(57)【要約】  音響信号を生成する変換器と、変換器の一部分を変形させて音響信号の信号対雑音比を高めるように構成されたアクチュエータとを含む生体音響センサ組立体について述べる。開示は、また、変換器における雑音振動の影響を減少させるための方法及びシステムを提供する。
2015521062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体音響信号を取得するシステムであって、
音響エネルギーの出現を検出するように構成された変換器と、前記変換器の主面に物理的に結合されたアクチュエータと、を含み、前記変換器が音響信号を生成するように構成された変換器組立体と、
基準信号を生成するように構成された基準センサと、
前記基準センサ及び前記変換器に結合されたプロセッサと、
前記基準センサ及び前記アクチュエータに結合された雑音振動制御回路と、を含み、前記雑音振動制御回路が、前記基準信号の成分に少なくとも部分的に基づいて雑音抑制信号を生成するように構成され、前記雑音抑制信号が、前記アクチュエータに前記変換器の少なくとも一部分を変形させるように作動可能であり、前記変換器の前記変形が、前記音響信号の信号対雑音比を高める、システム。
【請求項２】
前記変換器が、電気絶縁材料によって前記アクチュエータに結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記変換器と前記アクチュエータの少なくとも一方が、圧電材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記基準信号が、雑音を表す成分を含み、前記雑音が、環境雑音と構造伝達雑音の少なくとも一方を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記アクチュエータが、力学的エネルギーを前記変換器の前記第１の主面の少なくとも一部分に加えることによって変換器を変形させる働きをする、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記変換器の変形が、前記変換器で検出された振動の少なくとも一部分を低減することを含み、前記低減される振動の一部分が、不要な雑音を示し、変形の程度が、前記基準信号の成分に少なくとも部分的に対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
生体音響センサであって、
手持操作するように構成されたハウジングと、
前記ハウジングによって支持され、聴診信号を検出する変換器組立体であって、第１の主面を有する変換器と、前記変換器に物理的に結合されたアクチュエータとを含む変換器組立体と、
前記ハウジングに結合されたヘッドセットであって、前記ヘッドセット上のイヤホンによって前記聴診信号に対応する音声を提供するように構成されたヘッドセットと、
基準信号を生成するように構成された基準センサと、
前記ハウジング内に配置され、前記聴診信号を、前記聴診信号を表す第１のデジタル信号に変換するように構成されたプロセッサと、
前記基準センサ及び前記アクチュエータに結合された雑音振動制御回路であって、雑音抑制信号を生成するように構成された雑音振動制御回路とを含み、前記雑音抑制信号が、前記基準信号の成分に少なくとも部分的に基づいて、前記アクチュエータに前記変換器の少なくとも一部分を変形させるように作動可能であり、前記変換器の前記変形が、前記音響信号の信号対雑音比を高める生体音響センサ。
【請求項８】
前記変換器組立体が、更に、前記変換器と前記アクチュエータとの間に配置された電気絶縁材料を含む、請求項７に記載の生体音響センサ。
【請求項９】
前記変換器と前記アクチュエータが、圧電材料を含む、請求項８に記載の生体音響センサ。
【請求項１０】
前記ハウジングが、外部環境への開口部を有するチャンバを備え、それにより、周囲雑音が前記チャンバに入ることができ、前記ハウジングが、使用中に身体部分との結合を確立するように構成された接続部分と、前記接続部分の反対側の内側面と、を備え、前記変換器の第２の主面が、前記ハウジングの前記内側面に結合され、前記アクチュエータが、前記変換器の前記第２の主面と反対側で前記第１の主面に結合され、前記アクチュエータが、前記変換器の前記周囲まで延在しない、請求項７に記載の生体音響センサ。
音響センサによって生成された信号の信号対雑音比を高める方法であって、
前記変換器組立体と、前記組立体と別の基準センサとを提供することであって、前記変換器組立体が、変換器と前記変換器の主面に結合されたアクチュエータとを含む、提供することと、
前記基準センサと前記アクチュエータとに結合された雑音振動制御回路を提供することと、
前記変換器から音響信号を生成し、前記基準センサから基準信号を生成することと、
前記少なくとも前記基準信号を前記雑音振動制御回路に提供することと、
前記基準信号の成分に少なくとも部分的に基づいて雑音抑制信号を生成することと、
前記雑音抑制信号を前記アクチュエータに提供することと、
前記アクチュエータによって前記変換器の少なくとも一部分を変形させることと、を含む、方法。
【請求項１１】
前記変換器を変形させることが、前記アクチュエータによって力学的エネルギーを前記変換器の前記主面の少なくとも一部分に伝達することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記エネルギーの大きさが、前記基準信号の成分の少なくとも１つの特性によって少なくとも部分的に決定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
雑音抑制信号を生成することが、適応フィルタによって前記基準信号と前記音響信号をフィルタリングすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
心音及び肺音などの身体で生成される音を検出するために、様々な生体音響装置が開発されてきた。既知の装置は、聴診器などの機械装置から、典型的にはマイクロフォンと変換器を含むことができる様々な電子装置に及ぶ。
【０００２】
多数の生体音響センサが市販されているが、これらのセンサは、医師や他の医療専門家にまだ広く受け入れられていない。電子生体音響センサが受け入れられない予想される理由には、臨床医が患者を評価する際の妨げとなる雑音又はアーティファクトの生成と、対象とする特定の生物音の増幅及び再生と関連した制限が挙げられる。一般に、電子聴診器を含む生体音響センサは、選択的に、身体から出る音響振動を検出するように設計される。しかしながら、実際には、検出された音響振動は、生理的パラメータ（例えば、呼吸数を示す呼吸音や心音など）を示す身体から出る音響音と、１つ以上の雑音源から出る環境雑音（周囲雑音と呼ばれることがある）からの音響振動の両方を含む。例えば、音響雑音は、電子機器（例えば、コンピュータ、医療機器、モータ、ポンプ、ファン、警報装置、他の電子回路など）などの外部雑音源からの雑音、患者の近くにいる訪問家族や医療関係者などの他の人からの雑音、車両雑音（例えば、ヘリコプタ内）などが挙げられる。状況によって、音響雑音は、測定された生理的パラメータを示さない患者からの音を含む。そのような音は、患者の会話や咳などが挙げられる。その結果、生体音響センサ、典型的には変換器は、すべての検出された音響振動を示す信号を生成する。したがって、各信号は、当該の生理的パラメータを表す生理的音声成分と、環境及び／又は他の雑音を表す音響雑音成分を含む。
【０００３】
生体音響センサ信号の信号対雑音比は、一般に、雑音源にかかわらず、音響雑音の存在により低下する。状況によっては、信号対雑音比の低下により、信号の生理的音成分を雑音成分と区別して正確な測定値を提供することが難しいことがある。この問題は、特に、飛行中のヘリコプタや救急車などのいくつかの緊急環境で悪化し、その場合、センサによって検出される雑音が、対象とする身体よりもかなり大きくなることがある。
【０００４】
当該技術分野では、音響信号の雑音の存在と影響を低減する種々の技術が知られている。米国特許公開第２０１１／１２１３２７１号（Ｔｅｌｆｏｒｔら）によって例証された典型的な手法では、システムは、複数の音響検出要素から信号を収集し、次にそれらの検出要素からのそれぞれの出力を組み合わせて、信号の生理的成分を強化し同時に信号の雑音成分を消去又は低減するように設計されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
既知の雑音低減技術及びプロセスは特定の状況で有用なことがあるが、対象となる生理学音が高レベルの雑音によって完全に隠されたとき、下流の処理の信頼が不十分になりうる。本開示の生体音響センサシステムは、帰還ループを利用して変換器自体で変換器に当たる周囲雑音の効果を消去又は低減する。本開示の生体音響センサシステムは、変換器の少なくとも一部分の表面に直接物理的に結合されて音響振動の衝突による変形に応じて信号を生成するように構成されたアクチュエータを含む。変換器に加えて、優先的に周囲雑音を検出する１つ以上の基準センサを提供することができる。変換器と基準センサの両方からの出力信号を、振動制御モジュールを含む信号処理回路に伝えることができる。振動制御モジュールは、出力信号の最小の１つを基準にして雑音を決定し、制御信号を生成し、制御信号を伝達してアクチュエータを励起する。次に、アクチュエータは、変換器を物理的に変形させて、制御信号の１つ以上の構成要素に少なくとも部分的に基づいて、不要な振動（即ち、雑音）の影響を相殺する。本開示の特定の生体音響センサシステムは、有利には、適応フィルタリングを利用することができ、その結果、周期的雑音と突発性雑音の両方が、制御信号で考慮されうる。したがって、雑音は変換器自体で消去又は実質的に低減され、したがって、変換器によって生成された信号は、任意の下流信号機処理の前に改善された信号対雑音比を有する。
【０００６】
変換器によって生成された信号が、より高い信号対雑音比を有するので、本開示の生体音響センサシステムは、かなり大きい周囲雑音の下で患者の状態を査定し評価しなければならない緊急医療又は戦闘医療での使用に特に適する。例示的な状態には、かなり大きい動作雑音を生成することがある患者輸送救急車など、過酷な条件で治療を施さなければならない事故、自然災害及び戦闘状況が含まれる。本開示の生体音響センサシステムは、周囲雑音のレベルが患者から発する対象となる音よりかなり大きいことがある、特に軍用機での使用に適することがある。
【０００７】
一態様では、本開示は、生体音響信号を取得するシステムを提供する。システムは、音響エネルギーの出現を検出するように構成された変換器と、変換器の第１の主面に機械的／物理的に結合されたアクチュエータとを含む変換器組立体であって、変換器が、音響信号を生成するようには構成された変換器組立体と、基準信号を生成するように構成された基準センサと、基準センサ及び変換器とに結合されたプロセッサと、基準センサ及びアクチュエータに結合された雑音振動制御回路と、を含み、雑音振動制御回路が、基準信号の構成要素に少なくとも部分的に基づいて雑音抑制信号を生成するように構成され、雑音抑制信号が、アクチュエータが変換器の少なくとも一部分を変形させる働きをし、変換器の変形が、音響信号の信号対雑音比を高める。
【０００８】
別の態様では、本開示は、手持ち操作するように構成されたハウジングと、ハウジングによって支持されて聴診信号を検出する変換器組立体であって、第１の主面を有する変換器と、変換器に物理的に結合されたアクチュエータとを含む変換器組立体と、ハウジングに結合され、ヘッドセット上のイヤホンによって聴診信号に対応する音声を提供するように構成されたヘッドセットと、基準信号を生成するように構成された基準センサと、ハウジング内に配置されて、聴診信号を表す第１のデジタル信号に変換するように構成されたプロセッサと、基準センサ及びアクチュエータに結合され、雑音抑制信号を生成するように構成された雑音振動制御回路とを含む生体音響センサであって、雑音抑制信号が、基準信号の成分に少なくとも部分的に基づき、アクチュエータに変換器の少なくとも一部分を変形させる働きをし、変換器の変形が、音響信号の信号対雑音比を高める。
【０００９】
更に別の態様では、本開示は、音響センサによって生成された信号の信号対雑音比を高める方法を提供する。この方法は、変換器組立体及び組立体と別の基準センサを提供することであって、変換器組立体が、変換器と、変換器の第１の主面に結合されたアクチュエータとを含む、提供することと、基準センサとアクチュエータに結合された雑音振動制御回路を提供することと、変換器から音響信号を生成し基準センサから基準信号を生成することと、少なくとも基準信号を雑音振動制御回路に提供することと、基準信号の構成要素に少なくとも部分的に基づいて雑音抑制信号を生成することと、雑音抑制信号をアクチュエータに提供することと、アクチュエータによって変換器の少なくとも一部分を変形させることと、を含むことができる。
【００１０】
用語「含む（comprise）」及びこの変形は、これらの用語が現れる明細書及び請求項を制限する意図を持たない。
【００１１】
用語「好ましい」及び「好ましくは」とは、特定の状況下で、特定の利益をもたらすことができる、本発明の実施形態を指す。しかしながら、同一又は他の環境下で、他の実施形態も好ましい可能性がある。更には、１つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用ではないことを意味するものではなく、本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものではない。
【００１２】
本明細書で記載されるすべての数は、「約」なる用語によって修飾されるとみなされなければならない。
【００１３】
本明細書で使用するところの「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」及び「１つ以上の」は、互換可能に使用される。例えば、したがって、「ａ」基準センサを含むシステムは、「１つ以上の」基準センサを含むシステムとして解釈されうる。
【００１４】
また本明細書では、端点による数値範囲の記載は、その範囲に含まれるすべての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。
【００１５】
上記の本発明の課題を解決するための手段は、本発明の開示されるそれぞれの実施形態、又は本発明のすべての実施を説明することを目的としたものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより詳細に例示するものである。本出願の全体を通じて幾つかの箇所で、実施例のリストによって指針が与えられるが、これらの実施例は異なる組み合わせで使用することができる。それぞれの場合において記載される一覧はあくまで代表的な群として与えられるものであって、包括的な一覧として解釈されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は図面を参照して更に説明されるが、対応する参照記号は複数の図面を通して対応する部分を示す。
【図１】本開示の一実施形態による生体音響センサシステムのブロック図である。
【図２】本開示の一実施形態による変換器組立体の図である。
【図３】本開示の一実施形態による別の変換器組立体の図である。
【図４】本開示の一実施形態による振動制御モジュールを含む生体音響センサシステムの機能ブロック図である。
【図５】本開示の一実施形態よる変換器によって検出された振動の影響を低減する方法を詳述するブロック図である。
【図６】本開示による振動制御帰還ループを実施する前後の音響信号を表す図である。
【００１７】
いくつかの描かれた実施形態にある層は、例示目的のためだけであり、いかなる要素の厚さ（相対的又はその他）又は位置をも絶対的に規定しようとするものではない。上で特定した図は、本発明のいくつかの実施形態を示すが、考察部分で述べているように、他の実施形態も考えられる。いずれのケースでも、本開示は、限定する目的ではなく、説明する目的で本発明を提示す。本発明の原理の範囲及び趣旨に含まれる多数の他の修正及び実施形態が、当業者によって考案され得ることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、きわめて高い周囲雑音レベルを有する領域内で利用でき更に患者の身体内から発する明瞭で正確な音を有効に伝達できる改善された生体音響センサを対象とする。この点で、本開示の生体音響センサシステムは、特に、かなり大きい周囲雑音のある状態で患者の状態を推定し評価しなければならない分野、特に緊急医療又は戦闘医療の分野で使用するのに適する。例示的な状態には、かなり大きい動作雑音を生成することがある患者搬送救急車や航空機などの極限条件で治療を施さなければならない事故、自然災害及び戦闘状況がある。本開示の生体音響センサシステムは、特に、周囲雑音レベルが、患者から出る対象となる音よりかなり大きいことがある軍用機内で使用するのに適していることがある。
【００１９】
本開示の生体音響センサシステムは、帰還ループを利用して変換器に当たる周囲雑音の影響を相殺するか又は低減する。例えば、生体音響センサシステムは、変換器の少なくとも一部表面に物理的に結合されたアクチュエータを実装してもよい。変換器に加えて、優先的に雑音を検出するために、１つ以上の基準センサが提供されうる。変換器と基準信号の両方からの出力信号を、振動制御モジュールを含む信号処理回路に伝えることができる。振動制御モジュールは、出力信号のうちの少なくとも１つを基準にして雑音を決定し、制御信号を生成し、制御信号を送ってアクチュエータを励起する。次に、アクチュエータは、制御信号のうちの１つ以上の成分に少なくとも部分的に基づいて、不要な雑音振動の影響を消去するように変換器を物理的に変形させる。
【００２０】
図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な生体音響センサシステムの特定の構成要素を示す。図２と図３は、本開示のセンサシステムで使用するのに特に適した変換器組立体を示す。図４は、アクチュエータ制御信号の生成に使用される雑音振動制御回路の一態様を示す。図５は、本開示の特定の振動相殺方法を使用して音響信号の信号対雑音比を改善する方法を示す。図６は、本開示の振動相殺方法を使用する信号対雑音比の例示的な改善を示す。
【００２１】
図１に示されたように、生体音響センサシステム１００は、主変換器組立体２００、１つ以上の基準センサ１１０、信号処理回路３００、及び出力モジュール４００を含むことができる。生体音響センサシステム１００の様々な構成要素を、単一のハウジング１０１内又は有線若しくは無線接続によって結合された複数のハウジング内に収容することができる。図１に示された実施形態では、主変換器組立体２００及び基準センサ１１０から信号を受け取り処理するために使用される全ての構成要素、同じハウジング１０１内に収容される。あるいは、信号を受け取り、処理し又は受け取って処理するために使用される構成要素のいくつか又はすべてが、主音響センサ２００及び／又は基準センサ１１０と別個のハウジングに収容される。基準センサ１１０は、主変換器組立体２００とは同じか又は異なるハウジング内にあってもよい。
【００２２】
ハウジング１０１内又はハウジング１０１上に配置され得るその他の構成要素として、電源、マイクロプロセッサ、キーパッド、グラフィカルユーザインタフェース、及び通信装置（例えば、無線装置）が挙げられる。提供されたこれらの構成要素のいくつか又はすべては、ハウジングから離れていてもよい。更に、信号処理回路３００は、米国特許出願公開第２００８／０２３２６０４号、名称「Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」に記載されているような電源管理回路を備えてもよい。
【００２３】
変換器組立体２００は、アクチュエータ２１０と音響変換器要素２２０の両方を含む。変換器要素２２０は、音響振動の衝突による変形に応じて電気的音響信号１２０を変調又は生成するように構成される。変換器組立体２００は、典型的にはハウジングの他の部分を介して送られたエネルギーよりも、ハウジングの患者接続部分を介して送られた生体音響エネルギーに対して選択的に敏感になるようにハウジング１０１内に配置される。患者から発する音に選択的に敏感であるが、変換器２２０の変形によって生成される音響信号１２０は、典型的には、生理的成分と雑音成分の両方を含む。音響信号１２０の生理的成分は、鼓動や呼吸などによって生成された音などの測定生理的パラメータを示す。雑音成分は、電子機器（例えば、コンピュータ、医療機器、モータ、ポンプ、ファン、警報装置、他の電子回路など）、患者の近くにある他のものからの雑音、車両雑音（例えば、ヘリコプタ内）、及び他の構造伝達振動などの外部雑音源からの雑音を示すことができる。いくつかの実施形態では、雑音成分は、測定生理的パラメータを示さない患者から出る音響音（例えば、患者の会話、咳、患者の動きなど）を示す。
【００２４】
変換器要素２２０と同様に、基準センサ１１０は、衝突する音響振動に応じて基準信号１３０を変調又は生成するように構成される。しかしながら、変換器組立体２００と異なり、基準センサ１１０は、典型的には、ハウジング１０１内に、周囲雑音に対して選択的に敏感であるように配置される。本明細書で使用されるとき、「周囲雑音」は、環境雑音、非パラメータ患者音、及び他のセンサ構造伝達振動を含むがこれらに限定されない、変換器で検出される可能性のあるすべての望ましくない雑音振動を意味する。特定の状況では、基準センサ１１０によって検出された振動は、更に、雑音成分だけでなくわずかな生理的成分も含む。基準センサ１１０は、変換器組立体２００と別のハウジング１０１の外部又は内部に配置されてもよい。いくつかの特に有用な実施形態では、システム１００は、複数の基準センサ１１０ａ，１１０ｂを含む。特定の基準センサの選択は、雑音が除去される雑音環境の条件と検出される音響信号のタイプに固有のものでもよい。即ち、いくつかの実施形態では、１つ以上の異なるタイプの基準センサが使用されることがあり、例えば、加速度計が、音響マイクロフォンよりも好ましい振動基準センサであり、他の状況では、音響マイクロフォンが、雑音抑制信号を生成するのによい基準信号を提供することがある。更に他の状況では、単一の基準センサタイプの選択よりも、異なる基準センサタイプの組み合わせが好ましいことがある。使用される単一又は複数の基準センサのタイプの選択は、装置ユーザによって手動で行われてもよい。装置ユーザは、ボタン押し下げ又はタッチスクリーン選択によって、基準センサのタイプと数を手動で選択してもよい。あるいは、単一又は複数の基準センサ並びに基準センサのタイプの選択は、装置によって自動的に行なわれる予備雑音評価ルーチンによって、装置によって自動的に達成されてもよい。予備雑音評価ルーチンの結果、装置は、特定の雑音環境に適した基準センサの数とタイプ、及び実行される音響検出のタイプを自動的に選択することになる。
【００２５】
好適な変換器要素２２０は、圧電フィルムなどの圧電材料（有機及び／又は無機圧電材料）、圧電抵抗材料、歪みゲージ、容量性又は誘導性要素、線形可変差動変成器、並びに変形に応じて電気信号を変調するか又は生成する他の材料又は要素（例えば、特定のマイクロフォンダイアラム）に組み込んだものである。変換器要素は、平面的であってもよく、また、湾曲した又は波形の構成の場合などのように、非平面的であってもよい。好適な圧電材料には、高分子フィルム、高分子発泡材料、セラミック、複合材料、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。特に好適な圧電材料は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックである。変換器要素が、圧電材料であるか又は圧電材料を含む実施形態では、変換器要素２２０の変形により、ポリマ鎖又は半結晶格子構造内の電荷の相対位置が変化し、それにより、検出要素の変形の大きさと関連した（例えば、比例的に関連付けられた）振幅を有する電圧が生成される。また、分極フッ素重合体ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）などの特定の半結晶性重合体は、圧電応答を含むことがある圧電応答特性を有する。ＰＶＤＦは、様々なセンサに使用されて力又は変位の関数として電圧を生成する。高分子樹脂圧電材料は、柔軟かつ弾性であり、力を受けたときに弾性的に偏った変形を表す検出信号を生成する検出要素として高分子を実施できるので、有用なことがある。
【００２６】
圧電材料は、１つ以上の導電層を含むことができる。導電層は、圧電材料の表面に付着される金属化層を含むことができる。圧電材料の表面の金属化は、当該技術分野で既知の任意の好適な材料と任意の好適な技術を使用して達成されうる。例えば、圧電材料の表面に、ニッケル、銀、銅、又はこれらの合金などの金属の薄層を付着させることができる。他の実施形態では、導電層は、導電リンクを含んでもよく、導電リンクで被覆されてもよい。導電層は、同じ材料を含んでもよく、異なる材料を含んでもよい。変形で生成された電圧は、典型的には、隣接した導電層のうちの１つに伝えられる。別の実施形態では、変換器要素２２０は、積層構造物を含むことができる。積層構造物は、圧電フィルム、フィルム重量発泡材料、及び１つ以上の接着剤層を含んでもよい。
【００２７】
基準センサ１１０は、前述の圧電センサのいずれを含んでもよい。あるいは、基準センサ１１０は、圧電材料を使用する技術と異なる技術を使用して実現されてもよい。例えば、基準センサ１１０は、ハウジング１０１の外部又は内部に配置されたマイクロフォンを含んでもよい。更に他の例として、基準センサ１１０は、ハウジングに結合されるかハウジング内に配置されて、検出された音響振動に対応する電気信号又は光信号を生成するために使用される加速度計（例えば、ＭＥＭＳ加速度計）を含んでもよい。
【００２８】
音響信号１２０と基準信号１３０は、典型的にはアナログ形式で、出力装置４００に伝達する処理信号３５０を生成するように構成された信号処理回路３００に伝達される。信号処理回路３００は、アナログ信号の処理を条件付けるように構成されたフロントエンド処理構成要素３３０を含むことができる。例えば、フロントエンド処理構成要素は、前置増幅器、フィルタ（例えば、帯域フィルタ）、増幅器、及び／又はアナログ−デジタル変換器を含むことができる。他の実施形態では、これらの回路構成要素に加えて又はその回路構成要素の代わりに、他の回路が提供されてもよい。信号処理回路３００は、更に、振動制御モジュール３１０を含み、振動制御モジュール３１０は、アクチュエータ２１０を励起して主変換器組立体２００の変換器２２０を選択的に変形させる制御信号３４０を生成するように構成される。
【００２９】
後で更に詳細に説明されるように、振動制御モジュール３１０は、少なくとも基準信号１３０内の雑音成分の特性（例えば、周波数、位相、振幅）を分析し識別するように構成される。振動制御モジュールは、少なくとも１つのフィルタ（典型的にはデジタル）と適応アルゴリズムを含む。従来の能動雑音消去のいくつかの方法と同様に、基準信号１３０は、フィルタを通して渡され、フィルタの出力は、音響信号１２０から減算される。フィルタは、時間的に変化する伝達関数を含む。適応アルゴリズムは、フィルタ周波数応答に適応するために使用され、その場合、アルゴリズムは、基準信号１３０と、特定の実施形態では音響信号１２０からの入力に基づいてフィルタ係数を調整する。１つの例示的な適応システムは、適応有限インパルス応答（ＦＩＲ）デジタルフィルタと勾配式適応アルゴリズム（フィルタリングＸ  ＬＭＳアルゴリズムなど）を使用するが、他の多くのシステム構成が可能である。
【００３０】
フィルタ適応に加えて、振動制御モジュール３１０は、音響信号１２０の雑音成分を表す制御信号３４０を生成するように構成される。特定の実施形態では、制御信号３４０が、基準信号１３０の雑音成分を表す。制御信号３４０の特性は、雑音成分の１つ以上の特性（例えば、位相、振幅、周波数）に少なくとも部分的に基づく。制御信号３４０は、生成された後で、音響変換器組立体２００のアクチュエータ２１０に戻される。
【００３１】
アクチュエータ２１０は、変換器要素２２０の少なくとも一部分に物理的に結合される。アクチュエータ２１０は、制御信号３４０に応じて変換器２２０の一部分を変形させるように構成される。典型的には、アクチュエータ２１０は、変換器２２０の表面へのエネルギー伝達によって変換器２２０を変形させるように構成される。伝達されたエネルギーと、それによる変形は、音響信号１２０及び／又は基準信号１３０の雑音成分の１つ以上の特性に少なくとも部分的に対応する。例えば、音響信号１２０の雑音成分の振幅が大きいほど、その雑音と関連し変換器２２０で検出される振動を相殺するのに必要な変形が大きくなる。そのような状況では、アクチュエータ２１０は、振動を相殺するために、他の静かな状況よりも多くのエネルギーを変換器２２０に伝達する。特に有用な態様では、アクチュエータ２１０は、圧電変換器を含む。あるいは、アクチュエータ２１０は、リニアソレノイド、ピストン、及び他の既知のアクチュエータを含むことができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、信号処理回路は、雑音制御モジュールにおいて他の下流雑音低減技術を利用することができる。そのような従来の雑音制御モジュールは、例えば、基準信号１３０と音響信号１２０を組み合わせて（例えば、合算、減算、平均など）、音響信号１２０の生理的信号成分を強化し同時に音響信号１２０の雑音成分を消去又は低減するにとができる。そのような技術は、周囲音響雑音レベルを低減しかつ／又は雑音余裕度を生体音響センサシステムに改善された雑音耐性を提供する働きをすることができる。例えば、従来の雑音制御モジュールは、１つ以上の基準センサからの信号の組み合わせを実行して信号対雑音比を改善する雑音減衰器を含むことができる。好適な雑音低減又は消去技術には、適応的及び静的能動雑音制御、出力装置で受け取る雑音抑制信号生成、及び雑音成分を除去するデジタルフィルタリングが挙げられる。例示的な下流雑音低減技術には、米国特許第５，５３９，８３１号（Ｈａｒｌｅｙ）、米国特許第５，８１２，６７８号（Ｓｃａｌｉｓｅら）、米国特許第６，０２８，９４２号（Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇｅｒ）、米国特許第８，０２４，９７４号（Ｂｈａｒｔｉら）、及び米国特許公開第２０１１／０１２５０６０号（Ｔｅｌｆｏｒｔら）で見ることができる。
【００３３】
信号処理回路３００は、単純なものから複雑なものまで様々な追加機能を行うように構成されてもよい。例えば、信号処理回路構成３００は、身体音プロファイルマッチングなど、変換器組立体２００から受け取った生物音響信号の比較的高度な分析を行うように構成されてもよい。信号処理回路構成は、変換器組立体２００によって生成された信号に対して様々な形態の統計分析を行ってもよい。そのような構成では、信号処理回路構成はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。更なる例として、信号処理回路構成は、変換器組立体２００が感知する異なる種類の身体音を強調するために、選択的周波数フィルタリングを行ってもよい。いくつかの実施形態では、生体音響センサシステムは、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔｅｔｈｏｓｃｏｐｅ」と題する米国特許第６，１３４，３３１号、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔｅｔｈｏｓｃｏｐｅ」と題する米国特許第７，００６，６３８号、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ａｕｓｃｕｌｔａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ」と題する米国特許第７，１３０，４２９号、「Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ  Ｂｉｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ」と題する米国特許第８，０２４，９７４号、及び／又は「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔｅｔｈｏｓｃｏｐｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｕｓｅｒ  Ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｓ」と題する特許出願番号６１／５６８，４１１号に記載されたような、音響信号を生成するように構成された電子聴診器である。
【００３４】
一実施形態において、デジタルフィルタ又は別個の処理ユニット（図１に示されていない）はフィルタリングされた信号を処理して、情報（例えば、心拍数指示、Ｓ１〜Ｓ４の心音）、及び／又は異常な心機能、肺機能、若しくは他の器官の機能に関する診断情報（例えば、心音図、周波数スペクトログラム、弁の閉鎖不全若しくは狭窄、肺炎や肺浮腫などの呼吸障害によるものなどの心雑音）、又は他の器官の病変の視覚表示、図形表示、及び／又は聴覚表示など、様々な出力データを提供してもよい。いくつかの実施形態では、別個の処理ユニット又はデジタルフィルタは、出力装置４００上にあってもよい。
【００３５】
信号処理回路３００は、必要に応じて、処理信号３５０を有線及び／又は無線接続によって伝達する通信モジュールを含むことができる。有線接続は、例えば、汎用シリアルバス（ＵＳＢ）、Ｍｉｎｉ  ＵＳＢ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（商標）（ＩＥＥＥ  １３９４インタフェース）、インターネット、他の通信プロトコルなどの様々なプロトコルのインタフェースを介してもよい。更に、通信モジュールは、コンピューティング装置と接続するドッキングのステーションに接続するように構成されてもよい。接続されたとき、充電電力は、有線接続ポートを介して生体音響センサシステム１００に送られてもよい。生体音響センサシステム１００のケーブル又はドッキングステーションへの取り付けは、コンピューティング装置上の制御／アプリケーションソフトの自動起動をトリガしかつ／又は生体音響センサシステムに記憶された音又はデータファイルをコンピューティング装置にアップロード又は同期させることができる。いくつかの実施形態では、コンピューティング装置は、出力装置４００でもよい。
【００３６】
通信モジュールは、任意の短距離又は長距離無線インタフェースによる無線接続に対応することができる。短距離通信インタフェースは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ規格、ＩＥＥＥ  ８０２規格（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１１）、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．４規格に基づくものなどのＺｉｇＢｅｅ若しくは類似の明細書、又は他の公共又は独自無線プロトコルなどの既知の通信規格に適合するインタフェースでもよい。長距離通信インタフェースは、例えば、セルラーネットワークインタフェース、衛星通信インタフェースなどでもよい。通信モジュールは、固定通信リンクを利用してもよい。
【００３７】
出力装置４００は、ユーザ消費の音響信号を受信及び／又は再生するのに適した任意の装置でもよい。好適な出力装置４００には、ヘッドセット、コンピューティング装置、モバイル装置（例えば、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）及びタブレット）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、一部又は全体の信号処理回路３００は、出力装置４００上にハードウェア又はソフトウェアとして存在してもよい。例えば、ハウジング１０１は、フロントエンド処理構成要素３３０と通信モジュールを含むことができる。出力装置４００は、振動制御モジュール３１０を含み、したがって、最終的にアクチュエータ２１０に伝達するための制御３４０を生成するように構成されてもよい。
【００３８】
出力装置４００は、アナログ／デジタルケーブル又は無線リンク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）によって結合された民生用ヘッドセットを含んでもよい。ヘッドセットは、追加のアクティブ雑音消去回路又は雑音抑制信号発生器／スピーカを装備してもよい。これらは汎用設計の、従来の医療用途に限定されないものであってもよい。軍用形式のヘッドセットモジュールは、アナログ／デジタルケーブルによって、又は無線リンクによって出力モジュール４００に連係されてもよい。軍用形式のヘッドセットは、保護ヘルメットに埋め込まれてもよく、また厳しい環境で動作することが可能であってもよい。リンク及び出力装置回路構成の特定の性質は、軍用通信規格に基づいていてもよい。
【００３９】
ここで図２を参照すると、変換器組立体２００は、ハウジング１０１内に配置されて示される。変換器組立体２００は、断面で示され、音響変換器要素２２０、アクチュエータ２１０、絶縁層２３０、適合固定機構２４０、適合リング２５０、及び剛性円盤２６０を含む。組立体２００は、固着機構２７０によってハウジングに結合されてもよい。変換器組立体２００は、主ハウジング１０１の空洞２０１内の分離可能なハウジング２０１に収容されてもよい。変換器ハウジング２０１は、典型的には、剛性材料、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、他の金属若しくは金属合金、剛性高分子で構成され、潜在的にいくつかの不要な音響振動（即ち、雑音）から変換器組立体を遮蔽することができる。
【００４０】
ハウジング１０１は、典型的には、センサシステム１００の使用中に身体部分との結合を確立するように構成された接続部分１０５を含む。例えば、接続部分１０５は、患者の胸又は胸を覆う衣類と接触するハウジング１０１（例えば、隔膜カバー）の表面でもよい。接続部分１０５は、好ましくは、接続部分１０５から変換器２２０への振動の伝達を容易にする材料から形成されるかそのような材料を内蔵し、そのような振動は、身体から出てハウジング１０１に当たる生体音響エネルギーによるものである。ハウジング１０１は、また、センサシステム１００の使用中に周囲環境に直面するハウジング１０１の領域でもよい非接続部分を含むことができる。非接続部分は、分離可能なカバーでもよく、音響吸収材料又は他の振動減衰材料又は機構を含むことができる。
【００４１】
変換器組立体２００は、ハウジング１０１内に取り付けられ、したがって、変換器要素２２０が、接続部分１０５を介してハウジング１０１の他の部分に対して伝達される生体音響エネルギーに選択的に敏感になる。図２に示された構成では、例えば、変換器２２０は、２つの対向する主面２２１，２２２を有する。変換器組立体２００は、ハウジング１０１内に、変換器２２０の主面２２１，２２２がハウジング１０１の接続部分１０５と実質的に平行になるように取り付けられる。特定の変換器及びハウジングの特徴及び特性により、他の向きが可能である。
【００４２】
図２に示されたように、アクチュエータ２１０は、（接続部分に対して）上に配置され、変換器２２０で同一の広がりをもつ。他の実施形態では、アクチュエータ２１０は、アクチュエータ２１０がその有効変換部分を変形させ続けることができる限り、変換器２２０の第１の主面２２１の一部分の上だけに延在する。特定の態様では、これにより、アクチュエータ２１０を変換器２２０の表面２２１に直接配置することができる。他の実施形態では、アクチュエータ２１０と変換器表面２２１との間に追加の材料層を含むことは望ましいことがある。
【００４３】
アクチュエータ２１０は、接着層２３０によって変換器２２０に直接物理的に結合されうる。接着層２３０は、連続被覆、パターン形成被覆、若しくは接着材料の個別部分、又はこれらの組み合わせでもよい。接着層２３０には、エポキシ接着剤、スポット溶接、又は他の既知の締結機構が挙げられる。特に有用な態様では、接着層２３０は、変換器要素２２０とアクチュエータ２１０との間の電荷の移動を防ぐ電気絶縁材料である。そのような絶縁体は、特に、圧電変換器と圧電アクチュエータを特徴とする組立体実施態様において望ましくなりえる。例えば、絶縁材料として、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な両面３Ｍ（商標）ＶＨＢ（商標）テープなどの接着剤を利用することができる。追加の好適な絶縁材料には、やはりミネソタ州セントールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＳｃｏｔｃｈ（商標）４６７ＭＰ高性能テープが挙げられる。
【００４４】
接着層２３０によって変換器２２０から絶縁された場合、アクチュエータ２１０も圧電変換器でもよい。そのような実施形態では、アクチュエータ２１０は、変換器２２０と同じか又は異なる極性を有することができる。したがって、接着層２３０は、変換器２２０とアクチュエータ２１０が両方とも音響振動にさらされたときに電気的短絡を防ぐことができる。いくつかの特に有用な態様では、アクチュエータ２１０と変換器２２０は、同じ圧電材料を含むことができる。アクチュエータ２１０と変換器２２０両方に好適な例示的な圧電材料は、台湾国ＹＥＣ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能な圧電セラミックセンサである。
【００４５】
適合固定機構２４０は、変換器２２０の第２の主面２２２に結合され得る。類似の適合リング２５０は、アクチュエータ２１０の表面の周囲を取り囲む。固定機構２４０と適合リング２５０は、フォーム材料を含むことが好ましい。好適なフォームには、セルロースフォーム、ガラスフォーム、セラミックフォーム、ポリマーフォーム、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好適な独立気泡フォームには、ポリオレフィンフォーム、詳細にはポリエチレンフォーム（マサチューセッツ州ローレンスのＳｅｋｉｓｕｉ  Ｖｏｌｔｅｋから入手可能なものなど）が挙げられる。固定機構２４０は、変換器２２０と同一の広がりをもつことができ、一方、適合リングは、典型的には、アクチュエータ２１０の外側面全体に延在しない。理論によって拘束されるものではないが、適合固定機構２４０は、変換器２２０が外部振動によって変形することを可能にし、同時にアクチュエータ２１０と変換器２２０が別個のシステムとして調和して動作するのを防ぐ。
【００４６】
接続部分１０５に面する固定機構２４０の表面は、剛性円盤２６０に固定される。剛性円盤２６０は、好ましくは、金属又は合金を含む。剛性円盤２６０は、潜在的に、変換器２２０及び変換器組立体２００の他の構成要素を、突き刺しや他の望ましくないエネルギー伝達から防ぐことができる。円盤２６０と、したがって変換器組立体２００は、例えば、エポキシ樹脂、化学結合、溶接若しくははんだ接続、ネジ／ナット、リベットや他の機械的結合、又は粘着などの剛性又は適合固着機構２７０を使用して接続部分に固定されてもよい。好適な固着機構２７０は、Ｎｏ．９２４  Ｓｃｏｔｃｈスコットランド粘着転写テープ又はＮｏ．ＤＰ１００  Ｓｃｏｔｃｈ溶着エポキシ接着剤が挙げられる、これらは両方ともミネソタ州セントポールの３Ｍから入手可能である。
【００４７】
図３は、本開示の別の実施形態による変換器組立体２００ａの図を示す。変換器組立体２００ａは、変換器２２０ａ、アクチュエータ２１０ａ、接着層２３０ａ、適合固定機構２４０ａ、適合リング２５０ａ、及び剛性円盤２６０ａを含む。組立体２００ａは、固着機構２７０ａを介してハウジング１０１ａに結合されうる。具体的に後述しない要素は、図２の要素と同じか又は実質的に類似であり、図３に関して詳しく述べない。
【００４８】
アクチュエータ２１０ａは、変換器２２０ａの主面２２１ａの一部分の上だけに延在する。描かれたように、アクチュエータ２１０ａの一部分は、変換器２２０ａの周囲まで延在しない。特定の実施形態では、アクチュエータ２１０ａと変換器２２０ａは両方とも、円盤状形又は円形であり、アクチュエータ２１０ａは、変換器２２０ａと同心である。したがって、変換器表面２２１ａの一部分は、ハウジングチャンバ１０６ａの内側に露出される。ハウジング１０１ａは、外部環境に対する開口１０７ａ、１０８ａを有することができる。開口１０７ａ、１０８ａは、内部チャンバ１０６ａ内への周囲雑音を許容する。変換器の主面２２１ａに当たるこの周囲雑音は、典型的には、患者の身体の近くから固着機構２７０ａ、剛性円盤２６０ａ及び適合固定機構２４０ａを通って到達して主面２２２ａに当たる同じ周囲雑音振動とずれた位相で到達する。位相がずれた検出雑音成分を合わせることによって、そのような雑音成分は、実質的に音響信号から消去される。反対面２２１ａに受け取る周囲雑音の影響の更に詳しい検討は、例えば、米国特許第７，５９３，５３４号（Ａｎｄｅｒｓｅｎ）に見ることができる。
【００４９】
次に図４に移ると、複数の音響センサからのアナログ信号を処理するための信号処理回路３００の一実施形態が示される。入力信号は、生体音響センサシステム１００と同じように、変換器組立体２００と１つ以上の基準センサ１１０とによって提供される。変換器組立体２００と基準センサ１１０は、検出された音響振動に応じて、アナログ音響信号１２０とアナログ基準信号１３０をそれぞれ生成するように構成される。前述のように、音響信号１２０は、生理的成分と周囲雑音成分の両方を含む。基準信号１３０は、主に周囲雑音成分からなるが、わずかな生理的成分も含むことがある。いずれかのシナリオで、基準信号１３０は、主に周囲雑音を表す。特定の実施形態では、音響信号１２０と基準信号１３０は、同時又はほぼ同時に生成される。
【００５０】
音響信号１２０と基準信号１３０は、別個の信号経路で信号処理回路３００に伝達されうる。信号処理回路３００は、更なる処理のためにアナログ信号を条件付けるように構成されたフロントエンド処理構成要素３３０を含む。図４に示された実施形態では、フロントエンド構成要素は、少なくともアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３３１、３３３及びメモリ３３２、３３４を含む。Ａ／Ｄコンバータ３３１、３３３は、別個の回路構成要素として提供されてもよく、複数の専用チャンネルを有する単一エンティティとして提供されてもよい。変換された後、デジタル音響信号とデジタル基準信号は、メモリ３３２、３３４に伝達される。複数の基準センサが使用される場合、追加の基準信号がそれぞれ、それ自体の専用コンバータとメモリを含むことができる。信号１２０、１３０は、所定の時間長だけメモリブロック３３２、３３４によってサンプリングされ、その後で平均信号が振動制御モジュール３１０に伝達される。平均音響信号は、ｅ［ｋ］によって表され、平均基準信号は、ｘ［ｋ］として表わされることがある。
【００５１】
振動制御モジュール３１０は、基準フィルタ３１１、適応アルゴリズムモジュール３１３、主デジタルフィルタ３１５、及びデジタル−アナログ変換器３１７を含む。１つ以上の基準信号ｘ［ｋ］は、基準フィルタ３１１に提供される。基準信号フィルタ３１１は、基準信号と音響信号、又は複数の基準信号間の伝搬及び／又は処理遅延差を考慮するように構成されうる。基準センサと変換器組立体が両方とも変換器を含む実施形態では、基準フィルタ３１１は、振動伝搬路及び／又は処理遅延の差を考慮するために混合器を含むことができる。別の例として、変換器でない基準センサを特徴とする実施形態では、基準信号フィルタは、基準センサと変換器の伝達関数の差を補償することができる。基準センサ１１０と変換器２２０両方の伝達関数は、使用する前に選択又は決定されてもよい。センサの伝達関数を決定する方法は既知であり、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔｅｔｈｏｓｃｏｐｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｕｓｅｒ  Ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｓ」と題する米国特許第５，５３９，８３１号及び米国特許出願番号６１／５６８，４１１号（Ｈａｒｌｅｙ）に記載されたものを含む。伝達関数間の決定された差は、基準信号から減算されてもよい。基準フィルタ３１１は、Ｆｘ［ｋ］として表わされたフィルタ基準信号を生成する。
【００５２】
フィルタ基準信号Ｆｘ［ｋ］と音響信号ｅ［ｋ］は、適応アルゴリズムモジュール３１３に提供される。好ましい実施形態では、適応アルゴリズム３１３とデジタルフィルタ３１５は、フィルタＸ最小二乗（ＦＸＬＭＳ）アルゴリズムを含む。適応アルゴリズム３１３は、主デジタルフィルタ３１５の応答に適応させるために使用され、アルゴリズムは、フィルタ基準信号Ｆｘ［ｋ］からの入力と、特定の実施形態では、音響信号に基づいたフィルタ３１５係数を調整する。
【００５３】
繰り返しごとに、適応アルゴリズムモジュールは、デジタルフィルタ３１５の係数を調整することによって音響信号ｅ［ｋ］の雑音出量を最小にしようとする。基準信号ｘ［ｋ］は、調整デジタルフィルタ３１５を介して伝達され、Ｙ［ｋ］によって表わすことができる振動制御信号が生成される。この振動制御信号は、音響信号１２０の雑音成分を表し、したがって、振動制御信号Ｙ［ｋ］の特性は、雑音成分の１つ以上の特性（例えば、位相、振幅、周波数）少なくとも部分的に基づく。
【００５４】
雑音抑制制御信号Ｙ［ｋ］は、音響変換器組立体２００のアクチュエータ２１０に戻される。雑音抑制振動制御信号は、デジタルからアナログに変換され、コンバータモジュール３１７によって増幅された後でアクチュエータに提供される。制御信号Ｙ［ｋ］が、本質的に雑音成分を表すので、アクチュエータによる変換器の変形の程度が、元の信号の周期雑音の量に正比例する。
【００５５】
ここで図５に移ると、音響変換器の信号対雑音比を改善する方法５００が述べられる。この方法は、前述の生体音響センサシステム及びシステム構成要素のどちらを使用して実現されてもよい。ブロック５１０で、測定された生理的パラメータ及び周囲雑音を表す音響信号が、主音響変換器によって生成される。同時、又はほぼ同時に、主に周囲雑音を表す基準信号が、聴覚基準センサによって生成される。特定の好ましい実施形態では、複数の基準信号が、複数の基準センサによって生成される。音響信号と基準信号は両方とも、ブロック５１５に表わされるように、アナログからデジタル信号に変換されうる。この変換は、ｅ［ｋ］によって表わされる音響信号と、ｘ［ｋ］によって表される少なくとも１つの基準信号とを生成する。ブロック５２０で、音響信号ｅ［ｋ］と基準信号ｘ［ｋ］が、メモリの記憶するために所定の時間長にわたってサンプリングされる。他の実施形態では、基準信号ｘ［ｋ］だけが記憶／サンプリングされる。基準信号ｘ［ｋ］の所望の量のサンプリングが行われた後で、基準信号ｘ［ｋ］は、ブロック５２５で、伝搬路差などを補償するためにフィルタリングされる。フィルタリングされた（補償された）基準信号Ｆｘ［ｋ］及び音響信号ｅ［ｋ］は、ブロック５３０でそれぞれの信号の雑音成分を識別し予測する適応アルゴリズムに提供される。ブロック５３０で雑音成分を識別した後、ブロック５３５で、適応アルゴリズムは、デジタルフィルタと通信してフィルタ係数を変更し、それにより、デジタルフィルタの伝達関数が修正される。ブロック５４０では、新しく取得又は記憶された基準信号ｘ［ｋ］は、新規に適応されたデジタルフィルタに提供され、このデジタルフィルタは、基準信号の成分をフィルタリングして雑音抑制振動制御信号Ｙ［ｋ］を生成する。デジタル雑音抑制振動制御信号Ｙ［ｋ］は、アナログ信号に変換されかつ／又はに増幅されてもよい（ブロック５４５）。次に、雑音抑制振動制御信号Ｙ［ｋ］は、アクチュエータにブロック５５０内の雑音成分の特性にしたがって変換器を変形させる。典型的には、変換器の変形は、力学的エネルギーをアクチュエータによって変換器の表面の少なくとも一部分に伝達することを含む。その面は、一般に、変換器の患者の最も近い面と反対側である。エネルギーの大きさは、基準信号の成分の少なくとも１つの特性と、音響信号の成分の少なくとも１つの特性とによって決定される。アクチュエータによる変換器の変形は、雑音成分が変換器及び／又は基準センサによって検出される限り続くことがあり、それに伴って雑音抑制振動が生成される（ブロック５５５）。
【００５６】
図６によって示されたように、音響信号の信号対雑音比は、振動制御モジュールとアクチュエータの動作によって実質的に改善されうる。図６に示された音響信号は、最初に、高い振幅と６０〜８０Ｈｚの周波数成分とを有するかなり大きい雑音成分を含む。時間６００で、振動制御モジュールが係合され、雑音の振幅が大幅に減少する。いくつかの実施形態では、信号対雑音比は、少なくとも２０ｄＢ、いくつかの実施形態では少なくとも１５ｄＢ、いくつかの実施形態では少なくとも１０ｄＢ、更に他の実施形態では、少なくとも５ｄＢだけ改善されうる。
【００５７】
本明細書に開示された実施形態と関連して述べられる様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズム工程は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はこれらの組み合わせとして実現されうる。ハードウェアとソフトウェアこの互換性を明確に示すために、以上、様々な実例となる構成要素、ブロック、モジュール、回路及び工程をそれらの機能に関して概略的に説明した。そのような機能がハードウェアとソフトウェアのどちらで実現されるかは、システム全体に課される特定の用途及び設計制約に依存する。述べた機能は、各特定用途の様々な方法で実現することができるが、そのような実施決定は、開示の範囲からの逸脱するように解釈されるべきでない。
【００５８】
本明細書に開示された実施形態と関連して述べた様々な実例となる論理ブロック、モジュール及び回路は、汎用プロセッサ、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）や他のプログラム可能論理措置、個別ゲート又はトランジスタロジック、個別ハードウェア構成要素、又は本明細書で述べる機能を実行するように設計されたこれらの任意の組み合わせで実施又は実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでもよいが、代替案では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、制御装置、マイクロコントローラ又はステートマシンでもよい。プロセッサをコンピューティング装置の組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連する１つ以上のマイクロプロセッサ、又は他のそのような構成として実現されうる。
【００５９】
本明細書に開示された実施形態と関連して述べた方法とアルゴリズムのブロックは、ハードウェア、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、又は２つの組み合わせによって直接実施されうる。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、又は当該技術分野で既知の任意の他の形態のコンピュータ可読記憶媒体内にあってもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体に対して情報を読み書きすることができるようにプロセッサに結合される。代替案では、記憶媒体は、プロセッサと一体でもよい。プロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣ内にあってもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末装置内にあってもよい。代替案では、プロセッサと記憶媒体は、ユーザ端末装置内の別個の構成要素として存在してもよい。
【００６０】
本明細書に引用される特許、特許文献、及び刊行物の完全な開示内容を、あたかもそれぞれが個々に組み込まれたのと同様に、それらの全体を参照により組み込むものである。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な改変及び変更が当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書に記載される例示的な実施形態及び実施例によって不当に限定されるものではない点、また、こうした実施例及び実施形態はあくまで例示を目的として示されるにすぎないのであって、本発明の範囲は本明細書において以下に記載する「特許請求の範囲」によってのみ限定されるものである点は理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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