を弱めるための音響デカプラ１１１６を有する雑音音響検出素子１１２１とを備える音響センサ１１１５の実施の形態のブロック図である。音響デカプラ１１１６は、雑音音響検出素子１１２１によって取得される患者の体からの生体音の量をさらに少なくする。音響的な切り離しは、例えば患者の皮膚１１０１からの検出素子１１２１の完全な音響的絶縁または実質的な音響的絶縁を含むことができる。したがって、特定の実施の形態においては、音響デカプラ１１１６が、患者の皮膚１１０１から検出素子１１２１へと伝えられる音を減らすことができ、あるいはそのような音の伝達を完全に防止することができる。
【０２１２】
これは、雑音音響検出素子１１２１の出力と生理学的信号音響検出素子１１２０の出力との間の類似性または相関が、対象の生体音よりもむしろ音響雑音を表している可能性が高いということを、音響デカプラ１１１６がより高い確からしさで提示することができるため、好都合となりうる。これにより、雑音減衰装置が、生理学的信号音響検出素子１１２０の出力から音響雑音成分の強度をより正確に減少させ、あるいは完全に減少させることを可能にできる。
【０２１３】
音響デカプラ１１１６は、種々の成分を効果的に音響的に絶縁することができる任意の材料を使用して製作される任意の装置または構造であってよい。例えば、音響デカプラ１１１６は、音波を効果的に反射または吸収することが知られている装置または構造であってよい。いくつかの実施の形態においては、音響センサ１１１５が、１つ以上の追加の音響デカプラをさらに備える。例えば、音響デカプラ１１１７を、生理学的信号音響検出素子１１２０と予想される任意の雑音源との間に物理的に配置し、生理学的信号音響検出素子によって取得される雑音の量を少なくすることができる。音響検出素子１１２０、１１２１および任意の音響デカプラ１１１６、１１１７を、例えば適切なフレームを使用して所望の互いの空間的関係に物理的に支持することができる。
【０２１４】
図１２が、生理学的信号音響検出素子１２２０と雑音音響検出素子１２２１とを備える音響センサ１２１５の実施の形態の断面概略図である。フレーム１２１８が、２つの音響検出素子１２２０、１２２１を支持している。いくつかの実施の形態においては、フレーム１２１８が、本明細書に記載のフレーム２１８と同様である。例えば、フレーム１２１８は、上側空洞１２３０および下側空洞１２３６を提供することができる。下側空洞１２３６を、音響検出素子のための音響空洞を形成するために使用できる一方で、上側空洞１２３０を、プリント基板および電気部品を収容するために使用することができる。
【０２１５】
本明細書に記載のとおり、いくつかの実施の形態においては、２つの音響検出素子１２２０、１２２１が、例えば図３Ａ〜３Ｃに示したものと同様の圧電フィルムである。各々の圧電フィルムが、本明細書に記載のとおりに圧電フィルムの音波によって電圧が誘起される電極を備えることができる。図示の実施の形態においては、生理学的信号音響検出素子１２２０が、フレーム１２１８の一部分の周囲に巻き付けられ、引き張られた状態で下側空洞１２３６を横切って延びている圧電フィルムである。したがって、下側空洞１２３６が音響空洞として機能し、音響空洞１２３６を横切って引き張られた圧電フィルム１２２０が、入射する音波に自由に応答することができる。
【０２１６】
いくつかの実施の形態においては、雑音音響検出素子１１２１が、やはりフレーム１２１８の一部分の周囲に巻き付けられた圧電フィルムである。圧電フィルム１２２１を、例えば接着層を使用してフレーム１２１８に貼り付けることができる。このやり方で、圧電フィルム１２２１が、入射する音波に応答してフレーム１２１８とともに振動することができる。
【０２１７】
圧電フィルム１２２０、１２２１が、図示の分かり易さおよび簡単さのために、図１２においては離して示されている。いくつかの実施の形態において、上述した追加の層のうちのいずれかなど、他の層が存在してもよいことも理解すべきである。２つの圧電フィルム１２２０、１２２１を、１つ以上の接着層、電気絶縁体、機械的な支持体、音響デカプラ、などによって隔てることができる。
【０２１８】
音響センサ１２１５は、音響カプラ１２１４をさらに備えている。いくつかの実施の形態においては、音響カプラ１２１４が、本明細書に記載の音響カプラ２１４と同様である。音響カプラ２１４は、音響センサが患者へと所定の位置に固定されたときに患者の皮膚１２０１へと押し付けられるように構成された下部突起または隆起を備えることができる。音響カプラ１２１４は、生理学的信号音響検出素子１２２０に当接して、音響空洞１２３６を横切って引き張るように設計された突起１２１２をさらに備えることができる。音響カプラ１２１４は、上方へと延びてフレーム１２１８の少なくとも一部分を囲む側壁１２１３をさらに備えることができる。
【０２１９】
図示を分かりやすいものにするために、音響センサ１２１５のすべての構成要素が示されているわけではない。フレーム１２１８、圧電フィルム１２２０、および音響カプラ１２１４はいずれも、本明細書において説明され、あるいは図２Ａ〜図６Ｅに関して図示された任意の特徴を含むことができる。さらに、音響センサ１２１５は、接着層、電気的遮蔽層、シール層、など、同じ図に関して開示または図示された任意の特徴を含むことができる。さらに音響センサ１２１５は、電気部品（例えば、各々の圧電フィルム１２２０、１２２１の極をまたいで誘起される電圧を検出するための電圧検出回路）、プリント基板、ケーブル、患者固定具、および本明細書に開示の他の特徴を備えることができる。
【０２２０】
図１２には、上下に重ねられた２つの音響検出素子１２２０、１２２１が示されているが、他の配置に配置することも可能である。例えば、２つの音響検出素子１２２０、１２２１を、フレーム１２１８によって横並びに支持することが可能である。さらに、両方の音響検出素子１２２０、１２２１が、共通のハウジングの内側の共通のフレーム１２１８によって支持されるものとして示されているが、それぞれが別々のフレームによって支持されてもよく、さらには／あるいは別々のハウジングを有してもよい。当然ながら、フレーム１２１８も、図示の形状以外にも多数のさまざまな形状をとることができる。
【０２２１】
図１３が、生理学的信号音響検出素子１３２０と雑音音響検出素子１３２１とを備える音響センサ１３１５の別の実施の形態の断面概略図である。音響検出素子１３２０、１３２１および音響カプラ１３１４は、図１２に関してすでに説明したとおりである。しかしながら、フレーム１３１８は、上側空洞１３３０および下側空洞１３３６に加えて、もう１つの空洞１３３２を備えている。図示のとおり、雑音音響検出素子（圧電フィルム）１３２１が、雑音音響検出素子のための音響空洞を形成するように空洞１３３２を横切って引き張られている。音響空洞１３３２が存在することで、雑音音響検出素子１３２１が、入射する音波に応答しての振動に関して、より大きな自由度を有することができる。
【０２２２】
図１３に示されるとおり、雑音音響検出素子１３２１のための音響空洞１３３２を、生理学的信号音響検出素子１３２０のための音響空洞１３３６の底部の内側のくぼみとして設けることができる。音響空洞１３３２を、音響空洞１３３６の側壁の一方または両方に形成することも可能である。あるいは、音響空洞１３３２を、生理学的信号音響検出素子１３２０のための音響空洞とは別個独立に、フレーム１３１８の何らかの他の部位に形成することができる。いくつかの実施の形態においては、フレーム１３１８によってもたらされる上側空洞１３３０のすべてまたは一部が、雑音音響検出素子１３２１のための音響空洞として機能することができる。例えば、雑音音響検出素子１３２１を、上側空洞１３３０を横切って引き伸ばすことができる。多数の他の複数の音響空洞の配置も可能である。
【０２２３】
図１４が、生理学的信号音響検出素子１４２０と雑音音響検出素子１４２１とを備える音響センサ１４１５の別の実施の形態の断面概略図である。やはり、この実施の形態においても、生理学的信号音響検出素子が、圧電フィルム１４２０である。音響カプラ１４１４が、圧電フィルム１４２０を患者の体１４０１へと音響的に結合させる。雑音音響検出素子１４２１も、やはり圧電フィルムである。しかしながら、雑音音響検出素子１４２１の位置が、圧電フィルム１４２１が音響空洞１４３６を共有する点で、例えば図１３に示した実施の形態と相違している。図１４の実施の形態においては、２つの圧電フィルム１４２０、１４２１がどちらも、互いに隣接して音響空洞１４３６を覆って延びている。これが、２つの圧電フィルム１４２０、１４２１の底面図１４５０に示されている。２つの音響検出素子が共通の音響空洞を共有する他の物理的配置も可能である。
【０２２４】
図１４の実施の形態においては、２つの音響検出素子１４２０、１４２１の両方が、音響空洞１４３６を覆って延びているが、いくつかの実施の形態においては、音響カプラ１４１４が生理学的信号音響検出素子１４２０だけを患者の皮膚１４０１へと音響的に結合させ、雑音音響検出素子１４２１を患者の皮膚へと音響的に結合させることはない。例えば、音響カプラ１４１４が、雑音音響検出素子１４２１に実質的に接触することなく、生理学的信号音響検出素子１４２０だけに物理的に接触することができる。音響カプラ１４１４が本明細書に記載したような隆起である場合に、この隆起を、音響検出素子１４２０、１４２１の底面図１４５０に破線の円１４１４で示されているように、生理学的信号音響検出素子１４２０だけに整列させることができる。
【０２２５】
図１５は、圧電生理学的信号音響検出素子１５２０と、別途の雑音マイクロホン１５２１とを備える音響センサ１５１５の実施の形態の断面概略図である。フレーム１５１８、圧電フィルム１５２０、および音響カプラ１５１４は、例えば図１３に関して説明および図示したとおりである。しかしながら、音響センサ１５１５は、雑音音響検出素子として機能する第２の圧電フィルムを備えておらず、代わりに別のマイクロホン１５２１を備えている。雑音マイクロホン１５２１を、例えばフレーム１５１８の上側空洞１５３０に収容することができる。他の位置も適切であることができる。雑音マイクロホン１５２１は、例えばコンデンサマイクロホン、ＭＥＭＳマイクロホン、あるいは電磁誘導マイクロホン、光変調マイクロホン、または圧電マイクロホンであってよい。雑音マイクロホン１５２１は、例えば、生理学的信号音響検出素子１５２０によって取得される生体音に対する感度を下げるために、患者の皮膚１５０１から遠ざかる上向きの方向において感度がより高くなるように指向性を呈することができる。
【０２２６】
図１６が、雑音を含んだ音響生理学的信号の時間プロット１６０２および雑音の時間プロット１６１８を示している。雑音を含んだ音響生理学的信号のプロット１６０２が、患者の呼吸を概略的に示している。各々のパルス１６０４、１６１０、１６１２が、吸気または呼気のいずれかを表している。雑音の３つのバースト１６０６、１６０８、１６１４が、生理学的信号に重畳している。プロット１６０２は、本明細書に記載のとおりの生理学的信号音響検出素子（例えば、１０２０、１２２０、１３２０、１４２０、１５２０）からの出力を表している。呼吸音は、本明細書に記載のとおり、音響カプラによって生理学的信号音響検出素子へと音響的に結合させられている。しかしながら、生理学的信号音響検出素子は、患者の周囲からの雑音も取得する。
【０２２７】
プロット１６１８が、本明細書に記載のとおりの雑音音響検出素子（例えば、１０２１、１２２１、１３２１、１４２１、１５２１）によって検出された雑音を概略的に示している。とりわけ、雑音の３つのバースト１６２０、１６２２、１６２４が存在している。いくつかの実施の形態においては、プロット１６１８の雑音のバースト１６２０、１６２２、１６２４が、生理学的信号における雑音のバースト１６０６、１６０８、１６１４と特定の特徴を共有し、さらには／あるいは生理学的信号における雑音のバースト１６０６、１６０８、１６１４に有意に相関することが好都合である。一般に、これは、生理学的信号音響検出素子および雑音音響検出素子の両方の配置および設計に依存する。例えば、それぞれのプロット１６０２、１６１８における対応する雑音のバーストの振幅が、例えば２つの音響検出素子の相対配置に依存して、スカラ因子、時間ずれ、位相ずれ、または何らかの他の様相で関係できる。雑音音響検出素子の出力も患者からの生体音を表す信号成分を含むことができるが、いくつかの実施の形態においては、雑音音響検出素子からの出力における患者からの生体音を表す信号成分が、音響カプラの結果として、生理学的信号音響検出素子からの出力における患者からの生体音を表す信号成分よりも弱い。
【０２２８】
図１７が、音響生理学的モニタリングシステムの雑音減衰器１７４０の実施の形態のブロック図である。本明細書に記載のとおり、雑音減衰器１７４０を、第１および第２の音響検出素子１７２０、１７２１に通信可能に接続することができる。いくつかの実施の形態においては、第１の音響検出素子１７２０の出力が、図１６のプロット１６０２に示されるような雑音１７３０を含む生理学的信号である。いくつかの実施の形態においては、第２の音響検出素子１７２１の出力が、図１６のプロット１６１８に示されるような雑音基準信号１７３１である。これらの信号１７３０、１７３１の各々が、雑音減衰器１７４０へと入力される。次いで、雑音減衰器１７４０は、雑音基準信号１７３１から集められる雑音成分に関する情報にもとづいて、生理学的信号１７３０から雑音成分を低減または除去する。
【０２２９】
雑音減衰器１７４０は、雑音基準信号にもとづいて信号中の雑音を軽減し、除去し、フィルタ処理し、打ち消し、引き去り、あるいは分離するための多数の方法および構成要素の任意のいずれか、またはそれらの組み合わせ、などを使用することができる。例えば、雑音減衰器１７４０は、適応雑音フィルタまたは適応雑音キャンセラであってよい。雑音減衰器１７４０は、時間ドメインおよび／または周波数ドメインの演算を実行することができる。いくつかの実施の形態においては、雑音減衰器１７４０が、パワーベースのスペクトル減算法、振幅ベースのスペクトル減算法、または非線形のスペクトル減算法などのスペクトル減算法を使用する。雑音減衰器１７４０は、時間シフトモジュール、位相シフトモジュール、スカラおよび／または複素乗算モジュール、フィルタモジュール、などを備えることができ、それらの各々を、例えばハードウェア（例えば電気部品、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、汎用デジタル信号プロセッサ、など）またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実現することができる。
【０２３０】
いくつかの実施の形態においては、雑音減衰器１７４０が、雑音を含む生理学的信号１７３０への作用を雑音基準信号１７３１から導出される情報に応答して連続的に変化させる自動調節の構成要素を備えている。例えば、自動調節の構成要素は、伝達関数または何らかの他の特性が雑音基準信号１７３１の分析にもとづいて繰り返し更新される適応フィルタ１７４２であってよい。適応フィルタ１７４２を、例えば、反復的に更新されるフィルタ係数を有するデジタル信号プロセッサを使用して実現することができる。適応フィルタ１７４２を実現する他の方法も使用可能である。フィルタ係数を、例えば最小二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムまたは最小平方アルゴリズム、反復最小平方アルゴリズム（ＲＬＳ）を使用して更新することができる。雑音減衰器１７４０は、例えばカルマンフィルタ、結合プロセス推定器（ｊｏｉｎｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）、適応結合プロセス推定器、最小平方格子結合プロセス推定器、最小平方格子予測器、雑音キャンセラ、相関キャンセラ、上述のいずれかの最適化された時間または周波数ドメインの実装、それらの組み合わせ、などを使用することもできる。
【０２３１】
図１８は、音響生理学的モニタリングシステムの信号品質計算器１８５０の実施の形態のブロック図である。信号品質計算器１８５０は、第１および第２の音響検出素子１８２０、１８２１に通信可能に接続される。いくつかの実施の形態においては、信号品質計算器１８５０への一方の入力が、雑音を含む生理学的信号１８３０（例えば、図１６のプロット１６０２に示されているような）である一方で、他方の入力が、雑音基準信号１８３１（例えば、図１６のプロット１６１８に示されているような）である。これらの入力信号の少なくとも一部にもとづいて、信号品質計算器１８５０は、客観的な信号品質指標１８５１を出力する。
【０２３２】
本明細書に記載のとおり、信号品質計算器１８５０は、例えば１つ以上の音響検出素子から得られる生理学的情報の品質の客観的指標を割り出すために使用される装置である。これを、例えば生理学的信号１８３０を雑音信号１８３１と比較することによって行うことができる。さらに、信号品質計算器１８５０は、１つ以上の音響センサから収集される生理学的情報にもとづいて割り出される生理学的特性（例えば、呼吸数）の精度について、信頼度の客観的指標も出力することができる。
【０２３３】
いくつかの実施の形態においては、信号品質計算器１８５０が、１つ以上の信号包絡線検出器１８５２、１つ以上のピーク検出器１８５４、および比較器１８５６を備える。包絡線検出器１８５２は、例えば図１６に示されるように生理学的信号１８３０および雑音基準信号１８３１のそれぞれの振幅包絡線１６１６、１６２６を検出するために使用される。包絡線検出器１８５２を、技術的に公知の任意のやり方で実現することができる。例えば、包絡線検出器１８５２は、包絡線の検出のために、平方および低域通過フィルタ処理の技法ならびに／あるいはヒルベルト変換の技法を使用することができる。アナログ装置など、他の技法または装置も包絡線の検出に使用することができる。
【０２３４】
ひとたび生理学的信号１８３０および雑音基準信号１８３１の振幅包絡線が特定されると、ピーク検出器１８５４を、振幅包絡線における種々のピーク、ピーク間の時間間隔、ピークの相対最大振幅、ピークの時間幅、などを特定するために使用することができる。例えば、プロット１６１８を参照すると、ピーク検出器１８５４は、音響雑音の図示のバーストの各々について１つずつ、３つの別々のピークを特定することができる。プロット１６０２を参照すると、ピーク検出器１８５４は、５つの別々のピークを特定することができる。１つのピークは、呼吸音の最初のパルス１６０４に相当し、１つのピークは、音響雑音の第１のバースト１６０６に相当し、より大きい振幅のピークが、雑音が重畳した呼吸音の第２のパルス１６１０、１６０８に相当し、１つのピークが、呼吸音の第３のパルス１６１２に相当し、１つのピークが、音響雑音の第３のバースト１６１４に相当する。
【０２３５】
ひとたび振幅包絡線のピークが、恐らくはピーク間の時間間隔、ピークの相対高さ、ピークの幅、などに関する情報とともに検出されると、次いでこの情報を、比較器１８５６へと送信することができる。いくつかの実施の形態においては、比較器１８５６に、ピーク検出器１８５４からの情報の少なくとも一部にもとづいて客観的な信号品質指標を割り出すためのロジックが備えられる。
【０２３６】
いくつかの実施の形態においては、比較器１８５６が、生理学的信号１８３０の振幅包絡線において特定されたピークの各々について、対応するピークが雑音信号１８３１の振幅包絡線に存在するか否かを判断することができる。例えば、図１６のプロット１６０２、１６１８に関して、比較器１８５６は、生理学的信号１８３０における第１のピーク（呼吸音の第１のパルス１６０４）について、同じ時刻の雑音信号１８３１に対応するピークが存在しないと判断することができる。これにもとづき、比較器１８５６は、第１のピーク１６０４が生理学的情報を充分に表している可能性が高いと判定することができる。生理学的信号１８３０の第２のピーク（雑音の第１のバースト１６０６）の分析において、比較器１８５６は、同じ時刻に雑音基準信号１８３１にほぼ同じ高さおよび幅を有する対応するピーク１６２０が存在することに着目できる。これにもとづき、比較器１８５６は、生理学的信号１８３０における第２のピークが、音響雑音を充分に表している可能性が高いと判定することができる。
【０２３７】
生理学的信号１８３０の第３のピーク（呼吸音の第２のパルス１６１０）の分析においては、同じ時刻に雑音基準信号１８３１の対応するピーク１６２２を特定することができるが、ピーク１６２２は、生理学的信号のピーク１６１０よりも幅および高さが小さい。これにもとづき、比較器１８５６は、生理学的信号１８３０の第３のピーク１６１０が生理学的情報を表している可能性がある程度はあると判断できる。このようにして、信号品質計算器１８５０は、例えば時間ドメインの生理学的信号１８３０および雑音基準信号１８３１の個々の特徴を特定し、各々の特徴が生理学的情報または雑音情報を表している可能性を判断することができる。
【０２３８】
次いで、信号品質計算器１８５０は、どの程度まで生理学的信号１８３０を雑音ではなくて実際の生理学的情報を表していると見ることができるかを表現するための指標（例えば、確率値、割合、出現標識、ブール値または２進値、警告または警報、あるいは何らかの他の指標）を計算および出力することができる。また、信号品質計算器１８５０は、生理学的信号１８３０から計算された生理学的特性の信頼度を表す指標を出力することができる。例えば、信号品質計算器１８５０が、生理学的信号１８３０が主として生理学的情報で構成されていると判断する場合、生理学的信号１８３０から決定される生理学的特性（例えば、呼吸数）について信頼度が高いと判断することができる。いくつかの実施の形態においては、雑音減衰器からの雑音低減済みの生理学的信号（例えば、１７４１）を、信号品質計算器１８５０への入力として使用してもよい。
【０２３９】
信号の品質を割り出すための時間ドメインの方法を図１８に示したが、信号の品質の計算を、周波数ドメインにおいて実行することも可能である。また、種々の信号品質計算アルゴリズムを、検出される生理学的情報の個々の種類およびそれらの生理学的情報を表す信号の特性に応じて使用することができる。
【０２４０】
電磁妨害（ＥＭＩ）の補償
いくつかの実施の形態においては、本明細書に記載の生理学的モニタリングシステムおよび患者センサが、電磁妨害の補償の機構を備える。電磁妨害の補償の機構は、モニタリングシステムを使用して割り出される生理学的特性の精度へのＥＭＩの有害な影響を減らすために有用でありうる。そのようなＥＭＩの考えられる１つの発生源は、例えば患者介護施設の配電系統によって生じる５０〜６０ＨｚのＲＦ波でありうる。
【０２４１】
いくつかの実施の形態において、生理学的モニタリングシステムは、生理学的モニタリングシステムによって使用される電気信号（例えば、音響検出素子によって生成される生理学的信号）を乱しているかもしれないＥＭＩを表すＥＭＩ基準信号を検出するための電気導体を備える。ＥＭＩ基準信号検出器は、例えば、患者センサの電気信号に加わるＥＭＩを何らかの形で表す（あるいは、患者センサの電気信号に加わるＥＭＩに何らかの形で有意に相関する）ＥＭＩを検出できる場所に配置された専用のアンテナであってよい。ＥＭＩ基準信号検出器を、例えば１つ以上の着用患者センサ（例えば、２１５、８１５、９１５、など）に配置することができるが、別途の生理学的モニタユニット、中間位置（例えば、ケーブル、コネクタ、またはハブ）、音響雑音基準検出素子に関して上述した任意の位置、または何らかの他の場所に配置してもよい。
【０２４２】
いくつかの実施の形態においては、ＥＭＩ基準信号検出器が、導電板または配線、あるいは何らの他の導電構造である。いくつかの実施の形態においては、ＥＭＩ基準信号検出器が、電気的に浮いたままにされる。いくつかの実施の形態においては、ＥＭＩ基準信号検出器が専用の構成要素であるが、他の実施の形態においては、例えば本明細書に記載の患者センサの他の既存の構成要素を、ＥＭＩ基準信号検出器として使用することが可能である。例えば、患者センサの１つ以上の電気的遮蔽層（例えば、２２６、２２８）を、ＥＭＩの検出およびＥＭＩ基準信号の生成に使用することができる。一般に、特定の態様によれば、（例えば図２Ｂ〜Ｅ、図５Ａおよび図５Ｂ、図２１、ならびに図２２、などに関して）本明細書に記載される遮蔽バリアの任意のいずれかを、ＥＭＩの検出およびＥＭＩ基準信号の生成に使用することができる。
【０２４３】
いくつかの実施の形態においては、ＥＭＩ基準信号検出器によって生成されたＥＭＩ基準信号が、雑音減衰器または他の検出回路へと送信される。さらに、雑音減衰器は、例えば本明細書に記載の音響検出素子から出力される１つ以上の生理学的電気信号へと通信可能に接続される可能性がある。そのような生理学的電気信号が、ＥＭＩに曝され、ＥＭＩによって乱される可能性がある。
【０２４４】
雑音減衰器または他の検出回路が、ＥＭＩ基準信号から集められるＥＭＩに関する情報にもとづいて、生理学的信号からＥＭＩ成分を低減または除去する。雑音減衰器または他の検出回路は、ＥＭＩ基準信号にもとづいて信号中のＥＭＩを軽減し、除去し、フィルタ処理し、打ち消し、引き去り、あるいは分離するための多数の方法および構成要素の任意のいずれか、またはそれらの組み合わせ、などを使用することができる。例えば、雑音減衰器が、適応雑音フィルタまたは適応雑音キャンセラであってよい。雑音減衰器は、時間ドメインおよび／または周波数ドメインの演算を実行することができる。雑音減衰器は、時間シフトモジュール、位相シフトモジュール、スカラおよび／または複素乗算モジュール、フィルタモジュール、などを備えることができ、それらの各々を、例えばハードウェア（例えば電気部品、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、汎用デジタル信号プロセッサ、など）またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実現することができる。
【０２４５】
いくつかの実施の形態においては、雑音減衰器または他の検出回路が、ＥＭＩによって乱された生理学的信号への作用をＥＭＩ基準信号から導出される情報に応答して連続的に変化させる自動調節の構成要素を備える。例えば、自動調節の構成要素は、伝達関数または何らかの他の特性がＥＭＩ基準信号の分析にもとづいて反復的に更新される適応フィルタであってよい。適応フィルタを、例えば反復的に更新されるフィルタ係数を有するデジタル信号プロセッサを使用して実現することができる。適応フィルタを実現する他の方法も使用可能である。フィルタ係数を、例えば最小二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムまたは最小平方アルゴリズム、反復最小平方アルゴリズム（ＲＬＳ）を使用して更新することができる。さらに、雑音減衰器は、例えばカルマンフィルタ、結合プロセス推定器、適応結合プロセス推定器、最小平方格子結合プロセス推定器、最小平方格子予測器、雑音キャンセラ、相関キャンセラ、上述のいずれかの最適化された時間または周波数ドメインの実装、それらの組み合わせ、などを使用することもできる。
【０２４６】
さらなるセンサの実施の形態
図１９Ａが、図１Ａ〜１Ｃに示した生理学的モニタのいずれかにおける使用に適したセンサアセンブリ１９０１と、監視装置ケーブル１９１１とを含むセンサシステム１９００の上方からの斜視図である。センサアセンブリ１９０１は、センサ１９１５、ケーブルアセンブリ１９１７、およびコネクタ１９０５を備えている。センサ１９１５は、一実施の形態においては、センササブアセンブリ１９０２および取り付けサブアセンブリ１９０４を備える。一実施の形態のケーブルアセンブリ１９１７は、ケーブル１９０７および患者固定具１９０３を備える。種々の構成要素が、センサケーブル１９０７を介して互いに接続される。センサのコネクタサブアセンブリ１９０５を、監視装置ケーブル１９１１によって生理学的モニタ（図示されていない）へと接続される監視装置コネクタ１９０９に着脱可能に取り付けることができる。一実施の形態においては、センサアセンブリ１９０１が、生理学的モニタと無線で通信する。種々の実施の形態においては、図１９Ａに示した構成要素のすべてがセンサシステム１９００に含まれるわけではない。例えば、種々の実施の形態において、患者固定具１９０３および取り付けサブアセンブリ１９０４のうちの１つ以上が含まれない。一実施の形態においては、例えば包帯またはテープが、センササブアセンブリ１９０２を測定部位へと取り付けるために、取り付けサブアセンブリ１９０４の代わりに使用される。さらに、そのような包帯またはテープは、例えばおおむね細長、円形、および長円形など、種々さまざまな形状であってよい。
【０２４７】
センサ・コネクタ・サブアセンブリ１９０５および監視装置コネクタ１９０９を、センサコネクタ１９０５を単刀直入かつ効率的に監視装置コネクタ１９０９に着脱できるように好都合に構成することができる。類似の接続機構を有するセンサコネクタおよび監視装置コネクタの実施の形態が、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される２００８年１０月９日付の米国特許出願第１２／２４８，８５６号（以下では、「‘８５６号出願」と称する）に記載されている。例えば、センサコネクタ１９０５が、監視装置コネクタ１９０９に位置する対応する機構（図示されていない）と噛合する噛合用の機構１９１３を備える。噛合用の機構１９０５は、監視装置コネクタ１９０９に位置する凹所にはまり込みにて係合する突起を含むことができる。特定の実施の形態においては、センサコネクタ１９０５を、例えば片手での操作によって取り外すことができる。接続機構の例を、例えば‘８５６号出願のとくには段落［００４２］、［００５０］、［００５１］、［００６１］〜［００６８］、および［００７９］において、図８Ａ〜８Ｆ、図１３Ａ〜１３Ｅ、図１９Ａ〜１９Ｆ、図２３Ａ〜２３Ｄ、および図２４Ａ〜Ｃに関して見ることができる。センサシステム１９００は、上述した生理学的パラメータのうちの１つなど、患者の１つ以上の生理学的パラメータを測定する。
【０２４８】
センサ・コネクタ・サブアセンブリ１９０５および監視装置コネクタ１９０９は、好都合なことに、特定の実施の形態において、センサと監視装置との間の電気的接続について、非遮蔽の領域の量を減らし、おおむね向上した遮蔽をもたらすことができる。そのような遮蔽機構の例が、‘８５６号出願において、例えば段落［００４３］〜［００５３］および［００６０］にて、図９Ａ〜９Ｃ、図１１Ａ〜１１Ｅ、図１３Ａ〜１３Ｅ、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ〜１５Ｃ、および図１６Ａ〜１６Ｅに関して開示されている。
【０２４９】
本明細書においてさらに詳しく説明されるとおり、一実施の形態においては、音響センサアセンブリ１９０１が、例えば圧電デバイスまたは他の音響検出装置などの検出素子を備える。検出素子が、患者が生じさせる振動に応答した電圧を生み出し、センサが、検出素子によって生み出された電圧を処理のためのプロセッサへと送信するための回路を備える。一実施の形態においては、音響センサアセンブリ１９０１が、生体音に関する情報を検出して生理学的モニタへと送信するための回路を備える。これらの生体音として、心音、呼吸音、および／または消化器系の音を、多数の他の生理学的現象に加えて挙げることができる。特定の実施の形態においては、音響センサ１９１５が、本明細書に記載のセンサなどの生体音センサである。いくつかの実施の形態においては、生体音センサが、‘８８３号出願に記載のようなセンサのうちの１つである。他の実施の形態においては、音響センサ１９１５が、ここでの言及によって本明細書に援用される米国特許第６，６６１，１６１号に記載のような生体音センサである。他の実施の形態は、他の適切な音響センサを備える。
【０２５０】
取り付けサブアセンブリ１９０４は、第１および第２の細長い部分１９０６、１９０８を備える。第１および第２の細長い部分１９０６、１９０８は、細長い部材１９１０に取り付けられた患者付着部（例えば、いくつかの実施の形態においては、テープ、接着剤、吸引装置、など）を含むことができる。細長い部分１９０６、１９０８に位置する付着部を、センササブアセンブリ１９０２を患者の皮膚へと固定するために使用することができる。本明細書においてさらに詳しく検討されるとおり、細長い部材１９１０は、有益なことに、センササブアセンブリ１９０２を患者の皮膚に対してぴったりと付勢し、患者付着部と皮膚との間の接続に加わる応力を軽減することができる。患者の皮膚への取り付けに先立って付着面を保護するために、患者付着部に取り除くことができる裏張りを設けることができる。
【０２５１】
センサケーブル１９０７が、センササブアセンブリ１９０２のプリント基板（「ＰＣＢ」）（図示されていない）を介してセンササブアセンブリ１９０２へと電気的に接続される。この接触により、電気信号が、多パラメータのセンササブアセンブリからセンサケーブル１９０７およびケーブル１９１１を介して生理学的モニタへと通信される。
【０２５２】
図１９Ｂおよび図１９Ｃが、本発明の実施の形態によるサブアセンブリ１９０２および取り付けサブアセンブリ１９０４を備えているセンサの上方および下方からの斜視図である。取り付けサブアセンブリ１９０４が、センササブアセンブリ１９０２を中心にして対称に配置された横延長部をおおむね備えている。例えば、取り付けサブアセンブリ１９０４は、センササブアセンブリ１９０２から延びる１つ、２つ、または多数の翼状の延長部またはアームを備えることができる。他の実施の形態においては、取り付けサブアセンブリ１９０２が、音響測定部位への取り付けサブアセンブリ１９０４の一様な付着を好都合に可能にする円形または丸みを帯びた形状を有している。取り付けサブアセンブリ１９０４は、曲げられたときに自身の形状を保持するように付勢されたばねまたは他の材料を含むプラスチック、金属、または任意の弾性材料を含むことができる。図示の実施の形態においては、取り付けサブアセンブリ１９０４が、第１の細長い部分１９０６、第２の細長い部分１９０８、細長い部材１９１０、およびボタン１９１２を備える。説明されるとおり、特定の実施の形態においては、取り付けサブアセンブリ１９０４またはその一部分が、使い捨ておよび／またはセンササブアセンブリ１９０２に対して着脱可能である。ボタン１９１０が、取り付けサブアセンブリ１９０４をセンササブアセンブリ１９０２に機械的に結合させる。取り付けサブアセンブリ１９０４は、図９Ａ〜９Ｄに関してさらに詳しく後述される。取り付けサブアセンブリ１９０４は、本明細書において取り付け要素と称されることがある。
【０２５３】
一実施の形態においては、センササブアセンブリ１９０２が、患者へと取り付けられるように構成され、患者の測定部位からの身体音を検出するように構成された検出素子を備えている。検出素子は、例えば圧電膜を含むことができ、おおむね矩形の支持フレーム１９１８などの支持構造によって支持される。圧電膜が、音響振動に応答してフレーム上で運動することで、患者の身体音を表す電気信号を生成するように構成されている。使用時に圧電素子の外形および運動に従う電気的遮蔽バリア（図示されていない）を備えることができる。図示の実施の形態においては、追加の層が、電気的遮蔽バリア１９２７への圧電膜の付着を助けるために設けられる。電気的遮蔽バリアの実施の形態は、例えば図３Ａ、図３Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図２１、および図２２に関して後述される。
【０２５４】
さらに、センササブアセンブリ１９０２の実施の形態は、センサによる測定の対象の信号の発生源（例えば、患者の皮膚）と検出素子との間の結合を好都合に改善する音響カプラ１９１４も備える。一実施の形態の音響カプラ１９１４は、検出素子をぴったりと付勢するように検出素子へと圧力を加えるように配置された隆起を備える。音響カプラ１９１４は、患者とセンサの電気部品との間に電気的な絶縁をもたらし、有害な電気の経路または接地のループが形成されて患者またはセンサに悪影響を及ぼす可能性を有益に防止することもできる。
【０２５５】
図示の実施の形態のセンササブアセンブリ１９０２は、センササブアセンブリ１９０２の構成要素の一部またはすべてをおおむね包み、あるいは少なくとも部分的に覆う音響カプラ１９１４を備える。図１９Ｃを参照すると、音響カプラ１９１４の下面が、患者の皮膚に接触させられる接触部１９１６を備えている。音響カプラの実施の形態は、例えば図１９Ｄ、図１９Ｅ、図４、図５Ａ、および図５Ｂに関して後述される。
【０２５６】
図１９Ｄおよび図１９Ｅが、それぞれ図１９Ａ〜Ｃのセンサアセンブリ１９０２の上方および下方からの分解斜視図である。
【０２５７】
支持フレーム
フレームが、センサの種々の構成要素をおおむね支持する。例えば、圧電素子、電気的遮蔽バリア、取り付け要素、および他の構成要素を、フレームへと取り付けることができる。フレームを、種々の構成要素をフレームおよびお互いに対して動かぬように保持し、センサの移動の際などの種々の条件下でのセンサの連続的な動作を有益にもたらすように構成することができる。例えば、フレームを、構成要素の１つ以上を所定の力で保持するように構成することができる。さらに、フレームは、センサの動作を改善することができる１つ以上の特徴を備えることができる。例えば、フレームが、圧電素子の自由な運動を可能にし、さらには／あるいは患者の身体音からの音響振動を増幅する１つ以上の空洞を備えることができる。
【０２５８】
図示の実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２が、フレーム１９１８に搭載される。フレーム１９１８が、フレーム１９１８の下面１９４２の周囲におおむね巻き付けられ、内側から外側へと内側遮蔽層１９２６、接合層１９２４、検出素子１９２０、および外側遮蔽層１９２８を含んでいる一連の層を支持する。
【０２５９】
図１９Ｄに示されるとおり、支持フレーム１９１８は、上方または下方から見たときにおおむね矩形の形状であるが、フレームの形状は、正方形、長円形、楕円形、細長い形、など、任意の形状であってよい。種々の実施の形態において、フレーム１９１８は、約５〜５０ミリメートルの間からの長さを有する。一実施の形態においては、フレーム１９１８が、約１７ミリメートルの長さを有する。フレーム１９１８のサイズが比較的小さいことで、センササブアセンブリ１９０２を患者の体の起伏のあるおおむね湾曲した部位に快適に取り付けることが可能になる。例えば、センササブアセンブリ１９０２を、患者の首の各部へと快適に取り付けできる一方で、より大きなフレーム１９１８は、患者の首または患者の他の起伏のある部位への配置が不器用になる可能性がある。フレーム１９１８のサイズが、センササブアセンブリ１９０２をセンサの動作の改善を可能にするやり方で患者へと取り付けることを可能にできる。例えば、比較的小さい患者との接触領域に対応する比較的小さいフレーム１９１８は、センササブアセンブリ１９０２を患者との接触領域の全体にわたって実質的に一様な圧力で適用することを可能にする。
【０２６０】
フレーム１９１８は、種々の構成要素をフレームに対して所定の位置に保持するように構成される。例えば、一実施の形態においては、フレーム１９１８が、後述のようにＰＣＢ１９２２をセンササブアセンブリ１９０２へと固定するために使用される少なくとも１つの固定柱１９３２を備えている。図示の実施の形態においては、フレーム１９１８が、例えばフレーム１９１８の４つの角の各々の付近に位置する４つの固定柱１９３２を備えている。他の実施の形態においては、フレーム１９１８が、１つ、２つ、または３つの固定柱１９１８を備える。固定柱１９３２は、超音波溶接機のホーンまたは熱源に接触させられると、融解および流動して下方に位置する材料を覆うように広がり、その後に溶接機が取り除かれたときに広がった状態で固化する。センササブアセンブリ１９０２の構成要素が所定の位置に置かれたときに、固定柱１９３２が流動させられ、すべての構成要素を所定の位置に固定する。
【０２６１】
一実施の形態においては、固定柱１９３２が、フレーム１９１８と同じ材料で形成され、フレーム１９１８と一体である。他の実施の形態においては、固定柱１９３２が、フレーム１９１８とは異なる材料で形成される。例えば、一実施の形態においては、固定柱１９３２が、固定柱１９３２が動かぬように固定されたときにセンササブアセンブリ１９０２の構成要素を動かぬように保持するクリップ、溶接部、付着部、および／または他のロックを備える。
【０２６２】
図１９Ｅをさらに参照すると、組み立てられた状態において、ＰＣＢ１９２２がフレーム１９１８の上側空洞１９３０の内部に位置し、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０の電気コンタクト部との間に安定な電気的接触を生むように検出素子１９２０へと押し付けられる。例えば、特定の実施の形態においては、広がった固定柱１９３２が、ＰＣＢ１９２２をＰＣＢ１９２２とフレーム１９１８との間に位置する検出素子１９２０へと押し下げる。このやり方で、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間に安定かつ充分な接触力が維持される。例えば、センサアセンブリ１９００が患者からの音響振動または患者の他の運動に起因して動くとき、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間の電気的接触が安定、一定、不断、および／または不変に保たれる。
【０２６３】
別の実施の形態においては、検出素子１９２０を、ＰＣＢ１９２２の上方（広がった固定柱１９３２とＰＣＢ１９２２との間）に配置してもよい。特定の実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間の接触力が、約０．５ポンド〜約１０ポンドの間からである。他の実施の形態においては、接触力が約１ポンド〜約３ポンドの間である。一実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間の接触力が、少なくとも約２ポンドである。接合層１９２４が、フレーム１９１８と検出素子１９２０との間に配置され、とりわけＰＣＢ１９２２の配置に先立って検出素子１９２０をフレーム１９１８に対して動かぬように保持することを可能にする。ＰＣＢ１９２２およびフレーム１９１８が、センサケーブル（図示されていない）を受け入れるように構成された対応する切り欠き部１９４６、１９４８を備えている。
【０２６４】
ＰＣＢの切り欠き部１９４６は、空洞１９３０の中央に配置されたボタン柱１９４４を受け入れるように構成された円形部をさらに備えている。ボタン柱１９４４は、ボタン１９１２（図１９Ｂ）を受け止めるように構成される。フレーム１９１８、遮蔽層１９２６、１９２８、付着層１９２４、および検出素子１９２０の各々が、それぞれの構成要素の両側を貫いて延びる注入穴１９３５を備えている。さらに、組み立てられた状態において、種々の構成要素の注入穴１９３５は、シリンジまたは他の装置を穴へと挿入できるよう、他の構成要素の穴１９３５と整列する。接着剤がシリンジを使用して穴１９３５へと注入され、組み立てられた構成要素を一体に貼り合わせる。
【０２６５】
次に図１９Ｅを参照すると、下側空洞１９３６がフレーム１９１８の下面に配置され、深さｄを有している。組み立てられた状態において、検出素子１９２０が、検出素子１９２０の下部の平坦部１９６２が下側空洞１９３６の上面を横切って引き伸ばされるように、横軸１９３８の方向にてフレーム１９１８の周囲に巻き付けられる。このようにして、下側空洞１９３６が、多パラメータセンサアセンブリの音響チャンバとして機能することができる。すなわち、検出素子１９２０が、音響振動に応答して音響チャンバへと上方に移動する自由を有し、圧電検出材料の機械的な変形によって対応する電気信号を生成することができる。さらに、特定の実施の形態のチャンバは、検出素子に入射する音波がチャンバにおいて反響できるようにする。結果として、患者からの音波を増幅または検出素子１９２０へと効果的に案内し、検出素子１９２０の感度を向上させることができる。このように、空洞１９３６がセンサの動作の改善を可能にする。
【０２６６】
フレームは、ＰＣＢの対応するコンタクト帯へと押し込まれ、ＰＣＢと検出素子との間に安定した比較的一定の接触抵抗を保証する役に立つフレームから延びる１つ以上のコンタクトを備えることができる。図１９Ｆが、そのようなコンタクトを備える支持フレーム１９１８の実施の形態の上方からの斜視図を示している。フレーム１９１８は、図１９Ｄおよび図１９Ｅに示したフレームとおおむね同様の構造であってよく、固定柱３３２および上面３８４など、図１９Ｄ〜１９Ｅに示したフレームの特徴の１つ以上を備えることができる。さらにフレーム１９１８は、センササブアセンブリが組み立てられたときにＰＣＢ１９２２の対応するコンタクト帯（図２Ｅ）１９２３へと押し付けられる１つ以上のコンタクト隆起１９２０を備える。例えば、コンタクト隆起１９２０は、おおむね狭い矩形の隆起部を含むことができ、フレーム１９１８の上面１９８４に位置することができる。
【０２６７】
コンタクト隆起１９２０は、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間に安定した一定の接触抵抗を保証する役に立つ。コンタクト隆起１９２０は、センササブアセンブリ１９０２が組み立てられたときに検出素子１９２０の一部分をＰＣＢ１９２２へと押し付けるように寸法付けられる。いくつかの実施の形態においては、コンタクト隆起１９２０の高さが、約０．１〜約１ｍｍである。いくつかの実施の形態においては、コンタクト隆起１９２０の高さが、約０．２〜約０．３ｍｍの範囲にある。一実施の形態においては、コンタクト隆起１９２０が、およそ０．２６ｍｍの高さを有する。高さは、一般に、検出素子１９２０とＰＣＢ１９２２との間に適切な力および圧力がもたらされるように選択される。
【０２６８】
他の実施の形態においては、コンタクト隆起が、さまざまな形状を有することができる。例えば、隆起１９２０は、隆起１９２０がＰＣＢ１９２２の対応するコンタクト帯１９２３へと押し付けられるように構成されるように、おおむね円形、長円形、正方形、または他の形状であってよい。コンタクト帯１９２３も、さまざまな形状であってよい。例えば、帯１９２３を、隆起１９２０の断面形状におおむね一致するように形作ることができる。図示の実施の形態においては、１つのコンタクト帯１９２３について２つの隆起１９２０が存在しているが、コンタクト帯１９２３に対するコンタクト隆起１９２０の他の比も、可能である。例えば、１つのコンタクト帯１９２３について１つのコンタクト隆起１９２０が存在しても、１つのコンタクト帯１９２３について３つ以上のコンタクト隆起１９２０が存在してもよい。
【０２６９】
再び図１９Ｄおよび図１９Ｅを参照すると、フレーム１９１８が、内側遮蔽層１９２６、結合層１９２４、検出素子１９２０、および外側遮蔽層１９２８を含む種々の構成要素が横軸１９３８の方向に巻き付けられる丸みを帯びた縁１９３４を備えている。丸みを帯びた縁１９３４は、検出素子１９２０および他の層１９２６、１９２４、１９２８がフレーム３１１６を横切って滑らかに延び、しわ、折り目、ちぢれ、および／またはムラを含まないことを保証する役に立つ。丸みを帯びた縁１９３４は、検出素子１９２０のフレーム１９１８への一様な適用を好都合に可能にし、センサアセンブリ１９０２の一様で正確な働きを保証する役に立つ。加えて、丸みを帯びた角および上側空洞１９３０の寸法が、フレーム１９１８を横切って引き伸ばされる検出素子１９２０にもたらされる張力の制御を助けることができる。
【０２７０】
フレーム１９１８は、さまざまな形状または構成を有することができる。例えば、いくつかの実施の形態においては、フレーム１９１８が凹所１９３０を含まず、ＰＣＢ１９２２がフレーム１９１８の上に位置する。一実施の形態においては、縁１９３４が丸みを帯びていない。フレーム１９１８を、例えば板材として形作ることができる。フレーム１９１８が、１つ以上の穴を備えることができる。例えば、フレーム１９１８が、一構成においては中空な矩形を形成するように接続される４本の細長いバーを備える。種々の実施の形態においては、フレーム１９１８が、全体として矩形でなくてもよく、代わりに、例えば全体として正方形、円形、長円形、または三角形として形作ることができる。フレーム１９１８の形状を、例えばセンササブアセンブリ１９０２を体の種々の領域へと効果的に好都合に適用できるように選択することができる。また、フレーム１９１８の形状を、センサシステム９００の１つ以上の他の構成要素（検出素子１９２０など）の形状に一致するように選択してもよい。
【０２７１】
加えて、いくつかの実施の形態においては、内側遮蔽層１９２６、接合層１９２４、検出層１９２０、および外側遮蔽層１９２８のうちの１つ以上が、フレーム１９１８に巻き付けられることがない。例えば、一実施の形態においては、これらの構成要素のうちの１つ以上が、おおむねフレーム１９１８の下面と同一の広がりを有し、フレーム１９１８の下面に取り付けられ、フレームの縁１９３４に巻き付けられる部位を持たない。
【０２７２】
検出素子
特定の実施の形態の検出素子１９２０は、患者の測定部位からの音響振動を検出するように構成される。一実施の形態においては、検出素子１９２０が、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される米国特許第６，６６１，１６１号および‘８８３号出願に記載されているような圧電フィルムである。さらに図１９Ｄおよび図１９Ｅを参照すると、検出素子１９２０が、上部１９７２および平坦な下部１９６２を備えている。説明されるとおり、組み立てられた状態において、上部１９７２の上部がＰＣＢ１９２２の電気コンタクトに接触する電気コンタクトを備えることで、検出素子１９２０からの電気信号をセンサシステムによる処理のために送信することができる。検出素子１９２０を、フレーム１９１８へと巻き付けられてフレーム１９１８に一致できるよう、おおむね「Ｃ」字の形状に形成することができる。本明細書に記載の実施の形態による検出素子を、‘８８３号出願においても見つけることができる。いくつかの実施の形態においては、検出素子１９２０が、トルマリン、石英、トパーズ、蔗糖、および／またはロッシェル塩（酒石酸ナトリウムカリウム四水和物）の結晶の１つ以上を含む。他の実施の形態においては、検出素子１９２０が、ベルリナイト（ＡｌＰＯ４）またはオルトリン酸ガリウム（ＧａＰＯ４）などの石英に類似した結晶、あるいはペロブスカイトまたはタングステンブロンズ構造を有するセラミック（ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ３、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＢｉＦｅＯ３、ＮａｘＷＯ３、Ｂａ２ＮａＮｂ５Ｏ５、Ｐｂ２ＫＮｂ５Ｏ１５）を含む。
【０２７３】
他の実施の形態においては、検出素子１９２０が、高いプーリング電圧（ｐｏｏｌｉｎｇ  ｖｏｌｔａｇｅ）のもとに置かれた状態で引き伸ばされることによって圧電特性を発現させるポリフッ化ビニリデン・プラスチック・フィルムから作られる。引き伸ばされることによって、フィルムが分極し、プラスチックの分子構造が整列する。例えば、電界のもとでフィルムを引き伸ばすことによって、材料の分子の分極が電界に整列させられる。ニッケル−銅または銀などの導電性金属の薄い層が、電極を形成する電極コーティングとしてフィルムの各面に付着させられる。電極コーティングが、フィルムと回路との間の電気的インターフェイスをもたらす。
【０２７４】
動作時、圧電材料は、音響的な原因からの振動などの機械的な応力に曝されたときに、一時的に分極する。分極の方向および大きさは、圧電材料に対する機械的な応力の方向および大きさに依存する。圧電材料が、自身に加わる機械的な応力の変化に応答して、電圧および電流を生じさせ、あるいは自身を流れる電流の大きさを変化させる。一実施の形態においては、圧電材料が生じさせる電荷が、圧電材料の機械的な応力の変化に比例する。
【０２７５】
圧電材料は、一般に、材料の反対向きの２つの面に適用された第１および第２の電極コーティング（第１および第２の電極を生む）を備えている。圧電材料を通過する電圧および／または電流が、第１および第２の電極にまたがって測定される。このように、音波によって圧電材料に生じる応力が、対応する電気信号を生じさせる。この電気信号の検出は、通常は、第１および第２の電極を検出器回路に電気的に接続することによって実行される。一実施の形態においては、検出器回路が、さらに詳しく後述されるように、ＰＣＢ１９２２によってもたらされる。
【０２７６】
圧電材料の特性および形状を選択することによって、特定の周波数応答および感度を有するセンサをもたらすことができる。例えば、通常は２つの極の間の誘電体として機能する圧電材料の基板およびコーティングを、特定の剛性、形状、厚さ、幅、長さ、絶縁耐力、および／または電導度を有するように選択することができる。例えば、いくつかの事例においては、金などのより剛性の高い材料が、電極として使用される。他の事例においては、銀などのあまり剛でない材料が使用される。種々の剛性を有する材料を、センサの感度および／または周波数応答を制御するために選択的に使用することができる。
【０２７７】
圧電材料またはフィルムを、フレーム１９１８などの支持構造へと取り付け、あるいは巻き付けることができる。図１９Ｄおよび図１９Ｅに示されるとおり、圧電材料の形状を、フレームの形状に合致するように選択することができる。全体として、センサを、特定の所望の音の周波数を取得し、あるいは特定の所望の音の周波数へと応答し、他の周波数を取得せず、あるいは他の周波数には応答しないように、最適化することができる。対象の周波数は、一般に、心音（例えば、心拍、弁の開閉、流体の流れ、流体の乱れ、など）、呼吸音（例えば、呼吸、吸気、呼気、喘鳴、いびき、無呼吸の事象、せき、息詰まり、肺の中の水、など）、あるいは他の身体音（例えば、嚥下、消化音、ガス、筋肉の収縮、関節の運動、骨および／または軟骨の動き、筋肉のけいれん、胃腸音、骨および／または軟骨の状態、など）を含む体内の身体音など、センサによって検出すべき生理学的状態または事象に対応する。
【０２７８】
圧電材料１９２０の表面積、幾何学（例えば、形状）、および厚さが、容量をおおむね定める。容量は、センサを対象の特定の所望の周波数に合わせるように選択される。さらに、フレーム１９１８が、圧電材料の所望の部位および表面積を利用するように構造付けられる。
【０２７９】
センサの容量は、一般に、以下の関係「Ｃ＝εＳ／Ｄ」によって表すことができ、Ｃがセンサの容量であり、εが選択された材料の種類に関する誘電率であり、Ｓが材料の表面積であり、Ｄが材料の厚さ（例えば、材料の導電層の間の間隔）である。一実施の形態においては、圧電材料（所定の容量を有する）が、所定の高域通過カットオフ周波数を有する高域通過フィルタを効果的に生み出すためにセンサインピーダンス（または、抵抗）に接続される。高域通過カットオフ周波数は、通常は、フィルタ処理が生じる周波数である。例えば、一実施の形態においては、カットオフ周波数を上回る（あるいは、カットオフ周波数をほぼ上回る）周波数だけが伝達される。
【０２８０】
圧電材料１９２０の導電層に蓄えられる電荷の量は、通常は導電部の厚さによって決定される。したがって、材料の厚さを制御することで、蓄えられる電荷を制御することができる。材料の厚さを制御する１つのやり方は、電極層の付着を精密に制御するためにナノテクノロジまたはＭＥＭＳ技術を使用することである。また、電荷の制御は、信号強度およびセンサ感度の制御にもつながる。さらに、上述のように、機械的な減衰も、信号強度およびセンサ感度をさらに制御するために、材料の厚さを制御することによってもたらすことができる。
【０２８１】
さらに、機械的な応力（例えば、患者の皮膚からの音響振動に起因する機械的な応力）が検出素子１９２０へと加わる領域において、検出素子１９２０の張力を制御することが、検出素子１９２０の感度および／または信号源（例えば、患者の皮膚）と検出素子１９２０との間の結合を向上させるように機能できる。この特徴は、カプラ１９１４に関してさらに詳しく後述される。
【０２８２】
圧電検出素子２０００の一実施の形態が、図２０Ａ〜２０Ｃに提示されている。検出素子２０００は、基板２００２ならびに基板の２つの平たい面２００８、２０１０の各々のコーティング２００４、２００６を備えている。平たい面２００８、２０１０は、互いに実質的に平行である。少なくとも１つの貫通穴２０１２が、２つの平たい面２００８、２０１０の間を延びている。一実施の形態においては、検出素子２０００が、２つまたは３つの貫通穴２０１２を備えている。
【０２８３】
一実施の形態においては、第１のコーティング２００４が、第１の平たい面２００８、基板２００２の貫通穴２０１２の壁、および第２の平たい面２０１０の第１の導電部２０１４へと適用され、第１の電極を形成している。第１のコーティング２００４を貫通穴２０１２へと適用することによって、導電路が、第１の平たい面２００８と検出素子２０００の第１の導電部２０１４との間に生成される。第２のコーティング２００６は、第２の平たい面２０１０の第２の導電部２０１６へと適用され、第２の電極を形成する。第１の導電部２０１４および第２の導電部２０１６は、第１の導電部２０１４および第２の導電部２０１６が互いに接触することがないように、すき間２０１８によって隔てられている。一実施の形態においては、第１の導電部２０１４および第２の導電部２０１６が、互いに電気的に絶縁されている。
【０２８４】
いくつかの実施の形態においては、第１および第２の導電部２０１４、２０１６が、マスク部またはコート部と称されることがある。導電部２０１４、２０１６は、マスキングまたは堆積プロセスによって付着させられる材料に対して露出され、あるいはそのような材料に対して遮られる部位であってよい。しかしながら、いくつかの実施の形態においては、マスクが使用されない。スクリーン印刷またはシルクスクリーニングプロセスの技法を、第１および第２の導電部２０１４、２０１６を生成するために使用することができる。
【０２８５】
他の実施の形態においては、第１のコーティング２００４が、第１の平たい面２００８、基板２００２の縁部、および第１の導電部２０１４へと適用される。第１のコーティング２００４を基板２００２の縁部へと適用することによって、貫通穴２０１２を随意により省略することができる。
【０２８６】
一実施の形態においては、第１のコーティング２００４および第２のコーティング２００６が、導電性材料である。例えば、コーティング２００４、２００６が、銀成膜プロセスなどからの銀を含むことができる。コーティング２００４、２００６として導電性材料を使用することで、多パラメータセンサアセンブリが、電極としても機能することができる。
【０２８７】
電極は、心臓の電気的活動などの電気的活動を検出または検知するための当業者にとって周知の装置である。心臓組織の分極の変化が、心筋における電圧変化につながる。電圧の変化によって電界が生じ、これが、電界内に配置された電極に、対応する電圧変化を生じさせる。電極は、典型的には、患者の皮膚に取り付けられた電極から受信される信号にもとづいて心臓の電気的活動の図式的画像をもたらすエコー心電図（ＥＫＧまたはＥＣＧ）装置とともに使用される。
【０２８８】
したがって、一実施の形態においては、検出素子２０００の第１の平たい面２００８および第２の平たい面２０１０にまたがる電圧差が、検出素子２０００の圧電応答（体内において放出される音響エネルギーに起因して検出素子２０００に引き起こされる物理的な変化およびひずみなど）および電気的応答（心臓の電気的活動など）の両方を示すことができる。センサアセンブリへと接続されたセンサアセンブリおよび／または生理学的モニタ（図示されていない）の回路が、これら２つの情報ストリームを識別し、分離する。そのような回路システムが、ここでの言及によって本明細書に援用される「Ｍｕｌｔｉ−ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒ」という名称の２００７年３月８日付の米国特許仮出願第６０／８９３，８５３号に記載されている。
【０２８９】
さらに図２０Ａ〜２０Ｃを参照すると、検出素子２０００が可撓であり、図２０Ｃに示されるように縁において折り曲げることが可能である。一実施の形態においては、検出素子２０００が、図１９Ｄおよび図１９Ｅに示されるようにフレーム１９１８の周囲に巻き付けられる検出素子１９２０である。さらに、第１の導電部２０１４および第２の導電部２０１６の両方を設けることによって、第１のコーティング２００４および第２のコーティング２００６の両方、すなわち検出素子２０００の第１の電極および第２の電極の両方を、後述の図５Ａおよび５Ｂに示されるように、ＰＣＢ１９２２などのＰＣＢの同じ表面に直接電気的に接触させることができる。これは、好都合なことに、検出素子２０００の対称的な引き張りをもたらす一方で、検出素子２０００における非一様な応力分布を防止する。
【０２９０】
接合層
再び図１９Ｄおよび図１９Ｅを参照すると、特定の実施の形態の接合層１９２４（絶縁体層と称されることもある）は、エラストマであって、その両面に接着剤を有している。他の実施の形態においては、接合層１９２４が、ゴム、プラスチック、テープ（布テープ、発泡体テープ、または粘着テープ、など）、または両面に接着剤を有している他の圧縮可能な材料である。例えば、一実施の形態においては、接合層１９２４が、高粘着高剥離のアクリル接着剤で両面がコートされたしなやかなポリエチレンフィルムである。接合層１９２４は、いくつかの実施の形態においては、約２、４、６、８、または１０ミリメートルの厚さである。
【０２９１】
接合層１９２４は、センササブアセンブリ１９０２の構成要素間に物理的な絶縁層またはシールを好都合に形成し、センササブアセンブリ１９０２の特定の部位の間について、物質の進入および／または移動を防止する。例えば、多くの実施の形態においては、接合層１９２４が耐水または防水の物理的な絶縁層を形成することで、防水または耐水シールをもたらす。接合層１９２４の耐水性は、音響チャンバまたは下側空洞１９３６への水分の進入を防止するという利点をもたらす。特定の実施の形態においては、検出素子１９２０、接合層１９２４、および／または遮蔽層１９２６、１９２８（後述）が、耐水または防水シールを形成する。このシールは、患者によって着用されたときに、汗などの水分または他の流体がセンササブアセンブリ１９０２の各部（空洞１９３６など）に進入することを防止することができる。これは、患者が身体的な活動の最中も多パラメータセンサアセンブリ１９００を着用している場合にとくに好都合である。耐水シールは、患者の汗または何らかの他の水分が検出素子１９２０および／またはセンサアセンブリ１９１５に進入および／または接触することによって検出素子１９２０の第１の面から第２の面へと（あるいは、第２の面から第１の面へと）電流の流れおよび／または導電路が形成されることを、防止する。
【０２９２】
さらに接合層１９２４は、センササブアセンブリ１９０２の構成要素の間に電気的な絶縁をもたらし、センササブアセンブリ１９０２の特定の部位の間の電流の流れを防止することができる。例えば、接合層１９２４は、構成要素の間に電気的な絶縁をもたらし、あるいは構成要素の間で電気絶縁体として働くことによって、内側の電極が外側の電極へと短絡することも防止する。例えば、図示の実施の形態においては、接合層１９２４が、検出素子１９２０と内側の遮蔽層１９２６との間に電気的な絶縁をもたらし、検出素子１９２０の内側の電極が外側の電極へと短絡することを防止する。別の実施の形態においては、接合層が、検出素子１９２０の外側の表面と外側遮蔽層１９２８との間に配置される。
【０２９３】
接合層１９２４の弾性または圧縮可能性が、ばねとして機能し、検出素子１９２０とＰＣＢ１９２２との間にもたらされる圧力および力にある種の変動性および制御をもたらすことができる。いくつかの実施の形態においては、センサアセンブリが接合層１９２４を備えない。
【０２９４】
電気的雑音遮蔽バリア
電気的雑音遮蔽バリアが、検出素子の電極を外部の電気的雑音から電気的に遮蔽することができる。いくつかの実施の形態においては、電気的遮蔽バリアが、圧電検出素子の周囲にファラデー箱を形成し、外部の電気的雑音を圧電検出素子の電極に実質的に等しく分配する１つ以上の層を備えることができる。さらに、遮蔽バリアは、圧電素子の表面の形状が変化するときに圧電素子の表面の形状に柔軟に従い、遮蔽およびセンサの性能を向上させる。
【０２９５】
さらに図１９Ｄおよび図１９Ｅを参照すると、図示の実施の形態の電気的遮蔽バリア１９２７は、検出素子１９２０を囲んで発生源（外部の静電界、電磁界、など）からの検出素子への雑音の影響を軽減するように機能するファラデー箱（ファラデーシールドとも称される）を形成する第１および第２の遮蔽層１９２６、１９２８（本明細書において、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８とも称される）を備えている。説明されるとおり、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８のうちの１つ以上が、使用時に検出素子１９２０の輪郭に好都合に従い、外部の電気的雑音からの検出素子の遮蔽の改善を可能にする。
【０２９６】
内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８は、導電性材料を含んでいる。例えば、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８は、特定の実施の形態においては銅を含んでおり、これらの層が検出素子１９２０およびフレーム１９１８の形状、輪郭、および形態に従うことができるよう、薄い銅テープから好都合に形成される。いくつかの構成においては、他の材料（例えば、他の金属）または他の材料の組み合わせを使用することができる。さらには、図１９〜図２２に関して本明細書に記載されるとおり、第１および第２の遮蔽層１９２６、１９２８のうちの１つ以上など、電気的遮蔽バリア１９２７またはその一部分を、圧電フィルムから形成することができる。そのような実施の形態においては、センサ１９１５が、積み重ねて配置された第１および第２の圧電フィルムを含むことができ、遮蔽バリア１９２７を、積み重ねられた各々のフィルムの外側の電極から形成することができる。
【０２９７】
種々の実施の形態においては、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８の１つ以上が、約０．５マイクロメートル〜１０マイクロメートルの間の厚さである。例えば、遮蔽層１９２６、１９２８は、約１．５〜約６マイクロメートルの間の厚さであってよい。一実施の形態においては、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８が、厚さが約３マイクロメートルの銅テープを含んでいる。さらに別の実施の形態においては、遮蔽層１９２６、１９２８が、１０マイクロメートルを超える厚さであってよく、あるいは０．５マイクロメートル未満の厚さであってよい。一般に、遮蔽層１９２６、１９２８の厚さは、優れた電気的遮蔽をもたらす一方で、遮蔽層１９２６、１９２８が検出素子１９２０および／またはフレーム１９１８に従うことができるように選択される。内側の遮蔽層１９２６は、フレーム１９１８へと貼り付けることができるように内側の表面１９５２に接着剤を備えている。内側の遮蔽層１９２６は、フレーム１９１８に直接貼り付けられ、丸みを帯びた縁１９３４および下側空洞１９３６などといったフレームの輪郭に好都合に沿い、空洞１９３６の底部を定めている表面１９５０に貼り付けられる。接合層１９２４（例えば、粘着テープ）が、内側の遮蔽層１９２６およびフレーム１９１８の周囲に巻き付けられ、内側の遮蔽層１９２６およびフレーム１９１８の輪郭におおむね沿う。検出素子１９２０が、接合層１９２４、内側の遮蔽層１９２４、およびフレーム１９１８の周囲に巻き付けられる。外側の遮蔽層１９２８が、検出素子１９２０およびフレーム１９１８の周囲に巻き付けられ、検出素子１９２０およびフレーム１９１８の輪郭に好都合に沿う。特定の実施の形態においては、接合層または絶縁層が、検出素子１９２０と外側の遮蔽層１９２８との間にも配置される。したがって、検出素子１９２０が、検出素子１９２０の周囲にファラデー箱を形成する内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８の間に挟まれ、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８に囲まれる。遮蔽層１９２６、１９２８、検出素子１９２０、および接合層１９２４の構成が、図５Ａおよび図５Ｂに関してさらに詳しく後述される。
【０２９８】
特定の実施の形態においては、遮蔽層１９２６、１９２８が、共通の電位（例えば、接地）へと接続または他のやり方で動作可能に接続され、さらに遮蔽層１９２６、１９２８の各々が、検出素子１９２０の一方の極へと電気的に（例えば、容量にて）接続される。例えば、遮蔽層１９２６を、検出素子１９２０の第１の電極に容量結合させることができ、遮蔽層１９２８を、検出素子１９２０の第２の電極へと容量結合させることができる。
【０２９９】
上述のように、内側および外側遮蔽層１９２６、１９２８によって形成されるファラデー箱などの電気的遮蔽バリア１９２７は、外部の静電界および電磁界などといった発生源からの検出素子１９２０への電気的雑音の影響を軽減することによって、ノイズフロアの低減、より良好な雑音排除性の提供、または両方の役に立つ。例えば、電気的遮蔽バリア１９２７は、検出素子１９２０へと向かう電気的な干渉または雑音の入射の除去を可能にする一方で、身体音を表す検出信号の非雑音成分のセンサ１９１５による取得を可能にする。例えば、一実施の形態においては、検出素子１９２０が、本明細書に記載の圧電フィルムのうちの１つなど、正および負の電極を有しており、差動の動作モードに設定されている圧電フィルムである。電気的遮蔽バリア１９２７が、雑音の少なくとも一部を圧電素子の正および負の電極に実質的に等しく分配することによって、雑音の影響を釣り合わせるように機能する。いくつかの実施の形態においては、電気的遮蔽バリア１９２７が、雑音を正および負の両方の極に等しく分配する。さらに、正および負の電極へと分配された雑音が、互いに実質的に同位相であり、あるいは本当に同位相である。例えば、正および負の極へと分配された雑音信号が、間に実質的な位相のずれを有さず、実質的に同様の周波数および／または振幅である。
【０３００】
例えば、特定の実施の形態においては、遮蔽バリア１９２７に入射する雑音が、遮蔽層１９２６、１９２８が共通の電位（例えば、接地）にあるがゆえ、遮蔽層１９２６、１９２８の各々に実質的に等しく分配される。次いで、実質的に等しく分配された雑音が、検出素子１９２０の極に結合（例えば、容量による結合）することができる。特定の実施の形態においては、外部の電気的雑音の少なくとも一部が、検出素子１９２０の極へと分配される代わりに（あるいは、検出素子１９２０の極へと分配されるほかに）、遮蔽層１９２６、１９２８によって分路され、あるいは他のやり方で接地へと案内される。
【０３０１】
正極および負極における雑音信号成分が実質的に同位相であるため、それぞれの極における雑音成分の間の差は、無視可能または実質的に無視可能である。他方で、正極および負極における身体音を表す差動の非雑音のセンサ信号成分の間の差は、検出素子が異なるモードに設定されているため、ゼロではない。したがって、雑音信号を、コモンモード阻止技術によって好都合に除去または実質的に除去することができる。
【０３０２】
例えば、コモンモード阻止要素が、正極および負極のそれぞれの雑音および非雑音センサ信号成分の組み合わせを含む信号を受信することができる。コモンモード阻止要素は、正極における組み合わせの信号と、負極における組み合わせの信号との間の差を表す値を出力するように構成される。雑音信号の間の差を無視することができるため、コモンモード阻止要素の出力は、実質的にセンサ信号の非雑音の成分を表し、有意な雑音成分を含まない。コモンモード阻止要素は、例えば演算増幅器を備えることができる。一実施の形態においては、例えば、３つの演算増幅器（図示されていない）が使用され、ＰＣＢ１９２２に配置される。
【０３０３】
遮蔽層１９２６、１９２８がフレーム１９１８および検出素子１９２０の形態に従うため、遮蔽層１９２６、１９２８は、検出素子１９２０の電極の物理的により近くに位置し、検出素子１９２０からより一様に離れている。さらに、特定の実施の形態の外側の遮蔽層１９２８は、センサアセンブリが皮膚に対して配置される場合や、検出素子１９２０が音響振動に起因して運動している場合など、使用時に検出素子１９２０とともに積極的に運動し、検出素子１９２０の輪郭に沿う。例えば、皮膚に対して配置される場合、結合要素１９５８が遮蔽バリア１９２７の外側の遮蔽層１９２８および検出素子１９２０の両方を押し、結合要素１９５８の内表面に沿って湾曲させる（図５Ａ）。箱が可撓であり、遮蔽要素１９２０の運動に従うことができるため、遮蔽の性能およびセンサの性能が改善される。この構成は、例えば雑音信号を遮蔽層１９２６、１９２８によって検出素子１９２０の正および負の電極へとより正確かつ均等に分布させることで、雑音の低減の改善がもたらされるなどの利点を提供する。また、この構成は、生産性の向上およびより流線型の設計をもたらすことができる。
【０３０４】
電気的遮蔽バリア１９２７について、他の構成も可能である。例えば、内側の遮蔽層が、接着層を備えなくてよく、例えば圧力（例えば、固定柱１９３２からの）によってフレーム１９１８に対して動かぬように保持されてもよい。外側の遮蔽１９２８も、いくつかの実施の形態においては接着層を備えていてもよい。種々の他の実施の形態において、遮蔽層１９２６、１９２８は、他の種類の金属などの他の材料を含むことができる。遮蔽層の１つ以上が、いくつかの構成においては比較的堅固であってよい。一実施の形態においては、絶縁層または接合層が、検出素子１９２０と外側の遮蔽層１９２８との間に配置される。いくつかの実施の形態においては、外側の遮蔽層１９２８に加え、内側の遮蔽層１９２６が、使用時に検出素子１９２０の輪郭に積極的に従う。別の実施の形態においては、内側の遮蔽層１９２６が、使用時に検出素子１９２０に積極的に従い、外側の遮蔽層１９２８は、そのようでない。さらに別の実施の形態においては、センサアセンブリ１９０１が、電気的遮蔽バリア１９２７を備えない。
【０３０５】
音響カプラ
センサは、センサによる測定の対象の信号源（例えば、患者の皮膚）と検出素子との間の結合を好都合に改善する音響カプラまたは付勢要素をさらに備えることができる。音響カプラは、一般に、検出素子を付勢して引き張るように、検出素子へと圧力を加えるように配置された結合部を備える。例えば、音響カプラは、そのような引き張りをもたらす１つ以上の隆起、柱、または高くなった部位を備えることができる。隆起、柱、または高くなった部位を、カプラの内表面、カプラの外表面、または両方に配置することができ、検出素子の全体に圧力を一様に分布させるようにさらに働かせることができる。加えて、音響カプラを、身体音の音波を検出素子へと伝えるようにさらに構成することができる。また、音響カプラを、患者とセンサの電気的な構成要素との間に電気的な絶縁をもたらすように構成することができる。
【０３０６】
図示の実施の形態においては、音響カプラ１９１４が、フレーム１９１８、ＰＣＢ１９２２、遮蔽層１９２６、１９２８、接合層１９２４、および検出素子１９２０を含むセンササブアセンブリの他の構成要素を収容する。音響カプラ１９１４は、非導電性の材料または誘電体を含む。図示のとおり、音響カプラ１９１４は、患者とセンサアセンブリ１９０１の電気的な構成要素との間に絶縁バリアをおおむね形成する。したがって、音響カプラ１９１４は、患者とセンササブアセンブリ１９０２の電気的な構成要素との間に電気的な絶縁を提供する。これは、有害な電気の経路または接地のループが患者とセンサとの間に形成される可能性を回避するうえで好都合である。
【０３０７】
図１９Ｄおよび図１９Ｅに示されるとおり、音響カプラ１９１４は、他のセンササブアセンブリ１９０２の構成部品を収容することができる中空シェルに形成される。図１９Ｄを参照すると、図示の実施の形態の音響カプラ１９１４は、ボタン１９１２（図１９Ｂ）および取り付けサブアセンブリ１９０４の細長い部材１９１０（図１９Ｂ）の一部分を収容および固定することができる凹所１９５６および穴１９５２をさらに備えている。
【０３０８】
図２１が、線２１−２１に沿って得た音響カプラ１９１４の断面図である。特定の実施の形態においては、音響カプラが、カプラ１９１４の内表面に位置して検出膜を好都合に引き張るように構成された隆起または突起を備えている。例えば、結合要素１９５８が、音響カプラ１９１４の内側の底部に配置され、検出素子１９２０を付勢して引き張る。図示の実施の形態の結合要素１９５８は、音響カプラ１９１４の内側の底部に形成された空洞１９６０の上方に高さｈだけ延びているおおむね矩形の隆起である。結合要素１９５８は、長手軸１９４０（図１９Ｄおよび図１９Ｅ）を中心にして音響カプラ１９１４の前部付近から音響カプラ１９１４の後部付近まで長手軸１９４０に沿って延びている。図示の実施の形態においては、結合要素１９５８が、横軸１９３８に沿った音響カプラ１９１４の幅の約１／４である。図２２Ａおよび図２２Ｂに関してさらに詳しく後述されるように、結合要素１９５８は、検出素子１９２０へと圧力を加えることによって検出素子１９２０を好都合に引き張ることができる。検出素子１９２０を結合用の隆起１９５８の圧力によっておおむね厳格に引き張ることができるため、検出素子１９２０が、結合用の隆起１９５８に機械的に結合し、カプラ１９１４を通って検出素子１９２０へと移動する音響振動に応答でき、したがって患者の皮膚と検出素子１９２０との間の結合を改善することができる。このように、音響カプラ１９１４は、他の利点の中でもとりわけ、測定感度、精度、または両方の向上をもたらす。
【０３０９】
音響カプラ１９１４は、身体音の音波を検出素子１９２０へと伝えるようにさらに構成される。カプラ１９１４は、カプラ１９１４の外表面に配置され、使用時に皮膚に接触するように構成された部位を、さらに含むことができる。例えば、音響カプラ１９１４は、外表面に外側の突起、隆起、または高くなった部位を備えることができる。図１９Ｅおよび図４を参照すると、音響カプラ１９１４の下面が、患者の皮膚に接触するように構成され、皮膚と音響カプラ１９１４との間の接触をもたらすことができる部位１９１６を備えている。皮膚からの音響振動が、部位１９１６に入射し、音響カプラを通って結合用の隆起１９５８まで移動し、最終的に隆起１９５８によって引き張られた状態に保持された検出素子１９２０に入射する。加えて、接触部１９１６が、結合用の隆起１９５８との協働または自らの単独にて、皮膚と検出素子１９２０との間の結合の改善にも役立つ。例えば、皮膚へと押し付けられたとき、接触部１９１６は、カプラ１９１４の内表面の一部（結合要素１９５８など）を検出素子１９２０へと押し、検出素子１９２０を引き張られた状態に好都合に保持することができる。図示のとおり、図示の実施の形態の接触部１９１６は、結合要素１９５８のおおむね直下に取り付けられた半円柱形の隆起を備える。結合要素１９５８と同様に、接触部１９１６は、長手軸１９４０を中心にして音響カプラ１９１４の前部付近から音響カプラ１９１４の後部付近まで長手軸１９４０に沿って延びている。さらに、音響カプラ１９１４は、使用時に検出素子１９２０へと圧力を一様に分布させるように機能する。例えば、結合要素１９５８および部位１９１６が、おおむね検出素子１９２０の表面に対して中心に位置するように配置されるため、圧力が検出素子１９２０に対称および／または一様に分布する。
【０３１０】
図１９Ｅを参照すると、１対のスロット１９６４が接触部１９１６の両端に配置され、それぞれ音響カプラ１９１４の左側の付近から音響カプラ１９１４の右側まで横軸におおむね沿って延びている。スロットは、音響カプラ１９１４の底部のうちの結合要素１９５８および接触部１９１６を含む部位１９６６を音響カプラ１９１４の残りの部分から切り離すように機能する。したがって、この部位１９６６が、患者の皮膚において音響振動に応答して音響カプラ１９１４の残りの部分から少なくともある程度は独立して運動でき、したがって音響振動を検出素子１９２０へと効率的に伝達することができる。特定の実施の形態の音響カプラ１９１４は、例えばゴムまたはプラスチック材料などのエラストマを含んでいる。
【０３１１】
例えば、音響カプラ１９１４の別の実施の形態においては、音響カプラ１９１４が中空シェルを備えず、センササブアセンブリの他の構成要素を収容することがない。例えば、カプラ１９１４が、遮蔽層１９２６、１９２８、検出素子１９２０、および接合層１９２４がカプラ１９１４とフレーム１９１８との間に位置するように、フレーム１９１８の下面に結合する単一の平たい部分（例えば、板材）を備えることができる。いくつかの構成においては、カプラ１９１４が、フレーム１９１８と、遮蔽層１９２６、１９２８、検出素子１９２０、および接合層１９２４のうちの１つ以上との間に配置される。さらに、音響カプラ１９１４が、センササブアセンブリ１９０２の電気的な構成要素を患者から好都合に電気的に絶縁する絶縁材料を含んでもよい。例えば、絶縁層が、センサアセンブリと患者との間に電気的な接続または連続性が存在しないことを保証できる。
【０３１２】
特定の実施の形態においては、例えば音響カプラ１９１４などのセンサアセンブリの一部分が、ゲルまたはゲル状の材料を含むことができる。ゲルが、例えば患者の皮膚からの音響信号と検出素子１９２０との間の結合を向上させるように機能し、有益な音響の伝達をもたらすことができる。ゲルは、例えば皮膚とセンサとの間の音響インピーダンスの整合をもたらすことができる。例えば、ゲルは、存在しうる皮膚−空気および空気−検出素子の不連続からのインピーダンスの不整合を小さくし、反射および信号の損失の可能性を減らすように機能することができる。ゲルを、音響カプラ１９１４の一部分に埋め込むことができる。例えば、結合要素１９５８および接触部１９１６の１つ以上が、ゲルまたはゲル状材料を含むことができる。音響カプラ１９１４は、結合要素１９５８および接触部１９１６のうちの１つ以上が含まれない特定の実施の形態において、埋め込みのゲルを含むことができる。例えば、音響カプラ１９１４の患者接触部の全体が、実質的に患者接触面から接触部を横切ってカプラ１９１４の内部まで延びるゲル材料を含むことができる。他の実施の形態においては、ゲル材料の１つ以上の柱が、カプラ１９１４の患者接触面からカプラ１９１４の内部まで延びてもよい。またさらなる実施の形態においては、ゲルが音響カプラ１９１４に埋め込まれるのではなく、皮膚に直接加えられる。一実施の形態においては、ゲルが音響カプラ１９１４に埋め込まれ、センサアセンブリが患者へと適用されるときにカプラ１９１４から放出されるように構成される。例えば、ゲルを使用に先立って音響カプラ１９１４の１つ以上の空洞に充てんすることができ、空洞が、カプラが皮膚へと押し付けられたときに開いてゲルを放出するように構成される。
【０３１３】
図２２Ａおよび図２２Ｂが、それぞれ図１９のセンササブアセンブリ１９０２の線２２Ａ−２２Ａおよび２２Ｂ−２２Ｂに沿って得た断面図を示している。図示のとおり、内側銅シールド１９２６が、遮蔽層１９２６、１９２８、接合層１９２４、および検出素子１９２０のうちの最も内側として配置されている。図１９Ｄおよび図１９Ｅならびに図２２Ａおよび図２２Ｂを参照すると、内側銅シールド１９２６の４つのタブ１９６８が平坦であり、フレームの凹所１９３０の上方およびフレームの凹所１９３０に据えられたＰＣＢ（図２２Ａおよび２２Ｂには示されていない）の上面の４つの角を横切って延びている。接合層１９２４が、内側銅シールド１９２６の周囲に巻き付けられる。接合層１９２４の上部１９７０が、フレーム１９１８の形状に沿うように下方へと曲げられ、フレームの空洞１９３０の底部を横切って延び、フレームの空洞１９３０の底部に触れている。検出素子１９２０が、接合層１９２４の周囲に巻き付けられ、検出素子１９２０の上部１９７２も、フレーム１９１８の形状に沿うように下方へと曲げられている。したがって、検出素子１９２０の上部１９７２が、フレームの空洞１９３０の底部を横切って延び、ＰＣＢ１９２２の下面および接合層１９２４の上面に接触する。外側の銅の層１９２８が、検出素子１９２０の周囲に巻き付けられ、外側銅シールド１９２８の平たい上部１９７３が、平坦であり、フレームの空洞１９３０の上方を横切って延び、ＰＣＢ（図示されていない）の上面に接触する。
【０３１４】
遮蔽層１９２６、１９２８、接合層１９２４、および検出素子１９２０は、フレーム１９１８の丸みを帯びた縁１９３４に巻き付けられている。内側遮蔽層１９２６および接合層１９２４の下側の平坦部１９７４、１９７６は、フレーム１９１８の底面１９５０を横切って延びるように上方へと曲げられている。他方で、検出素子１９２０および外側遮蔽層１９２８の下側の平坦部１９６２、１９８０は、フレームの下側空洞１９３６とカプラの空洞１９６０との間を延びている。さらに、検出素子１９２０および外側遮蔽層１９２８の下側の平坦部１９６２、１９８０は、結合部１９５８の上部を横切って延びている。結合部１９５８が、カプラの空洞１９６０からフレームの下側空洞１９３６へと距離ｈだけわずかに突き出しているため、検出素子１９２０が好都合に引き張られ、検出素子１９２０の感度、患者の皮膚（図示されていない）の音響振動への検出素子１９２０の結合、または両方が向上する。
【０３１５】
種々の実施の形態において、センササブアセンブリ１９０２の構成要素を、別の配置とすることができる。例えば、構成要素を組み合わせることで、全体としてのアセンブリに含まれる個別の構成要素の数を少なくし、製造を簡単にすることができる。一実施の形態においては、遮蔽層１９２６、１９２８、接合層１９２４、および検出素子１９２０のうちの１つ以上が、一体の部分（例えば、多層フィルム）を含むことができる。いくつかの実施の形態においては、２つ以上の接合層１９２４が使用される。一実施の形態においては、接着層が、遮蔽層１９２６、１９２８および検出素子１９２０のうちの１つ以上に形成され、別途の接合層１９２４が存在しない。別の実施の形態においては、種々の層が、接着剤の使用によってではなく、（例えば接触柱１９３２および／またはＰＣＢからの）圧力によって一体に保持される。
【０３１６】
図１９Ｄおよび図１９Ｅならびに図２２Ａおよび図２２Ｂをさらに参照すると、遮蔽層１９２６、１９２８、接合層１９２４、検出素子１９２０、およびＰＣＢ１９２２をフレーム１９１８へと取り付けるための方法が、内側遮蔽１９２６を用意し、フレーム１９１８へと取り付けることを含む。検出素子１９２０および接合層１９２４が用意され、やはりフレーム１９１８へと取り付けられる。次いで、プリント基板１９２２が用意される。プリント基板１９２２が、プリント基板１９２２の第１の縁１９８０が検出素子１９２０の第１の導電部の上方に位置し、プリント基板１９２２の第２の縁１９８２が検出素子１９２０の第２の導電部の上方に位置するように、検出素子１９２０の上方に配置される。
【０３１７】
プリント基板１９２２が、フレーム１９１８の方向に検出素子１９２０へと押し下げられる。プリント基板１９２２が下方へと押されるとき、フレーム１９１８の接触用の隆起（図示されていない）が、接合層１９２４および検出素子１９２０をプリント基板１９２２の第１および第２の辺または縁１９８０、１９８２に沿って位置するコンタクト帯へと押し付ける。プリント基板１９２２のコンタクト帯は、金などの導電性材料から作られている。検出素子１９２０の導電部に対して良好な電気陰性度の整合の特徴を有している他の材料を、代わりに使用してもよい。接合層１９２４の弾性または圧縮可能性が、ばねとして機能し、検出素子１９２０とプリント基板１９２２との間にもたらされる圧力および力にある種の変動性および制御をもたらすことができる。
【０３１８】
ひとたび外側遮蔽層１９２８が用意され、フレーム１９１８へと取り付けられると、ＰＣＢ１９２２とフレーム１９１８との間に所望の大きさの力が加えられ、固定柱１９３２が、固定柱１９３２の材料がＰＣＢ１９２２の上方へと流れるまで、超音波によって振動させられ、あるいは加熱される。固定柱１９３２を、熱かしめ、または超音波溶接ホーンを固定柱１９３２の表面に接触させて超音波エネルギーを加えるなど、さまざまな技法のいずれかを使用して溶かすことができる。ひとたび溶かされたとき、固定柱１９３２の材料がキノコ状の形状へと流動して固化し、フレーム１９１８および検出素子１９２０から離れようとするＰＣＢ１９２２の動きに対して機械的な拘束をもたらす。ＰＣＢ１９２２を検出素子１９２０に対して機械的に固定することによって、センササブアセンブリ１９０２の種々の構成要素が所定の場所に固定され、多パラメータセンサアセンブリが臨床において使用されるとき、センササブアセンブリ１９０２の種々の構成要素がお互いに対して動くことがない。これにより、アセンブリの構成要素の移動に起因する電気的雑音またはＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間に生じる不安定な電気接触抵抗の望ましくない影響が防止される。特定の実施の形態においては、固定柱１９３２が、これらの利点を多数のセンサに実質的に一様にもたらす。
【０３１９】
したがって、ＰＣＢ１９２２を、リベットまたはかしめなどといった追加の機械的な装置、導電テープまたは接着剤（シアノアクリレートなど）などの導電性の粘着物、などを使用することなく、検出素子１９２０へと電気的に接続することができる。さらに、固定柱１９３２の機械的な溶接が、例えばＰＣＢ１９２２を検出素子１９２０に対して一定の圧力で保持し、さらには／あるいはＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間の互いの運動を防止することによって、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間に安定な接触抵抗を保証する役に立つ。
【０３２０】
検出素子１９２０とＰＣＢ１９２２との間の接触抵抗を、ＰＣＢ１９２２上の試験パッドにアクセスすることによって測定および検査することができる。例えば、一実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２が、ＰＣＢ１９２２と検出素子１９２０との間の２つの接触部に重なる３つの不連続な整列した試験パッドを備える。駆動電流が加えられ、試験パッド間の電圧低下が測定される。例えば、一実施の形態においては、約１００ｍＡの駆動電流が供給される。試験パッド間の電圧低下を測定することによって、接触抵抗をオームの法則を使用して割り出すことができ、すなわち電圧低下（Ｖ）が、抵抗器を通る電流（Ｉ）に抵抗の大きさ（Ｒ）を掛けたものに等しく、すなわちＶ＝ＩＲである。遮蔽層１９２６、１９２８、接合層１９２４、検出素子、およびＰＣＢ１９２２をフレーム１９１８へと取り付けるための１つの方法を説明したが、他の方法も可能である。例えば、上述のように、いくつかの実施の形態においては、種々の別個の層のうちの１つ以上が、１工程でフレーム１９１８に取り付けられる一体の層に組み合わせられる。
【０３２１】
プリント基板
ＰＣＢ１９２２は、種々の電子部品をＰＣＢ１９２２のいずれかの面または両面に搭載して備える。センサアセンブリが組み立てられ、ＰＣＢ１９２２がフレームの上側空洞１９３０に配置されるとき、ＰＣＢ１９２２の電子部品の一部が、フレームの上側空洞１９３０よりも突き出してもよい。空間の要件を緩和し、電子部品がセンサアセンブリの動作に悪影響を及ぼすことがないようにするために、電子部品は、背の低い表面実装デバイスであってよい。電子部品は、例えばフリップチップはんだ付け技法など、従来からのはんだ付けの技法を使用してＰＣＢ１９２２に接続されることが多い。フリップチップはんだ付けは、はんだ付け後の電子部品の輪郭を制御するための予測可能な奥行きのはんだバンプなど、小さなはんだバンプを使用する。内側の銅シールド１９２６の４つのタブ１９６８および外側の銅シールド１９２８の上側の平たい部位１９７３が、一実施の形態においてはＰＣＢ１９２２へとはんだ付けされ、電気的遮蔽バリアがＰＣＢ１９２２へと電気的に接続される。
【０３２２】
いくつかの実施の形態においては、電子部品が、検出素子１９２０（例えば、ファラデー箱に関して上述した演算増幅器）から受信される低振幅の電気信号をケーブルを通して生理学的モニタへと送信する前に前処理または処理するためのフィルタ、増幅器、などを含む。他の実施の形態においては、電子部品が、電気信号を処理するためのプロセッサまたはプリプロセッサを含む。そのような電子部品として、例えば、電気信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタル変換器ならびに得られたデジタル信号を分析するための中央演算ユニットを挙げることができる。
【０３２３】
他の実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２が、ここでの言及によって本明細書に援用される米国特許第６，６６１，１６１号に開示されているようなインダクタ、キャパシタ、およびオシレータを有する周波数変調回路を含む。他の実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２が、ＦＥＴトランジスタおよびＤＣ−ＤＣ変換器あるいは絶縁変圧器および光トランジスタを含む。ダイオードおよびキャパシタを備えてもよい。さらに別の実施の形態においては、ＰＣＢ３１１４が、パルス幅変調回路を含む。
【０３２４】
一実施の形態においては、ＰＣＢ１９２２が無線送信機をさらに備えることで、機械的なコネクタおよびケーブルが省略される。例えば、他の実施の形態においては、少なくとも１つの光ファイバによる光伝送または高周波（ＲＦ）伝送が実現される。他の実施の形態においては、センサアセンブリが、後述のように、センサアセンブリとその取り付け先の生理学的モニタとの間の互換性を判断することができ、あるいは他の機能を提供することができる情報要素を含むことができる。
【０３２５】
さらなる典型的なセンサ
図２３Ａが、図１Ａ〜１Ｃに示した生理学的モニタのいずれかとともに使用するために適したセンサアセンブリ２３０１を備えているセンサシステム２３００の別の実施の形態の各部を示している上方からの斜視図である。センサアセンブリ２３０１は、センサ２３１５、ケーブルアセンブリ２３１７、およびコネクタ２３０５を備えている。センサ２３１５は、一実施の形態においては、センササブアセンブリ２３０２および取り付けサブアセンブリ２３０４を備えている。一実施の形態のケーブルアセンブリ２３１７は、ケーブル２３０７および患者固定具２３０３を備えている。種々の構成要素が、センサケーブル２３０７によって互いに接続されている。センサコネクタ２３０５を、監視装置ケーブルまたは何らかの他の機構などにより、生理学的モニタ（図示されていない）へと着脱可能に取り付けることができる。一実施の形態においては、センサアセンブリ２３０１が、無線接続によって生理学的モニタと通信する。
【０３２６】
センサシステム２３００およびその特定の構成要素は、例えばそれぞれ図１および１９〜２２に関して本明細書において説明したセンサシステム１００、１９００などの本明細書に記載の他のセンサシステムと構造および機能に関しておおむね同様または同一であってよい。
【０３２７】
例えば、センサシステム２３００は、圧電検出素子（図２３Ｄおよび図２３Ｅ）の周囲にファラデー箱を形成し、外部の電気的雑音を圧電検出素子の電極へと実質的に等しく分配する１つ以上の層を含む電気的遮蔽バリア（図２３Ｄおよび図２３Ｅ）を備えることができる。いくつかの実施の形態の遮蔽バリアまたはその一部分は、圧電素子の表面の形状が変化するときに、圧電素子の表面の形状に柔軟に沿うことができ、したがって遮蔽およびセンサの性能を向上させる。
【０３２８】
センサシステム２３００は、検出素子を引き張るべく検出素子に圧力を加えるように配置された隆起を含むことができる音響カプラ２３１４をさらに備えることができる。また、音響カプラは、患者とセンサの電気的な構成要素との間に電気的な絶縁をもたらし、有害な電気の経路または接地のループが形成されて患者またはセンサに悪影響を及ぼす可能性を有益に防止することもできる
【０３２９】
センサシステム２３０９は、取り付けサブアセンブリ２３０４をさらに備えることができる。一実施の形態においては、取り付けサブアセンブリ２３０４が、センサを所定の大きさの力で患者の皮膚へと押し付けるように構成される。取り付けサブアセンブリ２３０４を、センサ２３００を患者に押し付けるべくばね状の様相で働くように構成することができる。さらに、取り付けサブアセンブリ２３０４を、使用時にセンサ２３００が取り付けサブアセンブリ２３０４に対して動いても、取り付けサブアセンブリ２３０４の患者からの剥離または他の形での脱離が生じないように、構成することができる。
【０３３０】
さらに、いくつかの実施の形態においては、センサ２３１５を患者へと好都合に固定する患者固定具２３０３が、ケーブル２３０７の端部の間の地点に設けられる。ケーブル２３０７を患者へと固定することで、センサアセンブリ２３００を、意図せぬケーブル２３０７の引っ張り、患者の動作、などといった種々の動きに起因するケーブル２３０７の動きから切り離すことができる。センササブアセンブリ２３００をケーブル２３０７の動きから切り離すことで、ケーブル２３０７の動きに関係する音響雑音を除去または軽減することによって、性能を大きく向上させることができる。例えば、センサ２３００をケーブルの動きから切り離すことにより、ケーブルの動きがセンサ２３００によって生成される音響信号に雑音として現れたり、あるいは他の形で持ち込まれたりすることがない。
【０３３１】
遮蔽バリア、音響カプラ２３１４、取り付けサブアセンブリ２３０４、および患者固定具２３０３は、例えば図１９Ａ〜２２Ｂに関して説明したセンサシステム１９００などの本明細書に記載の他のセンサシステムの遮蔽バリア、音響カプラ１９１４、取り付けサブアセンブリ１９０４、および患者固定具１９０３と、特定の構造的および機能的態様に関しておおむね同様であってよい。
【０３３２】
図２３Ｂおよび図２３Ｃが、本発明の他の実施の形態によるサブアセンブリ２３０２および取り付けサブアセンブリ２３０４を備えるセンサの上方および下方からの斜視図を示している。取り付けサブアセンブリ２３０４が、センササブアセンブリ２３０２を中心にして対称に配置された横延長部をおおむね備えている。同様の取り付けサブアセンブリの実施の形態が、図１０に関して詳しく説明されている。
【０３３３】
図２３Ｄおよび図２３Ｅが、それぞれ図２３Ａ〜Ｃのセンササブアセンブリの上方および下方からの分解斜視図である。フレーム２３１８が、圧電素子、電気的遮蔽バリア、取り付け要素、および他の構成要素などといったセンサの種々の構成要素をおおむね支持している。センササブアセンブリ２３０２が、音響カプラ２３１４、検出素子２３２０、接着層２３２４、ならびに第１および第２の電気的遮蔽層２３２６、２３２８を備えており、これらは、特定の態様において、例えば図１９Ａ〜１９Ｅの音響カプラ１９１４、検出素子１９２０、接着層１９２４、ならびに第１および第２の電気的遮蔽層１９２６、１９２８と構造および機能に関しておおむね同様であってよい。
【０３３４】
図示のとおり、図１９Ａ〜Ｅに示した実施の形態とは異なり、図２３Ｄおよび図２３Ｅの接着層２３２４は、フレーム２３１８の下面の表面２３５０に沿うことなく、フレーム２３２８を横切って真っ直ぐに引き伸ばされている。したがって、検出素子２３２０が、接着層２３２４と外側遮蔽層２３２８との間に挟まれている。接着層２３２４は、検出素子２３２０と接触する外表面の全体に接着剤を含んでいる。さらに、銅層２３２８も、検出素子２３２０の他方の面に接する内表面に接着剤を含むことができる。したがって、接着層２３２４および遮蔽層２３２８が、検出素子２３２０の両面に貼り付き、検出素子２３２０を挟んで検出素子２３２０の周囲にシールを生み出している。この検出素子２３２０の挟み込みおよびシールは、水または水蒸気（例えば、汗または他の原因による）の検出素子２３２０への進入および接触を阻止することによって、センササブアセンブリ２３０２の液体に対する耐性を向上させる。このように、検出素子２３２０を挟むことで、センサ２３０２が液体の進入に起因する電気的短絡などの望ましくない影響から保護される。一実施の形態においては、センサ２３０２がＩＰＸ１に準拠である。
【０３３５】
接着層２３２４の平坦部２３２５が、検出素子２３２０および外側遮蔽層２３２８の対応する平坦部２３２１、２３２９とともに、振動に応答してフレーム２３１８の下面によって定められた空洞に対して運動するように構成される。接着層２３２４は、平坦部２３２５の内表面を除き、おおむね表面積のすべてに接着剤を含んでいる。したがって、接着層２３２４が所定の位置に堅固に貼り付けられる一方で、平坦部２３２５が、動作時に貼り付きを生じることなく空洞に対して自由に運動することができる。さらに、平坦部２３２５の内側部分が接着性でないため、塵埃粒子などの異物が、おおむね非接着性の平坦部２３２５に付着することがなく、センサの動作が向上する。
【０３３６】
図１９Ｄのフレーム１９１８と同様に、フレーム２３１８も、４つの固定柱２３３２を備えている。しかしながら、図２３Ｄの柱２３３２は、図１９Ｄに示した柱１９３２とは異なり、固定の状態または溶かされた後の状態で図示されている。
【０３３７】
図２３Ｄに示されるとおり、遮蔽層２３２６、２３２８は、組み立てられた状態においてフレーム２３１８に沿ってＰＣＢ２３２２の下方に位置するフラップ部２３６８、２３７３を備える。同様に、センササブアセンブリ２３０２の検出素子２３２０も、フレーム２３１８に沿ってＰＣＢ１９２２の下方に位置するフラップ部２３７２を備える。固定柱２３３２の溶接により、ＰＣＢ２３２２が下方へと押され、遮蔽層２３２６、２３２８および検出素子２３２０のフラップ部２３６８、２３７３、２３７２に物理的および電気的に接触する。このように、フラップ部２３６８、２３７３、２３７２は、ＰＣＢ２３２２の下方に位置するように構成されているため、はんだ付けを必要とすることなく押さえ付けにて所定の場所に保持され、生産性が向上する。
【０３３８】
情報要素
さらに、センサアセンブリは、読み取り可能および／または書き込み可能なメモリなどの種々の情報要素のいずれかを備えることができる。情報要素を、装置の使用、製造情報、センサの使用時間、互換性情報、較正情報、識別情報、他のセンサ、生理学的モニタ、および／または患者の統計データ、などを記録するために使用することができる。情報要素は、そのような情報を生理学的モニタへと通信することができる。例えば、一実施の形態においては、情報要素が、製造者、ロット番号、有効期限、および／または他の製造情報を特定する。他の実施の形態においては、情報要素が、多パラメータセンサに関する較正情報を含む。情報要素からの情報が、当業者にとって公知の任意の通信プロトコルに従って生理学的モニタへと提供される。例えば、一実施の形態においては、情報がＩ２Ｃプロトコルに従って通信される。情報要素を、ＰＣＢ１９２２に設けることができ、あるいはＰＣＢ１９２２に電気的に連絡させることができる。種々の実施の形態においては、情報要素を、センサアセンブリの他の部位に配置することができる。例えば、一実施の形態においては、情報要素がＰＣＢ１９２２に接続されたケーブルに設けられる。さらに、情報要素を、センサコネクタ１９０５、取り付けサブアセンブリ１９０４、またはセンサアセンブリの何らかの他の部分に配置してもよい。
【０３３９】
情報要素は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、あるいはこれらの組み合わせ、など、本明細書の開示から当業者にとって公知の幅広くさまざまなメモリデバイスのうちの１つ以上を含むことができる。情報要素は、ＲＯＭなどの読み出し専用デバイス、ＲＡＭなどの読み書きデバイス、あるいはこれらの組み合わせ、などを含むことができる。本明細書の以降の部分では、そのような組み合わせを、開示を容易にするために単にＥＰＲＯＭと称するが、当業者であれば、情報要素がＲＯＭ、ＲＡＭ、単線メモリ、組み合わせ、などを含むことができることを、本明細書の開示から理解できるであろう。
【０３４０】
情報要素は、例えばセンサの種類または動作についての情報、患者または体組織の種類についての情報、購入者または製造者情報、計算モードデータを含むセンサの特性、較正データ、スクリプトまたは実行可能コードなどのソフトウェア、センサ電子要素、センサの構成要素の一部またはすべての有効期限の状態および交換要否を示すセンサ寿命データ、暗号化情報、あるいは監視装置またはアルゴリズムの更新指示またはデータ、など、幅広くさまざまなデータおよび情報のうちの一部またはすべてを、好都合に保存することができる。いくつかの実施の形態においては、情報要素を、品質管理機能をもたらすために使用することができる。例えば、情報要素が、センサ識別情報をシステムに提供することができ、システムが、センサ識別情報を、センサがシステムに適合するか否かを判断するために使用することができる。
【０３４１】
好都合な実施の形態においては、監視装置がセンサ上の情報要素を読み取り、例えばセンサの種類または動作についての情報、患者の種類、センサの購入者の種類または特定、センサ製造者情報、センサ温度の履歴を含むセンサ特性、測定が意図されるパラメータ、較正データ、スクリプトまたは実行可能コードなどのソフトウェア、センサ電子要素、センサが使い捨てであるか、再使用可能であるか、一部が再使用可能で一部が使い捨てである多場所センサであるか、接着または非接着のどちらのセンサであるか、センサの構成要素の一部またはすべての有効期限の状態および交換要否を示すセンサ寿命データ、暗号化情報、鍵、鍵または機能などへの索引、監視装置またはアルゴリズムの更新指示またはデータ、パラメータ式の一部またはすべて、患者についての情報、年齢、性別、投薬状況、ならびに精度あるいは警報設定または感度に関して有用となりうる他の情報、履歴動向、警報履歴、センサ寿命、など、幅広くさまざまなデータおよび情報のうちの１つ、一部、またはすべてを判定する。
【０３４２】
用語／さらなる実施の形態
いくつかの実施の形態を、添付の図面との関連において説明した。しかしながら、図面が必ずしも比例尺ではないことを、理解できるであろう。距離および角度などは、あくまでも例示にすぎず、必ずしも説明される装置の実際の寸法および配置に対して正確な関係を有しているわけではない。さらに、上述の実施の形態は、本明細書に記載の装置またはシステムなどを当業者にとって製作および使用可能にするような詳しさの水準で説明されている。幅広くさまざまな変種が可能である。部品、構成要素、および／または工程を、変更し、追加し、取り除き、あるいは並べ直すことが可能である。特定の実施の形態を明示的に説明したが、他の実施の形態も、本明細書の開示にもとづいて当業者にとって明らかになるであろう。
【０３４３】
とりわけ「可能である」、「・・・できる」、「・・・であってよい」、「・・・してもよい」、「例えば」などといった条件付きの表現は、本明細書において使用されるとき、そのようでないと具体的に述べられず、あるいは使用の文脈においてそのようでないことが明らかでない限りは、一般に、特定の特徴、要素、および／または状態が、特定の実施の形態に含まれるが、他の実施の形態には含まれないことを意味している。したがって、そのような条件付きの表現は、一般に、特徴、要素、および／または状態が１つ以上の実施の形態において何らかの形で必要とされることを意味するものではなく、１つ以上の実施の形態が、別の入力または促しの有無にかかわらず、これらの特徴、要素、および／または状態がいずれかの特定の実施の形態に含まれ、あるいはいずれかの特定の実施の形態において実行されるか否かを決定するための論理を必ずや含むことを意味するものでもない。
【０３４４】
実施の形態に応じて、本明細書に記載の任意の方法の特定の行為、事象、または機能を、異なる順序で実行することが可能であり、追加することが可能であり、合併させることが可能であり、あるいはまとめて除外することが可能である（例えば、記載の行為または事象のすべてがその方法の実施に必要なわけではない）。さらに、特定の実施の形態においては、行為または事象を、順に実行するのではなく、例えばマルチスレッド処理、割り込み処理、あるいは複数のプロセッサまたはプロセッサコアによって、同時に実行してもよい。
【０３４５】
本明細書に開示の実施の形態に関して説明した種々の例示の論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムの各段階を、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両者の組み合わせとして実現することができる。このハードウェアおよびソフトウェアの入れ換え可能性を明確に示すために、種々の例示の構成要素、ブロック、モジュール、回路、および工程は、おおむねそれらの機能に関して上述されている。そのような機能がハードウェアとして実現されるか、あるいはソフトウェアとして実現されるかは、全体としてのシステムに課される特定の用途および設計の制約に依存する。上述の機能を、各々の特定の用途において異なるやり方で実現することができるが、そのような実現の決定を、本発明の技術的範囲からの逸脱を生じさせるものと解釈してはならない。
【０３４６】
本明細書に開示の実施の形態に関連して説明した種々の例示の論理ブロック、モジュール、および回路を、本明細書に記載の機能を実行するように設計された汎用のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブルな論理デバイス、ディスクリートなゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートなハードウェアコンポーネント、またはこれらの任意の組み合わせによって実現または実行することが可能である。汎用のプロセッサは、マイクロプロセッサであってよいが、代案においては、プロセッサが、任意の従来からのプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。また、プロセッサを、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成など、演算装置の組み合わせとして実現してもよい。
【０３４７】
本明細書に開示の実施の形態に関連して説明した方法およびアルゴリズムのブロックを、ハードウェアにて直接具現化でき、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにて具現化でき、あるいは両者の組み合わせにて具現化できる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または任意の他の形態の技術的に公知なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体に位置することができる。典型的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し、記憶媒体へと情報を書き込むことができるように、プロセッサへと接続される。代案においては、記憶媒体がプロセッサと一体であってよい。プロセッサおよび記憶媒体が、ＡＳＩＣに位置することができる。ＡＳＩＣは、ユーザの端末に位置することができる。代案においては、プロセッサおよび記憶媒体が、ユーザの端末において別々の構成要素として位置することができる。
【０３４８】
上述の詳しい説明は、新規な特徴を種々の実施の形態に適用されるものとして図示、説明、および指摘したが、上記例示の装置またはアルゴリズムの形態および詳細について、種々の省略、置換、および変更が、本発明の技術的思想から離れることなく可能であることを、理解できるであろう。理解できるとおり、本明細書に記載の発明の特定の実施の形態を、一部の特徴を他の特徴とは別に使用または実施できるがゆえに、本明細書に記載の特徴および利益をすべては備えない形態にて具現化することも可能である。本明細書に開示の個々の発明の技術的範囲は、以上の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等の意味および範囲に含まれるすべての変更が、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【図１Ｃ】
2013508029.tif 000003
【図３Ａ】
2013508029.tif 000004
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図４Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【国際調査報告】
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2013508029.tif 000051
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