生体微小振動の生理工学的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02805048
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 田澤 皓 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (40002109)
• 研究分担者: 橋本 幸男 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (40164800)
• キーワード: 心弾動図 / 心弾動性圧力波 / 鳥類卵 / 胚 / 無侵襲計測 / 心拍数 / レ-ザ / ピエゾ薄膜素子

研究概要

心臓が収縮し、血液が大動脈へ駆出されることによって生体には微小な振動が生ずる。心弾動である。ヒトにおいては、軽量な吊台に被検者をのせ、台に伝わった動きを検出することによって心弾動図の測定が行える。母体内で成長するヒトの胎児では、この生体情報(心弾動)のin situでの取得は不可能である。一方、その胎児に相当する鳥類の胚は、母体子宮に相当する卵殻の内部で羊水に浮んで成長している。そこで以下の仮説をたてた。即ち、胚の心臓拍動は、羊水、尿液中を伝わり、堅い卵殻に達して、卵に微小な動きを起こし、同時に卵殻内部の圧力を変える。前者は心弾動に起因する振動(心弾動図)であり、後者は、心弾動性圧力波ともいうべき、新らたな生体情報である。鶏の卵を胎児の実験モデルとしてこの仮説の検証を行った。まず心弾動の計測システムを構築した。(1)レ-ザ変位計、(2)レ-ザ・スペックル計、(3)オ-ディオ・カ-トリッヂ、及び(4)ピエゾ薄膜素子、を主体とする四通りの方法を試み、いずれにおいても良いS/Nで心弾動図計測を可能とした。検出した信号の処理、波形比較を行い、変位((1)による)、速度((3)と(4)による)及び振動((2)による)量であることを明らかにした。心弾動性圧力波はコンデンサ-・マイクロフォンを変換器とする計測システムを作り、心電図、インピ-ダンス・カ-ディオグラム及び卵内圧と同時計測し、今後の研究への濫觴になった。心弾動図及び心弾動性圧力計測システムはいずれも無侵襲法であるため、成長する胚の心拍数無侵襲計測が嘴打期間を含めてヒナになるまで可能である。この利点を応用して、1)成長する胚の致死環境温度と心拍数温度係数、2)ふ卵中に死亡する鶏胚の心拍数特異変化、及び3)ミズナギドリ目に属するがふ卵期間と嘴打の順序を異にするコアホウドリとオナガミズナギドリの胚心拍数日令変化に関する興味あるデ-タを取得し、主実験と論文発表を計画している。

研究成果

• [文献書誌] Hashimoto,Y.: "Simple,noninvasive measuring system for the heart rate of avian embryos and hatchlings by means of the piezoelectric film." Medical & Biological Engineering & Computing.
• [文献書誌] Yamaguchi,S.: "Embryonic heart rate of the domestic fowl (Gallus domesticus) in a quasiequilibrium state of altered ambient temperatures." Comparative Biochemistry and Physiology.
• [文献書誌] Tazawa,H.: "Metabolic responses of developing chick embryos and hatchlings to alterations in ambient oxygen and backーground gas." Respiration Physiology.
• [文献書誌] Tazawa,H.: "Blood pressure and heart rate of chick embryos:effects of autonomic drugs." Comparative Biochemistry and Physiology.
• [文献書誌] Tazawa,H.: "Differences of embryonic heart rate between two procellariiform birds,albatross (Dionedea immutabilis) and shearwater (Puffinus pacificus)" Condor.
• [文献書誌] Kawamata,J.: "Embryonic heart rate of the domestic fowl (Gallus domesticus) which died during incubation." Poultry Science.