聴診器の仕組み

音は何千年もの間、診断ツールとして使用されてきました。

最初の聴診器は、19 世紀初頭にフランスの医師ルネ・ラエンネックによって発明されました。確かに彼の発明のおかげで身体の音をよりはっきりと聞くことができましたが、ラエンネックは実際には医師と患者の距離というかなり異なる目的を達成しようとしていたのです。 1800 年代の衛生状態は今日のようなものではなく、医師は汚れて臭いシラミの生えた体に顔を押し付けるのにうんざりしていました [出典: ]。

ラエンネックの聴診器は基本的に中空の管でした。他の革新者たちは、徐々により複雑なデザインを作成し、ハーバード大学を拠点とする医師デビッド・リットマンの聴診器で頂点に達しました。これは、今日医療従事者の首にぶら下がっている聴診器とほぼ同じです[出典: ]。これらのリットマン聴診器モデルは、妊娠わずか 6 週目の胎児の心拍と同じくらい微弱な音を拾うことができます。

最も一般的な用途は心臓音や呼吸音の検出ですが、消化器系や静脈系の異常を検出するための重要なツールにもなり得ます [出典: ]。聴診器は、血圧測定用カフと組み合わせて、血液音を捕捉することによる臨床血圧測定の一部として使用することもできます。

どうやって？実際、これはサウンドの特性を利用するための非常に基本的なアプローチです。聴診器が、たとえば心臓の鼓動の「ルルルル」音をどのように心臓から医師の耳に伝えるかを理解するために、まず、聴診器の中心となるコンポーネントから始めます。結局のところ、ほんの一握りしかありません。

聴診器の基本

今日の聴診器は中空の管とは程遠いですが、できることを考えれば驚くほどシンプルな装置です。現在でも最も一般的に使用されている基本的な音響聴診器には、3 つの主要なセクションと合計 5 つの重要な部分があります [出典: ]。

チェストピース: 患者と接触し、音を捕捉する部分です。チェストピースは両側にあります。片側には平らな金属製のディスクであるダイヤフラムがあり、その中に平らなプラスチック製のディスクが含まれています。横隔膜はチェストピースのより大きなコンポーネントです。反対側には聴診器のベルがあります。これは、上部に小さな穴が開いた中空のベル型の金属片です。このベルは、心雑音 (前述の「シューッ」という音) や一部の腸音などの低周波音を拾うのに優れています。横隔膜は、通常の呼吸音、肺音、通常の心音（「ルブルブ」）などの高周波音に優れています [出典: ]。

チューブ: Y 字型構成のゴムチューブがチェストピースからヘッドセットまで伸びています。チェストピースによって拾われた音は、最初は単一のチューブを通って伝わり、最終的にはヘッドセットに近づくと 2 つのチャンネルに分割され、リスナーは両耳で音を聞くことができます。聴診器のチューブの長さは通常、18 ～ 27 インチ (45 ～ 68 センチメートル) です。

ヘッドセット: ゴム製チューブの終端は、リスナーの耳のイヤーチップにサウンドを伝える一連の金属チューブです。イヤーチップは柔らかいゴムでできており、快適さだけでなく、周囲の騒音を遮断する密閉性も備えています。

派手な機械ではありません。聴診器は鼓膜と同じように音を拾います。大きな違いは、音の到達方法です。

音を拾う

「聴覚のしくみ」 を読んだことがある人なら、音は本質的に気圧の乱れであることをご存知でしょう。たとえば、ギターの弦をかき鳴らすと、その弦が振動します (私たちが話すときに声帯が振動するのと同じです)。これらの振動は、波となって外側に移動するときに気圧の変動を引き起こします。これらの圧力変動の波が鼓膜に到達すると、鼓膜が振動し、脳はその振動をノイズとして解釈します。

私たちの鼓膜は、聴診器のチェストピースの大きい側と同様、横隔膜です。

医師または看護師が聴診器のダイヤフラムを患者の胸壁に置くと、患者の体内を伝わる音波によりダイヤフラムの平らな表面が振動します。振動板が独立したデバイスであれば、これらの振動は外側に伝わりますが、振動する物体はチューブに取り付けられているため、音波は特定の方向に伝わります。

それぞれの波はゴムチューブの内壁で跳ね返るか反射します。これを多重反射と呼びます。このようにして、各波は連続してイヤーチップ、またはデバイスの端にあるゴムの突起に到達し、最終的にリスナーの鼓膜に到達します。

呼吸や心臓の鼓動などの高音の波は、より高い周波数で伝わり、一定時間内により多くの圧力変動を引き起こします。大きくて平らなディスク (および内部のプラスチック ディスク) は直接振動するため、高周波音を捕捉します。これは基本的に、たとえば動脈の開閉によって生じる音波が、聴診器の管を通って聴取者の耳に伝わる音波と同じであることを意味します。

聴診器のベルの動作は多少異なります。低周波音（動脈の動きによって引き起こされる振動）を直接捉えるのではなく、その動きによって引き起こされる皮膚の振動を拾います。より小さい中空のベルは、より少ない表面積で患者と接触します。薄い金属の縁だけです。より低い周波数の音は、ラージダイアフラムを振動させるのが難しいかもしれませんが、それでも外側に移動するときに皮膚を振動させます。すると皮膚がベルを振動させます。

チェストピースに当たる振動は細い管に集められるため、自由に外側に伝わるのではなく、より多くの振動が鼓膜に到達します。このようにして、彼らが運ぶ音は増幅されます。

それは巧妙なトリックです。聴診器を使用すると、患者の胸部から 2 フィート (0.6 メートル) 以上離れた人は、耳が患者に直接接触している人よりも大きな心音を聞くことができます。これにより、診断的には聴診器が非常に貴重な医療ツールとなり、最終的には患者の転帰が改善されます。

嗅覚的には、今日でも 19 世紀初頭の基準で衛生管理を行っている患者がいる場合に備えて、これは天の恵みだ。医療においても、距離を置くことが良いこともあります。

著者のメモ

サウンドの性質と動作については、このテーマを深く掘り下げた 知恵袋ブログ 記事がいくつかあるため、簡単に説明することにしました。おそらくこれらの中で最も優れているのは、「音を拾う」セクションで述べた「聴覚の仕組み」です。サウンドに関するページも一見の価値があります。そして、本当に深く掘り下げたい人は、 「仮想サラウンド サウンドの仕組み」 、 「サウンド オブ サイレンス」、そして私の個人的なお気に入りの 1 つである「2 つの缶とひもは本当に遠く離れた場所で会話するために使用できますか?」をチェックしてください。 (OK、最後の内容はそれほど深いものではありませんが、疑問に思ったことはご存知でしょう。)