(57)【要約】本発明は、電子聴診器の物理的構成、ハードウェア設計、ソフトウェアおよび信号処理、ユーザインタフェース設計、ならびに通信性能に対する新規な拡張に関する。加えて、聴診器、医療機器、または任意の汎用電気もしくは電子デバイスまたはソフトウェアアプリケーションに使用することができるサブスクリプションサービスおよび方法のための方法が開示される。【選択図】図１
2016540541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子聴診器であって、
体の機械的振動を電気信号に変換するために前記体と接触するように配置されるトランスデューサと、
１つ以上の内部電子サブアセンブリと、
内部電子部品と外部デバイスとの間の通信を促進するための着脱可能な有線または無線接続手段と、
有線ヘッドホン、無線ヘッドホン、補聴器、モバイルデバイス、コンピュータ、無線受信機、通信ネットワークのうちの少なくとも１つを含む外部デバイスと、
を備え、
トランスデューサ、電子サブアセンブリ、および接続手段は、内部的に接続され、機械的に積層され、単一のハウジングに収容される、
電子聴診器。
【請求項２】
前記ハウジングの内部の充電式バッテリであって、外部電源から前記バッテリを再充電するための有線または無線手段を有する、充電式バッテリをさらに含む、請求項１に記載の電子聴診器。
【請求項３】
電子ディスプレイ手段をさらに含む、請求項１に記載の電子聴診器。
【請求項４】
電子聴診器であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に置かれ、体から振動を感知するために配置される、振動トランスデューサと、
前記センサからの音を処理するために前記ハウジング内に置かれた電子部品と、
除去可能な電源、電子部品モジュールまたは電子モジュールと電源との組み合わせを置くための、前記ハウジング内の空洞と、
ラウドスピーカを含み、聴診器チュービングと中空チュービングヘッドセットとに取り付けられた、第１カバー取り付け部品であって、前記ラウドスピーカからの音が、前記チュービングおよびヘッドセットを介して聞き手の耳に音響的に連結されうるようになった、第１カバー取り付け部品と、
前記ハウジングの外部の音生成手段に信号を伝送するための電子通信手段を含む、第２カバー取り付け部品と、
前記空洞内に置かれた１つ以上の電子部品モジュールを保持するために前記空洞を閉じる、第３カバー取り付け部品と、
を含み、
ユーザは、第１、第２または第３カバー取り付け部品を用いて前記空洞を選択的に閉じることができる、
電子聴診器。
【請求項５】
前記第２カバー取り付け部品は、外部ヘッドホンを前記聴診器に接続するための電気コネクタを含む、請求項４に記載の聴診器。
【請求項６】
前記第２カバー取り付け部品は、音信号を少なくとも１つの無線受信機に無線で伝送するための無線通信手段を含む、請求項４に記載の聴診器。
【請求項７】
１つ以上の電源および１つ以上の電子モジュールが前記空洞内に置かれうる、請求項４に記載の聴診器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子聴診器の物理的構成、ハードウェア設計、ソフトウェアおよび信号処理、ユーザインタフェース設計、ならびに通信性能に対する新規な延長に関する。加えて、聴診器、医療機器、または任意の汎用電気もしくは電子デバイスもしくはソフトウェアアプリケーションに使用することができるサブスクリプションサービスおよび方法のための方法が開示される。
【背景技術】
【０００２】
本発明の新規な改善点の多くを理解するために、図１に示す従来の電子聴診器を先行技術に関する基準点として考えることは、有益である。図１は、電子聴診器の既存の実施形態を示す。既存の実施形態では、チェストピース１がチュービング２に取り付けられ、チュービング２がさらにヘッドセット３に取り付けられる。これらのパーツは、完全な連続した分離不可能なユニットを形成する。図１Ｂに示した既存の実施形態では、ラウドスピーカ５を通じて電子再生が生じ、ラウドスピーカ５によって電子信号が機械的音圧に変換された後、中空チュービング７を上ってイヤチップ８へと空気を通じて伝導される。したがって聞き手は、中空チューブ７を介してラウドスピーカ５を聞いている。この装備の欠点は、中空チュービング７内の圧力を介した機械的な音響信号の伝送により音質が大きく損なわれることである。図１Ｂの聴診器は、連続したデバイスを形成し、聴診器チェストピース構造体内にあるバッテリを時々交換するためだけにラウドスピーカ５の下で分離可能である。
【０００３】
図１Ａに示した既存の実施形態は、チュービング２に入ったワイヤ６を介して電子音声信号が伝送される点で、図１Ｂの実施形態が大きく改善されている。それから電気信号は、イヤチップ８の近くのラウドスピーカ４に接続される。ラウドスピーカ４が聞き手の耳に非常に近く、したがって音声信号の伝導がほぼ専らワイヤ６を介して行われることから信号の音響損失がほとんどないことにより、音の質は改良される。
【０００４】
図１に示した両実施形態の問題は、これらの従来の聴診器デザインは、極めて扱いにくく、ユーザが持ち運びまたは着用するのに非常に不便であることである。加えて、このヘッドホン構造体は、１つの連続したデバイスの一部となるように設計されたカスタムヘッドセットである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】電子聴診器の既存の実施形態を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態を示した図である。
【図３】好ましい実施形態の内部構造を示した図である。
【図４】ハウジング内の部品積層体を示した分解図である。
【図５】拡張された感知部を備えた電子聴診器を示した図である。
【図６】聴診器の接続ジャックに関連しうる機能性を示した図である。
【図７】接続ジャックに使用されうる電気接続を示した図である。
【図８】ジャック接続の機械的側面を示した図である。
【図９】本発明の接続ジャックの電力制御を示した図である。
【図１０】４コンダクタ３．５ｍｍまたは２．５ｍｍ標準音声ジャックおよびプラグにより行われうる様々な機能の表を示した図である。
【図１１】ユーザが利用でき、ユーザにより制御されるフィルタおよび信号処理設定、ならびにそのような設定のためのユーザインタフェース設計を示した図である。
【図１２】聴診器の信号処理性能の設定またはプログラミングのためのさらなるユーザインタフェースおよび方法を示した図である。
【図１３】様々なフィルタの振幅特性を所与のフィルタの周波数帯域にしたがって調節できるデジタル信号処理を示した図である。
【図１４】聴診器を聴診器型ヘッドホンまたは普通のヘッドホンに取り付けるステップを示した図である。
【図１５】聴診器が無線ヘッドホンまたはイヤホンと無線で通信でき、および／または携帯電話／タブレットもしくはコンピュータ等のモバイルデバイスと通信できる無線リンク装備を示した図である。
【図１６】異なるモジュールを積層し取り付けてモジュラ積層体を形成することができる、聴診器の物理的構造の実装を示した図である。
【図１７】外部モジュールが聴診器に差し込まれる、拡張性能の別の実施形態を示した図である。
【図１８】聴診器用の外側保護ジャケットの本発明のさらなる詳細を示した図である。
【図１９】本発明により想定される様々なユーザインタラクション方法を示した図である。
【図２０】データ通信の手段として音声信号を使用した、本発明と他の機器との間のデータ通信をさらに詳しく示した図である。
【図２１】デジタル形式とアナログ形式との間の暗号化および復号の概略的な形態を示した図である。
【図２２】サブスクリプションがアクティブであるか非アクティブであるかに基づいてある機能を行うことを有効化または無効化されるサブスクリプションデバイスを提供することである本発明の別の態様を示した図である。
【図２３】聴診器の代替的な機械的設計を示した図である。
【図２４】シャフト聴診器構造に使用するための１つの新規な発明を示した図である。
【図２５】単にバッテリだけではない機能を収容するために使用できるシャフトの内部空洞を示した図である。
【図２６】基本的聴診器構造に対するさらなる新規な拡張を示した図である。
【図２７】連結手段を示した図である。
【図２８】連結手段のバリエーションを示した図である。
【図２９】聴診器ベースに固定されたシャフトを示した図であり、アクセサリ取り付け部品がシャフトの内部空洞の容積内に挿入されている。
【図３０】聴診器を製作するためのさらなる機械的構造を示した図である。
【図３１】突起を有するダイアフラムを含む新生児用聴診器ダイアフラムを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、新たな実施形態を創造することによってこの問題に対処し、新たな実施形態の１つが図２に示される。これは、本発明の１つの好ましい実施形態を示す。本発明において、電子聴診器９は、非常にコンパクトな形で１つのハウジング内に完全に収容され、１つのケース１６に収容される。電子聴診器９は、コネクタ１０を有し、コネクタ１０により外部ヘッドホンおよび他の周辺デバイスを聴診器に接続することができ、これによって、聴診器が極めてコンパクトに保たれる一方で、聴診器の機能性および特徴に相当な拡張が提供される。
【０００７】
音を聞くために、コネクタ１０を介して、外部イヤホンまたはヘッドホン１７を聴診器９に差し込むことができる。ヘッドホンプラグ１１は、複数の導電体接続部１２を有し、これにより機能性の拡張が促進される。ヘッドホンプラグハウジング１３は、ヘッドホンと聴診器との間の多数の機械的連結を促進する能力を提供する。これらの機械的連結は、ヘッドホンを接続しまたはヘッドホンを取り外すための非常に便利で迅速な方法を提供することができ、または機械的連結は、不注意による聴診器９からのプラグ１１の脱離に耐える強力な接続を提供することができる。この構成において音声信号は、電線１４を介してヘッドホン１５に伝送される。これは、音声信号を聞き手の耳にまっすぐに電気的に伝送する性能を提供する。
【０００８】
図２に示される非常にコンパクトな電子聴診器９は、電子聴診器の機械的構成の大きな改善を表し、医学において伝統的であった大きなかさばった構成からの重要な脱却である。このような小型の実施形態は、聴診器の従来の機械的構造に対する新規な改善である。好ましい実施形態では、コネクタジャック１０は、携帯電話および音楽プレーヤ等の多くの音声デバイスに従来用いられる３．５ｍｍ４コンダクタ接続である。それに応じて、ヘッドホンプラグ１１は、従来の３．５ｍｍフォノプラグである。この装備の１つの利点は、一般的な音声音楽聴取のために設計された、ほとんどの携帯電話に一般に使用されるヘッドホンおよびイヤホンならびにヘッドセットを、電子聴診器９に都合よく接続できることである。先行技術では聴診器は単一のユニットであり、ヘッドセットは聴診器のカスタムメイドの取り付け部品または一部であるため、これは図１に例示される先行技術からの重要な脱却である。ヘッドセットをチェストピースから切り離すことができたとしても、先行技術の聴診器に汎用ヘッドホンまたはイヤホンを使用することは以前にはできなかった。
【０００９】
聴診器９の寸法は、そのサイズが小さく、電子部品および全ての部品が４７ｍｍ（幅）×４７ｍｍ（深さ）×２９ｍｍ（高さ）または５０×５０×３０ｍｍの立方体に囲まれたスペース内に収められている点でこれまでになかったものである。音響電気トランスデューサ、充電式バッテリ、アナログおよび／またはデジタル信号処理サーキットリ、ディスプレイ、制御部、および外部周辺機器に電力を提供する等の拡張機能を含む外部接続手段を全てそのような小さな容積に収まるそのような小さなパッケージに含めることは以前にはできなかった。
【００１０】
図３は、好ましい実施形態の内部構造を示す。聴診器の部品およびサブアセンブリは、非常にコンパクトな様式で外部シェルハウジング内に組み込まれる。要素は、構造体内部で積み重ねられる。「積層体」の下部に、ダイアフラムリテーナリング２１により適所に保たれるダイアフラム２２がある。ダイアフラムの上に音響電気トランスデューサ２３がある。トランスデューサは、ダイアフラムの動きを感知し、それを電気信号に変換する。一般性を失うことなく、本発明は、図３に示した特定の音響トランスデューサ（容量性音響電気トランスデューサである）に限定されず、聴診器ハウジングの下部に組み込まれたマイクロホンまたは図のようなダイアフラムを必要としない原理で動作するトランスデューサを含む様々な機構によりトランスデューサ機能が行われてよい。例えば、圧電トランスデューサは、電子聴診器の下部セクションに置かれてもよい。必要なのは、トランスデューサが体内音を検出するために患者の皮膚と接触するように置かれることだけである。
【００１１】
トランスデューサの上には、聴診器の機能のために必要な他のサブアセンブリおよび部品がある。バッテリ２４は、ハウジング内にある。このバッテリは、理想的にはコイン電池または他のコンパクトなバッテリフォームファクタである。バッテリ技術は、１次電池であってもまたは充電式バッテリであってもよい。バッテリの上に、適切な聴診器機能および他の必要な機能を行う回路を有する回路ボードがある。バッテリの上に、好ましい実施形態では、聴診器の主な制御および処理機能を行う主プリント回路ボード２５がある。機能には、アナログおよび／またはデジタル信号処理が含まれうる。この回路ボードの上に、ディスプレイ回路ボードまたはグラフィックディスプレイ２６がある。ディスプレイのまわりには、アクリル、ガラスまたはサファイヤ結晶等の透明材料でできたディスプレイウィンドウ２０がある。本発明は、より多くの回路ボードおよびより多くの拡張機能を積層体に含めるのを可能にするハウジング内の十分なスペースも可能にする。図３には、拡張ボード２７が示される。このような拡張ボードは、無線通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉｆｉまたはＺｉｇｂｅｅ等）、ＵＳＢインタフェース等の有線通信プロトコル、ＥＣＧ、血液オキシメトリ、血糖等の生理学的測定機能等の機能を含むことができ、またはその他の感知機能を提供することができる。このような機能は、主プリント回路ボード２５に含まれてもよい。内部部品積層体は、内部リテーナ２８により適所に保たれるのが好ましい。このようなリテーナは、プラスチックから製造されるのが好ましく、３Ｄプリンタ、射出成形または他のプラスチック製造プロセスにより製造されてもよい。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、外側ハウジングケース１６は、聴診器の使い捨ての外側シェルを形成するためにプラスチック等の低コスト材料から作られてもよい。この場合、内部リテーナ２８が聴診器の全ての内側機構をカプセルのように収容し、これが臨床的に使用される際には外側シェルでさらにカバーされる。この構造の利点は、本発明の外側要素が殺菌されまたは一回使い捨てのアイテムとして提供されうる一方で、より高コストの聴診器の内側機構はリサイクルおよび再利用されうることである。
【００１３】
図４は、ハウジング９内の部品積層体を示した分解図である。先に図３で説明したのと同じ要素が、この分解組み立て図に示される。図４から明らかなのは、本実施形態における聴診器の組み立てがこの積層アプローチにより促進され、回路ボードをトランスデューサ、バッテリおよび他の部品とともにハウジング内に非常に迅速に組み立てることが可能になることである。積層されたアーキテクチャを用いた組み立てプロセス全体をおよそ数分に短縮でき、ロボットアームが回路ボードと他の部品とを相互接続しながら各部品を取って積層体に組み入れるロボット技術を用いて聴診器を組み立てることも可能になる。
【００１４】
内部リテーナ２８を２つの嵌合する左右の場合によっては勝手違いのパーツに分割することにより、この同じ積層アーキテクチャを達成できることに注意しなければならない。それから積層体を、内部リテーナ２８の半分、例えば左側に水平に挿入した後、内部リテーナ２８のもう半分、例えば右側を作製することにより封入して、閉じたリテーナを形成することができる。この装備においては積層体の利点がなお維持され、このような装備はロボット式に組み立てることもできる。両アプローチとも、空間を極めて効率的に使用し、非常にコンパクトなハウジングに精巧な機能を包含し、それによって完全内蔵型の機能性、電子部品、音響感知および電源を有するハンドヘルドの聴診器を製作することを可能にする、コンパクトな設計の利点を提供する。
【００１５】
積層された設計は、垂直に積層された回路ボードを、ボード間コネクタを用いて都合よく相互接続できる点で、さらなる利点を提供する。
【００１６】
内部リテーナ２８は、いくつかの新規な利点をさらに提供する。内部リテーナ２８は、３Ｄプリントにより製造することができる。これにより、異なるバージョンの聴診器に合わせて内部保持構造体を容易に修正することができる。したがって、機械的構造をコンピュータで修正して３Ｄプリンタで直ちに印刷できる点で、内側設計が完全に「ソフトツーリング」により推進される。回路ボードを修正され、またはソフトウェアを修正して、聴診器に異なる機能および特徴を持たせることができる。したがって、射出成形ツーリングを必要とせずに製品の「ファミリー」を製造することができ、設計変更のコストが以前に可能であったよりも大幅に低くなる。
【００１７】
外側ハウジングシェルを金属材料から製造することが望ましいときには、回転対称の外側ハウジング９は、高速旋盤で経済的に製造されるのに適する点にも注意しなければならない。外側ハウジングがプラスチック材料を用いて製造されるときには、射出成形、３Ｄプリントまたは他のプラスチック製造プロセスを利用することができ、その場合にはプラスチック製造技術は任意の形状に適するため回転対称が必要ないことに注意しなければならない。
【００１８】
本発明のさらなる態様は、バッテリ等の内部電力源のない電子聴診器である。体内音感知機能性を提供するが自らの内部電源を含まない聴診器は、携帯電話またはコンピュータ等の外部源から給電されうる。例えば、ＵＳＢ接続を用いて聴診器に使用中に外部電力を提供してもよい。このような外部電力および相互接続に依存する内部電源を持たない聴診器は、聴診器を使用して外部モバイルデバイスに体内音が捕らえられて遠隔の聞き手に伝送される遠隔医療の用途に広範囲に利用できる可能性がある。外部から給電される必要のある電子聴診器の他の使用事例は、聴診器を別個のモバイルデバイスと連動して使用することが予定される場合である。このような場合には、聴診器センサは、従来の意味で自律的聴診器として使用されるのではなく、フィルタリング、ヘッドホンの音声増幅、および一般的制御機能等の機能の大半を管理する携帯電話またはタブレットもしくはコンピュータ等の１次デバイスのための外部音声センサとしてのみ使用されることが企図される。
【００１９】
図５は、拡張された感知部を備えた電子聴診器を示す。感知部は、ユーザインタフェース入力、動作感知、生理学的感知、および光源ならびに画像検出センサ等の光学機能性も含む。ユーザ入力のために、ハウジングの側部のまわりに押しボタン式キーが置かれ、または同様に聴診器の側部にもしくは聴診器の上部にタッチセンサが置かれてタッチスクリーン機能性が提供されてもよい。図５には、動作検出を提供する聴診器内に組み込まれた加速度計も示されるが、これはユーザインタフェース入力、方向感知、患者の体の上の聴診器の位置感知のために使用されてもよいし、または患者の胸部の上下を測定するために加速度計を使用することができる心肺蘇生法等の治療などの用途に使用されてもよい。本発明には、聴診器ダイアフラムと共平面またはほぼ共平面に置かれ、ダイアフラム上またはダイアフラムリテーナリング上等の周辺エリアに置かれたＥＣＧ電極を含む生理学的感知機能を含むこともできる。血液酸素濃度または血糖値等の生理学的パラメータを感知するために、ダイアフラムの周辺部のまわりに画像センサも置くことができる。患者を検査するために使用できる高強度光源を提供するために、ダイアフラムの周辺部のまわりまたは聴診器上の他の任意の位置にＬＥＤ光源も置くことができる。聴診器の上面にあるディスプレイ上のＬＥＤを汎用光源として使用することもでき、これにより情報表示用および診断用光源の両方になるようにディスプレイＬＥＤの目的を組み合わせることができる。皮膚科または他の画像のための写真撮影にも使用できるカメラが聴診器上に置かれ電子診療記録用の画像を捕らえることができ、またはパルスオキシメトリまたは血糖測定のためにカメラが用いられてもよい。
【００２０】
図５に示されるもう１つの要素は、聴診器ハウジング内の内部マイクロホンである。このマイクロホンは、記録または診療記録のための声および周囲の音のキャプチャに使用でき、聴診器センサおよびマイクロホンの両方をノイズ除去のために使用される２つの音声源として用いることにより、周囲ノイズ除去機能のために周囲の音を感知するためにも使用できる。
【００２１】
図６は、聴診器の接続ジャックに関連しうる機能性を示す。同じジャックが、その複数の接続により、ヘッドホン、無線通信デバイス、聴診器にデータを書き込むためまたは聴診器からデータを読み出しおよび格納するための外部記憶装置、ＵＳＢインタフェースデバイス、前に列挙したものを含む外部生理学的測定デバイス、または、携帯電話、コンピュータもしくはタブレットを含む様々な手段による外部インタフェースおよび／もしくは制御用の接続のために使用されることが可能である。聴診器端と携帯電話、タブレットおよびコンピュータを含むモバイルデバイスとの間のインタフェース性能を提供する外部デバイスを接続することも可能である。したがって接続ジャックは、内蔵型のハンドヘルドの聴診器のコンパクトな物理的フォームファクタを維持するとともに、聴診器に広範な拡張性能を提供する多目的インタフェースである。好ましい実施形態では、コネクタは、携帯電話等の他のモバイルデバイスに一般に使用されている３．５ｍｍフォノ接続である。しかし、マイクロＵＳＢまたは他の接続等の他の一般的なコネクタフォームファクタを用いて同じ機能性および利便性を達成することもできる。
【００２２】
図７は、接続ジャックに使用されうる電気接続を示す。図７に例示するように、これらの電気接続は３．５ｍｍ接続による接続を提供する。左音声チャンネル、右音声チャンネル、接地接続および電力接続がある。接地接続は、他の全ての信号に電気接地基準を提供することを企図する。左接続および右接続は、聴診器から外部デバイスまたはヘッドホンへの音声出力のために、または聴診器への音声入力のために使用される。電力接続は、聴診器に給電しまたは内部バッテリを充電するための電力入力用である。聴診器がジャックに接続された外部周辺機器に給電できるように電力出力が達成されてもよい。これらの周辺機器は前述しており、通信デバイス、生理学的測定デバイス、デジタル記憶デバイスおよび前に列挙したその他のアイテムを含む。複数の機能を行うために接続ジャック上の信号が多重化されてもよい。例えば、聴診器音の音声出力のために左チャンネル接続が使用されてもよい一方で、アナログシグナリングまたはデジタルシグナリングを用いた双方向シリアル通信のために右チャンネル接続が使用されてもよい。そのような構成においては、特別動作モードにおいてまたは聴診器が患者を聴取するために使用される間に、外部デバイスが聴診器を制御、プログラムおよび構成することができる。デジタル音声シリアルストリーム、ＵＳＢまたは他の高速デジタル通信等の他の機能がこれらのピン／接続に多重化されてもよい。そのような接続の目的は、同じジャックを単純なヘッドホン接続に使用すると同時に、広範な拡張機能を提供することである。
【００２３】
図７Ｂは、マイクロＵＳＢ接続等の異なるコネクタを使用して同じ機能性またはさらに広範な機能性を達成しうることを示す。そのような接続は、アナログ音声、デジタル音声、デジタル通信、電力入出力、および遠隔制御を提供することができる。本発明は、３．５ｍｍジャックおよびマイクロＵＳＢジャックを例示するが、音声、デジタルおよび電力伝送のための外界への接続に４つ以上のコンダクタが利用可能な多数の他の相互接続を使用して実装することもできる。
【００２４】
図８は、ジャック接続の機械的側面を示す。このジャックは、聴診器と外部デバイス、ヘッドホンおよびケーブルとの間の電気接続を提供するだけでなく、聴診器が引張、牽引、震動などを伴う厳しい状況で使用されたときに周辺機器が抜け落ちないように、または接続が切断されないようにするために接続を強力な様式で機械的に固定する働きもする。
【００２５】
図８Ａは接続部のネジ山を示し、この場合には雄プラグが接続を機械的に固定するためのスレッドを有することとなる。図８Ｂは、プラグが挿入され、摩擦力によって適所に保たれる摩擦嵌合を示す。図８Ｃは、雄プラグが突起を有し、突起がスロット内に入った後プラグが回転されてバヨネット型接続が固定されるバヨネット型装備を示す。図８Ｄはやや類似の様式で、バネ式に装着されて開口部と係合し、プラグを適所に係止する、雄プラグに取り付けられたクリップを示す。
【００２６】
これらの機械的装備は、より従来型の聴診器型ヘッドホンを聴診器に取り付けることが望ましい聴診器に特に適する。この場合、聴診器は、ケーブルまたはチュービングを有しうる外部の聴診器型ヘッドホンに電気的および機械的に取り付けられ、ケーブルまたはチュービングがさらに左右のヘッドホン用の固いアームを有するより従来型の聴診器型ヘッドホンに接続される。このような場合、ユーザが聴診器を首の周りに着用する可能性もあり、救急医療従事者が厳しい環境にある可能性もあり、この機械的装備によって、本発明に記載され図２、アイテム９に示された小型の聴診器が紛失したり聴診器型ヘッドホンから抜け落ちたりしないことが確保される。
【００２７】
図９は、本発明の接続ジャックの電力制御を示す。ジャック接続に接続された電力端子および接地端子がある。電力接続は、特定の動作モードに応じて、外部デバイスに電力を供給することもできるし、または外部電源からデバイスに電力が入力されることもできる。外部電源から電力が供給されるときには、通常はデバイス全体に給電してバッテリを充電するか、または単にバッテリを充電するために使用される。充電回路があり、この充電回路は、通常は特定のバッテリ化学の要件次第で充電式バッテリへの電圧および電流レベルを調整して、外部電源からのバッテリの充電を制御する。また充電回路は、通常は中央処理ユニットまたはマイクロプロセッサにより制御される。マイクロプロセッサが充電プロセスの状態をモニタすることができ、充電プロセスを有効化または無効化することができる。
【００２８】
外部デバイスに電力を供給するためにジャックの電力接続が使用されるときには、外部デバイスへの電力の送達を制御することが必要である。本発明は、外部デバイスへの電流および電圧制御を含み、中央処理ユニットが外部デバイスへの送達にどのレベルの電力が適切であるかを判断および決定することを可能にする。最も単純な一実施形態では、電源は通常、電力接続に調整された電圧を供給する単一出力電圧調整チップ等の単一の半導体デバイスである。この電力は、「ダム」ベースで送達されることもできるし、または中央処理ユニットが自動的にもしくはユーザによる手動制御もしくは外部デバイスとのデータ通信の結果として電源を有効化または無効化することもできる。より精巧な装備においては、電圧または電流制御回路は、中央処理ユニットへの電圧または電流フィードバックを通じて中央処理ユニットにより制御およびモニタされる。それから、低電力デバイスまたは限定的な電流が必要なデバイスについては限定的な電流が外部デバイスに供給され、または、外部デバイスに送達される電圧または電流を調整するために電圧または電流供給の出力抵抗または出力インピーダンスが調節されうる。一実施形態では、外部電力接続に接続された抵抗器を通る電圧をオンまたはオフに切り替え、電圧源と外部デバイスとの間の抵抗を変更することができる。電力接続に接続された外部デバイスの電圧および電流特性を測定できることにより、中央処理ユニットは、外部デバイスに必要な電力の量を判断することができ、これにより高電流電源ユニットを有効化するか、または無効化して抑制もしくは限定されたレベルの電力を外部デバイスに提供するかを判断することができる。まとめると、電力出力接続の出力抵抗、電圧または電流を制御することにより、外部デバイスへの電力の送達を制御することができる。回路は、外部デバイスにより提示される負荷の電流、電圧およびインピーダンス特性を任意に測定することができ、これにより外部デバイスに提示すべき電力出力特性を判断しうる。
【００２９】
中央処理ユニットへのフィードバックを用いた電圧および電流回路装備のさらなる利点は、中央処理ユニットが、外部デバイスの電圧および電流特性を識別の一形態として使用できることである。例えば、外部デバイスによりジャックの電力出力ラインに異なる抵抗値が提示されてもよく、本発明から外部デバイスに流入する所与の電圧での電流の量を判断することにより、中央処理ユニットは、内部アルゴリズムまたはルックアップテーブルを用いて現在接続されている周辺デバイスの一般的カテゴリまたはクラスを識別することができ、または周辺デバイスの性質、カテゴリまたは具体的識別に関して非常に具体的な判断をすることもできる。あるいは、外部デバイスが自らを識別するためのデジタル信号入力をデバイスに提供するためにちょうど十分な電力を供給する低電力、低電流出力が有効化され、その時点で電力制御アルゴリズムが外部デバイスに給電するために適用すべき電力設定を判断することもできる。
【００３０】
図９に示される双方向電力供給性能により、本発明は、外部電源から充電することができ、外部デバイスおよび機器に調整された様式で電力を提供することができる。そのような外部デバイスには、無線通信取り付け部品、音声制御取り付け部品への外部ヘッドセット、携帯電話およびタブレットならびにラップトップコンピュータ等のモバイルデバイスへのインタフェース、既に列挙した外部生理学的測定デバイス、記憶およびデータ通信のための外部デジタルデバイスを含みうる。
【００３１】
外部デバイスの電圧電流特性を有効化または無効化機能として使用することもでき、この場合には外部デバイスの具体的電圧および電流の組み合わせまたは負荷インピーダンス特性を、周辺機器が本発明の用途に許可されるものであるかまたは使用からロックアウトおよびブロックされるものか分類するための識別の一形態として使用することができる。この機構によりデバイス設計者は具体的抵抗器値を設定することができ、中央処理ユニットはこの抵抗器値を測定および識別し、これらの具体的値を用いて外部周辺機器と通信すべきかまたは所与の周辺機器が接続されるのを防ぐためにロックアウトまたは無効化機能を行うべきかを判断する。この単純な機構により、中央処理ユニットは、承認されたデバイスだけを本発明と組み合わせて使用できるようにしうる。非常に具体的な抵抗値が、承認されたデバイスの一意識別子として使用されてもよい。あるいは、具体的な電圧または電流レベルが、ジャックの電力接続部に提示され、中央処理ユニットによりこの具体的な電流または電圧が測定され、これにより電圧または電流を一意識別子として使用し、ロックアウト機構を有効化してもよい。使用される一意的抵抗器値は、当産業で現在使用される標準の５％または１％の抵抗器値の一部でない値であるように設計されてもよく、通常は使用されないまたは店頭部品からは入手できない抵抗値、電流値または電圧を提示するために標準の抵抗器の直列または並列の組み合わせにより構築されることが必要な抵抗でもよい。一意的な抵抗、電流または電圧を識別子として用いることにより、このような値は、許容可能な外部デバイスの「商標」識別子となりうる。
【００３２】
上記の電力制御方法は、単に聴診器を越えた広いデバイスの種類に適用可能であり、携帯電話、タブレットおよび多くの他のスマートデバイスまたは周辺機器に適用されうる。
【００３３】
図１０は、４コンダクタ３．５ｍｍまたは２．５ｍｍ標準音声ジャックおよびプラグにより行われうる様々な機能の表を示す。しかし、ＵＳＢ、マイクロＵＳＢまたは他のカスタムジャックおよびプラグ装備等の他の標準コネクタが同じ目的に用いられてもよい点に注意しなければならない。３．５ｍｍまたは２．５ｍｍ４コンダクタ接続を利用する場合、主機能接続は上述のように左音声出力、右音声出力、接地、および電力入力／出力でありうる。これらが列挙される順序は、チップ、リング１、リング２、リング３であるが他の接続も可能である。これらの接続は、他の機能を行うために切り替えまたは多重化されうる。左および右の音声アナログ信号は、ＵＳＢプラスおよびマイナス信号になるように切り替えられ、標準ヘッドホンジャックを介したオールデジタル通信リンクが促進されうる。この装備では、ユーザは、標準ヘッドホンを差し込んでアナログ音声を聴取することもできるし、またはＵＳＢインタフェースを外部モバイルデバイスまたはコンピューティングデバイスに接続してデジタル音声およびデータ通信を行うこともできる。別の代替例は、１つの接続にアナログ音声出力を提供し、シリアルアナログまたはデジタルデータ通信のために第２音声チャンネルを代わりに使用することである。そのようなデータ通信は、一方向のみであってもよいし、両方向であってもよく、アナログデータ通信信号方法であってもよいし、またはデジタルデータ通信信号方法であってもよい。
【００３４】
本発明では、特に小さなサイズおよびコストの削減を達成するために単一のジャックが好ましいが、多数の音声およびデジタルデータ通信方法、周辺機器に対する相互接続、充電方法、および外部デバイスに対するまたは外部デバイスからの電力の送達が、１つ以上の接続を使用して実装されてもよい点に注意しなければならない。また、アナログ情報およびデジタル情報、音声信号および電力信号の通信を、全て無線接続を使用して実装できることにも注意しなければならない。
【００３５】
無線電力伝送の場合、外部充電器と内部充電式バッテリに接続された充電回路との間に誘導結合、磁気結合、または容量結合を行いうる。他のオーバーザエア無線再充電技術も本発明により想定される。この場合には、聴診器が充電パッド、ドッキングデバイス上に置かれ、または聴診器内の充電回路に結合された無線信号に物理的に近接して置かれてもよい。同様に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ音声、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデータ、Ｗｉ‐Ｆｉまたは他のカスタムまたは無線標準等の無線の性質による標準のデジタルデータ通信を用いて聴診器との間で音声およびデータ通信信号が伝送されてもよい。
【００３６】
図１１は、聴診器の発明の新規な態様を示し、この新規な態様は、ユーザが利用でき、ユーザにより制御されるフィルタおよび信号処理設定、ならびにそのような設定のためのユーザインタフェース設計である。本発明は、心臓、肺および他の体内音信号の処理に適した音声フィルタを実装するために、アナログおよび／またはデジタル信号処理を利用する。従来の聴診器では、機械的でも電子的でも、ユーザが調節できない限られた数のフィルタを提供することが伝統であった。通常「ベル」と呼称される低周波数聴取のためのフィルタと、通常「ダイアフラム」と呼称される高周波数聴取のためのフィルタがある。ベルフィルタは通常、心音のために用いられ、ダイアフラムフィルタは、肺音または心臓弁を聞くために用いられる。一部の電子聴診器には全周波数フィルタ設定もあり、より広範囲の音声周波数が聞き手に伝送されうる。
【００３７】
図１１には、より高度でフレキシブルなフィルタおよび／またはボリューム設定機構およびユーザインタフェースが提示される。これは、従来のベルおよびダイアフラムモードからの重要な脱却である。図１１Ａには周波数スケールが示され、信号処理サーキットリおよびソフトウェアにより通される一連の周波数が、通常はＬＥＤのインジケータにより、水平の周波数スケール上に示される。任意に、通常はヘルツで測定される具体的数値測定によりスケールを特定することができ、または具体的スケール数値指示は省略されて、インジケータがユーザに周波数範囲だけを簡略化された様式で示し、より低い周波数、より高い周波数または周波数スケールの他の選択された範囲が信号処理機能により伝送またはフィルタリングされていることを示してもよい。ユーザはこれらのフィルタ設定を設定し、自分の好みに合わせて周波数範囲をカスタマイズし、設定をメモリに保存することができる。あるいは、様々なフィルタが存在し、ユーザに提供されて、ユーザが所与の生理的現象を聴取するためにどの周波数を使用するかを容易に選択できる機構を提供してもよい。図のような聴診器上の周波数スケールの提示は新規である。以前には、ベル、ダイアフラムおよび／または全範囲についてのはるかに簡単な指示が提供されていた。
【００３８】
図１１Ｂには、信号処理機能およびフィルタのよりグラフィカルな表示が示される。このよりグラフィカルな表示においては、フィルタ帯域幅および振幅のより正確な表示が示され、帯域幅が周波数スケールに沿って示され、振幅がマグニチュードまたはデシベルスケールに沿って示されている。選択されたフィルタが変更されると、使用されている特定のフィルタが示されまたは強調されうる。このようなフィルタ特性は、「伝達関数」または「ボード線図」として知られる。この表示は、ユーザが選択するために利用可能な様々なフィルタの複数の伝達関数を示すことができ、ユーザが複数のフィルタの中から特定のフィルタを選択することを可能にする。したがってグラフィカルユーザインタフェースを用いて、ユーザが選択するための複数のフィルタを提示することもでき、または現在使用されている特定のフィルタを示すこともできる。あるいは、複数のフィルタが示され、現在使用中のフィルタが強調されてもよい。
【００３９】
図１１Ｃは、ユーザがタッチスクリーンを用いて伝達関数プロットをドラッグして自分の特定の聴取ニーズに合わせることができる、グラフィカルユーザインタフェースに対するさらなる強化を示す。より低い周波数のカットオフ周波数を左右にドラッグすることができ、より高いカットオフ周波数を左右にドラッグすることもでき、ボリュームまたは振幅を上下にドラッグすることもでき、振幅は通過帯域全体で均一であるか、または振幅は一部の帯域がより大きく他の帯域はより静かであるようにセグメントに分割される。
【００４０】
ドラッグ操作は、タッチスクリーンを介して行われてもよいが、代替法も含まれる。ビルトイン加速度計が使用されてもよく、聴診器の角度を用いてカットオフ周波数および／または振幅曲線がシフトされてもよい。加速度計によるもう１つの方法は、左右上下に振る動作を用いて曲線を所与の方向に「クリックする」ことである。
【００４１】
図１１Ｄは、任意のフィルタ、ボリューム、振幅または信号処理設定を後で簡単に呼び出すために具体的メモリ位置に保存する能力を示す。設定メモリは、数値的に標識することもできるし、または設定メモリごとにテキスト名を使用して、心臓、弁、ライン、頚動脈雑音、または臨床設定において意味のある他の特定の標識等の特定の臨床診断機能に関連して標識されてもよい。
【００４２】
図１１で説明されるユーザインタフェースは、聴診器自体の上に、好ましい実施形態では上面に置かれたディスプレイに表示される。あるいは、モバイルデバイスもしくはコンピュータ上でユーザインタフェースが行われ、聴診器に設定が伝送されてもよいし、または音声ストリームもしくは信号が受信されたときにモバイルにおいて実装されてもよいし、またはモバイルメモリから受信および読み出しされてもよい。
【００４３】
図１１は、現在使用される先行技術に対するデジタル聴診器およびデジタル信号処理の性能の進歩を示す。ベルおよびダイアフラムパラダイムは、機械式聴診器の非常に限定的な機械的フィルタリング性能を反映した。電子聴診器が用いられるようになっても、ユーザインタフェースが旧来のパラダイムを維持しなければならず、簡略化されたオプションセットをユーザに提示しなければならないというのが常識であった。したがって電子聴診器のユーザインタフェースは、デジタル信号処理が可能にする強化されたオプションをユーザに提供してこなかった。本発明は、聴診器上でフィルタを設定するためおよび具体的臨床応用とユーザの特定の聴取ニーズとの両方に合わせてフィルタをカスタマイズするためのはるかに強力なオプションセットをユーザに提供する点で新規である。フィルタおよび信号処理の臨床分類および区分を越えて、ユーザインタフェースおよびフィルタ設定性能を用いて、聴診器信号処理を聞き手のヒアリングおよび聴覚ニーズを満たすように調節し、特定のユーザの聴力欠損にも適応させることができる。
【００４４】
図１２は、聴診器の信号処理性能を設定またはプログラミングするためのさらなるユーザインタフェースおよび方法を示す。この装備では、聴診器は、有線または無線通信リンクを介してタブレット、携帯電話もしくはコンピュータに、またはＷｉ‐Ｆｉまたは無線リンクを介して遠隔コンピュータシステムに接続される。この装備では、ユーザは、タブレット、携帯電話またはコンピュータ上で所望の聴診器信号処理設定を選択またはプログラムすることができ、または聴診器に対する直接無線リンクによりそのような設定にアクセスすることができる。このようなフィルタ設定は、グループまたはライブラリからの利用可能なフィルタに基づいてもよいし、ユーザインタフェース手段上で選択または設定できるカスタマイズ可能なフィルタであってもよく、当該手段は、タブレット、携帯電話、コンピュータまたはリモートサーバである。設定は、心音、肺音、頚動脈雑音、腸音、胎児音等、臨床ニーズまたは定義に基づきうる。特に、心音の設定は、第３心音、心不全、弁音、雑音検出、雑音などにより明確に区分されてもよい。肺音は、肺炎または喘息等の病気区分で区分されてもよいし、または乾性ラ音、湿性ラ音、ラ音などと区分されてもよい。あるいは、前述し図１１に示したようにユーザが具体的必要性に合わせてフィルタ特性を調節およびカスタマイズすることができ、メニュー選択、キーボード入力またはタッチインタフェース設定等のユーザインタフェース手段がタブレット、携帯電話またはコンピュータを介して行われうる点が以前とは異なる。
【００４５】
図１２は、聴覚障害をもつユーザの具体的要求および聴覚要求に合わせて聴診器の信号処理特性を適合および調節する可能性をさらに示す。この場合、具体的ユーザの聴覚障害によって、臨床区分または生理的区分がさらに調節されてもよい。図１２は、タブレット、携帯電話またはコンピュータ（以下では「モバイルデバイス」とも呼称する）に接続されたイヤホンを示す。それから聴力検査が当該モバイルデバイスで実施され、その結果を用いて、聴診器の信号処理およびデジタルフィルタリング設定が適宜調節される。具体的には、ボリュームおよび増幅の範囲ならびに具体的周波数帯域振幅をユーザの聴覚の任意の欠損に合わせて適合できるように、聴診器のボリューム設定が調節されてもよい。あるいは、専門家により行われまたはユーザにより以前に行われた聴力検査からのデータが、聴診器プログラミングソフトウェアのフィルタ調節データにダウンロードされ、または外部ソースからインポートされ、このデータを用いて以前にまたは別個に実行された聴覚検査にしたがって聴診器の信号処理およびフィルタが修正されてもよい。このように本方法により、ユーザによる聴診器の調節時にローカルに実施される聴力検査にしたがって、またはユーザもしくは聴覚学専門家が以前に実施した聴覚検査に基づいてカスタマイズされるように、ユーザが聴診器フィルタリングのフィルタリング特性または信号処理を調節することができる。
【００４６】
ユーザの聴取選好または聴覚欠損をカスタマイズするために適用される適合フィルタは、標準フィルタに適用される「グローバル伝達関数」として適用されうる。したがってユーザは、自分の聴取ニーズに合わせた適合をプログラムし、心臓、肺などに関する前述の選択選好にしたがって特定のフィルタを個別に選択することができる。この同じグローバル適合は、聞き手の個人的選好を含む任意の理由で行うことができる。
【００４７】
図１２は、データファイルまたはデータ構造を示し、そのコンテンツは、外部デバイスから聴診器にダウンロードまたは転送されるデジタルフィルタまたはデジタル信号処理機能を特定するために働く。デジタルフィルタは、係数またはデータテーブルにより定義されるのが慣例である。本発明は、これらの係数に加えて、ユーザインタフェースデータ、表示データ、およびユーザインタラクションデータを含むようにデータ構造を拡張する。この場合には、データという用語は、聴診器ソフトウェアにより必要とされる任意の情報を意味することが企図される。したがって、所与のフィルタに関するデータ構造は、図１１Ａのフィルタの周波数応答の表示でどのＬＥＤが点灯されるか、もしくは所与のフィルタがどのように図１１Ｂまたは図１１Ｃに示すようにグラフィカルに表現されるか、および／または所与のフィルタ設定に使用されるラベルまたは名前等の情報、などの要素を含む。このような総合的データ構造は、聴診器により用いられるデジタル信号処理仕様が信号処理特性を定義するだけでなく、ユーザにより用いられる俗称もしくはラベル、またはユーザフレンドリーな聴診器ユーザインタラクション体験を促進するディスプレイ設定も定義する、豊かなデータセットを提供する。フィルタデータファイルまたはデジタル信号処理仕様に含まれるさらなる情報の要素には、聴診器とのユーザインタラクションの要素も含まれる。例えばこの情報は、最も好適な信号処理またはフィルタ設定、任意の所与のフィルタ間の切り替えのシーケンス、ならびに聴診器の使用およびフィルタの設定を促進するその他のデータを含みうる。例えばユーザは、デフォルトでまたは聴診器を最初にオンにしたときに使用される特定のフィルタを有してもよいし、またはユーザは、フィルタ機能のより大きいセットの中の主に好ましい２つのフィルタを有してもよく、データ構造がそのような情報を含む結果、ユーザは好みのフィルタの間で簡単に切り替え、より好ましくないフィルタを使用するためにさらなるアクションによってフォルダライブラリをより深く検討できる。
【００４８】
したがって明確のため、データファイルまたは構造は、信号処理係数またはアルゴリズムを含むだけでなく、フィルタ選択肢がディスプレイ上にどのように提示されるかに関するユーザインタフェース情報、さらにデフォルトおよび好みのフィルタの特定、選択肢をスクロールする際にフィルタが提示される順序、フィルタのラベルおよび名前、ならびにフィルタおよびボリューム設定を操作および選択する際のユーザの聴診器とのインタラクションを推進するその他のデータ等のユーザインタフェース挙動も含む。
【００４９】
したがって本発明は、聴診器において音声信号を処理するための非常に新規な性能を提供し、拡張されたフィルタセット、および各フィルタ内の拡張された調節セット、ならびにそれらのフィルタを選択および設定する複数の手段を提供する。本発明は、聴診器のメモリに保存されるフィルタまたは信号処理機能のライブラリまたはセットを提供することにより、またはインターネットからダウンロードできるもしくはモバイルデバイスから聴診器に転送できるライブラリおよび機能を提供することにより、このようなフィルタを選択するための簡単化された手段も提供する。
【００５０】
図１３は、様々なフィルタの振幅特性を所与のフィルタの周波数帯域にしたがって調節できる、本発明において実装されるデジタル信号処理のさらなる利点を示す。このような調節は、作成されて予めプログラムされてもよいし、または聴診器メモリに保存された標準のフィルタまたはカスタムフィルタに後でプログラムされ、信号処理サーキットリにより行われもよい。人間の聴覚は、周波数および音声スペクトル全体にわたる感度に関して均一でないことがよく知られている。これらの変動は、フレッチャーマンソン曲線として知られるものにより特徴づけられ、これらの変動は音響心理学的でもある。図１３には、例示のみを目的とする３つのフィルタが示され、フィルタＡ、フィルタＢ、およびフィルタＣの各々につき帯域幅および振幅の両方が異なる。このような設定は、人体が異なる周波数を異なる割合で発する可能性を考慮したものである。フィルタ間で振幅設定を変更できるようにすることで、聴診器上の所与のボリューム設定によってユーザに均一な聴取経験を提供できる。したがって図では、フィルタＡが通す人体からのより低い周波数信号は、フィルタＢが通す中間の周波数よりも振幅がはるかに大きい。フィルタＡの振幅をフィルタＢの振幅よりも低く設定することにより、聞き手は、フィルタＡにより通された体内音をフィルタＢにより通された体内音と等しい大きさで知覚する。したがって、フィルタ振幅が音響心理学的現象と体が異なる周波数を異なる大きさのレベルで発する事実との両方を補うことができるようにすることにより、ユーザが聴診器の所与のボリューム設定レベルで異なる周波数の信号を聞き、そのボリューム設定を多様なフィルタ設定で快適に感じることができる。そうでない場合には、ボリューム制御の所与のボリューム設定で、１つのフィルタにより通された音が大きすぎ、異なるフィルタにより通された音は小さすぎるように聞こえるであろう。
【００５１】
図１３ａは、図１３Ａ中に全て「モバイル」のラベルで示されたスマートフォン、タブレットまたはコンピュータ等の中間モバイルデバイスを用いた、聴診器音の信号処理のためのさらなる装備を示す。この装備では、聴診器音は聴診器内で任意にフィルタリングされまたは部分的にフィルタリングされ、有線または無線でモバイルデバイスに伝送され、さらなるフィルタリングソフトウェアが、モバイルデバイス内でさらなる信号処理を実行し、その結果がヘッドホンを介して聞き手に再生される。この装備では、聴診器ユーザインタフェースは、モバイルデバイスおよびタッチスクリーンインタフェースで可能なユーザフレンドリーなアプリの力とユーザインタラクションを利用して、主にモバイルデバイスを介して行われる。したがって聴診器は、大部分において周辺音声感知デバイスになり、ユーザインタラクション機能およびデジタル信号処理機能の多くがモバイルデバイスで行われる。任意に、そのような機能が、聴診器とモバイルデバイスとの間で共有されてもよい。聴診器の特徴の多くをモバイルデバイスに担わせることにより、聴診器に必要な実ハードウェアの大きなコスト節約が可能である。したがって本発明は、聴診器とモバイルデバイスとの間に機能を分ける性能を含む。
【００５２】
上に提示したフィルタ選択プロセスの従来の聴診器からの脱却は、重要な新規ステップである。歴史的に聴診器ユーザインタフェースは、忙しい臨床医に提示される選択肢を簡単化するためにベルおよびダイアフラムパラダイムを維持している。ベルおよびダイアフラムフィルタリングパラダイムは医療に深く浸透しているため、臨床医が周波数、帯域幅、および周波数応答等の概念を理解しなければならないフィルタリングオプションのより複雑な表示は、臨床医が迅速に作業でき、簡単なユーザインタフェースを使用し、電子聴診器の機能を以前に使用されていた機械式聴診器の機能と関連づけることができるニーズと完全に矛盾すると聴診器設計者は常に主張してきた。電子聴診器におけるデジタルフィルタリングおよび信号処理は、従来の機械式聴診器の音声および周波数特性に可能な限り密接にマッチし、これをモデルとしまたは模倣しなければならないと一般的に教示されている。したがって電子聴診器において以前に用いられている帯域通過フィルタは、ベルまたはダイアフラムと標識され、具体的な機械式聴診器の特定のベルおよびダイアフラム特性の非常に具体的な周波数応答特性、または少なくともベルもしくはダイアフラム伝達関数の理想形にマッチするように設計されている。本発明は、電子聴診器のデジタルフィルタを理想的な機械式聴診器または実際の機械式聴診器のものにマッチするようにモデル化することは、一世紀以上にわたり用いられてきた機械式聴診器の欠点がフィルタリング機能のより新しい実装において実際に望ましいことを示唆する点で、この従来の教示から脱却する。しかし、従来の機械式聴診器のフィルタリングおよび音声伝送特性は、空気チュービングを介した聞き手の耳への音の伝送の限界、ならびに機械式デバイスのベルおよびダイアフラムの合理的な形状および寸法に対する限界によって大きく妨げられる。したがって、そのような不完全な伝送特性にマッチし、これをモデルとしまたは模倣するデジタルフィルタを作製すれば、下方カットオフ周波数、上方カットオフ周波数、帯域幅、振幅設定などを含むフィルタ特性に基づくフィルタパラメータの生成および設定を可能にする利点が失われる。本発明のステップは、従来のフィルタ特性および設定を除去し、機械式聴診器のモデルではなくより純粋に数学的な概念として帯域幅および伝達関数をフィルタの基礎とすることである。
【００５３】
ユーザインタフェースに関しては、電子聴診器は、以前にはベル、ダイアフラムまたはそれらの臨床等価物である心臓および肺等の設定に限定されており、非常に簡単なオプションのセットを与える。したがって、フィルタ帯域幅を周波数もしくはＨｚスケールまたはグラフィックディスプレイに表示するための様々な手段が提供される本発明に開示する方法は、聴診器上にこれまで提示されたことのない新規なユーザインタフェース設計である。
【００５４】
本発明のもう１つの固有の特徴は、カスタマイズされたまたは具体的な信号処理方法またはデジタルフィルタを作成する性能を前提として、本発明が、非常に具体的な用途または所与のユーザの好みに合わせて設定および設計された具体的フィルタを共有または配信する方法を提供することである。したがって、本発明のもう１つの固有の態様は、デジタルフィルタを共有または配信する方法である。そのステップは、以下の通りである。
【００５５】
ユーザは、前述のユーザインタフェース方法の１つにより許容されるように、フィルタの具体的特性を選択し、フィルタのパラメータを特定する。次にユーザは、この設定を保存し、フィルタに任意に名前を提供する。名前は、所与の臨床医に関する名前、または所与の病理に関する名前など、任意とすることができる。そのような命名は、ユーザ次第である。次のステップは、フィルタを保存し、フィルタを任意にサーバにアップロードし、または電子通信手段を介してフィルタデータを１人以上の他のユーザに送信することである。それから受取人またはウェブサイトの訪問者は、前述の通信方法の１つを用いて、こうして設計されたフィルタをダウンロードし、自分の聴診器メモリにロードすることができる。したがってこのプロセスは、信号処理アルゴリズムまたはデジタルフィルタを定義し、保存し、アップロードまたは共有し、他人がそのアルゴリズムまたはフィルタを他の聴診器にロードすることを可能にする方法を提供する。
【００５６】
このようなフィルタの共有のための１つの応用例として教育的場面が考えられ、教育者が非常に具体的な、特定の体内音を特定の方法で強化するフィルタを定義して、学生のより良い学習を促進することができる。もう１つの応用例は、研究者が固有の研究プログラムのニーズを満たすフィルタを設計し、同じ測定を行う必要のある他のチームメンバーにフィルタを配信したいと考える場合である。このようなフィルタに対する第３のニーズは、Ｌｅｆｔ  Ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＬＶＡＤ）メーカー等の会社がＬＶＡＤの故障または性能低下を検出するためにＬＶＡＤからの音を検出するように特に調整されたフィルタを定義する場合である。それからメーカーは、具体的なＬＶＡＤの性能を検出する用途で、現場の臨床医および技術者のために具体的フィルタを現場に投入しうる。したがって、フィルタを定義し、他のユーザが自分の聴診器にダウンロードするために利用できるようにすることが望ましい多くの応用例がある。これらの全ての応用例において、フィルタがベルもしくはダイアフラムまたはその他のそのような単純なカテゴリに限定される従来のアプローチは、デジタル信号処理およびデジタルフィルタリングを用いて聴診器の音を調整する可能性を完全に無視するものである。
【００５７】
新たなフィルタを聴診器へロードするさらにもう１つの方法は、デジタルフィルタ設計者がＭａｔｈｗｏｒｋｓのＭａｔｌａｂソフトウェア等の第３者ソフトウェアパッケージを使用して、フィルタの係数を設計しまたは聴診器音の信号処理のための完全に新たなアルゴリズムを設計する方法である。アルゴリズムを開発する際には、高水準言語またはアセンブリ言語で記述されるコンピュータコードが必要となることが考えられ、またはＳｉｍｕｌｉｎｋ等のツールを用いて自動的にコードが生成されうる。いずれの場合も、本方法におけるステップは、デジタルフィルタの係数または完全なアルゴリズムのコードを開発し、それからコードまたは係数を聴診器の聴診器信号処理ハードウェアまたはソフトウェアメモリにダウンロードして、格納および実行し、あるいは体内音の処理に使用することである。これは、フィルタの新たなアルゴリズムを開発する最も困難な手段であるが、本発明は、聴診器がデジタル情報、データ、コードおよびソフトウェアを外部デバイスから聴診器メモリへ通信する手段を含む点でそのような性能を提供する。このような方法には、聴診器とモバイルデバイス、コンピュータ、外部メモリ、サーバならびに他の外部デバイスおよびシステム等の他のデバイスとの間でデジタルに情報を通信するための本発明に開示した全てのステップを含むことができることに注意しなければならない。したがって通信リンクを用いて、フィルタおよび信号処理アルゴリズムならびにデータが聴診器に伝送される。
【００５８】
本発明は、様々なレベルのフィルタ許可を提供する様々なモデルまたはバージョンの聴診器をプログラムすることを可能にする。したがって、同じ聴診器を、１つのフィルタ設定だけを可能にするようにプログラムすることができる一方で、別のモデルは複数のフィルタをプログラムできるようにプログラムすることができる。これは、ソフトウェアおよびフィルタ許可を通じた価格差別化を可能にする。
【００５９】
図１４は、聴診器を聴診器型ヘッドホンまたは普通のヘッドホンに取り付けるステップをさらに詳しく示す。聴診器は、非常に都合よくヘッドホン接続ができるジャックを有する。図１４には、聴診器型ヘッドホン、インイヤヘッドホンもしくはイヤホン／イヤバッド、またはオンザイヤもしくはオーバーザイヤヘッドホンを含むがこれに限定されない複数のタイプのヘッドホンを聴診器に接続する能力が示される。使用されているヘッドホンのスタイルに関わらず、プラグが通常の活動の間に聴診器から簡単に外れないようにプラグの聴診器に対する強力な接続を促進するリテーナ手段が開示される。これは、プラグと聴診器との間に、接続ジャックに挿入されるプラグに通常伴う取り付け力を上回る取り付け力を提供する。本発明は、いくつかの異なる保持手段を含む。プラグ挿入を保持するために、プラグまたはプラグ上のコンダクタに力を加えるためにネジが使用されてもよい。あるいは、プラグと聴診器との間にネジ取り付けを提供するために、雌ジャックの部位にネジ穴が提供され、雄プラグ上に対応するスレッドがあってもよい。もう１つの代替法は、バヨネット型スロットを提供することであり、この場合にはプラグがバヨネット型エッジを有し、プラグが挿入されてから回転されてバヨネット型取り付け部品が係止される。さらにもう１つの代替法は、雌プラグ穴に隣接して係止穴を提供し、係止穴と係合する対応する係止アームを備えることである。
【００６０】
係止機構またはリテーナ手段は、聴診器とユーザの首の周りに着用されたヘッドホンが組み合わされ、その結果ユーザ側の活動によって聴診器を聴診器型ヘッドホンに取り付けているケーブルまたはチュービングから聴診器が外れうる、聴診器型ヘッドホンに特に有用である。図のように、端にプラグを備えたケーブルが前述のリテーナ手段の１つを用いて聴診器に取り付けられ、または雄ジャックをしっかりと係合する雌ジャック内の自然の力に頼って単に直接差し込まれる。ケーブルまたはチュービングの他端には、ヘッドセットがある上端と聴診器がある下端との両方でケーブルまたはチュービングをしっかりと保持できるように、類似または同一のリテーナ手段がジャンクションに置かれうる。ジャンクションに置かれる保持手段は任意であり、ケーブルチュービングがジャンクションに永久に取り付けられてもよい。ケーブルチュービングの両端に切り離し機構を提供する利点は、ケーブルチュービングが摩耗しまたは交換が必要となった場合に、両端で切り離して上端のヘッドセットまたは下端の聴診器を交換または補修しなくてもユーザに交換部品／チューブを提供することが非常に簡単なことである。
【００６１】
聴診器型ヘッドホンは、固いチュービングアームを含み、小さなラウドスピーカがイヤチップとともに上部にある。したがって聴診器型ヘッドホンは、先端に出力トランスデューサを有する完全な電気ヘッドホンである。ジャンクションボックスは、他のデバイスに対するさらなる接続または通信を外部的に促進するために、電子サーキットリまたは他の接続を任意に含みうる。無線オプションは、聴診器および／もしくはヘッドホンと携帯電話、タブレットもしくはコンピュータ等の遠隔デバイスとの間のＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉ‐Ｆｉ等の無線通信、または遠隔デバイスに対するＷｉ‐Ｆｉ接続もしくはインターネット接続を提供する。上述のデバイスおよびシステムのいずれかに対する有線接続を提供するために、ジャンクションにジャックが任意に含まれてもよい。ジャンクションは、充電器を接続する手段をさらに任意に含むことができ、その場合には充電器が聴診器内のバッテリを充電することができ、またはジャンクションは、聴診器に給電しまたは聴診器にバックアップ電力もしくは再充電電力を提供する１次バッテリまたは再充電可能バッテリをジャンクション内に含むことができる。ジャンクションは、硬い上腕チュービングスタイリングを有する聴診器型ヘッドホンを携帯電話用のヘッドセットとして使用することもできるように、マイクロホンも含んでもよい。ジャンクションは、ジャンクション内のサーキットリが聴診器と通信する、音声またはデータ記録等の多数のさらなる機能を含みうる。
【００６２】
図１５は、聴診器が無線ヘッドホンまたはイヤホンと無線で通信でき、および／または携帯電話／タブレットまたはコンピュータ等のモバイルデバイスと通信できる、無線リンク装備を示す。この装備では、ハンドヘルドの無線聴診器が可能である。遠隔医療または遠距離聴取を促進するために、さらなる無線リンクまたは代替的な無線リンクが、Ｗｉ‐Ｆｉまたは長距離通信プロトコルを介してインターネットに提供されてもよい。無線リンクが複数のデバイスを接続する場合、複数のポイントツーポイント無線通信が可能であるように、マルチリンクプロトコルが必要である。
【００６３】
図１５は、体内音を感知するための聴診器または聴診器センサがモバイルデバイスに物理的に取り付けられまたは連結されて１つの連続したユニットを形成する物理的装備を示す。この場合、聴診器は、前述のような生理学的測定のための他の周辺機能を任意に含む。
【００６４】
図１６は、異なるモジュールを積層し取り付けてモジュラ積層体を形成することができる、聴診器の物理的構造の実装を示す。図１６には、モジュールＡ、モジュールＢ、モジュールＣの３つのモジュールが示される。モジュールを積み重ね、異なるモジュールを互いに取り付けることにより、モジュールを取り付けたときに係合する接続部を介して相互に接続することができる。本システムは、例えばモジュールＡを直接モジュールＣに接続し、モジュールＢを省略できるなど、モジュールを積層体に含めまたは積層体から除去することができる点で柔軟性を提供する。モジュール間の相互接続は、従来のボード間コネクタまたは１つの回路と上または下の回路との間のスプリング入りコンタクトにより実装できる。モジュール積層体は、様々なモジュールをまとめて保持する係止手段または取り付け手段によって連続したデバイスに固定される。そのような係止手段には、モジュールを通るネジ、モジュール間のラッチ、磁気取り付け、スレッドまたはロッキングラッチが含まれるがこれに限定されない。
【００６５】
モジュールは互いに同じ形状である必要はなく、図のように、モジュールＤとモジュールＣが同じ形状でなくてもモジュールＤがモジュールＣに接続しうる。モジュールＥがモジュールＤに接続しうることがさらに示される。したがって本発明は、相互に接続された積層モジュールの柔軟な装備を含む。
【００６６】
図１７は、外部モジュールが聴診器に差し込まれる、拡張性能の別の実施形態を示す。取り付け手段は、クイック接続または切断装備であってもよいし、または、ヘッドホンケーブルに関して図１４に示した前述の保持リテーナ手段のうちの１つであってもよい。取り付けられたときには、外部モジュールは、前に開示した相互接続を介して聴診器本体に機械的および電気的に接続される。
【００６７】
図１８は、聴診器用の外側保護ジャケットの本発明のさらなる詳細を示す。カプセルが、聴診器の動作に必要な電子部品の全てまたは多数を収容する。カプセルは、聴診器の最も高価な要素を再利用するためにリサイクルすることができる。外側カバーは交換でき、内側のカプセルをカバーする。底部の患者接触面も交換できる。したがって外側カバーまたはジャケットおよび／もしくは患者接触面は使い捨てアイテムを提供でき、これらは患者間のバクテリアの感染を防ぐために臨床用に無菌の形で提供することができる。内側カプセルは、外側部品の交換の間に電子聴診器の使用可能期間を制限するために、バッテリ、サーキットリおよび内部ソフトウェアを任意に含みうる。使用、無菌交換イベント、無菌カバーの交換と交換の間の使用期間、バッテリレベル、使用回数および他の使用データをデバイスが知的にモニタできるように、電子機器は、外側カバーの着脱を検出するセンサを任意に含みうる。このようなデータを用いて、清潔さを維持するための最善の実施および必要なプロトコルの遵守についての報告をモニタできる。加速度計データを含むことによってこれをさらに強化しうる。この方法では、カプセルは、聴診器の動きを検出できる。したがってカプセルは、聴診器が所定の距離を越えて移動したことを検出でき、これによって聴診器が複数の患者に使用されていること、または病院内の部屋から部屋へ移動されていることが示唆される。これは、聴診器が１つの空間または部屋だけで使用されるようにする方法および／または無菌カバーを使用前に交換しない限り１つの場所だけで使用されるようにする方法を提供する。聴診器が移動されていること、または他のイベントが発生しているため、再度使用する前に無菌カバーを交換するかもしくは再クリーニングおよび再設定のためにユニットをリサイクルビンに入れなければならないことをユーザに思い出させるために、聴診器の動作が無効化され、またはユーザに警告が出されうる。このような方法は、本開示に記載されるサブスクリプション方法と組み合わせることができる。
【００６８】
図１９は、本発明により想定される様々なユーザインタラクション方法を示す。ハウジングの側部のまわりに都合よく位置するのは、動作を引き起こし聴診器への入力を提供する、押しボタンまたはタッチパッドである。これらのボタンは、側部のまわりに位置するのが好ましいが、聴診器ハウジング上の任意の都合のよい場所に任意に配置することができる。ディスプレイが提供され、ディスプレイはタッチスクリーンインタフェースを任意に含むことができる。聴診器内部では、加速度計が角度、動きおよび向きの感知を提供し、これをユーザ入力に使用することもできる。例えば聴診器を回転式にひっくり返すことを用いて、フィルタリング動作を変更できる。このような回転式運動は、ベルモードとダイアフラムモードとの間で変更するために機械式聴診器のヘッドを回転させる際に行われる動作を模倣するようなものとなる。同様に、聴診器フィルタ設定も例えばそのような回転運動によって変更されてもよい。他の加速度計ベースのインタラクションは、聴診器を起動しまたは聴診器をスリープもしくはスタンバイモードにするために聴診器を振ることであってもよい。音声インタラクションまたは音声誘導操作を提供するためにマイクロホンを含むことができ、またはユーザを識別するための音声識別のためにマイクロホンが使用されてもよい。
【００６９】
図２０は、データ通信の手段として音声信号を使用した、本発明と他の機器との間のデータ通信をさらに詳しく示す。音声信号の使用は、非常に多くのデバイスが音声を利用し、音声信号を出力する性能を持つという理由から極めて好都合である。これには携帯電話、タブレットおよびコンピュータが含まれ、その全てが図２０にモバイルとして示される。したがって、本発明に伝送するために図２１に示すようにデジタルデータを音声信号に変換することは好都合である。図２０に示すように、本発明は聴診器であるのが好ましいが、本発明は聴診器に限定されず、本明細書に開示される本方法は、デジタルデータの通信のために音声信号を利用するように適合された任意のデバイスに当てはまる。
【００７０】
音声データを通信手段として使用する際に含まれるステップが、図２０に示される。一方法では、サーバからの情報がデジタル音声信号に符号化され、携帯電話、タブレットまたはコンピュータを含みうる「モバイル」と標識された中間デバイスまたはローカルデバイスへ伝達される。デジタル音声データファイルは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等のＵＳＢ音声または無線手段を介して目的デバイスにデジタル的に伝達されており、このような通信はデジタル形式である。あるいは、デジタル音声データがアナログ音声ストリームに変換され、目的デバイス上の音声ジャックにケーブルを介して接続されたモバイルデバイスのヘッドホンジャックに出力される。したがってサーバは、デジタル音声ファイルの形式のデジタル情報を、デジタルまたはアナログ形式のいずれかまたはそれらの組み合わせにおいて、目的デバイスに送信することが可能である。サーバは、中間モバイルデバイスの必要を回避して、インターネット、Ｗｉ‐Ｆｉまたは他の直接接続を介して目的デバイスと任意に直接通信することもできる。
【００７１】
この装備の美点は直感で分かるものではなく、それ故本通信技術の真の新規性を表す。その理由は、インターネット上で利用できる無数のデジタル音声送達サービスがあるためである。その例には、Ａｐｐｌｅ  ｉＴｕｎｅｓ、Ｓｐｏｔｉｆｙ、Ｓｏｕｎｄｃｌｏｕｄおよび他のサービスが含まれる。デジタル音声を再生する能力は、インターネット閲覧ソフトウェアにも含まれる。したがって、デジタル音声の再生は、追加の解読ソフトウェアまたはドライバもしくはプラグインを必要とせずに、今日インターネットに接続されたほとんどデバイスによって良好にサポートされる。デジタルデータのデジタル音声ファイルへの変換は、様々なサイトで行うことができる。図２０に示すように、データがデジタル音声ファイルまたは「楽曲」に符号化され、サーバにアップロードされうる。あるいは、デジタルファイルは必要に応じてサーバ上で符号化され、それから楽曲が直接またはモバイルを介して目的デバイスに伝送されうる。最後に、デジタルデータがサーバからダウンロードされ、またはモバイルデバイス内のソフトウェアに組み込まれ、それからデータがモバイルデバイス上で楽曲またはデジタル音声ストリームに符号化され、接続された聴診器に曲を再生することにより目的デバイスに伝送されうる。この音声符号化の美点は、上述の音楽サービスが音楽および楽曲の購買を提供することである。したがって目的デバイスのユーザは、そのような広く使用されている音楽サーバからデジタル情報を非常に便利に購買し、自分の目的デバイスに便利にダウンロードすることができる。したがってデジタルデータの供給者は、専用電子商取引プラットホームに一切投資する必要も、モバイルデバイスにカスタマイズされたソフトウェアをインストールするエンドユーザを獲得する必要もなく、何百万ものユーザによって広く使用されている音楽サービスのサービスを無料または有料デジタル情報の配信媒体として利用することができる。したがってこの楽曲配信方法は、既存の音楽配信組織で顧客が確立するかまたは既に確立している支払いおよびメンバシップを利用して、ソフトウェア、機能、ライセンス、サブスクリプションなどの販売のプラットホームを提供する。楽曲がデバイスに再生され、デバイスのビルトインマイクロホンによって検出されてもよい。そのような方法では、他の形式の無線通信および複雑なプロトコルを必要とせずに、デジタルコンテンツ、サブスクリプションまたは情報が、ライブイベントにおいて、電話で、または特定の場所でデバイスに伝達されうる。
【００７２】
図２１は、デジタル形式とアナログ形式との間の暗号化および復号の概略的な形態を示す。デジタル情報をアナログ音声ストリームにインクリメントする上での課題は、アナログストリームの平均またはＤＣ成分がオフセットされ、アナログ音声情報を復号することが困難になりうることである。本発明は、最終的アナログ音声ストリームを非常に低コストのソフトウェアまたはハードウェア技術により復号できるように、音声暗号化ソフトウェアがデジタルデータを暗号化しまたはデジタルデータをアナログ音声ストリームに変換する能力を提供する。１つの例示的方法として、ベースラインまたはゼロＤＣドリフトを補償する符号化を作成することによって、結果として生じた音声ストリームが、ゼロクロッシングを都合よく用いてアナログストリームをデジタルデータストリームに復号できるように補償されうる。
【００７３】
さらなる形式の音声暗号化は、ビデオのサウンドトラックまたは楽曲の音の中にメッセージデータを埋め込むことによって行われる。このような場合、デジタルメッセージまたは制御データは、通常のサウンドストリームに隠されまたは符号化され、聞き手に聞こえなくても聞こえてもよい。このような符号化では、受信デバイスが入来音声ストリームを解析し、デジタルメッセージを読み出すために音楽またはサウンドトラックを除去するために、音声をフィルタおよび復号する。それから、受信デバイスにおいて制御またはメッセージング機能を実装するためにメッセージが用いられる。このような方法は、ビデオまたは楽曲と同期してデバイスに制御メッセージを送信するのに適する。これはインターネットを通じて実装でき、またはライブの設定で行うことができ、その場合には受信デバイスがマイクロホンを介してメッセージを受信し、パブリックアドレスまたはオーディトリアムサウンドシステムに送出される特別な符号化された音に実時間で反応しうる。このようなメッセージは、ライセンスまたはサブスクリプションキーおよびメッセージ、クーポン、または有価物を取得または購買する権利を搬送する他のメッセージを含むことができる。これにより広告主または組織は、団体または個人に対し、所定の時間および場所またはイベントに居ることに基づいて報酬または提案を送出しうる。同方法は、ラジオもしくはテレビジョン放送に、またはインターネットを通じて適用されうる。本方法により、任意の目的で音声ストリームを介してデジタルデータまたはメッセージを送信することができる。
【００７４】
図２２は、サブスクリプションがアクティブであるか非アクティブであるかに基づいてある機能を行うことを有効化または無効化されるサブスクリプションデバイスを提供することである、本発明の別の態様を示す。図２２では、サブスクリプションデバイスが目的サブスクリプションデバイスと標識されており、電子聴診器、他の医療デバイス、レクリエーションデバイス、台所器具、または機能を行うかまたは複数の特徴を含む他の任意の電子制御デバイスでありうる。
【００７５】
図２２Ａは、サブスクリプションデバイスにおいて任意の所定の時間に動作していることが考えられるサービスのレベルを列挙する。最上レベルには、全ての特徴が機能している完全動作がある。最下レベルではいずれの特徴も動作しておらず、デバイスはいかなる機能も行わない。中間レベルでは、ある特徴が部分的に有効化され、または低下したレベルで提供されてもよい。図２２Ａは、サービスのレベルの包括的リストであることを意図したものではなく、任意の所定の時点でのサブスクリプションサービスのステータスまたはレベル次第でサブスクリプションデバイス内に具体化および提供されうる様々なサブスクリプションのレベルがあることを例示したものである。
【００７６】
図２２には、目的サブスクリプションデバイスが示される。デバイスは、内部バッテリを含んでもよいし、外部ＡＣ電力により給電されてもよい。デバイスの機能を制御し、ユーザが利用できるサービスのレベルを制御するための制御機構でもある内部コントローラがある。デバイスがバッテリで動作する場合、充電式バッテリを含んでもよく、サブスクリプション制御の一部がバッテリを再充電する能力を含んでもよいし含まなくてもよい。デバイス内部には、ライセンスデータ、シリアル番号または他のデータ構造が存在し、これによりサブスクリプションデバイスが識別され、サービス、許可、サブスクリプションのレベル、または任意の所定の時間のサービスのレベルを判断するその他の任意の関連データを格納することができる。
【００７７】
本発明は、サブスクリプションデバイスにより提供されるサブスクリプションサービスを有効化および制御する様々な新規な方法を含む。基本的に、サブスクリプションデバイスは、その機能性がキーの受信により制御される。キーは、サービスのレベル、サービスの継続期間、サービスが行われうる回数、またはサブスクリプションデバイスが機能もしくはサービスを提供しうる範囲のその他の態様を設定する。
【００７８】
最も単純なレベルでは、サブスクライバが、キーパッドまたは他の入力手段を使用してデバイスに情報を直接入力し、これがデバイスにキーを提供する。入力手段は、キーパッドを機械的に操作すること、サブスクリプションデバイスにあるマイクロホンにより検出される音をデバイスに伝送すること、ＮＦＣ等の無線技術、または画像を読み取るなどの光学技術であってもよい。デバイスが時間ベースのサブスクリプションおよび特徴をモニタおよびトラッキングできるように、サブスクリプションデバイスは、ハードウェアもしくはソフトウェアまたはそれらの組み合わせにおいて実装されるカレンダまたはクロックを含んでもよい。電力喪失状態でも重要なサブスクリプション関係情報が失われないように、ライセンス、シリアル番号、クロックおよびカレンダデータは不揮発性メモリに保存される。電力喪失の結果、カレンダまたは時間情報をトラッキングできなくなった場合には、サブスクリプションが無効化されており、サブスクリプションデバイスを再びアクティブ化するにはインターネットまたはモバイルデバイス上の参照クロックとの同期が必要であるか、または、カレンダ時間およびサブスクリプション情報を再確立できるまでデバイスが完全特徴モードまたは部分特徴モードで続けるのを許可するための短期もしくは緊急許可が行われるかを判断するために、本発明はサブスクリプションデバイスに組み込まれたソフトウェアによる決定性能を含む。
【００７９】
サブスクリプションシステムの次に高いレベルでは、ユーザが、携帯電話、タブレットまたはコンピュータ等のモバイルデバイスを使用してサブスクリプションデバイスとやり取りできる。モバイルデバイスは、ケーブルまたは無線を介して、先述の音声データ通信方法、ＵＳＢ等の他のアナログシグナリングまたはデジタルシグナリングを用いて、サブスクリプションデバイスと通信する。いくつかの一般的なプロトコルを挙げると、Ｗｉ‐Ｆｉ、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＮＦＣ通信等の機構を使用した無線通信も可能である。モバイルデバイスを使用して、ユーザは、アプリまたはソフトウェアを介して、直接タッチスクリーン入力を使用して、または、画像もしくは音のキャプチャもしくは指紋等のバイオメトリック認証の使用など、モバイルデバイス上で利用可能な他の入力手段を使用して、サブスクリプション情報を入力することができる。このような画像には、ラベル、クーポンまたは写真を含みうる。音声情報は、音楽、広告、声、ライブイベント、または任意の音源等の任意の音であってもよい。それからモバイルデバイスのソフトウェアまたはアプリが、サブスクリプションデバイスにキーを提供する。
【００８０】
次のレベルでは、サブスクリプション情報がサーバから生じうる。目的サブスクリプションデバイスのサブスクリプション情報を制御するためにサーバに情報が送信され、それからサーバが、インターネットを介してサブスクリプションキーを目的サブスクリプションデバイスに直接送信してもよいし、またはモバイルデバイスにキーを送信し、次にモバイルデバイスが目的サブスクリプションデバイスにキーを送信してもよい。キー発行をトリガするために必要なサーバレベル情報は、サブスクリプションが支払い済みであることをサーバに知らせるためにサーバに送信される支払い情報であってもよいし、ある形式の登録情報がサーバに送信されてもよいし、または無料クレジットに関するある情報がサーバに送信されてもよく、これにより直接または中間デバイスを介して目的サブスクリプションデバイスにキーを送信するようにサーバがトリガされうる。
【００８１】
前述のように情報がモバイルデバイスに入力され、その情報がサーバにアップロードされ、サーバが情報を検証し、直接またはモバイルを介して最終的にサブスクリプションデバイスにキーを送信する、さらなるレベルの複雑性を提供することもできる。
【００８２】
デバイスの有効化には、複数の情報のインタラクションが必要である。デバイス内には、キーが一般的にではなく所与のデバイスをターゲットにしていることを確保するためにキーおよびシリアル番号をマッチするためのシリアル番号またはキー解読ソフトウェアがある。製造または頒布もしくは販売時に、ライセンス番号のデータベースもしくはデータ構造、またはユーザにアクセス可能なものとそうでないものを含むその他の格納された情報が、デバイスに格納されうる。サブスクリプションデバイスに送信されるキーは、一般的な性質であってもよいし、デバイスに格納されたシリアル番号またはライセンスに基づいてキーが所定のデバイスのみに適用可能であるように暗号化されてもよい。
【００８３】
デバイスが解錠され、サブスクリプションレベルに基づいてサービスのレベルが確立されるときには、動作は、時間または日付、所定の動作がデバイスにより行われることが許可される回数により制限されてもよいし、時間、日付およびサービスのレベルの複雑な組み合わせが符号化され所定のキーの中で有効化されてもよい。
【００８４】
あるいは、目的サブスクリプションデバイスは、ある機能を行うか否かを目的サブスクリプションデバイスが自律的に判断できるようにするビルトインリーダまたは通信デバイスを有してもよい。使用されている別個のオブジェクトまたは当該サブスクリプションデバイスに近づけられる別個のオブジェクトにより、決定またはキーが判断されうる。例えば、デバイスは、特定のバーコードを有するオブジェクトがデバイスに挿入されたか否かによって、動作しまたは動作しないものとすることができる。例えば、医療デバイスの場合、何らかの消費可能オブジェクトが検出され、サブスクリプションデバイスに取り付けられまたは挿入されてもよく、デバイスは、有効な消費可能物または承認された消費可能物が購入済みであり、使用されたことを知り、承認された消費可能物が使用された場合にのみサブスクリプションが解錠される。同様に、台所器具では、特に要求されるラベルを有する食品成分または製品がサブスクリプションデバイスによって検出され、次いでサブスクリプションデバイスがデバイスを有効化して動作させる。したがって器具製造者は、顧客が特定の成分を購入または入手したときだけ器具が使用されまたは使用可能であることを確保することもできる。
【００８５】
サブスクリプションデバイスを解錠し、様々な機能を有効化するための複数の方法が本発明により想定される。モバイルデバイスで使用されるときには、モバイルデバイスのキーパッドまたはタッチスクリーンにコードが手動で入力され、キーパッドを備えたサブスクリプションデバイスのキーパッドにキー入力されたとした場合と全く同様にキーがサブスクリプションデバイスに伝送されうる。光入力の場合、モバイルデバイスは、ラベルもしくはバーコード、光コード、具体的場所の写真、具体的オブジェクトもしくは場所の写真、または所定の時間ウィンドウ内で撮影された当該画像を読み取ることが考えられる。ある時間範囲または時間の時間／日付ウィンドウにおいてある場所に存在するモバイルデバイスによってＧＰＳキーが作成されてもよい。したがって、誰かが何を撮影するかおよび／またはそれをどこで行うかおよび／またはそれをいつ行うかに基づいてサブスクリプションが有効化されることもできる。同様に、単に音声コンテンツに基づいて、またはある場所でもしくはある時間ウィンドウ内でキャプチャされている音声コンテンツに基づいて、音声入力が使用されてもよい。サブスクリプションデバイスまたはサービスを有効化するこのような手段により、いずれも時間に関わらず行われるかまたはリクエストされた時間ウィンドウ内で行われる、あるイベントへの参加、ある場所の訪問、ある製品の購買のリクエストを伴うインセンティブに基づいて、組織がユーザに見返りを与えることができる。
【００８６】
これらの全ての入力に基づいてサブスクリプションデバイスのためのキーを生成する能力は、モバイルデバイス内のアプリまたはソフトウェアに組み込まれてもよいし、または情報が直接または暗号化されたフォーマットでサーバに送信されてもよく、サーバが情報、リクエストの有効性を検証し、情報を顧客もしくはサブスクリプションデバイスの識別情報、サブスクリプションデバイスのシリアル番号、ライセンスデータまたはその他の情報に照合し、それに応じてキーを生成しうる。
【００８７】
本発明に開示されるサブスクリプションデバイス方法は、関連の商品およびサービスの顧客または購買者の将来の活動の見返りにデバイスもしくはサービスの製造コストまたは販売価格が最初にサブシダイズされうる、新規なビジネスモデルおよびデバイス制御のために広い用途を有する。
【００８８】
サブスクリプションを確立する別の方法は、ユーザがサーバ上にアカウントを確立し、具体的なユーザのアカウントと関連してサブスクリプションデバイスを登録し、アカウントとデバイスとに関連した支払い情報を提供するステップを含む。そのような支払い情報は、サーバが毎月、年四回、または年間のサブスクリプション金額を引き落とすことができる支払形式としてクレジットカードまたは預金口座をリンクする形をとることができる。あるいは、ユーザは、デバイスの使用に対する金銭支払いの代わりに無料クレジットで支払うために、他の情報を提出してもよい。さらに別の方法としては、第３者が、ユーザに代わってクレジットまたは支払いを提出してもよい。そのような組み合わせのいずれかおよび全てが、サービスを提供し続けるために長期にわたり使用されてもよい。
【００８９】
本発明には、広告販売促進または教育クレジットがサブスクリプションの支払に適用されうる支払い方法が含まれる。広告の方法においては、ユーザが広告コンテンツを読みまたは視聴し、広告コンテンツを理解したことを広告主に実証するために、場合によってはインタラクティブな様式で広告コンテンツを視聴することにユーザが同意し、その後広告主が、サブスクリプションデバイスにより実行される特徴および機能を有効化するキーを発行するためにサーバに支払情報を自動で提出または手動で提出する。教育の方法では、教育的コンテンツがユーザに提示され、ユーザがインタラクティブな質問回答試験に参加し、試験にパスすると、サブスクリプションの継続に使用するためにユーザアカウントにクレジットが適用され、キーの発行がトリガされる。場合によっては、ユーザが広告または教育プログラムにより適用される無料クレジットと組み合わせて、継続中のサブスクリプションに対して支払えるように、支払い方法が組み合わせられてもよいし、または３つ全ての支払い形式が組み合わせられてもよい。本発明は、サブスクリプションキーの発行をトリガするために上に定めた全てのステップ、またはそのようなステップのサブセットもしくはその他の組み合わせを含む。
【００９０】
サブスクリプションデバイスは物理的デバイスの形であってもよいが、様々な特徴および機能を有するソフトウェアの形であってもよい。例えば、そのような特徴および機能の解錠は、モバイルプラットホームデバイス上のアプリに適用することができる。この場合、本明細書に開示される方法のいずれかにより、ライセンスキーの伝送または復号が生じ、それによりソフトウェアアプリが様々なレベルで機能するよう有効化される。
【００９１】
サブスクリプションデバイスが電子聴診器である具体的場合には、上記のサブスクリプション方法の一部または全部を、聴診器の機能の有効化または無効化に適用することができる。具体的には、サブスクリプションによって聴診器の音声出力の許容されるボリュームレベルを制御できるように、サブスクリプションが適用されてもよい。サブスクリプションが有効なときには、全ボリューム範囲が有効化されてもよい。より低レベルのサブスクリプションでは、ボリュームレベルが制限されてもよく、またはより低コストプランのサブスクリプションが備わっている場合には、聴診器に内蔵されたソフトウェアにより、制限された範囲のボリュームが実装され、有効化されてもよい。より高レベルの機能性を有する聴診器をユーザに提供し、時間の経過とともに、または限られた使用回数の後に、ボリュームレベルを通常の聴診器のレベルに落として非電子聴診器と同じにしてもよいし、または機械式聴診器よりは幾分高いレベルであるが完全性能時のデバイスの利益を十分に受けられるほどには高くないレベルにボリュームを設定してもよい。
【００９２】
聴診器は医療デバイスであるため、機能を完全にオフにすることは望ましくない。本発明は、ボリュームレベル等の特徴が時間とともにゆっくりと低下するのを可能にし、サブスクリプション期間が間もなく終了することまたは終わりに近づいていることをユーザに警告し、機能の完全な喪失または低下の前にサービスを再確立する機会をユーザに与えることができる。任意に、所定の特徴を、限られた時間の間または永久にあるレベルに落とすこともできる。ボリューム制御の場合には、サブスクリプションが失効すると、出力レベルが低レベルに制限されうる。
【００９３】
音声信号のフィルタリングに、何らかの他の機能性を適用することもできる。完全サブスクリプションレベルでは、多数のフィルタがデバイス内で有効化されまたはデバイスにダウンロードされうる一方で、低い制限されたサブスクリプションレベルでは、選択肢の範囲またはフィルタリング性能が制限または縮小されうる。ここでも本発明は、サブスクリプションが間もなく失効することまたは失効したことをユーザに警告し、全ての機能性が失われる前にサービスを再確立する機会をユーザに提供するために、ある期間にわたり機能性を制限しまたは低下させる機会を提供する。
【００９４】
完全に使用不能にせずに聴診器の動作を低下させるもう１つの方法は、サブスクリプションが間もなく終了するかまたは終了した状況下で、聴診器がオンになっている時間を制限することである。例えば、聴診器が通常は１分以上使用されるとして、サブスクリプションが終了しようとしているかまたは終了した場合には、聴診器のオンになっている時間を２０秒、３０秒または４０秒に制限することもできる。
【００９５】
サブスクリプションモデルまたは使用時間制限モデルにより聴診器の使用を制約するさらなる方法は、内部充電式バッテリに充電する性能を制御することである。サブスクリプションまたはサービスが失効したときには、聴診器内の充電回路が完全に無効化されてもよいし、または聴診器の制限された使用を提供するために制限された量の充電が許可されてもよい。内部充電式バッテリを再充電するための許可を制約するか、または聴診器に１次電池を入れて、バッテリを交換するためにデバイスを物理的に開けなければならないようにすることで、使用が一度限りのサブスクリプションを実装することもできる。使用が一度限りの聴診器または使用が制限された聴診器の利点は、前述の再使用可能カプセルにバッテリおよび充電機構または別のサブスクリプション機構を含め、聴診器が制限された様式で使用され、反復使用の前に新しい無菌ハウジングに入れられることを確保できることである。
【００９６】
したがって、聴診器に全範囲のボリューム制御および広範囲のフィルタリング性能を提供することができ、サブスクリプションが間もなく終了するかもしくは終了したときにはボリューム範囲が制限されてもよいし、またはフィルタリングが制限されてもよいし、または聴診器が毎回動作できる時間の長さが制限されてもよいし、以上の組み合わせとしてもよい。
【００９７】
聴診器の場合には、サブスクリプションキーは、モバイルデバイスまたは他のソースの出力から聴診器に再生される「楽曲」または音のシーケンスの形の暗号化された音声を使用して聴診器に伝送されてもよい。それから聴診器が、音声信号に暗号化されたデジタルデータを復号して、機能および特徴を適宜有効化または無効化する。
【００９８】
聴診器または他の医療デバイスの具体的場合には、聴診器または他の対象医療デバイスを使用する特定の人口層を対象としたい広告主によって、上述のスポンサー広告および教育クレジットの支払い方法が提供されることもできる。この支払いおよびスポンサーシップの方法は、デバイスを使用する患者にも適用でき、その場合には患者が支払いを一部行いまたは全く行わなず、患者の広告プログラム、医学的研究または教育プログラムへの参加に応じてスポンサーがクレジットを適用することもできる。患者もしくは臨床医による健康管理においてデバイスの使用代金の一部もしくは全部を支払うためまたはデバイスの使用をサブシダイズするために、健康保険組織がこのシステムおよび方法を使用することもできる。この方法では、保険組織は、サブスクリプションデバイスの使用を追加的にモニタし、デバイスからの情報および測定情報にアクセスし、終了後にサブスクリプションデバイスが継続して有効化され、構成され、または無効化される広告または教育プログラムに参加するようにユーザに勧誘または指示することができる。
【００９９】
ユーザプロフィールのデータベースを維持し、組織または広告主がターゲット層にサブスクリプションクレジットまたはサービスを提供できるようにすることもできる。この層は、組織の従業員またはプロフェッショナル層、例えば医師、特定専門家、看護師、学生、児童、成人などが考えられる。
【０１００】
サブスクリプションデバイスは、「ハッキングされる」、すなわちサブスクリプションデバイスが不正な状況下で有効化される可能性がその機能性に内在する。したがって、認証またはサブスクリプションキーの伝送および認証キーの管理が安全に制御されることが重要である。これを行うためには様々な方法がある。本発明に含まれる１つの方法は、サブスクリプションデバイス内のコントローラ半導体デバイス内のメモリにライセンスキーを格納することである。このようなライセンスキーは、製造プロセス、流通プロセスの間、またはエンドユーザへの販売もしくは出荷時に、サブスクリプションデバイスにプログラムされる。それから対応するサブスクリプションキーが、サーバコンピュータに格納され、有効化されるべきサブスクリプションに応じてサブスクリプションデバイスに伝送される。キーはいかなるアルゴリズムからも導出できない完全にランダムな数の配列としうるため、ライセンスキーをサブスクリプションデバイスに予め格納し、サーバに等しいロック解除キーを格納することにより、ハッカーがサブスクリプションデバイスに正しいサブスクリプション有効化キーを入力することが極めて困難となる。この方法が機能するためには、サブスクリプションデバイス内のコントローラソフトウェアは、ある数の無効なサブスクリプションキーのダウンロードの結果、サブスクリプションデバイスにより行われる特徴および機能の低下または無効化が生じるような方法を必要とする。ランダムな数のサブスクリプションシーケンスを予め格納して、いわゆるまぐれ当りを排除することで、所与のデバイスのキーを計算するアルゴリズム的方法がなくなる。サブスクリプションデバイス内のコントローラ内の、このようなライセンスキーを含むメモリは、内部的に暗号化されまたはメモリからアクセスできないものとなる。
【０１０１】
良好な顧客サービスを提供するため、本発明は、サーバが一時的に利用できない場合または何らかの他のイベントによってサブスクリプションデバイスが動作不能となっている場合に、汎用ロック解除キーがロットまたは全クラスのデバイスに含まれ、そのためユーザがそのような異常な状況下で汎用または緊急キーを入力してデバイスを短時間有効化できる方法も含む。緊急または汎用キーは、限られた回数だけ使用できるものとしてもよい。したがって、ユーザが汎用または緊急キーコードを伝えられた場合であっても、非常に限定的にしか使用できないものとなる。
【０１０２】
サブスクリプションデバイスキーの別の態様は、サブスクリプションデバイスを、別のキーをもはや必要としない無期限使用のために永久に有効化された無期限使用デバイスに変換するための用意である。したがって本方法は、サブスクリプションデバイスが、無期限ベースで選択可能なレベルのサービスを提供する点で固有の１つのライセンスキーまたは複数のライセンスキーを含むことができる特徴を含む。したがってユーザは、常にサブスクリプションベースで動作する、継続中のサブスクリプションキーが必要な、使用時間が制限されたサブスクリプションデバイスを購買しまたは付与されうる。その後将来のある時点で、ユーザは、デバイスを所定のサービスのレベルで完全に機能するユニットとして無期限に所有するために料金を払うことを選ぶことができる。あるいはユーザは、デバイスを限られた期間にわたりサブスクリプションベースで使用し、その期間終了時に無期限使用キーが特定のサービスのレベルまたは特徴および機能のセットでデバイスを永久に解錠することも考えられる。
【０１０３】
デバイス内のカレンダ、クロックまたは「使用カウンタ」を使用する代わりに、バッテリの使用を、サブスクリプションデバイスが使用される使用量または時間量の低コストの代用物として利用することができる。その場合、サブスクリプションデバイスは単にバッテリを放電させ、許可される再充電の回数を、デバイスの使用を制限するための制御機構として使用できる。これは、バッテリを再充電するために充電器を使用できる量を制限する内部コントローラにより達成することができ、またはコントローラは、バッテリ電圧をモニタしてバッテリ電圧が低下できるようにするが、バッテリ電圧が上昇したときにはいつでも再充電を検出する。これは、交換可能な１次バッテリまたは充電式バッテリを使用するデバイスの場合に有用でありうる。バッテリ電圧が、内部コントローラによりモニタされ、それから不揮発性メモリに書き込まれうる。切れたバッテリが除去され交換される場合には、コントローラは以前のバッテリ電圧を読み込み、それを現在のバッテリ電圧と比較し、バッテリ電圧が上昇していること、したがってバッテリが新しいバッテリと交換されたことを判断することができる。それからコントローラソフトウェアが、当該サブスクリプションプランの許可された使用ルールを確認し、サブスクリプションが失効する前にバッテリ電圧を何回補充してよいかまたはユーザがバッテリを何回交換してよいかを判断しうる。これは、サブスクリプションデバイスを認証または無効化する非常に低コストの機構を提供し、サブスクリプションデバイスとサーバ、モバイルデバイスまたは他の任意の外部システムとの間の一切の通信の必要性、あるいはデバイス内のカレンダまたはクロックの必要性をなくす。もちろん、外部モバイルデバイスまたはサーバにより管理される継続中のサブスクリプションシステムと組み合わせてバッテリ電圧または充電アルゴリズムを使用することもできる。
【０１０４】
したがって本発明は、キーの直接制御および入力、電源の制御、モバイルデバイスまたはサーバからのキーの伝送、ならびに、サブスクリプションデバイスに関連したまたはデバイスに関連しない特定の製品の購買、広告もしくは販売促進プログラム、活動、医学的研究、もしくは他の活動もしくは教育プログラムへの参加、またはサービスに対する単なる支払いに基づくサブスクリプションの支払いおよび償還方法を含むがこれに限られない多種多様なサブスクリプション管理方法を可能にする。
【０１０５】
支払いサービスに関しては、多数の人口が携帯電話アカウントを有することが極めて一般的である。サブスクリプションデバイスは、特にモバイルデバイスと連動して使用されるサブスクリプションデバイスは、そのサブスクリプションがモバイルデバイスのサブスクリプションサービスを管理するのと同じ組織により管理されてもよい。例えば、モバイルデバイスと連動してまたは別々に使用される医療または健康管理デバイスを、束ねられた携帯電話アカウントの一部とすることができる。これによりモバイルサービスプロバイダに、その顧客ベースが使用する複数のデバイスに関する収益源が提供される。同様に、電力会社もしくはケーブルサブスクリプション会社または銀行もしくはクレジットカード会社等の他の任意の継続中のサービスプロバイダも、サブスクリプションデバイスの支払いおよびライセンスキーを管理することができる。この方法により、デバイス会社は、サブスクリプションデバイスを作り出し、サブスクリプション管理組織の流通および既存のインフラを利用して支払い処理およびサブスクリプションキーを管理することができる。
【０１０６】
図２３は、聴診器の代替的な機械的設計を示す。図２３Ａでは、聴診器は、体内音を検出するために患者と接触するセンサまたはトランスデューサ表面を下部に含む。聴診器本体はシャフトを含み、このシャフトは聴診器のベースから通常はある角度で出ており、シャフトと聴診器本体との間の連結ポイントで接続されている。シャフトおよび聴診器本体は、一体的ピースとして形成することができる。シャフトは中空で、内部空洞を提供することができ、内部空洞はバッテリにより占められてもよい。取り付け手段を使用してシャフトに取り付け部品が取り付けられ、これにより、バッテリの端子を聴診器電子部品に接続するための図２３Ｂに示されるような電気接点が作られる。取り付けキャップまたはキャップはラウドスピーカをさらに含み、聴診器の音を聞き手が聞くためにヘッドセットまで上るチュービングに音響的に連結されてもよく、聴診器の音がセンサにより捕らえられ、聴診器電子部品により増幅され、ラウドスピーカにより再生され、ラウドスピーカが音を再生し、再生された音がチュービングを上って聞き手の耳に届く。図２３に示した構造は、この機械的設計の聴診器に新規な発明が加えられるいくつかの機会を提供する。
【０１０７】
図２４は、シャフト聴診器構造に使用するための１つの新規な発明を示す。本発明では、シャフト上部の取り付け部品は、スピーカおよびチュービング取り付け部品をもはや含まない。代わりにキャップは、チュービングが以前に存在したキャップの端に位置するフォノ、ＵＳＢまたは他のジャックを含む。それからチュービングを使用する代わりにケーブルを取り付けキャップに接続できるように、プラグがジャックに接続されまたは差し込まれうる。したがってこのようなキャップは、音響チューブの使用をなくし、これを聴診器に対する電気接続に置き換えて、音響出力の代わりに聴診器音声信号の電気出力を提供する。本発明は、ケーブルに対する引張力によりプラグが外れないようにプラグを後部キャップに強力な様式で取り付けることができる前述のリテーナ手段をさらに含む。したがって取り付けキャップのこの新たな発明は、以前に音声信号の音響出力のために使用されていた電子聴診器を、音声信号の電気出力のために専ら使用される聴診器に変換する。電気接続により、キャップを聴診器に取り付けたときに作られるキャップと聴診器との間の電気接点に関して前述したその他の機能も提供できる点にも注意しなければならない。
【０１０８】
図２４では、フォノプラグまたはＵＳＢプラグおよびジャックがシャフトと同軸である、すなわち同じ軸に沿っていることに注意されたい。若干の角度の逸脱は許容されるが、従来の聴診器の空気連結ヘッドセットの中空チュービングが明らかに省かれ、電気接続に置き換えられるように、接続が配置される。これは、より従来型の空気連結聴診器を、この物理的設計のその他の態様を維持しながらハンドヘルドのよりコンパクトな構造体に変換することへの重要なステップである。この修正により、ラウドスピーカおよび中空チュービングによる音の空気伝導を利用する過去に製造された聴診器であっても、図の取り付け部品を現場交換用として機能させることができ、中空チュービングを一般に入手可能なヘッドホンまたは直接ＵＳＢ接続に置き換え、チュービング取り付け部品をなくす一方で聴診器の残りの部分の完全な使用は維持することが可能になる。このように説明される本発明の新規性には、過去に製造されたデバイスであっても電子出力手段とともに使用するために適合できるように、経済的かつ手際のよい変更が可能であることが含まれる。チュービングが取り除かれ、新たなキャップが取り付けられ、中空チューブが無線通信デバイスに置き換えられるように、エンドキャップ内に収容される無線通信手段を追加することにも同じことが言え、この場合にも大きな扱いにくい聴診器をコンパクトなハンドヘルドデバイスにすることができる。
【０１０９】
もう１つの新規な発明が図２５に示され、ここでは単にバッテリだけではない機能を収容するためにシャフトの内部空洞を用いることができる。バッテリとともにある容積を占める拡張機能と組み合わせて、より小さなバッテリをシャフトに挿入しうる。この場合、内部空洞は、機能性電子機器と電源との両方に容積スペースを提供する。電源および拡張機能は、空洞に挿入される円筒状モジュールに含まれてもよいし、または取り付けキャップに取り付けられてもよい。このような機能には、以前、生理学的測定、通信、記憶、または聴診器に取り付けられる拡張モジュールに関連して前述したその他の機能が含まれる。したがってこの聴診器構造体の内部空洞は、拡張機能を追加することができ、追加の電子機器または電源を含むことができるスペースを提供する。これらの拡張機能に対する電気接続は、取り付けキャップ内に提供されてもよいし、またはシャフト内の空洞内に含まれてもよい。
【０１１０】
図２６は、この基本的聴診器構造に対するさらにもう１つの新規な拡張を示す。この構成では、聴診器ベースは、聴診器のセンサとコア電子部品とを含み、別個の要素であるシャフトモジュールが聴診器ベースに取り付けられて、連続した構造体を形成する。シャフトモジュールは、電気機械的連結手段を介して聴診器ベースに取り付けられる。連結手段は、シャフトモジュールと聴診器ベースとの間に機械的取り付けおよび電気接続の両方を提供する。
【０１１１】
図２７は連結手段をさらに拡張し、連結はプラグを介したものでもよく、プラグが電気接続を提供し、シャフトが聴診器ベースから離れるのを防ぐためにリテーナ手段が含まれる。もう１つの方法は摺動機構を提供することであり、この場合、摺動およびクルーズ連結によって機械的保持および安定が提供されるようにシャフトモジュールが嵌合溝内に摺動し、ベースまたは溝の端に電気接点が配置される。電気機械的連結手段を提供する方法は他にもあり、本発明は、全てのそのような取り付けを含み、本発明の主要なステップは、この聴診器構造体のシャフトを、単純な１次電池を含むだけではないより高度な機能のために使用できることである。
【０１１２】
この構造の電子聴診器に典型的なシャフトと比較すると、シャフトが大幅に短く、体積が小さいことに注意しなければならない。例えばシャフトがフォノまたはＵＳＢジャック等の電気接続を含み、いかなる電源も排除する可能性がある場合、この聴診器設計に通例のものよりもはるかに小さい、極めて小さくコンパクトなシャフトが必要となるであろう。電源がシャフト内にない場合には、聴診器ベース内にある充電式バッテリによって提供されてもよいし、または電気接続を介して外部源から聴診器に給電されてもよい。外部電源が提供され、聴診器が非常に小さい電源を含むかまたは電源を含まないような聴診器の修正は、聴診器が体内音を感知する目的で聴診器に電力を提供することができるモバイルデバイスまたはコンピュータもしくはタブレット等の外部デバイスと連動して用いられる状況において利益となりうる。
【０１１３】
図２８Ａは、本発明の代替的実施形態における聴診器ベースに対するシャフトの取り付けの取り付け部品に関するさらなる詳細を示す。シャフト取り付け部品は、聴診器ベースの機能性または接続性を拡張するための延長アクセサリまたは拡張接続手段を含む。このような機能延長または接続の拡張は前述しており、ヘッドホン、ＵＳＢデジタル音声、無線通信機能、外部記憶、生理学的測定、および他の拡張機能等であるがこれに限定されない。図の実施形態では、シャフト取り付け部品を聴診器ベース上にネジ留めできるように、シャフトおよび聴診器ベースはいずれもねじ切りされている。シャフト取り付け部品を聴診器ベース内または聴診器ベース上に螺合すると、電気接点によってシャフト取り付け部品と聴診器ベースとの間に電気接続が作られる。図２８Ｂは、この装備がこの取り付け部品の変形例を含むことを示し、この場合には聴診器ベースの上に何らかの延長部または突起があってもよく、スレッドが内部にあってもよいし外部にあってもよい。図２８Ｃでは、さらなる代替的実施形態が示され、この場合にはバヨネット型接続具を用いてシャフト取り付け部品が聴診器ベースに取り付けられ、シャフト取り付け部品が適所に留まり、聴診器ベース上とシャフト取り付け部品上とに位置する嵌合する対をなすコネクタの間に電気接続が作られる。図２８Ｄでは、ラッチ機構を使用してシャフト取り付け部品が聴診器ベース内に留まる。本発明は、シャフト取り付け機能部またはモジュールと聴診器ベースとの間の任意の取り付け手段を含み、図２８はいくつかの代替例を示すにすぎないことに注意されたい。
【０１１４】
図２９では、シャフトが聴診器ベースに固定され、アクセサリ取り付け部品がシャフトの内部空洞の容積内に挿入される。シャフトの内部空洞の底部には電気コネクタがあり、アクセサリ取り付け部品は、アクセサリ取り付け部品をシャフトに完全に挿入したときにアクセサリ取り付け部品と聴診器ベースとの間に接続を作る、嵌合する電気コネクタを有する。アクセサリ取り付け部品をシャフトに完全に挿入したときには、アクセサリ取り付け部品およびシャフトは、アクセサリ取り付け部品がシャフトと聴診器ベースとに取り付けられて適所にとどまるようにするための、マッチする係止手段を有する。係止手段は、螺合するためのスレッド、容易に解除できるラッチ、バヨネット型取り付け部品、またはアクセサリ取り付け部品を強固に配置するためのその他の任意の手段を含むことができる。アクセサリ取り付け部品は、充電式バッテリ等の電源を含んでもよく、その場合には、アクセサリ取り付け部品を取り外して充電器に入れ、その間に聴診器を使用するために第２バッテリアクセサリ取り付け部品をシャフトに挿入することができる。これは、聴診器を使用できなくなることなく予備のバッテリを充電するための都合のよい方法を提供する。あるいは、先に開示したように、アクセサリ取り付け部品は、電源に加えて他の機能を含んでもよい。アクセサリ取り付け部品の重要な利益の１つは、図２９に示すような実施形態によって、聴診器の音を聴取する手段としての従来の聴診器チュービングの使用を明確に排除したハンドヘルドの聴診器を形成できることである。この実施形態の新規性は、聞き手の耳への空気伝導による音声伝送に通常必要な扱いにくいチュービングを除去するとともに、無線音声通信および／またはヘッドホン出力聴取等の他の聴取手段を行いうることである。
【０１１５】
聴診器ベースおよびシャフト構造体に関連した最も簡単な新規な発明は、閉止キャップおよびチュービング取り付け部品がビルトインラウドスピーカに置き換えられることであり、ヘッドホンを聴診器に接続できるように、端にチュービングの代わりに簡単なジャックが備えられることであることが強調されなければならない。このようなキャップによってチュービング接続が取り除かれて、機械式聴診器に使用されるようなチュービングベースの聴診器型ヘッドホンをもはや必要としない、非常にコンパクトなデバイスとなる。
【０１１６】
図３０は、聴診器を製作するためのさらなる機械的構造を示す。この構造は、非常にコンパクトな設計を提供できる非常に基本的な形状の利点を提供する。図３０Ａには、聴診器が、下面のセンサと上面の任意のディスプレイとを備えた円筒状ハウジング内の単なる円筒状デバイスである、パック型設計が示される。図３０Ｂでは、パックの円筒状形状が修正されて、聴診器の都合のよい保持を促進するために円筒状形状に凹状輪郭が提供される。図３０Ｃでは、任意の接続部および制御部の位置が、円筒の円周のまわりに示される。図３０Ｄでは、携帯電話に連結された円筒状聴診器が示され、携帯電話に容易に取り付けることができ、組み合わせたものが薄い輪郭のソリューションである円筒状設計の利点が示される。携帯電話と聴診器との間の接続は、任意の有線接続または無線通信手段によって達成できる。
【０１１７】
本発明は、図３１に示すような新生児用聴診器ダイアフラム取り付け部品の取り付けによって、さらに強化することができる。新生児用ダイアフラムは、聴診器に使用される成人用または標準のダイアフラムと同じサイズまたはほぼ同じサイズの平坦面を含む。しかし、ダイアフラムの平坦面上の、通常患者または他の振動体と接触させられる表面上に、追加の突起要素が取り付けられる。この突起要素は、振動体から突起を介してダイアフラムに振動が連結されるように、突起の１つの表面を振動面に接触して配置できるように平坦面から平坦面の１ｍｍ〜１５ｍｍ上に突出する。
【０１１８】
この突起は、標準のダイアフラムより小さい接触表面積を有し、振動体とダイアフラムとの間の振動連結のための表面積が、標準のダイアフラムの場合よりも実際上小さくなることを可能にする。これは、乳児および幼児から体内音を感知する際、または標準のダイアフラムを介した連結が最適以下である表面から音を感知する際に重要な特徴である。これには、肋骨等の身体の表面が不均一の成人や、壁等の平坦面もしくはパイプ、チューブ等の曲面、またはその他の不均一な表面からの音を感知する場合も含むことができる。突起を有するダイアフラムは、小さな感知表面、平坦な感知表面または不均一な感知表面からの振動を検出できるように、本発明の多用途性および感知性能を高める。
【０１１９】
本発明は、聴診器、医療デバイス、および一部の方法では任意の電子デバイスに適用できる多数の構造、方法および新規物を含む。本明細書の記載は、具体的状況下で適用される具体的方法の具体的詳細を提供するが、本発明は、本明細書に開示した構造および方法の任意の組み合わせのほか、図１のように従来のチュービングまたは配線が接続される従来の構造の聴診器に使用される上述の方法の組み合わせ、または聴診器もしくはデバイスの具体的な物理的設計のその他の変形例を包含する。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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