医用工学概論 keywords 1 山田達也2 平成 25 年 4 月 7 日 1 このドキュメントは，臨床検査学講座医用工学概論（医歯薬出版株式会社）の各章におけるキーワードを抜粋したものである． 奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 数 理 情 報 学 研 究 室 [email protected], URL: http://hawaii.naist.jp/~tatsuya-y/ 2 第 1 章 医用生体工学の概要 I. 検査における医用理工学の役割と環境 生体工学 医用工学 医用生体工学 周波数依存性 時間依存性 環境依存性 異方性 不均一性 非線形性（第 5 章） 計測制御システム 計測機器 高速処理技術（第 7 章） 情報処理 医療システム（第 7 章） 非侵襲（第 8 章） 機能検査 機能制御（第 8 章） システム同定 パラメータ推定 フィードバック 一般性と個別性 II. 臨床検査の客観性と再現性 計測 測定・測量 生体計測 臨床検査 経時変化 個体差 数量化 計測システム（第 8 章） 客観性 再現性 センサ トランスデューサ（第 6 章） III. 生体現象の特徴とシステムとしての理解 ミクロの世界 情報担体 半導体デバイス IV. 臨床検査の新たな展開 電極型バイオセンサ フォトバイオセンサ 酵素センサ 微生物センサ 免疫センサ イオン感受性電界効果トラ ンジスタ（第 6 章） セラミックス 炭素繊維 V. 種々の先端応用検査支援技術 非侵襲可視化技術 非侵襲 モアレ・トポグラフィ デジタル X 線影像法 ホログラフィ X 線 CT ポジトロン CT 核磁気共鳴撮像装置（MRI） 超音波 エコー カラードプラ ホログラフィ 超音波 CT 超音波顕微鏡 内視 鏡カメラ 医用テレビジョン（第 8 章） 搬送波 変調 復調 センサ トランスデューサ 病院情報システム パルス変調方式（第 3 章） 病歴管理 マイクロ・ナノマシン 診療支援システム 生体適合性 （第 6 章） 地域医療 介護システム （第 7 章） VI. 医療技術の評価と未来 目的指向型 一般性と個別性 事故の撲滅（第 9 章） 1 救急医療 僻地医療 総合検診 健康管理システム 第 2 章 電気・電子素子の基礎 I. 電荷と電場 帯電 静電誘導 帯電体 電荷 クーロン（C） 静電気力に関するクーロンの法則 電界（電場） 電気力線 電 位 静電気力による位置エネルギー 電位差 等電位面 II. 静電誘導 静電誘導 電磁遮蔽（シールド） 接地（アース） III. 静電容量 コンデンサ 充電 IV. 電流と磁場 電気容量 電磁誘導 自己誘導 V. 電磁誘導 電磁誘導 導電場 電磁波 うず電流 ファラド（F） 分極 誘電分極 磁界（磁場） フレミングの法則 ウェーバ（Wb） レンツの法則 ジュール熱 表皮効果 変圧器 磁束密度 誘導電流 テスラ（T） 磁力線 誘導起電力 ファラデーの電磁誘導の法則 誘 相互誘導 VI. 直流回路 オーム（Ω） ジーメンス（S） オームの法則 電流計 キルヒホッフの法則 抵抗 内部抵抗 倍率器（分流器） ホイートストン・ブリッジ回路 ジュールの法則 （Wh） キロワット時（kWh） 負荷抵抗 熱量 H ジュール（J） 電力 ワット（W） 電力量 ワット時 整合（マッチング） VII. 交流回路 交流（AC） 正弦波 周波数（f ） ヘルツ（Hz） 直流（DC） 振幅 位相 周波数 交流回路 瞬間電力 p 実 効値（rms） コンデンサ 容量性リアクタンス XC 力 P （W） 無効電力 ンス 周波数特性 インダクタ 位相角 ステップ電圧 時定数 τ 平均電力 インダクタンス L 皮相電力 ボルト・アンペア（VA） 力率 ヘンリー（H） 誘導性リアクタンス XL 低域遮断周波数（fcl ） 高域遮断周波数（fch ） 直列共振 秒 微分回路 有効電 複素インピーダ 共振周波数 fO 過渡特性 積分回路 VIII. 能動素子 不導体 ギー帯 絶縁体 伝導帯 半導体 真性半導体 価電子帯 禁制帯 電子過剰（自由電子） ｎ形半導体 ダイオード 空乏層 順方向電流 正孔（hole） ｐ形半導体 逆方向電流 整流器 検波器 エネル 定電圧ダイ オード トンネルダイオード（エサキダイオード） フォトダイオード 発光ダイオード（LED） 可変容量ダイオー ド バイポーラトランジスタ 搬 寿命 圧作動形 小型 軽量 電子管 電流増幅率 合理的な回路設計 ベース接地電流増幅率 α 電流制御形 入力抵抗 集積回路 2 エミッタ接地電流増幅率 β 周囲温度 低電圧 電子運 電界効果トランジスタ（FET） 電 第 3 章 電子回路 I. 増幅器 増幅装置 入力 出力 増幅器 電力 増幅度 利得（ゲイン） 入力抵抗 負荷抵抗 電圧増幅度（電圧利得、ゲ イン） 電流増幅度（電流利得） デシベル（dB） 相対増幅度 周波数 周波数特性曲線 低域遮断周波数 fcl 高 域遮断周波数 fch インピーダンス 帯域幅 交流増幅器 直流増幅器 過渡応答 雑音変動 インピーダンスマッチング（整合） 差動増幅器 低い雑音 同相信号 入力インピーダンス 直流増幅器 出力 同相除去率（弁別比， CMRR） 演算増幅器（OP アンプ） 位相反転増幅器 非位相反転増幅器 積分器 微分器 可算器 波形整形回路 フォロワー（インピーダンスコンバータ） インパーティングアンプ 計測用増幅器 負帰還増幅器 帰還（フィー ドバック） オープンループ利得 負帰還 正帰還 変調型増幅器 ドリフト 変調 高感度 低雑音 低ドリフト 内部雑音 フリッカ雑音（1/f 雑音） マイクロフォニック雑音 号対雑音比（S/N） 外部雑音 商用交流の混入 ハム雑音 熱雑音 ドリフト 入力換算雑音 信 静電誘導 漏れ電流 II. 発振回路 発振現象 発振回路 正弦波発振回路 弛緩発振回路 正帰還回路 増幅回路 正帰還 配線間の静電容量 帰還 回路 負帰還 発振回路 周波数依存性 発振周波数の安定性 L–C 共振 音叉振動子 磁歪振動子 電磁振動子 水晶振動子 減衰振動 音叉発振器 III. 濾波回路 濾波器（フィルタ） 低域濾波器（LPF） 高域濾波器（HPF） 帯域濾波器（BPF） 帯域除去器（BEF） デシ ベル/オクターブ（dB/oct） ハムフィルタ IV. テレメータと変調，復調 遠隔測定 無線 有線 搬送波（キャリア波） 変調 振幅変調（AM） 周波数変調（FM） 復調 隔離 アイソ レータ 電磁結合 光結合 V. 電源回路 直流電源 ダイオード 整流（脈流化）回路 整流器（ダイオード） 脈波 定電圧放電管 平滑回路 リップル 直流電圧安定化電源 定電圧 スイッチング電源 VI. デジタル回路 アナログ回路 デジタル回路 電子計算機 パルス波形 二値論理 ブール代数 ド・モルガンの定理 真理値 表 論理回路 否定（NOT）回路 論理和（OR）回路 NOR 回路 排他的論理和（エクスクルーシブ・OR）回路 論理積（AND）回路 NAND 回路 パルス回路 弛張発振 二（双）安定マルチバイブレータ フリップフロップ 記憶回路 計数回路 単安定マルチバイブレータ 遅延回路 無安定マルチバイブレータ 方形波発振器 3 第 4 章 データの記録・表示装置 I. 生体信号について 周波数帯域 生体信号 信号処理 記録・表示装置 情報収集 キーボード マウス タッチパネル ライトペン マークカード バーコード 医療分析器 雑音（ノイズ） データ処理 画像処理 モニタ II. 生体信号の基本構成 周波数範囲 III. 記録器の原理と実際 検流計式記録計 インク書き式 インク書きオシログラフ 熱ペン式 感熱紙 インクジェット式 ガルバノメー タ（検流計） インク噴射式オシログラフ 自動平衡型記録計 差動増幅器 サーボモータ（自動制御用モータ） ポ テンショメータ（電位分割回路） 分光光度計 データ サーマルアレイ式記録計 サーマルアレイ トレンドグラフ 波形 A/D 処理 トレンドデータ 印字データ アナログ波形データ IV. 表示器の原理と実際 ブラウン管オシロスコープ 陰極線オスロスコープ（CRO） 周波数応答 光通信 液晶 液晶ディスプレイ 光ファイバ カラーメモリスコープ VI. 画像表示 超音波診断装置 画像診断 画像処理装置 無侵襲 X 線 CT 超音波診断 画像計測 イメージング 無侵襲計 測 MRI 光計測 機能計測 形態計測 画像化 生体イメージング X 線画像 超音波 反射 音響インピーダン ス 反射波 A（amplitude）モード B（brightness）モード M（motion）モード 超音波検査 断層法 断層画 像 パルスエコー型超音波診断装置 ドプラ効果 超音波断層像 2 次元画像 3 次元画像 2 次元断層像 MTI カ ラードプラ 組織画像 CT（コンピュータ断層撮影） X 線画像 X 線撮影 断層イメージング コンピュータ断 層撮影法 MRI（核磁気共鳴イメージング装置） 核磁気共鳴現象（NMR） 高速イメージング法 スピンエコー法 エコープラナー法 高速スピンエコー法 高速磁場勾配エコー法 血流イメージング NMR イメージング PET （ポジトロンエミッションコンピュータ断層撮影） 放射性同位元素（RI） RI 分布 RI 断層イメージング CT 放射型（エミッション）CT SPECT ポジトロン CT 陽電子 代謝情報 4 透過型 第 5 章 生体の生理的、物理的性質 I. 生体物性とは 生体物性 物性値 異方性 非線形性 線形 非線形現象 周波数依存性 周波数特性 温度依存性 経時変化 個体 器官 臓器 細胞膜 細胞内液 細胞膜 蛋白質 脂質 上皮組織 結合組織 骨 筋 神経 興奮性組織 能動的な性質 受動的な性質 細胞外液 細胞内液 水 電解質 II. 生体の電気的性質 導電率 σ 誘電率 ε 透磁率 µ 非磁性体 抵抗率 ρ オームの法則 細胞膜 絶縁体 興奮性細胞 閾値 細胞 内液 分極 平衡電位 脱分極 再分極 心電図 生体電気信号 電撃 商用交流 マクロショック ミクロショック 心室細動 III. 生体の機械的性質 非線形性 粘弾性特性 応力 ひずみ 縦ひずみ 横ひずみ せん断ひずみ 弾性 塑性 永久ひずみ 縦弾性係 数（率） ヤング率 性 弾性変形 横弾性率 塑性変形 ポアソン比 粘弾性体 非圧縮性物体 粘性 ニュートン流体 個体差 異方性 粘弾性的性質 みかけの粘性率 非線形性 粘弾性特 非ニュートン流体 IV. 生体の超音波に対する性質 超音波 音波 可聴音 安全性 音速 減衰係数 吸収係数 後方錯乱係数 固有音響インピーダンス 音速 粗 密波 縦波 媒質の密度 ρ 断熱体積弾性率 K 波長 周波数 f 減衰 錯乱 減衰係数 α 生体軟組織 錯乱 組 織の境界面 固有音響インピーダンス 反射 透過 錯乱 後方錯乱係数 減衰係数 熱作用 熱的安全性 キャビ テーション 陰圧 衝撃波 V. 生体の熱に対する性質 恒温動物 熱伝導 蛋白質の変性 電気メス 輻射（放射） 対流 レーザメス ボルツマンの法則 ハイパーサーミア 熱伝導 熱伝導率 血液循環による熱移動 サーモグラフィ VI. 生体の光に対する性質 光 原色 電磁波 メラニン 光の波長 可視光 ヘモグロビン 紫外線 赤外線 ヘマトクリット 角膜 配向 水晶体 硝子体 熱作用 色素沈着 網膜 白内障 杆（棹）体 錐体 3 突然変異 発癌 VII. 生体の磁気，電磁波に対する性質 MRI（核磁気共鳴画像装置） 磁界 磁束密度 透磁率 比透磁率 非磁性体 地磁気 静磁界 電磁誘導 う ず電流 高周波磁界 高周波電磁波 ハイパーサーミア 共振現象 ホットスポット 電磁誘導 脳磁図 心磁図 SQUID 5 第 6 章 生体からの情報収集 I. 生体情報とその計測の特殊性 トランスデューサ（変換器） イオン電流 電子電流 アナログ/デジタル（A/D）変換 差動増幅器 II. 生体の電気現象と検出電極 体積（容積）導体 差動増幅器 単極導出法 双極導出法 電極電位 分極電位（圧） オフセット電圧 ドリフト 雑音 Ag–AgCl 電極 エーンジグ 信号源インピーダンス 入力インピーダンス 電圧増幅素子 J–FET（接合型 電界効果トランジスタ） インピーダンス変換 整合性（インピーダンスマッチング） ホール素子 SQUID（超伝 導量子干渉素子） III. 生体の物理・化学現象と変換器（トランスデューサ） ストレンゲージ トランスデューサ ジ） ピエゾ抵抗効果 変位・圧力トランスデューサ 半導体ストレンゲージ 吸症候群 差動トランス 可変容量コンデンサ デューサ 変位型 速度型 加速度型 ゲージファクタ F 光ファイバ ポテンショメータ ブリッジ回路 フォトトランジスタ 変位型トランスデューサ 圧電素子 歪ゲージ（ストレンゲー コンプライアンス 光検出器 睡眠時無呼 振動・音響トランス 速度型トランスデューサ 可動コイル 型 流速・流量トランスデューサ サーミスタ 負の抵抗温度係数 スワン・ガンツカテーテル 差圧トランスデュー サ フライシュ（Fleish）型流量計 リリー（Lily）型流量計 デューサ ドプラ法による血流速トランスデューサ 波 電磁血流計 パルス波 スデューサ 検知型 電磁誘導 熱・温度トランスデューサ ゼーベック効果 熱電対 光量子型 ルスオキシメータ 医用赤外線画像 光導電効果 ドプラ効果 体温測定用トランスデューサ サーミスタ ペルチェ効果 光電変換素子 熱放射トランスデューサ 光起電力効果 光電式指尖容積脈波計 （フォトマル） シンチレーションカウンタ 白金線流量トランスデューサ 超音波ドプラ法 電子体温計 光電子放出効果 フォトダイオード 光電管 連続 熱電対トラン ステファン・ボルツマンの式 フォトトランジスタ オキシメータ 電磁誘導型トランス 熱 パ 光電子増倍管 焦電効果 IV. 化学センサとバイオセンサ pH 電極 Po2 電極 Pco2 電極 バイオセンサ 血液ガス分析に用いる電極センサ pH 電極 Ag–AgCl 電極 カ ロメル電極 ガラス電極 ポテンショメトリック法 Pco2 電極 セバリングハウス型電極 Po2 電極 ポーラログ ラフ法 アンぺロメトリック法 ン電極 FET） 酵素センサ クラーク電極 グルコースセンサ 経皮的ガス分圧電極 成分ガスセンサ 化学センサとバイオセンサ ガスセンサ He ガスセンサ CO, CO2 ガスセンサ 呼吸二酸化炭素モニタ（カプノメータ） 6 ISFET（イオ N2 ガスセンサ ガス放電型窒素計 第 7 章 通信情報処理における電子計算機の役割 I. 電子計算機と情報処理 コンピュータ プログラム内蔵・逐次実行方式のノイマン型 非ノイマン型電子計算機 並列処理計算機 通信シ ステム ネットワーク化 アナログデータ デジタルデータ 数的データ 質的データ データ収集 データ処理 フィルタリング フーリエ変換 周波数分析 データベース ファイル 情報検索 ネットワーク インターネット ISDN ADSL VAN 通信規約 プロトコル オペレーションズリサーチ（OR) LAN WAN II. 医療情報システムの実際 病院情報システム 病院管理システム 診療情報管理システム 医事管理システム 発生源入力方式 オーダリン グ 病院管理システム 患者に関する基本情報管理 診療情報管理システム 病歴の管理 IC カード 医事情報管 理システム オーダリングシステム 給食管理システム 診療予約システム 放射線情報管理システム 病棟看護情 報管理システム 薬剤情報管理システム 診療支援システム 医療コンサルタントシステム 自動問診システム 診 断自動化支援システム 地域医療支援 植者管理システム 情報提供ネットワーク 僻地医療情報システム 総合検診システム 健康管理システム 情報サービスシステム 救急医療情報システム 臓器移 救急医療情報センター III. 検査情報システムとその条件 臨床検査 シーケンス制御 サーボ機構 パワーエレクトロニクス プロセス制御 IV. 電子計算機の歴史と将来 マイクロコンピュータ 第 5 世代 非ノイマン型計算機 ロコンピュータ パーソナルコンピュータ オペレーティングシステム（OS） ハードウェア V. 電子計算機の基本構造 ソフトウェア マイクロプロセッサ マイク RASIS データベース 論理回路 フリップフロップ CPU 主記憶ユニット 基本命令 エミュレーション 記憶装置 入出力制御 イ ンターフェイス 7 第 8 章 医用機器：生体現象測定記録装置 I. 電極を用いる検査機器 心電計 誘導（導出）電極 銀–塩化銀（Ag–AgCl）電極 接触抵抗（皮膚インピーダンス） 誘導コード 誘導選 択器 差動増幅器 CR（時定数）回路 インスト回路 浮動化（フローティング） IEC（国際電気標準会議）規格 解析機能つき心電計 Holter（ホルター）心電計 胸部双極誘導法 ベクトル心電計 心起電力の空間的分布 心電 図モニタ 24 時間連続監視 有線式 無線式 脳波計 専用脳波計 多用途脳波計 脳波導出用電極 銀–塩化銀電 極 皿電極 数の活動電位 総合周波数特性 筋繊維群 大脳誘発反応検査 同期加算法 眼振計 源波形 眼球運動速度 同期加算 水平眼球運動 筋電計 表面電極 針電極 時定数 複 加速度型 イ 垂直眼球運動 II. センサ（トランスデューサ）を用いる検査機器 心音計 心臓の微細な弁運動を含めた血行動態変化 心音マイクロホン 空気伝導型 ぺロッテ型 コライザ フィルタ（帯域通過型） 記録器 非変調方式 変調方式 脈波計 圧脈波 容積脈波 心機図 光電式容 積脈波計 反射型 透過型 脈波（原波形） 速度波形 加速度波形 呼吸機能検査装置 食堂内圧測定用バルーン 圧力差 フライシュ（Fleisch）型 リリー（Lilly）型 経皮的血液ガス分析装置 皮膚のガス透過性 tcPO2 /PCO2 センサ 平衡機能計（重心動揺計） III. 画像診断装置 超音波診断装置 縦波（粗密波） 波長 = 音速/周波数 音響インピーダンス 診断用超音波のエネルギー パル ス反射法（パルスエコー法） ドプラ法 A モード B モード M モード パルスドプラ法 超音波振動素子 ジル コン酸チタン酸鉛（PZT） チタン酸バリウム 圧電セラミックス素子 リアルタイムの動画像 超音波 CT 超音波 顕微鏡 磁気共鳴診断装置（MRI） 核磁気共鳴（NMR） 水素原子核（プロトン） 外部磁場（静磁場） ラーモア の周波数 ω0 電磁波（ラジオ波：RF 波） NMR 信号 巨視的磁化スペクトル 励起 緩和 核磁気共鳴現象 プ ロトン濃度 T1 時間 T2 時間 傾斜磁場（勾配磁場） X 線診断装置 汎用 X 線診断装置 デジタルラジオグラ フィ（DR） DF 装置 DSA 装置 DA 装置 X 線 CT R–R 方式 S–R 方式 らせん（ヘリカルスキャン）方式 熱画像診断装置（サーモグラフィ） 赤外線検出器 射性同位元素（RI） ガンマカメラ PET 体表面の温度分布 SPECT 機能画像 8 生理機能画像 核医学診断装置 γ線 放 第 9 章 安全対策 I. 医療機器と安全 物理，化学的エネルギー 物理的エネルギー II. 物理的エネルギーの生体作用と安全限界 副作用 電気エネルギー 細菌感染 主作用（治療効果） 安全係数 III. 安全対策の基本 初期故障期間 偶発故障期間 摩耗故障期間 バスタブカーブ 電気的安全性 マクロショック ミクロショック IV. 電気的安全 基礎絶縁 追加保護手段 クラス別分類 クラス I 機器 3P 電源プラグ クラス II 機器 内部電源機器 B 形装 着部 BF 形装着部 CF 形装着部 最小感知電流 心室細動 接地漏れ電流 外装漏れ電流 患者漏れ電流 患者測 定電流 正常状態 単一故障状態 V. 病院電気設備 医用接地方式 非接地配線方式 非常電源設備 医用設置センタ 3P コンセント 1 点アースポイント 等電位 化システム（EPR システム） ミクロショック 非接地配線方式 地絡事故 フローティング電源 非常電源 生命 維持装置 蓄電池 自家発電器 瞬時特別 特別 一般 VI. 電気的安全性の測定 接地漏れ電流 外装漏れ電流 患者漏れ電流 測定用器具（MD） 測定用電圧計 測定用電源ボックス 単一故 障状態の模擬 接地線抵抗 保護接地線（アース線） 片側接地電源配線方式 VII. システム安全 人的ミス（ヒューマンエラー） バックアップシステム フェイルセーフ フールプルーフ VIII. 電磁的な安全 電磁妨害（EMI） 電磁的両立性（EMC） 排除する能力（イミュニティ） 放射雑音 伝導雑音 弁別比 CMRR 商用交流雑音 タ 漏洩電流 クロック周波数雑音 静電誘導 電磁誘導 高周波変調 デジタルフィルタ AC ラインフィルタ（EMI フィルタ） 9 Notch フィルタ ハム除去フィル
© Copyright 2025 Paperzz
