JP3532800B2 - 聴診器 - Google Patents
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Description
の道具としての聴診器に関するものである。
関する情報を獲得できることは良く知られている〔一般
に、近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)と総称さ
れることが多い〕。
オキシメーターなどがある。近年、脳機能に伴う脳循環
血流変化を利用して脳機能を非侵襲的に探る機能画像が
注目され、O15でラベルされた水を用いる陽電子断層法
(PET)やデオキシ−ヘモグロビン(deoxy−h
emoglobin)の磁化率効果を利用した磁気共鳴
画像(BOLD−fMRI)等として広く用いられてい
る。近赤外線を利用してもヘモグロビン情報が獲得でき
ることから、近赤外線を用いた機能画像法(光CTと呼
ばれている)の開発も試みられているが、いまだ確立さ
れたものとは言い難い。
ゴリーに分類できる。つまり、 (1)上記したPET、MRIのように大掛かりな装置
であり、被験者がその装置の設置場所に出向いて検査を
受ける装置 (2)心電図、脳波、オキシメーターのようにベッドサ
イド、救急車などに設置される、もしくは携帯型で被験
者の存在する場所に移動させながら用いる小型装置 (3)聴診器のように医療に携わるものが常に携帯して
用いる器具 である。
で、上記(3)のカテゴリーに入る有用な器具は従来の
聴診器のみであった。一方、上記近赤外線の応用として
は、上記(2)のカテゴリーではオキシメーターなどと
して確立したものがあり、光CTの発想も、上記(1)
もしくは上記(2)のカテゴリーに属するものである。
携帯型で的確な診断が可能な聴診器を提供することを目
的とする。
成するために、 〔1〕聴診器において、近赤外線を非侵襲的に患部にあ
てるとともに、照射・受光ファイバーを有するプローブ
部と、このプローブ部にリード線を介して接続され、前
記照射ファイバーに接続される半導体レーザー光源を有
するとともに、前記受光ファイバーに接続される光検出
器を備え、前記プローブ部からのデータに基づいて、脳
循環血流の変化を探るとともに、前記脳循環血流の変化
量を音のパルスに変換する音源装置とを備える制御装置
と、この制御装置の音源装置に接続される対のリード線
とレシーバーとを備え、前記音源装置からの音のパルス
に基づいて聴診し、脳機能の変化を診察するようにした
ものである。
前記近赤外線の波長は2波長であることを特徴とする。
前記近赤外線の波長は3波長であることを特徴とする。
前記近赤外線の波長は760、800及び830nmで
あることを特徴とする。
前記脳循環血流の変化は、トータル・ヘモグロビン(t
−Hb)もしくはヘモグロビンの酸素飽和度(rS
O2 )の変化によることを特徴とする。
部にあて、例えば脳循環血流変化を探り、その変化量を
音のパルス変調として聞き分けることで脳機能の変化を
診察する「機能聴診器」を提供することができる。
λ=760,800,830nmの3波長を患部に照射
し、反射情報変化分をピッチ、音量の一定した音の周波
数変化として医師が聴診する。
て詳細に説明する。
ル・ヘモグロビン(t−Hb)もしくはヘモグロビンの
酸素飽和度(rSO2 )〔regional oxyg
en(O2 )saturation〕の変化を探り、そ
の変化を音情報として与えるものである。また、通常の
聴診器と合体させることも可能であり、「かしこい聴診
器:smart stethoscope」としての応
用も考えられる。
をベッドサイドで確認できる聴診器「機能聴診器(fu
nctional stethoscope)」である
が、t−Hb、rSO2 の変化の検索が役立つすべての
医学での応用が対象となる。また、古典的聴診器が
「音」を対象としただけの器具であるにも拘わらず、医
師達が長年の間に数多くの応用を見つけ出してきたよう
に、古典的聴診器同様に持ち運べる器具である発明の用
途は現段階では考えつかない分野までも発展する可能性
を秘めている。
がその構成物質により特異的な光吸収率を示すことに基
づいた技法である。ヒト生体組織での応用では水分子、
もしくはC−H結合の影響を殆ど受けない波長領域、6
90nmから880nmが特に有効であり、この領域
(近赤外線領域)の光は生体において数センチの深さま
で到達することができる。頭骸骨に囲まれた頭部(脳)
においても同様である。生体に存在するある種の物質は
その酸素化の程度によって光の吸収率が大きく変化し、
それを利用して酸素化の定量を行うことが可能となる。
その代表がヘモグロビン(hemoglobin)、ミ
オグロビン(myoglobin)とチトクローム(c
ytochrom aa3)である。理論的にはそれぞ
れの物質の正確な解析が可能ではあるが、本発明では、
基本的にヘモグロビンを対象とし、かつ、正確な定量性
を求めない。それがまた、本発明の特徴ともなる。
けを対象とした場合について説明する。
知することで検索されるが、その吸収率は対象とした組
織のヘモグロビン総量t−Hbとヘモグロビンの酸素化
度(saturation rate)によって変わ
る。従って、一つの波長での吸収率ではどちらが変化し
ているのかは判断できない。そこで、少なくとも、二つ
の違った波長を用いてその吸収率を探り、それぞれを概
算する。実際のところ3波長用いた方がより正確な値を
計算しやすくなるわけであるが、2波長でも十分であ
り、2波長の方がむしろ都合が良いことも多々ある。以
下の実施例においては、3波長を用いた場合の計算式の
一例を挙げて説明している。
て、「脳機能」の判定が挙げられる。脳には機能局在が
存在する。つまり、ある特定の機能には、特定の脳の部
分が使われるということである。この「使われた脳の特
定部位」には様々な代謝変化(例えば、血流が上昇する
とか、ブドウ糖消費が上昇するとか)が起こる。この脳
の特定部位に起こる、特異的活動に伴う代謝変化を総称
して「賦活(activation)」と呼ぶ。
す。これは図形課題を施行しているひとの前頭葉側の一
部(DLPF:dorsolateral prefr
ontal)のヘモグロビンの酸素飽和度(rSO2 )
の変化を近赤外線スペクトロスコピーで捉えたものであ
る。脳の特定部位がその活動によって賦活され、rSO
2 が上昇することが分かる。図の矢印(start,s
top)の間が課題を施行している場合で、実際のrS
O2 の変化は多少の遅れをもって上下している。
ような賦活をベッドサイドで聞きながら判定することが
可能となる。
を脳に照射し、その反射を感知することにより、その吸
収率を概算する。その正確な定量性は求めない。そし
て、その概略の吸収率を音源装置により音声に変えて聴
診器で診断する。
変化率で、一般に、Δt−Hb=1.6ΔA780 −5.
8ΔA800 +4.2ΔA830 (3波長を用いた場合、他
の方法も存在する)などの近似式から得ることができ
る。
3.0ΔA800 +3.0ΔA830 )/(1.6ΔA780
−2.8ΔA800 +1.2ΔA830 )などの近似式から
得ることができる。ここで、添字(subscrip
t)は近赤外線の波長(nm)を表す。トータル・ヘモ
グロビン(t−Hb)とヘモグロビンの酸素飽和度(r
SO2 )のどちらを対象とするかは、切換スイッチで切
り換えられるようにする。
構成図、図2はその聴診器のブロック図、図3はその聴
診器のプローブ部としての照射・受光ファイバーの構成
図である。
しての照射・受光ファイバー、12,13は光増幅器、
15はリード線、21は制御装置、22は半導体レーザ
ー光源、23は較正制御装置、24は光検出器、25は
データ処理装置(IC)、26は音源装置であり、27
は切換スイッチであり、この切換スイッチ27により、
対象としてのトータル・ヘモグロビン(t−Hb)もし
くはヘモグロビンの酸素飽和度(rSO2 )との切り換
えを行う。この図において、電源は省略されている。3
1は音源装置26に接続されるリード線、32は医師が
聴診するレシーバーである。
ての照射・受光ファイバー11において、例えば、中央
部に照射ファイバーが配置され、その周辺部に受光ファ
イバーが配置されるようになっている。
ーザー光源22から、λ=760,800,830nm
の3波長を患部に照射し、制御装置21でその反射情報
変化分を出力し、音源装置26でピッチ・音量の一定し
た音の周波数変化をレシーバー32から医師が聴診す
る。
いて説明する。
している。本発明においては、この変化〔(実際は切換
スイッチで選択されたt−HbかrSO2 かのどちら
か)を通常の聴診器の膜型とベル型の変換と同様〕を音
で示す。
方法は、 (1)音量を上げる。
が鳴る周波数の変化と変えて表示する。言い換えれば、
「振幅変調」の信号を「周波数変調」の信号に変換する
ようなものである。つまり、 ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ ピッ の違いで後者が高い値を示していることを理解する方法
である。
考慮して、音源装置26からは従来のオキシメーター等
で用いられているような音ではなく、ピッチ・ラウンド
ネス(pitch roundness)の一定した音
〔生理学におけるアクション・ポテンシャル(acti
on potential)のような音〕を出し、t−
HbもしくはrSO2 の変化は〔neuron(神経単
位)のfiring rate(発火頻度)のように〕
その周波数(freqency)の変化へ転換して医師
が聴診する。
診器以来、医師、医療関係者が初めて手にすることので
きる、有用な常時携帯型器具である。音情報だけを伝え
る古典的聴診器が果たした医学における役割と、その聴
診器が現在でも最も重要な診断学の器具である事実とを
考慮したとき、本発明の重要性は著大である。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、簡便な常時携帯型の的確な診断が可能な聴診器
を提供することができる。
る。
る。
ての照射・受光ファイバーの構成図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)近赤外線を非侵襲的に患部にあて
るとともに、照射・受光ファイバーを有するプローブ部
と、 (b)該プローブ部にリード線を介して接続され、前記
照射ファイバーに接続される半導体レーザー光源を有す
るとともに、前記受光ファイバーに接続される光検出器
を備え、前記プローブ部からのデータに基づいて、脳循
環血流の変化を探るとともに、前記脳循環血流の変化量
を音のパルスに変換する音源装置とを備える制御装置
と、 (c)該制御装置の音源装置に接続される対のリード線
とレシーバーとを備え、 (d)前記音源装置からの音のパルスに基づいて聴診
し、脳機能の変化を診察することを特徴とする聴診器。 - 【請求項2】 請求項1記載の聴診器において、前記近
赤外線の波長は2波長であることを特徴とする聴診器。 - 【請求項3】 請求項1記載の聴診器において、前記近
赤外線の波長は3波長であることを特徴とする聴診器。 - 【請求項4】 請求項3記載の聴診器において、前記近
赤外線の波長は760、800及び830nmであるこ
とを特徴とする聴診器。 - 【請求項5】 請求項1記載の聴診器において、前記脳
循環血流の変化は、トータル・ヘモグロビン(t−H
b)もしくはヘモグロビンの酸素飽和度(rSO2 )の
変化によることを特徴とする聴診器。
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