THEME #06

生体音から機械音まで測定できる
「薄型・高感度・低ノイズ」
音響センサ
音響センサを活用して、社会課題の解決をともに目指す共創パートナー様を募集します。

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  • 募集内容

    薄型の音響センサを活用して、社会課題の解決をともに目指す共創パートナー

  • 活用商材

    10~2000Hzの低周波音の測定を得意とする、硬貨サイズの音響センサ

MATCHING
POINT

  • ・健康状態をモニタリングできる機器を開発したい企業様
  • ・オンライン診療では対面診療で得られる聴診の情報を取得することが難しいとお感じの企業様、医療関係者様
  • ・機械振動音による音響診断など、低周波数帯域での音響センサの活用を一緒に考えていくパートナーをお探しの企業様

COVID-19のパンデミックによって、遠隔でユーザーの健康状態をモニタリングできる機器の必要性がクローズアップされました。そこで村田製作所では、肺音や心音、腸音などの生体音を高感度かつ低ノイズで連続測定できる医療機器の実現に貢献する、10円玉サイズのウェアラブルな音響センサを開発しました。
この音響センサは、10~2000Hzの周波数をターゲットにつくられ、音の微細な変化をセンシングすることが可能です。
村田製作所では、この音響センサを活用して、生体音や機械振動の常時モニタリングによる異常の早期発見ソリューションの開発を目指す共創パートナー様を求めています。関心をお持ちの企業様は、ぜひお問い合わせください。

村田製作所の音響センサの特徴は「薄型」で「低ノイズ」

今回開発した音響センサは、検知対象に接触して10~2000Hzの低周波音を取得する「接触方式」のセンサモジュールです。村田製作所の独自技術で低背・薄型化と高感度・高S/N比を両立し、高精度なウェアラブルセンサを実現しました。

薄さ約2mmの「低背・硬貨サイズ」でありながら低ノイズ

一般的にはセンサの薄型化と高感度化の両立は困難といわれます。
しかし、村田製作所が長年培ってきた圧電素子の使いこなしに対する知見とノウハウを活用し、感度良くセンシングする薄型の音響センサを実現しました。
10円玉よりひと回り小さく約2mmの薄さで、高感度、高S/N比を達成しています。

10円玉より一回り小さいサイズのセンサモジュールの画像 10円玉より一回り小さいサイズのセンサモジュール

「高感度」の接触方式だからモニタリングに向いている

村田製作所の音響センサは「接触方式」です。一般的な音響センサに使われるコンデンサマイクやMEMSマイクなど、表面の振動を空気振動に変換して測定する「空気変換方式」のデバイスと異なり空気層を介さないため、直接かつ正確なセンシングが期待できます。また、これまで実現が難しかった人がセンサを押しあてない、貼り付けた状態でのセンシングも可能です。
生体音のモニタリング用途に、特にこのデバイスの適性があると考えられます。「空気変換方式」よりも薄くて小さいセンサだからこそ、ユーザーが違和感なく長時間デバイスを身につけることができ、従来よりも長時間、連続的に精度の高いデータを取得しやすくなりました。

接触方式
空気変換方式

接触方式と空気変換方式の違いイメージ

2kHz以下の低周波音に強い音響センサ

私たちの音響センサが特に得意とする周波数帯域は2kHz以下、「10~2000Hz」です。この帯域には、心音、心雑音、呼吸音(肺胞呼吸音、気管/気管支呼吸音)、副雑音(いびき音、水疱音、捻髪音、笛音)、腸音(蠕動音)などの生体音が多く分布しています。またこの周波数帯域には生体音に限らず、モーター、ポンプ、コンプレッサーなどの機械振動も分布しています。様々な分野で、これら低周波音の連続モニタリングに活用できると考えます。

フリックしてご覧ください。
ターゲットの周波数範囲

ターゲットの周波数範囲

※各音の周波数帯域については諸説あります。

開発の契機はCOVID-19で逼迫した医療現場

COVID-19のパンデミックにより、自宅療養や宿泊先療養を強いられる患者さんが増加し、病状急変による重症化等が社会問題となりました。たとえ医療現場が逼迫している状況下でも、患者さんの健康は守られなければなりません。同時に、医療現場の負荷も軽減されるべきです。

ユーザーの健康管理ができる生体音モニタリングへの貢献

そこで、ユーザーの健康状態を把握できる生体音モニタリングシステムの構築に貢献できるよう、村田製作所は今回の音響センサの開発に乗り出しました。ウェアラブルデバイスに搭載できる低背・薄型の音響センサは、心音や呼吸音などの患者さんの生体音を連続してクリアに拾うため、健康状態をリアルタイムに把握します。

生体音や機械音解析のインフラとなることを目指して

現在はパンデミックも落ち着いてきましたが、将来の感染症流行や不測の事態への備えとして、または遠隔医療インフラの一部として活用いただけることを目指しています。さらに、医療分野に限らず、機械・設備の保守・保全やインフラの点検、製造業における品質管理、工場の自動化など、産業分野での活用もできるのではないかと考えています。

お問い合わせ

村田製作所では、薄型・高感度・低ノイズの音響センサを活用して、
社会課題の解決をともに目指す共創パートナー様を募集しています。
村田製作所との協業にご関心のある企業様は、お問い合わせフォームにてお気軽にお問い合わせください。

佐伯 洋昌(さえき ひろまさ)

開発者の声

村田製作所

技術・事業開発本部 事業インキュベーションセンター 新商品事業化推進部 ビジネスプランニング課
森川 翔平(もりかわ しょうへい)
技術・事業開発本部 デバイスセンター応用技術開発部
小松 浩之(こまつ ひろゆき)
技術・事業開発本部デバイスセンター応用技術開発部
渡辺 博文(わたなべ ひろふみ)

音響センサの開発に携わった技術者(森川、小松、渡辺)に、開発のポイントや利用分野、そしてパートナー企業様との共創について話を聞きました。

Q薄型化、ノイズ軽減を実現する過程で苦労したことはありますか?

センサを薄くすればするほど感度は低下するため、必要としている2kHz以下の生体信号は取得しにくくなります。また、生体信号は極めて微小であるため、ノイズの影響を受けやすいという課題もありました。私たちはこうした課題を、フィルタ回路設定の採用や、長年蓄積されてきた圧電素子利用のノウハウ活用などによって解決しています。

センサの画像

Qこの技術ソリューションは今後どのような利用が期待できますか?

私たちの音響センサを利用したウェアラブル型生体音取得デバイスは、これまで取得難度が高いとされていた生体音データの経時的変化を確認できます。そうしたデータを活かして、疾病や健康リスクの変化を早期発見するためのシステム開発につなげたいと考えています。また、ヘルスケア以外の分野での活用を模索しています。

Q企業と企業、技術と技術が出会うことにどのような期待感を持っていますか?

企業と企業が出会うことは「それぞれの視点、視座だからこそ見えている社会課題」を共有できるというメリットが大きいのではないでしょうか。新たな社会課題が見えることで、多くのアイデアも生まれます。私たちも手探りで進めている部分が多いのですが、飽くなき技術への探究心が偶発的な出会いを引きよせるのではないかと考え、技術開発に邁進しています。いずれにしても、出会いを通じて新たな社会課題の解決をともに目指していきたいと考えています。

森川と渡辺

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村田製作所では、10~2000Hzの低周波音の測定を得意とする「薄型・高感度・低ノイズ」音響センサを活用して、生体音や機械振動の常時モニタリングによる異常の早期発見ソリューションの開発を目指す共創パートナー様を募集しています。
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