JP3215107B2 - 頭蓋内圧を計測するための方法及び装置 - Google Patents

頭蓋内圧を計測するための方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本出願は、1990年７月31日に出願された同時係属出願
S.N.第07/560,162号の一部継続出願である。
本発明は主に頭蓋内圧の測定に関する。具体的には、
本発明は頭蓋内圧変化の非観血的測定のための、より優
れた装置の提供に関する。
従来技術の簡単な説明 頭蓋内圧（ICP）の測定は、頭部外傷、頭蓋内感染、
出血、及び水頭症等の症状のある患者の神経外科的診断
方法として定着してきた。
一般には、ICPが20mmHgに達すると注意信号であり、
２分を越える時間の間25mmHgに及んでいると生命に危険
があると考えられている。正常なICPは０から4mmHgであ
るとされている。
体腔内の流体圧力の測定に関して数多くの従来技術が
ある。こうした技術で出願人の知る、適用可能な技術を
以下に述べる。
マー、米国特許第3,853,117号 体腔内の流体圧力を、体腔内、例えば頭蓋内に移植さ
れた音響トランスポンダを使って測定している。音信号
をトランスポンダに送って共鳴信号を発生させ、この共
鳴信号を外部の検知器で受け取る。この方法は、頭蓋及
び頭蓋内流体が優れた音の導体であり、入力または出力
信号を遮断して弱めるような構造物がないという原則に
基づいている。移植されるトランスポンダには、機械的
には共鳴構造物として働く隔板が設けられている。しか
し、この技術には大きな欠点がある。それは、頭蓋内感
染の可能性という大きな危険性を伴う観血的方法を含ん
でいることである。さらに、音信号を外部の検知器を用
いて測定するということは、周囲にある背景ノイズによ
り、また音信号を受け取る外部検知器を使用することで
信号強度が減衰してしまうなど、測定される音信号のノ
イズに対する比に悪影響を及ぼすことである。最後に、
測定される音（音響信号）信号はICPの変化に間接的に
のみ関連するものであり、不正確な結果を生む可能性が
ある。
プラッツ、米国特許第4,361,154号 音が骨を伝わる相対速度を測定することで骨の強度を
調べる方法について述べている。この方法は特に、競走
馬の脚の骨の強度を判定することに用いられている。こ
の方法は、衝撃を吸収する過程でおきる骨の微小粉砕や
微小骨折が繰り返される結果、その骨の部分で測定され
る音の速度が減少していくという原理に基づいている。
骨が強度をなくすにつれその弾性モジユラスも減少する
ということは知られていることから、確かに、骨の強度
と音響エネルギーが骨を伝わる率との関係はある。しか
し、この特許はICPの測定にまでは応用できない。
ローゼンフェルド他、米国特許第4,564,022号 刺激により電気的な脳の活動を起こさせることでICP
を非観血的に判断する方法を含んでいる。具体的には、
患者に光の点灯を見せて視覚的興奮を起こし、それによ
り視覚で起きた脳から出される電位を信号として得る。
この視覚による電位は測定可能で、その性質は子供と大
人のどちらでも明確である。この視覚電位の二次マイナ
ス波の潜伏性を測定することで、被験者のICPが正確に
判定できる。しかし、この判定に到達するのに使われた
方法は、ICPには二次的な関係にある性質の測定に基づ
いている。従って、振動周波数特性等、ICPに直接関係
する特性の測定から得られるであろう結果に比べれば、
正確さに劣るであろう。
コスマン、米国特許第4,676,255号 この開示は、頭皮に公知の圧力をかけて、移植された
センサによってICPを測定することに関する特許の一部
継続出願である。この特許自体はネガティブなICPの測
定に焦点を当てている。残念ながら、移植（観血的）セ
ンサの使用に内在する問題がこの装置にもある。
サックナー、米国特許4,860,766号 新生児の胸腔内圧を調べる非観血的方法を提供してい
る。呼吸の間、新生児の頭蓋骨は互いに相対的に動く
が、これは胸腔空間から、髄液及び動脈を通して頭蓋腔
へと圧力波が伝わることによるものである。この方法は
この原理に基づくものである。頭蓋骨の動きを検知、観
察し、得られる波形は胸腔内圧に直接関係するものであ
る。しかし、この特許はICPの測定に関して当業者には
教示するところがない。
ソ連邦特許1058−556−Ａ このソビエトの特許はICPの非観血的測定方法を述べ
ている。ここでは、頭蓋の前部の片側に超音波センサを
取り付け、パルス信号をその頭蓋を通して頭蓋の後頭壁
に送り、反射させる。反射した超音波信号を記録し、こ
れにより、頭蓋内エコーパルスの振幅に関する一連の公
式に基づいてICPを測定する。この方法は音を利用する
ため、この方法にもまた音を使ったICPの測定にある問
題（例えば、信号の対ノイズ比が小さいなど）が伴う。
ディバイン、III、他、IBM技術開示報 生体内の閉鎖房における内圧の測定を述べている。こ
こでは、外部から機械的振動を与えて差動ドップラーを
誘導し、この差動ドップラーにより内圧を判定してい
る。この方法は心臓の心室圧力の測定に向けられてい
る。誘導された振動の周波数、振幅、及び位相を調べ、
反射した超音波エネルギーをレシーバにより検知する。
この技術は音の検知を利用しているため、前に述べたよ
うな、圧力を測定するために音を利用することからくる
欠点を克服するものではない。
カスガら、「犬の頭蓋内腔におけるパルス波の伝達特
性」1987年６月発行、神経外科学会報、66号、907から9
14ページ （心ペースメーカを使うことでランダム化した）通常
の頸動脈を入力信号、硬膜外圧パルス波を出力信号とし
て使った頭蓋内圧のパルス波伝達における伝達関数を数
学的にモデル化しようとした試みについて述べている。
ここでは、入力信号の自己相関関数、及び入出力信号の
相互相関関数に最小二乗法を用いて、この伝達関数を数
値的に推定している。その結果によると、パルス波の低
い周波数は頭蓋内腔を伝達する間は抑制され、通常の条
件の下では頭蓋内腔に共鳴が起こっていたことが判明し
た。この伝達関数及び公知の入力信号を使ってICPを計
算することが可能かも知れない。しかしながらここで使
われた技術には大きな欠点がある。最も大きな欠点はこ
の技術が観血的であり、頭蓋内感染の危険性を伴うとい
うことである。さらに、この技術を用いるのは難しく、
また外科的手術も必要とし、心ペースメーカの使用に伴
う危険性もあるなど、現在の臨床環境において使うこと
は難しい。
コステルジャネッツら、「簡易硬膜外圧センサの臨床的
評価」1986年 アクタ ニューロキルジカ、83号、108
から111ページ この文献は、頭部外傷に苦しむ数多くの患者にプラス
ティメド（登録商標）硬膜外圧センサ（EPD）を用いた
結果の評価を論じている。このEPDセンサの直径10ミリ
メートルのプラスチック製カップ部をバーホール内に配
置し、一つがもう一つより長尺の二つのプラスチック製
チューブをこのカップ部に接続した。圧変換器をこの二
つのチューブの長い方に接続し、短い方のチューブは止
め栓を介して生理食塩水のリザーバに接続した。通常の
心室内圧センサ（IVP）をこのEDPセンサのカップ部の隣
に設置し、圧力を継続的に記録した。このIVPセンサか
ら得られたICPの値を、EPDセンサから得られた数値と比
較した。この比較の結果は、EPDセンサの出すICPの値は
不正確であることを示していた。この欠点に加えて、こ
のEPDシステムは観血的であり、それなりの結果を得る
ためには、注意してカップ部をバーホールに配置しなけ
ればならないということがある。さらに、この方法には
センサが突然働かなくなるという面もある。
タキザワら、「頭蓋脊椎軸の異なる部位におけるCSFパ
ルス波のスペクトル分析」1986年、神経学、神経外科
学、及び精神医学会報、49号、1135から1141ページ 通常の条件下と、生理食塩水をCSF域内に注入する（C
SF域内の圧力をこうして上げる）ことで起こした異常な
条件の下で、髄液（CSF）のパルス波形の振動数スペク
トルの変化、血圧からCSFパルスへの振幅伝達関数、及
び、CSFパルスの各局面のCSF域への伝達を判定すること
を目的とした研究を論じている。圧変換器は、背きょく
の先端部と胸骨との間の中間点に配置された。通常及び
人工的に高く設定されたCSFパルス及び血圧を様々な部
位において記録した。この圧力測定方法には欠点がいく
つかある。この方法は観血的である。さらに、入力信号
として血圧を用いているが、血圧の値は心拍を挟んで非
連続となり、流体圧力の計算が誤ったものとなりかねな
い。なぜなら、得られる伝達関数は連続ではなく、ディ
スクリートな数値となるからである。
セムロー及びフィッシャー、「頭蓋内圧観察のための非
観血的アプローチ」1982年３月、臨床技術学会報、７
号、73から78ページ この文献は、頭蓋骨が圧力を受けたときの音響伝達特
性を測ることによるICPの測定を議論している。多様な
レベルで高ICPの見られる頭蓋骨に衝撃のような刺激を
与えた。頭蓋骨を通して伝わってきた衝撃刺激に対する
音響応答を、圧電音響ピックアップを用いて調べた。こ
うして調べた音響応答に基づいて二次システム応答がモ
デル化された。二次システムの特性である制動要因が高
ICPを示すものであることが判明した。しかし、このICP
測定方法にはいくつか問題がある。音響伝達測定におけ
る信号は、前にも述べたように対ノイズ比が小さい。さ
らに、この方法を使って達成されるICP測定は直接的な
測定によるものではなく、人工的な、またしばしば不正
確な性質を持つ数学的システムモデルから得られるもの
である。ICP測定の結果も概して不正確になるであろ
う。
従って、本発明の主な目的は、上述のような従来技術
に見られる問題を克服した、ICP測定のための装置を提
供することにある。より、具体的には、本発明の目的
は、頭蓋内感染の危険性を排除した、ICP測定のための
装置の提供である。
本発明の目的はさらに、測定される信号の対ノイズ比
が乏しいために起きる大きな誤測定のない、ICP測定の
ための装置の提供である。
本発明の目的はさらに、ICPに大きく関係する性質を
測定する装置の提供である。
発明の概要 本発明による装置では、ヒトまたは動物のICPの変化
を非観血的に（頭蓋骨を貫通せずに）測定する。
この方法は、ある物質（この場合は骨）の動的振動の
性質及び作用、固有周波数、機械的インピーダンス、干
渉性、周波数応答スペクトルが、その弾性物質に与えら
れる応力に応じて変化するという物理学的法則に基づい
ている。
ICPにより、頭蓋骨に向かう内的圧力という応力がそ
の患者の頭蓋内に生じる。ICPの変化につれて、湾曲し
た弾性プレートとして作用する頭蓋骨内の応力も変化す
る。
従って、頭蓋骨の固有周波数及び周波数応答スペクト
ルの変化は、頭蓋骨内で作用している応力の変化を示
し、よってICPの変化を示すものであるということが判
っている。これら固有周波数及び周波数応答スペクトル
の変化は、骨物質を伝わる機械的波長を非観血的に生じ
させる機械駆動の振動刺激（例えば励振トランスデュー
サやインパクトハンマー）を加えることで測定できる。
この周波数応答スペクトルをセンサ（例えば加速度計、
速度センサ、または変位センサ）により検知し、スペク
トルアナライザ、動的信号アナライザ、ネットワークア
ナライザ等のアナライザで励振スペクトルとの比較分析
を行う。こうして本発明により、任意の刺激を与えて得
られるスペクトル応答データを随時比較することで、IC
Pの経時変化を認知することが可能となる。本発明のい
くつかの実施例においては、刺激を発生させて、与えた
時の応答を同じ装置、例えば衝撃励起トランスデューサ
により、ある患者の頭蓋の同じ部位において検知してい
る。しかし、本発明の他の実施例では、ある患者の頭蓋
に入力信号を発生させ、与える部位と、結果としての出
力信号を測定するその患者の頭蓋部位とは違えてある。
ICPの影響を受けない頭蓋部位（例えば側頭骨、蝶形
骨、後頭低部骨の下部部分、頭頂骨下部部分、又は前頭
骨下部部分）の周波数応答スペクトルを測定すること
で、基線測定値又は正常なICP圧力の測定値が得られ
る。次にこの基線測定値を用いて、ある患者の正常ICP
からのICPの変化を測定してもよい。基線ICPは、正常な
患者（高ICPの見られない患者）の周波数応答スペクト
ラムを測定しても得られる。
容易に判るように、本発明による装置は従来技術に比
べて著しい利点がある。第一に、ICPを非観血的に測定
することで、観血的方法に伴う脳感染の危険性がなくな
る。さらに、本発明は機械的振動の性質を測定するので
あって、音を測定するのではない。この結果、従来技術
の音響方法に比べて、大変優れた信号／ノイズ比が達成
できるので、その結果も正確である。加えて本発明は、
ICPに直接関係する性質を測定するのであって、ICPに二
次的にしか関連性のない性質を測定するのではない。こ
のことによっても、圧力の測定結果が正確なものとなる
のである。
図面の簡単な説明 基本的なICP測定装置が添付の図に示されている。
図１は、励振装置及びセンサとしてのトランスデュー
サ、ジェネレータ、及び分析装置の配置の概略を示し
た、ヒトの頭蓋の機械的概略を示すブロック図である。
図２は、一連の異なる圧力を加えたときの分析装置の
出力ゲイン（dB）の実際の読みを出力周波数（Hz）に対
してプロットしたものである。頭蓋の多様な周波数ハー
モニックスが容易に窺える。
図３は、違うもう一つの一連の圧力をかけて行った別
の一連の実験における、出力周波数に対する出力ゲイン
（dB）の一連のチャートである。ICPに応じた頭蓋の周
波数ハーモニックスのシフトが見られる。
図４は、頭蓋内圧の働きで3.3キロヘルツにおけるセ
ンサの出力ゲイン（dB）が変化していくことを示す図２
のデータをプロットしたものである。
図５は、共鳴振動数（Hz）対ICP（mmH2O）の図であ
る。この図ではICPの働きで共鳴振動数が変化していく
ことがはっきりと判る。
図６は、200から300ヘルツ域の頭蓋内圧の働きによる
センサの出力ゲイン（dB）を図にしたものである。図５
及び図６は図３に示されたデータをプロットしている。
図７は、例１で使用された実験装置のブロック図であ
る。
発明の詳細な説明 基本となる理論の説明 頭蓋は球状の弾性プレートであると考えられることか
ら、頭蓋の振動パターンは球状の弾性シェルの振動パタ
ーンに近い。（文献１、フォン ベケシー、ジー.:米国
音響学会誌、20:749（1948年）（文献２、フランケ、E.
K.:USAF、WADC 技術報告、54−24、1954年）（文献
３、ハリス、シリル：「衝撃及び振動ハンドブック」、
44章、17ページ、第３版、マグローヒル、1988年）。観
察された共鳴から頭蓋の弾性値を計算すると1.4×10p10
dyne/cm2である。頭蓋の基本的共鳴振動数は300から400
ヘルツの間であり、これより高いモードにおける共鳴は
およそ600から900ヘルツの間である。弾性のために、頭
蓋骨の固有周波数及び出力周波数応答スペクトルの変化
は、次のような方法で測定できることが判った。
図１に示すように、機械的な励振トランスデューサ
（10）が頭蓋（４）の外側に接触をもって非観血的に配
置される。この励振トランスデューサは、機械的な振動
波及び／又は衝撃波を、その骨物質の水平方向に伝達さ
せる。頭蓋に与えられたこの入力振動及び／または衝撃
波信号（以下、励起刺激という）は、時間で変動するシ
ヌソイダルや、周期的な、位相がコヒーレントな、複
合、衝撃、又はランダムのファンクションの形を採って
いてもよい。（文献５、ハリス、シリル：「衝撃及び振
動ハンドブック」22章、４ページ、第３版、1988年、マ
グローヒル）。さらに入力信号も連続サムシヌソイド
や、広帯域不規則な、又は狭帯域不規則振動パターンの
ファンクションの形を採っていてもよい。（文献６、ハ
リス、シリル：「衝撃及び振動ハンドブック」22章、２
ページ、第３版マグローヒル、1988年）特殊なタイプの
衝撃入力信号を用いてもよい。例えば、インパルス、ス
テップ、ハーフサイン、退化シヌソイド、そしてコンプ
レックスファンクションである。（文献７、ハリス、シ
リル：「衝撃及び振動ハンドブック」23章、２ページ、
32章、６ページ、第３版、マグローヒル、1988年）。
頭蓋に励起刺激を加えることにより、検知トランスデ
ューサ（12）により感知した周波数応答スペクトルの分
析ができる。このような分析技術の一つが、伝達媒体を
介して作用する衝撃及び／又は振動刺激のフーリエスペ
クトルを用いた解釈である。衝撃又は振動を与える構造
物の特性が周波数の関数としてモデル化できる時は、こ
のフーリエの解析を線形系に応用することが可能であろ
う。このような特性を伝達関数により数学的にモデル化
する。この際、この伝達関数には、励起刺激が作用を及
ぼす媒体の特性に、機械的インピーダンス、易動度、透
過度を含めてもよい。
よって、衝撃又は振動のソースに対する負荷の影響を
評価するのに、このフーリエ解析を応用してもよい。衝
撃のソースは一般には、衝撃を起こす手段と、刺激を頭
蓋に伝達する弾性構造物とから成る。媒体を通して伝達
される衝撃又は振動の性質は、加えられる負荷の性質の
影響を受ける。ソース及び負荷の性質は、機械的インピ
ーダンス又は易動度から定義されるであろう。
一連のフーリエ変換に示される周期振動関数は、その
周波数がすべて基本ハーモニック周波数の倍数となるよ
うな正弦波の集合からなる。さらに、周期の各期間の振
幅係数及び位相角度は多様である。
この振幅及び位相データが、線状スペクトル又はディ
スクリート周波数スペクトル（垂直線）又はパワースペ
クトル密度（垂直線の頂点が接している）として知られ
る周波数領域図として図示される。できあがった図はIC
Pの変化による周波数スペクトルの応答の変化を直接示
している。従って本発明を用いて、ICPの時間による推
移を観察することが可能であろう。
基線又は正常のICP値を求めるためには、本発明の根
底にある理論をさらに理解することが必要である。（も
ちろん、以下に述べる事柄は、基線又は正常ICP値を測
定するために見いだされたいくつかの方法を示すよう意
図されたものであって、このような数値を見つけるため
に可能な手段及び／又は方法を限定するものでは決して
ない。他の変更例や応答特性を用いてこのような数値を
見つけることも可能であろう。） 負荷又はICPの変化にさらされる頭蓋骨を、周回端部
を固定させた円盤でモデル化してもよい。この理論上の
モデルにより、周辺端部が固定され、中心で変動する負
荷を支えている円盤の固有周波数の変化を表す、次のよ
うな数学式が得られる。（振動ハンドブック42−から24
ページ） 係数はそれぞれ、 ｔ＝頭蓋骨の厚さ Ｒ＝円盤の直径 Ｅ＝ヤング率（Ib/in2） μ＝頭蓋骨の質量密度（Ib−sec2/in） np＝物質ポアソン比に基づく係数 Np＝円盤の周囲に加わる機械的圧迫に基づく係数 ML＝ICPを示す円盤中央の集中負荷 係数ｔ及びＲは任意の患者のための係数である。しか
し、この係数は患者毎に変化するであろう。頭蓋の示す
円盤の直径は、カリパスや定規で測定される。
円盤（頭蓋骨）の厚さはCAT（コンピュータ支援断層
撮影法）スキャンで測定される。ヤング率は人口統計の
研究から得られる。任意の被験体のための基本ハーモニ
ック周波数Wnは、正常な状態にある（つまり異常なICP
の徴候のない）任意の患者のフーリエ出力周波数応答ス
ペクトルを観察することで得てもよい。次に上記の等式
を解いて任意の患者の正常なICPを得るのである。
特定の患者の正常な又はゼロ圧のICP基線測定値を得
るための方法を他に二つ、以下に説明する。水頭症等の
病歴のある患者には、過去その患者のICPが正常な間にI
CPを定期的に測定して基線分析を行い、緊急時に備えた
であろう。
基線正常圧力はまた、ICPの影響を受けない頭蓋部位
でのスペクトル応答を測定することでも確立できよう。
このような部位の一つには側頭骨があげられる。
好適な実施例の説明 図を参照しながら以下説明する。図１及び７に励振ト
ランスデューサ（10）が図示されている。これはブルー
ル・ジャール社のモデル4810の励振器であることが好ま
しい。この励振トランスデューサ（10）を、好ましくは
ブルール・ジャール社のモデル1049サイン／ノイズ発生
器等の信号発生器（11）で励起する。この入力信号は信
号アナライザー（14）にも送られる。この信号アナライ
ザー（14）は、ヒューレット・パッカード社のモデルHP
3562A、低周波スペクトルアナライザー等のスペクトル
アナライザーであることが好ましい。患者の頭蓋（４）
内に誘導されたこの信号は、波として頭蓋内を伝わり、
感知トランスデューサ（12）に受波される。この感知ト
ランスデューサ（12）はブルール・ジャール社のモデル
4384の加速度計であることが好ましい。受波した信号を
次に信号アナライザー（14）に送る。解析した信号を次
に、MATLABTMプログラムを持った、80386IBM PCコンパ
チブルコンピュータ等のデジタルコンピュータ（16）に
送る。これは、信号をさらに処理して、確定されていた
基準値からの変化を見てICPに関連させられるような出
力値を得るためである。解析した信号は、ICPの変化又
はICPの変化に結び付けられるような周波数の分布状況
を示すために、コンピュータモニター（18）上に表示さ
れる。
例１ 上記本発明の理論的基礎をテストするために、所定の
及び制御された圧力の水を、チューブ（26）を介してシ
リンダ（21）から注入できるようにした嚢（22）が中に
入った頭蓋（４）を用いた。この頭蓋（４）は、周囲か
らの背景振動からの影響を受けないように、衝撃吸収ク
ッション（24）を入れた収納箱（23）内に納められた。
頭蓋（４）内に注入された水の量は毎回記録され、それ
から得られたICPも記録された。信号をこの頭蓋に誘導
したが、これは、まずトランスデューサ（10）を頭蓋に
接触させた上で、自己相関モードにセットした信号発生
器（11）からの信号を、ゲイン10に設定した増幅器（2
0）にケーブル（28）を通して送り、最後にもう一本の
ケーブル（29）を通してこのトランスデューサ（10）に
送ることでなされた。頭蓋（４）内に誘導されたこの振
動波を、感知トランスデューサ（12）で受波し、ケーブ
ル（25）を通して増幅器（19）に送った。この増幅器で
受波した信号を、さらにケーブル（31）を通して信号ア
ナライザー（14）に送った。ここでこのアナライザーに
より入力信号及び出力信号の計算を行い、次にこの計算
結果を示す信号を、ケーブル（30）を通してデジタルコ
ンピュータ（16）に送った。デジタルコンピュータ（1
6）では様々なアルゴリズムを駆使して生データを相関
させ、ケーブル（32）を通してスクリーン（18）に送信
した後に、関連付けされたこの生データを記録した。図
２及び３は、このシステムにより得られた生データを圧
力を多様に変えたテスト毎にプロットしたものである。
さらに、頭蓋（４）内の液体圧力に応じた周波数の関数
としてのデシベル出力値も図２及び３に示されている。
次に各曲線上の点を選んでプロットにしたものが図４、
５、及び６であり、圧力の働きにより、計測される特性
が、強度又はハーモニック周波数のシフトのどちらかで
変化していくことを示しており、この装置が、疑似頭蓋
の実験上の応答を、頭蓋内の液体圧力の関数として明確
に相関付けのできる装置であることを示していた。
標準的な組合せの装置の好適な例が一つ、上述された
が、その改良例は数多く可能である。
付記Ａ この付記は、例１で用いられた装置の技術的特徴で最
も重要なものの概観を提供するものである。
感知トランスデューサ ブルール・ジャール社製、モデル4384、圧電加速度計： 電圧感度 およそ0.8mV−s2/m 周波数帯域 ５％ 0.2−9,100Hz 10％ 0.1−12,600Hz キャパシタンス 1200pF 典型的音響感度 0.01m/s2 最大作動衝撃 200km/s2 最大作動 60km/s2 連続シヌソイド加速 ピーク 励振トランスデューサ ブルール・ジャール社製、モデル4810 小振動励振器： フォースレイティングサインピーク 10N 最大ベアテーブル加速ピーク 500m/s2 最大変位Ｐ−Ｐ 6mm 第一共鳴周波数 18kHz 信号発生器 ブルール・ジャール社製、モデル1049 サイン／ノイズ
発生器： 出力モード 正弦波:0.2Hz−200kHz 狭帯域ノイズ:BW1から316Hz ホワイトノイズ:9周波数域 ピンクノイズ:9周波数域 最大出力電圧（電流） 5V（100mA） 歪み 正弦波 0.2Hz−100kHz −85dB未満 100kHz−200kHz −75dB未満 ランダム 0.2Hz−100kHz −73dB未満 100kHz−200kHz −63dB未満 信号アナライザー ヒューレットパッカード社製、モデルHP3562A、低周波
スペクトルアナライザー： この装置についてはヒュレット・パッカード社の技術
説明書を参照されたい。
スペクトル解析ソフトウェア マスワークス社製、MATLABTM信号処理ツールボックス： これはオプションでMATLABTMと併用されるよう設計さ
れた拡張モジュールである。デジタル信号処理及び時系
列解析の分野での応用−特定機能を付加する。信号処理
ツールボックスの大きな特徴は、最も有用なデジタルフ
ィルタリング・パワースペクトル推測（FFT）技術を用
いる機能である。このパッケジにより、ディスクリート
なフーリエ変換やその他の関連するスペクトル変換が計
算できよう。さらに、信号のパワースペクトルの推測、
広帯域ノイズに埋もれた狭帯域信号の検知、パワースペ
クトル密度、クロススペクトル密度、伝達関数特性、及
びコヒーレンス関数の計算もこのソフトウェアにより可
能となる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/00 - 5/03

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】患者の頭蓋内圧の変化を非観血的に測定す
    る装置であって、 （ａ）予め定める入力機械振動信号を発生させ、前記入
    力機械振動信号を患者の頭蓋上の第一部位に与えるため
    の手段（10）と、 （ｂ）患者の頭蓋の第二部位からの出力機械振動信号を
    検知するための加速度計（12）とを含み、前記出力機械
    振動信号は前記入力機械振動信号の変化したものであ
    り、前記入力機械振動信号の変化は、前記第一部位から
    前記第二部位へ伝わるときに頭蓋内圧の働きで起きたも
    のであり、更に （ｃ）前記入力機械振動信号及び出力機械振動信号のデ
    ータ特性をデータベースに記録するための手段（16）
    と、 （ｄ）頭蓋内圧の変化によるハーモニック周波数のシフ
    トを検知できるよう、前記データベースに記録された前
    記データを複数の入力機械振動信号及び出力機械信号と
    比較するための手段（14,16）とを含む ことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記入力機械振動信号を発生させ且つ与え
    るための手段（10）がインパクトハンマー又は機械励振
    トランスデューサを含むことを特徴とする請求項１に記
    載の装置。
  3. 【請求項３】前記入力機械振動信号を発生させ且つ与え
    るための手段（10）及び前記入力機械振動信号を検知す
    るための加速度計（12）が、前記第一部位及び前記第二
    部位が前記患者の頭蓋上のほぼ同じ位置にあるように形
    成された機械励振トランスデューサを含むことを特徴と
    する請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記患者の正常な頭蓋内圧から患者の頭蓋
    内圧の変化を測定する請求項１ないし３のいずれかに記
    載の装置であって、 （ａ）予め定める入力機械振動信号を発生させ、この入
    力機械振動信号を頭蓋内圧の変化の影響を受けない、患
    者の頭蓋上の第三部位に与えるための手段（10）と、 （ｂ）頭蓋内圧の変化の影響を受けない前記患者の頭蓋
    上の第四部位からの出力機械振動信号を検知するための
    手段（12）とを含み、前記出力機械振動信号は前記入力
    機械振動信号の変化したものであり、前記入力機械振動
    信号は、前記患者の正常な頭蓋内圧の働きで変化したも
    のであり、更に （ｃ）前記第三部位に与えられた入力機械振動信号及び
    第四部位で検知された出力機械振動信号のハーモニック
    周波数データ特性を前記データベースに格納するための
    手段（16）と、 （ｄ）前記第一部位に与えられた入力機械振動信号及び
    前記第二部位で検知された出力機械振動信号のハーモニ
    ック周波数データ特性を前記第三部位に与えられた入力
    機械振動信号及び前記第四部位で検知された出力機械振
    動信号のハーモニック周波数データ特性と比較するため
    の手段（14,16）とを含むことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】前記第三部位と前記第四部位が前記患者の
    頭蓋上のほぼ同じ位置にあることを特徴とする請求項４
    に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記患者の正常な頭蓋内圧から患者の頭蓋
    内圧の変化を測定するための請求項１ないし５のいずれ
    かに記載の装置であって、 （ａ）患者の頭蓋の厚さを非観血的に測定する手段と （ｂ）推測手段を用いることにより前記データから振動
    信号を使って前記患者の正常な頭蓋内圧を推測する手段
    とを含む ことを特徴とする装置。
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