JPS6075042A - 生体組織の粘弾性関係特性の瞬時変動を非侵入的に監視するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 分野 本発明は、組織の粘弾性関係特注の動的変動を非侵入的
に且つ非摂動的に監視するだめのデバイス及び方法に関
する。よシ詳細には、本発明は、血管微小循環系統によ
って生ずる生体組織中の超音波の速度及び吸収の小振幅
瞬時変動を、連続的に、非侵入的に且つ血液流を摂動す
ることなく監視する超音波デバイスに関し、且つその使
用方法に関する。

背景 人体組織に対する酸素と栄養素の供給は、０．００５乃
至０．５朋の範囲にある直径を櫓する小血管、即ち微小
管の複合系統によって介在される。このいわゆる微小循
環系統は、神経ｊｌｉｌｌ　ｆｌｌ　５）受ける微細筋
肉の精巧な系統を用いることにより血液の分配を変調す
る。これらの筋肉は、あるイ！ｉＩ順の血管（ＩＩ動脈
）の直径ケ変え、毛細血管に対する血液供給を連結した
９切ったりすることによって、流体の容積やその赤血球
の量（ヘマトクリット値）を経時変動せしめている。（
Ｚｗｅｉ、ｆａ、ｃｈ　、　Ｂ、ｗ、（１９６１）−イ
）茂小’１ｊ（ｉ　環の関数的挙動、スプリングフィー
ルド。

チャールスト−マス）。

血液供給の結果生ずる変動及びある種の微小血管の＋＆
、１連する変動は、血管運動と呼ばれる。血管運動は、
神経ｉｔｊ制御を受け、従って、その動的特徴（」、糖
尿病、冒血圧症、動脈硬化症及び関連の疾、１；’＋、
　ｆ誹むイ）る神の生、・血管疾病の場合には大幅に変
化する３、ＣＩ）ａｖｉｅｓ　、Ｅ、　、Ｓ、Ｂｅｎ−
Ｈａｄｏｒ及びＪ。

Ｌａｎ、ｄａ、ｕ、　（１９Ｇ　２　）　第２回ヨーロ
ッパ微小循環学会、ｉ’ａ、？Ｊ　ｉ　ａ、　、　Ｉイ
ｉｂ１．ａｎａｔ、４　、１９５−２００　。

ｌ（ａｒｇｅｒ、Ｂａ、ｓｅｉ／Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ（１
９６４）　）　。

今寸で績み重ねられ／こ証拠Ｃ・ま、ｔｉｎ賀連動が血
液’、、５４ｆｆ通し、こｔｌによりそのｖｉＣｊｆの
件を紐持するという発想（Ｓｃ／１ｒｎｉｃｌ−８ｃｈ
、ｏｎｂｅｊ、ｎ、、Ｉｉ、　（１９８１）血１１力学
に４バするＩＩＩ［石運動と血液流、勉学の相互作用。

Ｉｌｌ［液１″Ｉ！１度と血球変形ｉ′ｒＪ能件の臨床
的側面。編集者）Ｊｏｗｅ、Ｇ、１ノ刀、、Ｂａ、ｒｂ
ｅｎ、ｅｌ　ｌＪ、Ｃ，ｌＳｐｒｉｎｇｅｒＵｃｒｌｅ
ｇ、７ｙｐ、　４９−６７　）を支持し２ている。これ
は、重要な臨床的パラメータである血液の粘性は、速度
勾配が小さなところては急激に増加するからである。

薬物、麻酔蘂、及び感情的ストレスは、ある場合には好
ｔＬ＜、ｌこ他の場合には好寸しくなく、時には危険で
もある血管拡張又ｆｑｌ、皿管収縮呑り引起こす。例え
ば、人陰に血管拡張が起きた］場合は、周囲抵抗が減少
することによって心臓に過度の負担がもたらされ、血管
収縮が長引く」場合は１．徂ｊ峨への血液供給が、充分
に行なわオ［ないことになる。

上記の微小循環系統の「能動的」な変化及び比較的遅い
変化に加えて、ある神の微小血管は、それらの容積ケ変
化ぜしめることによって、脈圧に「受動的」に応答する
。この応Ｗ　＋ｐ　ｌ牛は、ある挿の心血盾疾病、例え
（・：１：’　ｉｊｊυ脈硬化ｌ１１−の場合に変化ケ
受ける微小皿管壁の粘・連・１″１を・言み、血管のＡ
１［、即ち、拡張１゛ること、収縮するこ、穎あるいｉ
ｆ、弛緩することの関数として強い非直１疎１１＋を示
Ｉ。

（Ｗｉｅｄｅｒｈ、ｅｉｌｍ、Ｃ，Ａ、（１９６４）、
弛緩動脈壁及び収縮動脈壁の粘仰特性。１１攻小（１１
′ｉ場にしすする第３回ヨーロソハ学会、Ｊｅｒｕｓａ
、ｌｅｍ、Ｂｉｂ１．ａ、ｎａｔ、　７゜３４６−３５
２　１（ａｒｇｅｒ、１３ａｓｅｌ／Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ
１９６５）。これらの容積変動によって表わされるパタ
ーン（ｒま、微小循環系統の脈圧に、心臓で発生され且
つ循環経路に沿って伝えられるように追随する能カケ反
映している。

１疋って、以下の事が結論として寸とめられる。

ａ）　依小循環系統の動的挙動には広い範囲の臨床的状
況がｌ叫連し７ている。ｂ）微小循環の動力学は、ある
神のＡ′［」酸成分の容積と粘弾特性の変化を含む。

（・）（ａ）と（ｂ）〃・ら、次の事が］１を定てきる
。即ち、あるボ［１織の粘弾特性の変動に１−Ｐｊする
物理的パラメータ、即ち、その成分の芥槓東み（＝ｊけ
寄与の和を実時間にて監視することが、臨床医学及び臨
床診１珈にとって大変に仙１値のあることが証明される
てあろうとい′）こ々である。

Ｉａｔって、必要になるものの１１組織の粘弾性に関連
Ｌ７／ζ’に＋性の変動を連続的に、非侵入的に且つ高
感、１すでもって’ｊｉｎ：視するための方法である。

要約 この背型を念頭に入れると、本発明は、大量の組織中の
超音波の速度及び／又は吸収の瞬間的変動を連続的に、
非摂動的に且つ非侵入的に監視するだめの超音波デバイ
スを提供するものである。

これらの速度及び吸収は、一般的に、試験媒体の容積重
み付は粘弾特性に関連する。このデバイスは、一対の実
質的に平？−］’なηいに離れた圧電トランスジユーザ
を含んでいる。これらのトランスジユーザは、それらの
間にギヤノブを有しており、且つそのギヤツブに挿入さ
れた生体組織を包含（〜且つ直接接触するように構成さ
れている。これらのトランスジューサの少なくとも一方
は、他方のトランスジューサに対して調節ｉｉ１能であ
り、これにより、これらのトランスジュ−−−リ−の距
離ケ調節することができ、その中に生体ホ１１織Ｉ−ｊ
ヶ挿入し、（ｒｉさむことができるよりにしており、従
ってこれによりトランスジユーザは組織と直吸接触する
のである。

本発明による古、゛以下の方法も提供さＪ７る。即ち、
組織の粘弾性関連特性の瞬時変！ａＩＩを連続的に非摂
動的に且つ非侵入的に、高分解能でもって監彷１するだ
めの方法において、その間にギャップを有する一メ・１
の実質的に平行な互いに離された圧電トランスジユーザ
であって、少なくとも一方のト→ンスシ゛′コーザが他
方のトランスジューサに対してｉｉＬ″・１節６Ｊ「止
である圧電トランスジューサを配設する工程、上ｉ１；
の互いに離されたｌ・ランスジューサの間の・（′トノ
ノ°にＬｌ一体組織片を挿入する工程、両１・′）ンス
シ゛コーーーーリ孕上記生体組織と直接接触せしめるた
めに上記のトランスジューサの距離を調節する下片、↓
゛記のトランスジューサの一方を使って連経ｅ　ｉｌ？
（↑″ｉ波を発生する工程、上記の超音波全土：’＋Ｔ
ｈ　Ｚ）　′１ｔＬｉ　１ｉｌｉ　？ｒ　」ｊｆｌ　ｌ
で伝播し上記のトランス〕ンユーーーリ−１１１］で子
屯Ｊ又１ｆ’、Ｉ　’ｉ、Ｉ受（づさせる工程、他方の
トランス−ユーザかＣ０−；れ牛された１８没ヶ！１ｉ
ｉｉ−視する］二程、及びその結−甲午Ｊ゛る信号ケ分
；１ｉ−Ｊる工程を沈むこと・Ｗ」、日叔）−１−、、
’４．力θ、である。

１＼発明（（７降るカフ去の女、Ｉ’ｌＬい実施例の場
合、以１・−に！ｊト〜＼るように、生じるピーク構造
の瞬時変位イし・探査す＜：）７ｊ−、めの掃引モード
に調節ａＪ能周波数ンスか月１いＱ）ｔ（ている。

液体の粘弾特性が概して、これらの媒体中の超音波の速
度及び吸収の測定から明らかにすることができることは
文献〔例；　ｌ、１ｔｏｖｉｔｚ、Ｔ、Ａ、＆　ＣＭ、
Ｄａ、ｖｉｅｓ　（１９６８）液体中の構造的及び剪断
緩和、物理音響、編集Ｗ、Ｐ、Ｍａ、ｓｏｎ、、Ｖｏ１
．１１ＥＡ（Ａｃａ、ｄｅｍ、ｉｃ　Ｐｒｅｓｓ　、Ｎ
ｅ　ｔ）Ｊ　）′０ｒｋ）　２８１　−−３４９〕から
見出ずことがてきる。

従って、液体の音速Ｃ（周波ｎｆにて測定）及び密度ρ
ｒａｔ、次の関係式によってその高圧縮率βと関係し７
ている。

β＝シ／′ρＣ２ 音吸収係数αは、縦音波の圧力振１１１吊が（・の因Ｆ
／ｃ（・ナイ）１狡哀するＩＩ″巨崗１ｆのｊ色数１［
白である。′友鼠予の）易１゛１・に。

（−２７ては、即ら、いわゆる「流体カー゛？′的１ｕ
・９１隻１０１ち台、す、下のように表わすことかでき
る９、α−（２π２ｆ２，’ρＣ３）〔４・′３η１，
Ｉーη，，）　（２）尚、η８（は、［−剪ｔｉ：Ｉｒ
粘度Ｊ（ｆｚｉ仁；ｔｌ．、　ｒ占１埃バ１によって測
定）且つη，，　ｆ（Ｊ：　ｒ容績粘ＬＷ」である。大
抵の液体の場合、η　とη　は同一レベルの大きさてあ
Ｓ　υ す、従ってαは−りえられた周波数におりる；￥ｊｌ枯
度に対する度合を与える。なおＣ及びαは粘弾性に関連
したパラメータである。

従って以下の事が知られている。即ち、１９６７年にＦ
、Ｅｇｇｅｒｓによって最初に開発され、液体に適用さ
れて成功を得た共振器法〔例、Ｅｇ（７０？’　Ｓ　＋
　Ｆ　。

及びＴＩＬ、Ｆ”ｗｎ、ｃｌｃ　（１９７３）　０．５
〜１００ＭＨｚ範囲におけるミ１１１１ノトル液体ザ／
プルの超音波測定。Ｒｅｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｗｍ、
４４　９６９−９７７　）を用いると小谷績の液体ザン
プルのＣ及びαを高精ＩＷてもって（Ｉ用足てきること
である。

しかしながら、これまで、生体内の組織中のＣ及びαの
＋＋ｓ７　ｕ：；凶変＋ｊ（１３を動的に、Ｊ！１８続
的に且つ非侵入的に測定するのに共振器法の修正された
形を用いることは教示も提案もされてほこなかった。上
記に説明し７７Ｃようなデバイス及び方法の必要性が広
く感じられていたにもかかわらず、上記の概念は不明細
霜ケこ初めて提案されている。

史に、文献（ＥｇｇＣｒｓ及びＦｗｎｃｋ、　１９７３
同出典）に記載されている従来の超音波共振器（ＣＵＲ
）　と本発明に係るデバイスとの間には、構１青、性能
及び測定量の特性にかなりの相違と不同性が存在する。

それは以下の通りである。

α）構造。ＣＵＲは、液体ザンプルを封入するセル又は
容器から成る。この液体に浸漬した場合の対象物は、セ
ル壁の一部分を構成する結晶と直１〆接触しないのが一
般的である。本発明に係るデバイスの場合、トランスジ
ユーザは、生体組織の一部を伝言するように構成されて
お９且つ直接接触するようになっている。従って、本発
明に係るデバイスは、セル又は容器を言んてはおらず、
この場合の媒体は液体もしくは浸漬された対象物を含有
する液体ではなく、トランスジユーザが直接接触する生
体組織である。

ｂ）性能及び測定量。ＣＵＲの出力し１、安定平衡に達
した時に有意であるとみなされる。便って、ザンプルの
音響特性は時間に依存しない。従って温度に対する艮好
な安定性が必要になる（０．００１℃以内ｓ　Ｅｇｇｅ
ｒｓ及びＦｕｎｃｋ、　１９７３参照）。

温度変動は、主な制御困難な実験誤差の源であるとみな
されている。この場合、性能は、熱的平衡、化学的平衡
又は機械的平衡とは程遠いシステム全浮んでいる。組織
の音響特性の時間依存性は、適当な測定可能パラメータ
である。平衡、即ち時間平均特性は更に重要ではなくな
り、それ程有意ではないのである。従って、本発明に係
るデバイスにおいて情報とみなされるものは、ＣＵＲに
おいてはノイズ又１ｊ、誤差であるとみなされるのであ
る。

血液イ版小備項系統の粘弾特性の変動全探査するための
デバイスのｊｖｌかる特別の通用は、新規であり、従っ
て生体中のこれらの特性を直接探査できるいかなる非侵
入的方法悟日では得られておらず又知られてはいない。

力・くして、臨床的４１１］にに対する超音波の非侵入
的生体内１１力用の公知の方法は、次の３つの主なカテ
ゴリに分割すゐことがてきる。

（１）　ドツプラー効果を用いる皿液流測定方法。この
方法は、大きな血′討、例えは動脈にヌコして適用へれ
（１’ａ’ｙｌｏｒ、Ｄ、＆　Ｊ、しＶｈａｍ、ａｎｄ
　（’ｔａｆｈ集者）（１９７７）非侵入的ｅ（、ｉＡ
床的１ｉ１１定。ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰａｒｋ、　Ｐ
ｒｅｓｓ　、Ｂａｔ　ｔｉｒｎ、ｏｒｅＪ、速ｙＷ場に
ついての情報を与えるが、粘弾特性についての情報は与
えない。

ｂ）超音波イメージング。超音波パルスのコンピユータ
化された「飛行時間」分析法を用いると、異なった音響
インピーダンスを有する領域間の境界についての情報ケ
与えるイメージを再構成することができる。（この棟の
デバイスけ、例えは、イスラエルのＥｌｓｃｉｎｔで製
造されている）。しかしながら、斯かる応用は、本発明
にとって重要な側面を言んていない。実際、血管の音響
インピーダンスとその周囲の組織の間の大きな相違によ
って、この方法が血液自体の特性に対してζ、１（ζ感
応になってし甘う。

Ｃ）超音波組織特徴づけ。こ＃１　＆’、ｊ：、全１ｉ
１−を織企、この組織中の超音波の速度と吸収並ひにそ
れらの周波数分散で特徴づける努力を意味する。しかし
ながら、この方法は、依然として、王に生１本外での基
砺研究のレベルにあり、生体内系統に対して（ｄ通用で
きる結論がないのである。本発明に係る方法は、音響特
性の瞬時変動を、／こぶんこれらの変１助を発生してい
る組織の小部分の生体内粘弾性関連特性にｌａ係づける
ことによって大きく異なったものになっている。この場
合、微小循環力学が特徴づけられ、この微小循環力学は
全体として組織の静的音・、；１）特性てばないのであ
る。

Ｃ−こて銘記すべきことは１．沼音波ドツプラもイメー
ジング技術も約０．．５　ｍｍより小さな直径を有する
血管に関しては有効てはないこ七である。本発明の方法
附２、Ｎ’　Ａ、ｉ　Ｒのような他の診断に用いられる
イメージング技術の分Ｎｉｌ　ｊｉｉ：の限度である原
子寸法力へら約０．５ｍｍの１１１０囲のに１′法を有
するＣ及びαの変動を発生する構造的要素を會む組織に
適用すること−７）辣４−ましい。ドツプラーに基つく
全ての技術（・、↓、画定され／こ血管に対して良く画
定された配向か必要になり、ｉｚｔって１．Ｔ＋Ｈ，ｉ
峨の刀・／と甘りの中のイ取小血盾のほとんどランダム
な三次元網には適用できろ・い。本発明ばこの微小血貿
網には適用可能である。（ライトレーザドツプラーフロ
ーメータをＪｔｌいると、−次元配列を構成している皮
膚の毛細宥゛中のｉ＋ｉｉすれケ（則力目１できる。）
。

Ｃ及びαの両方は、神々の組；峨成分の容積によって重
み付けされるため、ある状況においては、測定された変
動の一部分が組織成分の相対的容積変動に帰することを
予測すべきである。

実施例 図示のように、マウント４の上には、圧電トランスジュ
ーサ１が固く固定されており、マウント４のギャップａ
の中には、圧電トランスソユ−サ２がインサート３によ
って保持されている。インサート３は、調節可能ねじ５
によってマウント４の中音摺動てきるように調節口Ｊ能
になっている。

トランスジューサ１とトランメンユーザ２０間の距離ｄ
　ｆ：ｊ２、ｉ：ｉｌ’変となっている。これに［、柔
かい組織６の一片が、これらのトランスジユーザ間のギ
ヤツブａ、の中に挿入された１１当に、これらのトラン
スジユーザ間の距離ｄ　ｌｘ単に減らずたけて、この組
織とこれらのトランスジューサとの間に密接な接触が行
なわれるようにするためである。

このｄの値の全ての１・１囲にわたって、この２つのト
ランスジユーザ間に要求される平行度を微調“１．にす
ることを容易にするために、マウント４に任意に調節手
段を付加的に配設しても良い。マウントもしくはホルダ
（金属性のｊＪも合）と同じように１−７て、組織に接
触するこれらのトランスジューサの碌出面は接地される
。これらのトランスジユーザ間の反対側の表面はそれぞ
れ入力電極と出力′電極、才なわぢ？↓Ｃ極７及び′電
極８として作用する。２つの同’１ｉｌｌｌり一ゾル９
及０・１０が、それぞれ、これらの′上極を入力側では
周波数発生器に、出力側では増幅器と（Ｍ調器に接続せ
しめている。この増幅器と山調器ｉｄ、図示のように信
号分析器に接続されて−いる。こＪｌらのトランスジユ
ーザの各々は実際に入力文（・：１出力とし２て作用す
る。

動作原理を説明する。本デバイスは、耳たぶの１うな組
Ｎｉ、’！ｋ　！“１に１ｄかれ、試験される器官に独
特なｌ−＋ｌ　′ＡＪ’−アクセＩ〕−１１（第１図で
は図示せず）によって１４ｉ　’ｙ：　（＼７ｉｉに固
シｔされる。この期間中、本／ステムの′１ｔ１．子部
品は作動し２ている。例えば、調節ねじ全用いてトラン
スジユーザ間のギャップを小さくする。９この期間中、
招号分析器は２つの信号、即ちＶｏ、又はＶ。２′ｆ：
発生し、これらの信号は掃引モードによってスクリーン
に表示される（第４図参照）。

ある種のゼリーをそれら結晶に適用すると、音響整合を
改善できるだめに都合が良い。

この入力に周波数ｆをイｊする正弦波電圧を適用すると
、本デバイスの復調された出力は、ｆの関数として、ｆ
ａ、、３ｆａ、５ｆａ、・＃−中１１．．）にして最も
顕著であるピーク構造を有する′ｉｌｊ：圧となる。こ
こてｆａ　は、結晶の共振周波数である（第２図）。

ここで分かることは以下のことである。即ち１．／’７
□を中心にして現われＬｌ、つ半値帯域△ｆｎ＋（Ｌｋ
イコする？を次ピークに対しては１．７”７１．　ＫＥ
ける試験媒体の音速Ｃ及び音吸収αは以下の式のように
ｆ４及び△、ｆ２．に関連している。

αλｎ、／π−△ｒｎ、／′、ｆｎ２Ｃ〜λ７＋、、、
’？＋　（３）ここで、λ、、、　＝　２　ｔｌ　／　
ｎ、に波畏てあり、ａ、　ｉ：　、例えば非吸収材（Ｅ
ｇｇｅｒｓ　＆　Ｆ’ｕ、ｎ、ｃｋ　、　１９７３　＋
同出典）で満たされているデバイス自体の定寄与率であ
る。

式（１）〜（３ンから以下の式が導ひきたされる。

△へ−（２π／ρλｋ）η“　（４） ここでη”＝（４／３）η８＋η、は合成された「粘度
」である。このいわゆる「共振器法」の従来の使用方法
てに１周波数掃引が実施されると、手動もしくは半自動
的に分析されてα及びＣ’ｚ得るためのデータ（第２図
）が与えられる。測定の期間中は、良好な温度安定が必
要である（＋０．００１℃）　（Ｅｇｇｅｒｓ　＆　Ｆ
’ｕｎ、ｃｌｃ　、　１９７３　、同出典）。

本発明において、問題にされるのは、実時間で内部プロ
セスから出るα及び／又はＣの相対的変動である。こＩ
−＋らのプロセスの１＋、′１間規模が、唯一つの周波
数掃引の期間よりもかなシ長い場合は、αとＣは瞬間的
に良く画定される。ρが定数であると仮定すると、以下
の式が導きだされる。

δη”ヅＣ−δ（へ−　１１．）　／△ｆｎ　δＣ／Ｃ
−δｆ　ｒｒ、／ｆ　ｎ、　（５ンこの状況ｄ１、第３
図に説明されている。

容積分数Ａ”、全古めている？、番１」の成分がＣｉ　
及びα６　を有する不均質系の場合を考えると、超音波
速度の観測値は次の形荀とる。

Ｃ−ΣＸ１Ｃｉ　（６） τ そして瞬時変動の相対値は以下の式で与えられる。

δｆ□／ｆｎ−δＣ／Ｃ＝Σ（δＸＪＸｉ＋δｃｉ／ｃ
ｉ）右（ｃｉ滴）＄ （７） ここでＣｌ１Ｃの平均値である。式（６）〜（７）に類
似の式は、それぞれ−及びδη７／η１（あるいはα及
びδα／αに対して近似的に）に適用できる。式（７）
は、測定パラメータ、すなわちδ（△ｆｎ）及びδｆｎ
が、容積分俄の変動及び系成分の粘弾特性に関連してい
ることを示す。これらの測定は、神々の成分の寸法が約
０．５ｍ＋ｎである超音波の波長よりも小さい場合は特
に有意である。

出力を増幅し復調した後、高速の且つオンラインデータ
分析が適用される。最終出力が第４図に示されている。

すなわち、各掃引の終了時点において、２つの１ｇ号Ｖ
ａｔ　Ｃ（ｆｎ、ｆｎ　（ｒｅｆ）−δｆＢｓＶｏ２ｃ
ｌ：△、ｆｎ−△ｆｎ（ｒＬ３ｆ）＝δ（△ｆｎ）ｋ発
生する。

ここでｆｎ（ｒｅｆ）及び△ｆｎ、ｃｒｅｆ）　ｕ調節
ｉ’Ｊ　ｆｉｌ：ｌな省号である。ここて重要なことは
、δｆｎ、／ｆｎ　及びδ（△ｆユ）／△ｆユが本デバ
イスとギヤツブｄの入力／出力の振幅に依存せず、従っ
て、組織そのものを特徴づけることに注意することであ
る。

文献のデータに基づいて簡単に推測すると、微小循環系
統のδＣ／Ｃに対する王な寄与はその流イ本成分から出
ることが連想される。従って、δｆｎ（δＸが−１−ｉ
ｌｌｌｌできる。ここでδＸは流体の容積分数の変動で
ある。一方、流体は単に、組織吸Ｉ又に対して小さな寄
与を与えるたけてちるため、δ（△ｆ７＋、）に対する
１：な寄与は血管運動中にそわ７らの粘度を大きく変化
せしめており、それらの容４賃には衆化をｈえなかった
微小血管壁から出ることか予４（りてきる（　Ｗｉｄ、
ａｒｈｉｅ　１ｍ、、　ｌ　９６４　＋　同出典）。

米 従って、δ（△ｆｎ）ＣＩ：δη　となる。ここでδη
に１試小皿悩壁に相当する。

このデバイスの原型が作られており、生体内での予１１
ｉｉｉ的な結果は（１１４足−〇きるものてあつ／ξ。

生体内試験の本発明の結果のいくつ力・は以下の通りで
夕）つプＣ３ （１，）　生体内の柔かい組織に適用された場合の本デ
バイスの出力は、第５図に示すような均質媒体の予測さ
れた共振ケ表示した。第５図において、本デバイスの出
力はｌ・ランスジューサの共振周波数ｆａ　の単位に換
算して周波数ｆの関数としてプロットされている。

ｂ）δへ、を監視すると、出力は、・し・臓の鼓動巾イ
クルヲ有する高速成分及び低速成分ヲ営むことか分った
。この出力は、第６図に示すように時間の関数どしての
音速の相対変化として表わされる。

第７図は、微小血管が拡張しているはずの場合の耳たぶ
で測定されたδＣ／Ｃ（＋・し−ス１）と心臓カーテル
法期間中の侵入法によってｊｌｌｌ定された大動脈圧（
トレース２）の同［１，ｌｊ記録を示１−でいる。

弾性血管の容積変化は圧力変動に追騒１−す２．ため、
これらのトレース間の４Ａ似性によって、組織流体から
δｆ７□のニドな寄与に膜１する推定か４ｆＪＣ認てき
る。

δＣ／Ｃの分子（ズ（ｌヒは、紀６図てＣ１約１０−６
であったが、しかし、本デバイスは、第７図に示−すよ
うに、信号の更に倣卸］な部分の構造をｊｉ”ｋ−ｊζ
、とがてきる。この場合、ノイズレベノ【、は、ｌ−Ｌ
、’　スラインの太さよりも小さくなっている。９ Ｃ）これらの特徴は開眼に再生用ｎしてあつフ（−０ｄ
）共振パターン自体は、５時間の試験中は極めて安定で
あった。

ｅ）本デバイスを５時間にわたって身につけても何ら不
都合は生じなかった。

ｆ）このデバイスに用いられた超音波放射の電力（＜　
１　ｍ、Ｗ、／ｃｍ２）は超音波の従来の臨床的応用（
イメージング及びドツプラー）に対して用いられた電力
に比べて二桁の大きさ程、小さくなっている。

本デバイスの微小循環レベルの流体容積の変動を監視す
る能力について述べる。その性能は、関連のパラメータ
を測定する現存のデバイス、即ち答債ハ１の一群と比較
ずべきである。これらの多くば、即ち、歪ゲージ容積側
、空圧容積Ｈト、インピーダンス容積バ１、油圧容積側
及び眼球容積計は大きな血管も言む器官に数例けられる
ため、微小血管の寄Ｊ：ｊは認識することができない。

光容積計は、皿液芥績に比例的であり得る組織中のヘモ
グロビンの濃度を撰択的に監視する。しかしながら、そ
の出力は、ＩＪＪ生ＤＩＮヒてはないため、校正するこ
とができない〔抽々の容積計の評価、Ｋｅｍｐｃｚｉｎ
ｓｋｉ。

Ｒ，Ｆ、及（Ｊ　Ｊ、Ｓ、Ｔ、Ｙａｏ（１９８２）　Ｐ
ｒａｃｔｉｃａｌＮｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ　Ｖａｓｃｕ
ｌａｒ　Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ＋ＹｅａｒＢｏｏｋ　Ｍｅ
ｔｌｉｃａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｃｈ、ｉｃａｇ
ｏｌ。最近、Ａ、１１ｏｅｋｓ及びり、Ｐｈ１ｌｌｉｐ
ｓが別々に、体内の深い部分にある組織中の組織寸法の
変ＩｊＪＪを監視する超音波型容積側を開発した。しか
しながら、動作原理及び測定パラメータは、本発明とは
完全に異なるものである。従って、本発明は、微小循環
力学をその粘弾性関連特性によって監視する力の点で独
特のものであることが分る。

微小循環系統は薬物、麻酔薬及び感情的ストレスに敏感
に応答するという事実、及び斯かる応答の定量化が臨床
医学及び診断にとって非常に必要とされているという事
実は、このデバイスに対する巾広い用途全示唆している
。この場合、校正された出カケ供給する能力は重要であ
る。ここで述べるに値することは、このデバイスが指谷
績ｇ１、歪ゲージ容積唱及び皮膚導電率語全言む市販の
ポリグラフを構成する監視装置と平行に試験されたこと
である。異なった感情的ストレスの状態の下７−行なわ
れた試験は、このデバイスの感情的状態及びそれらの力
学を監視する上での独特な力を証明しただめ、従って、
これは梢神医学にとって価値のあるものである。ある）
ｌ！ｌｆの病気における血管連動によって表示された力
学パターンの相関関係は、適当な（υ１究を行なうと、
このデバイスは、あるＨの病気の早期検出に用いること
ができ、あるいは１°１ハ尿病や脱水１ｉ１に起きると
知られている循環系統の危１篤な状態にヌ」する：イ報
として用いることができることを示１１ψしている。こ
の点に関して述べるならば、次のこと全銘記ずべきであ
る。即ち、このデバイスを遠隔測定装置の形として構成
できと）ことである。即し、プローグと及び周波数発生
面の小型装置を人間に取付ける。／”　Ｍラジオ周波４
又として起きる出力が放送される。復調器と摺号汁、ｌ
Ｊｉ器に［別の位置にｉｊｒ、かれる。このような形に
すめと、このデバイスは医療要員ｋｍｒ約することがで
きる。更に、この遠隔装置型のデバイスは、宇宙飛行士
及びバイロントの心理生理学状態を監視するのに用いら
れる。これらの用途にとって、このデバイスが何の不都
合もなく、人体に取イ」けることができ、且つ超音波の
使用強度が安全範囲に完全に収着っているという事実は
、大変重要なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、生体組織をはさんでおり且つ入力デバイス及
び出力デバイスに電気的に接続された本発明に係るデバ
イスを示す断面図、第２図〜第４図は、本デバイスの種
々の出力（電圧）をグラフで表わした略図、第５図〜第
７図は、人間を対象にして本発明に係るデバイスと方法
を用いて生体内での実験結果をグラフで表わした図。 １．２・・・圧電トランスジコ−−サ、；３　インサー
ト、４・マウント、５・・・調節可能ねし、６・・組織
、７．８・・・′電極、９．１０・同軸ケーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一対の実質的に平行な互いに離れた圧電トランス
   ジューサであって、その間にギャップを有し且つ上記ト
   ランスジューサ間の上記ギャップに挿入された生体組織
   を包宮し且つ直接接触するように構成され、少なくとも
   一方が他方に対して調節可能であり、これにより上記ト
   ランスジューサ間の距離が生木組織片をその中に挿入し
   且つはさむことができるように調節可能としている圧電
   トランスジューツ全廿むこと、を特徴とする組織の粘弾
   性関連特性の瞬時変動を連続的に且つ非侵入的に監視す
   る／ζめの超音波型デバイス。 （２）上記トランスジユーザがマウントの中に固定され
   、上記トランスジユーザの少なくとも一方が」二記マウ
   ント中に摺動的に保持されているインサートの中に取イ
   τＪけられていること、を特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のデバイス。 （３）その一端を第１結晶の非露出面に接続せしめ且つ
   その他端を周波数発生器に接続可能としている入力電極
   、及びその一端を別の結晶の非露出面に接続せしめ且つ
   その他端全増幅器及び復調器を通して信号分析器に接続
   可能としている出力電極、を宮むことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載のデバイス。 （４）組織の粘弾性関連特性の瞬時変動を高分解能でも
   って連続的に且つ非侵入的に監視するだめの方法におい
   て、 少なくとも一方が他方に対して調節可１１ヒとなってい
   る、その間にギャップを有する一対の実質的に平行な互
   いに離れた圧電トランスジューサを配設する工程、 上記の互いに離れたトランスジューーザ間の」二記のギ
   ャップの中に生体組織片を挿入する工程、両方のトラン
   スジューサ全上記の生体組織に直接接触せしめるべく上
   記トランスジューサ間の距離を調節する工程、 上記トランスジユーザの一方を用いて超音波を発生する
   工程、 共振条件下で上記のトランスジューサから複合的に反射
   される１睡己超音６！ｊ、全上記組織に伝える工程、及
   び 他方のトランスジユーザから発生する信号を監視する工
   程、 を７（むことを特徴とする方法。 （５）上記トランスジユーザ間の距離が、上記生体組織
   を通る信号が共振状態に達する捷で調節されること、を
   特徴とする特Ｗ１晶求の範囲第４項に記載の方法、。 （６ン　−上記超音波の速１江及び／又は吸収の瞬時的
   変動を得る／こめに上記信号を分析する工程を営むこと
   、勤１貞徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。 （７）十記ブ゛バイスが手記組織をその間に接触させ目
   つＣよさむ上記トランスジユーザによって上記生体組織
   に力・けられるように構成されていること、（ｆｉ侍徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。