駆け出しCEのblog

臨床工学技士として日々勉強しております。 このブログでは、自身の知識や学んだことを他のコメディカルとも共有したいと思い作成しています。

関東でMEとして働いています。
臨床工学や医療機器について学んだことを
MEの目線から書いていきます。
看護師さんや他のコメディカルでもわかるように
書きますのでみんなで知識を共有していきましょう。


はじめに


呼吸器を患者さんに装着して、患者さんの呼吸の状態を把握するために、グラフィック波形があります。波形の形や大きさで患者さんの呼吸の状態を予想出来たり、適切な呼吸器の設定かどうかもわかります。今回はループ波形の圧量曲線について書きます。

 

圧量曲線


圧量曲線は、縦軸が容量[mL]で、横軸が圧力[mmH2O]のグラフで出来ています。陽圧換気の場合は、反時計周りに吸気⇒呼気の順番で波形は作られます。正常な波形は「葉っぱ」に似ています。

圧曲線について


圧容量曲線から解ること、

   コンプライアンス

   呼吸仕事量:気道抵抗

   適正PEEP()

   肺胞過伸展

これら4つについて解説します。

 

①コンプライアンス


コンプライアンスとは、簡単に言うと肺の柔らかさを表しています。単位は[L/mmH2O]なので、このグラフ自体が、肺の柔らかさを表すグラフといっても過言ではございません。

 

その柔らかさを見定め方は、グラフの始点と、呼気と吸気の切り替わりのところを、繋いだ接線の「傾き」で肺の柔らかさが分かります。

 

正常コンプライアンス

正常コンプライアンス


高いコンプライアンス(柔らかめ)

正常コンプライアンス


圧がそんなにかかっていないけど、換気量が入っているのが分かると思います。

なのでこの波形の肺は、柔らかい=高いコンプライアンス といえます。

 

低いコンプライアンス(かため)

低コンプライアンス


圧が高くかかっているけど、換気量が入っていないのが分かると思います。

なのでこの波形の肺は、かたい=低いコンプライアンス といえます。

 

ザックリいうと

傾きの、「倒れ気味」と「立ち気味」のどっちかで、直感的にわかるということです。


②呼吸仕事量:気道抵抗


波形の「面積」でもわかることがあります。

それは、

呼吸仕事量①



オレンジ色で塗られた面積で呼吸仕事量が分かるということです。

具体的に言うと「この面積と呼吸筋の消費する酸素量が比例関係である」ということです。

 

まず、この塗られた面積を分割し説明します。

呼吸仕事量②


この塗られた面積は、「弾性抵抗に対する仕事」を表しています。

そうなるとコンプライアンスが低い方が、呼吸仕事が多いことが分かります。

 

残りの面積は、「粘性仕事量に対する仕事」を表しています。

粘性仕事量の大部分が気道抵抗を表しています。

 

呼吸仕事量③



吸気(下)のカーブが、曲がっているほうが、気道抵抗が多いことになります。

 

気道抵抗が大きい場合、


呼吸仕事量④


という波形になります。

③適正PEEP(仮)

適正PEEPの正確な指標ではなく、PEEPの設定を参考程度に見ている施設もあるということを踏まえて読んでください。

 

適正PEEP


このような波形は特別珍しい波形ではありません。

 

呼吸器疾患がある場合、正常な肺胞と虚脱した肺胞が混ざっている状態にあります。

すると回路内圧の上昇で、虚脱した肺胞が拡張し動員され、ある圧で急激に換気量が増加する。その気道内圧をinflectin pointといい、日本語で「変曲点」といいます。

 

なのでinflectin point PEEPにすると虚脱した肺胞を拡張させたままにできます。

 

④肺胞過伸展

肺胞過伸展


この「鳥のくちばし」みたいな形は肺胞過伸展を表しており、一回換気量が適正より多いことを表しています。

 

回路内圧は上がっているのに、換気量が入らないので鋭い波形になっています。

 

この場合は一回換気量を下げると波形はもとに戻ります。



はじめに

生体機能代行装置の人工心肺や人工透析では、血液を体外に出して、酸素加や電解質の補正などを行います。同じ体外循環でも、血液流動は異なってきます。

今回は集軸効果(シグマ効果)について書きたいと思います。

 

集軸効果について

「集軸効果」とは別名「シグマ効果」と呼ばれています。この効果が発見された経緯について書きます。血液が血管内を流れるとき管の半径が、0.015cm以下なると、ハーゲン・ポワズイユの式を用いて求めると、みかけの粘性率は半径の減少とともに減ることが見られそうです。粘性率が減少した理由として、血球が血管の中心部に集まり、血管壁には血漿成分のみが接触するため、粘性率が低下したと言われています。

なぜ赤血球が中心部に集まるかというと、

層流時の速度分布


層流の場合、血流の粘性によって流れを止めようとするずり応力が流体中に働き、壁近くは流速が低く、管軸部
(管の中心部)で最大流速になるため、放物線状の速度分布になる。

層流時の血球分布図











そうなると、血球に揚力が働き、血球が血管の中心方向に移動する。それを集軸効果といいます。

 

人工腎臓と人工心肺について

人工腎臓(ダイアライザーなど)の膜構造について、一般的には中空糸型の内部灌流型となっています。この中空糸の中でも集軸効果が起きています。そうすると、透析は血液の血漿成分を対象としているため、膜近くには血漿成分しかなく、通過時の抵抗率(粘性率)も抑えられることになります。

逆に血球成分を対象にしている人工肺は、一般的な膜構造が、中空糸の外部灌流型であります。その理由もシグマ効果が起きると、血球と膜の距離が遠くなると考えられます。

 

さいごに

血液の挙動や特性は、物理的、工学的に解明されています。血液なら「流体力学」だけかなと思う人もいると思う方もいると思います。血液は固体物質である血球成分と流体物質の血漿成分から構成されるため、「レオロジー」という、弾性理論(固体物質)と流体力学(流体物質)の境界領域の学問も必要であります。

 


はじめに

まず、医療の現場では、レイノルズ数を気にする人は、一人もいません。さらに、必要性もすごく低いです(笑)。なのになぜ、このブログを書こうと、思ったかというと、僕自身が、ただただ好きなだけです。

臨床工学技士は「流体」を扱う機会がとても多いです。人工呼吸器では、空気という流体を扱い、人工心肺、補助循環、血液浄化など血液という流体を扱っています。流体の性質や挙動などを扱う分野に流体力学があります。その中のレイノルズ数は、流体が「層流」または「乱流」で、流れているかどうかを調べるものです。

 

レイノルズ数とは

まず、層流と乱流ってどんな流れ方について、

層流と乱流


層流では流線が平行線で、乱流では流線が乱れ交わりあっています。これらの違いは、単に「別々の流体だから」ではありません。

水道の水もゆっくり流すと綺麗に流れ落ちますが、蛇口をさらに開くと、流量が増し、水がぐちゃぐちゃになって出てきます。

 

これらの違いには、流体の持っているエネルギーがかかわってきます。そのエネルギー量を計算するのが「レイノルズ数」です。

まず式を簡単に言葉で書きます。


レイノルズ数算出式


レイノルズ数は無次元(単位が無い)です。

レイノルズ数が上がっていくと層流から乱流に変わります。その乱流になる値を臨界レイノルズ数といい、諸説ありますが約2000が臨界レイノルズ数と考えてもいいと思います。

 

L:特定の長さとは、いろんな場面によって変わってきますが、この場合「管の直径」でよいかと思います。ってことは、Lは「流体のあばれる広さ」って考えもできますね。

 

ほかに層流と乱流の違いには、速度分布の違いがあります。

層流と乱流②


層流の場合、速度分布は管軸部(管の中心部)で最大流速の放物線状になっています。

乱流の場合、管壁にごく近い部分を除き、ほぼ一様な速度分布になっています。

 

この速度分布は、集軸効果効果)の説明の時に必要になってきますので、頭の片隅に入れててください。

 

ヒト体循環のレイノルズ数

 

血管とレイノルズ数



乱流なのは上行大動脈ぐらいですね。あと血流は拍動流なので、レイノルズ数にどのような影響を与えるかも考えないといけないですね。いろんな文献を調べてみます。

 

参考文献

(1)臨床工学ライブラリーシリーズ② 生体物性/医用機械工学

(2)臨床工学ライブラリーシリーズ③ 新版エッセンシャル解剖・生理学

(3)日本生理学会 教育講座:血液のレオロジーと生理機能 1回:血行力学の基礎と血液粘度前田 信治

 


 


はじめに

PCPSのプライミング練習中に、流量を最大にして、回路を鉗子でクランプするとその瞬間、微小気泡が発生するのを見たことある人は少なくないと思います。

臨床工学領域でのキャビテーションは、超音波メス(ハーモニック)の動作原理、または補助循環(PCPSECMO)の気泡発生のメカニズムでしょうか。。

今回は、補助循環のメカニズムを中心にキャビテーションについて書きます。

 

キャビテーションとは

一般生活でもキャビテーションは見れます。それは新しい炭酸の飲み物を開封したとき、「液体内に気泡が発生」します。それがキャビテーションです。

 

じゃあ、水が沸騰したときも「液体内に気泡が発生」するから、それもキャビテーションと思う方もいると思います。それも意外と間違っていません。

 

まず沸騰とは、液体が気体に変わる状態のことで、一般的に沸騰とは、水の温度を上げていくと100度を超えるあたりで起きます。

 

沸騰は、「温度を上げる」か「圧力を下げる」でおきます。

・「温度を上げる」⇒加熱沸騰(一般的な沸騰)

・「圧力を下げる」⇒減圧沸騰(キャビテーション)

という理解です。

 

気泡が発生して消滅の時、高圧力波が起こり周囲に機械的なエネルギーを与えます。それが血中で起きた場合、溶血を引き起こし、超音波メスの場合は、軟組織を切開できます。

 

キャビテーション数Caについて

臨床工学領域ではキャビテーション数Caというのは出てきません。しかしキャビテーションを説明するうえで、必要なので簡単に説明します。


キャビテーション数算出式


分子のPは絶対圧力[Pa]Paは平衡蒸気圧[Pa]で、分母はベルヌーイの定理の動圧でこの式が成り立っています。この値Caが1を下回った時、気泡が発生します。

 

水の沸騰は大気圧によって変わってきます。水分子は空気中に飛び出したいけど、飛び出さないのは、大気圧が抑えているからです。その場合、水に温度をあたえ、飛び出す強さを高めたなら、ほかには、抑えている大気圧を低くしたのなら、どうなるか想像できると思います。

 

ここからは、私の考察になりますが、炭酸飲料を開けたときに発生するのは、絶対圧力が低くなったからと考え。加熱で沸騰するのは、平衡蒸気圧が上がることによってと考えます。

PCPSのキャビテーションの場合、最初は遠心ポンプの陰圧によって起きていると、私は、考えていました。しかしこのブログを書く上で、流量によって気泡が発生していることに気が付きました。なので分母の動圧は、PCPSの気泡発生です。

 

PCPSのキャビテーション

チューブをクランプする時に、①チューブの断面積が小さくなり、流速が増します。その流速が増し、動圧の上昇により、静圧の低下によって③気泡が発生している機序になります。

 

   連続の式

   ベルヌーイの定理

   キャビテーション数

 

さいごに

興味持つ人が少ないものを深くまで考えて、調べて計算して、簡単に変換して、皆さんの興味に合うかどうかはわかりませんでしたが、調べている間は、すんっごいカロリーを消費しました。ですけど、自分の中で理解度が深まるのがわかり、とても書いていてたのしかったです。

 

参考文献

(1)臨床工学ライブラリーシリーズ② 生体物性/医用機械工学

(2)臨床工学ライブラリーシリーズ③ 新版エッセンシャル解剖・生理学

(3)キャビテーションとは? 亀田 正治 (農工大)

 


はじめに

以前にMasimoパルスオキシメータの測定項目について書きました。今回は、Masimoパルスオキシメータの中でもMasimo Rainbow SETで測定される項目について簡単にまとめていきたいと思います。

 

SpHb


SpHbは日本語にするとトータルヘモグロビン濃です。従来のヘモグロビン濃度の測定は、採血を行う必要があったため侵襲的でした。しかしSpHbは非侵襲的にヘモグロビン濃度を測定できます。さらにヘモグロビン濃度のモニタリングも可能であるため、手術時や救命救急での輸血などの指標となります。

 

PVI

PVIは日本語にすると脈波変動指標です。脈波変動指標を算出するのに必要なパラメータとしてPIの最大値と最小値であり、算出式を下記に示します。

PVI算出式


PVIPIの呼吸性変動を表したものであり、輸液の指標となります。PVIに適正値はないのですが、脱水ほど高値になります。従来の輸液指標のパラメータは、中心静脈圧といった侵襲的なものですが、Masim Rainbow SETでは、非侵襲的にモニタリングができます。


SpCO

SpCOは日本語にするとカルボキシヘモグロビンです。血中のヘモグロビンの中で一酸化炭素(CO)と結合したヘモグロビンの割合です。COと結合したヘモグロビンは、酸素と結合ができなくなります。一般的な健常人の場合は02%の間で推移していますが、CO中毒などの場合は数値が上昇します。算出式を下記に示します。

 

SpCO2算出式


SpMet

SpMetは日本語にするとメトヘモグロビンです。メトヘモグロビンは異常ヘモグロビンの1つであり酸素と結合できません。SpMetでは、メトヘモグロビンの割合を表したものであり、下記の式で表すことができます。

 

SpMet算出式



 

NO療法を行う場合にメトヘモグロビンが生成されるため、NO療法を行う際には経時的なモニタリングが必要となります。




はじめに

Masimo社製のパルスオキシメータを病院内で使用しているとき、医師や看護師から表示している数値が何を意味しているのかを聞かれる場面があります。

そういった場面でもしっかりと対応できるように、測定項目の意味はしっかりと把握しておく必要があります。

今回は、Masimo Rainbow SETの測定項目について簡単にまとめていきたいと思います。 


SpO2

SpO2は日本語にすると動脈血酸素飽和度といいます。Masimoに限らず、パルスオキシメータで測定できる一番基本的なモニタリング項目です。SpO2の意味が分からない医療従事者はいないと言っても過言ではありません。

SpO2はその名の通り、動脈血に含まれるHbの何%が酸素と結合しているかを表したものです。つまりSpO295%だと、血液中に含まれるヘモグロビンの約95%は酸素と結合しているということです。

 

PR

PRは日本語にすると脈拍数です。脈拍とは、心臓が拍動することで動脈壁が拡張することをいい、一般的には、1分間あたりの脈拍の回数を脈拍数といいます。正常安静時での脈拍数は、一定のリズムを維持しており成人で1分間に60100回生じます。

脈拍数と一緒に脈波波形も表示されるため、脈波形の形と脈拍数にて患者の容態を把握することができます。

 

PI

PIは日本語にすると灌流指標です。PIの測定は脈波形より算出されており、拍動成分と非拍動成分の比率を%で表したものであり、下記の式で表すことができます。

 

PI(拍動成分/非拍動成分)×100

 

PIから得られる情報は、末梢循環の良し悪しです。

 

参考文献

マシモジャパン株式会社HP



はじめに

在宅での酸素療法や人工呼吸器を使用する場合、病院とは違い一般家庭にはガスを供給する配管がありません。

そのため、在宅で酸素療法や人工呼吸器を使う際には酸素濃縮装置が必要になります。

近年、在宅医療に注目が集まっておりそのニーズも高まっております。今回は、在宅酸素療法および呼吸療法を行う際必要となる酸素濃縮装置について基礎の基礎をまとめていきたいと思います。

 

酸素濃縮器の種類

酸素濃縮装置は、酸素の濃縮方法で下記の2種類に分類することができます。酸素の濃縮方法の違いで、特製も変わってくるため保守点検を行うためにもその特性を把握しておく必要があります。

 

   吸着型酸素濃縮装置

空気中に含まれるガスのほとんどは窒素であります。つまり、窒素を取り除くことで高濃度の酸素を投与することができます。

吸着型酸素濃縮装置は、窒素を吸着する吸着材(ゼオライト:アルミノ珪酸塩)にガスを供給することで窒素の除去を行います。

まず、加圧したガスをゼオライトへ供給して窒素をゼオライトへ吸着させ取り除きます。次に、減圧したガスを供給することで吸着した窒素をゼオライトから取り除きます。

この繰り返しにより酸素濃度の高いガスを作成し供給することができます。

 

   膜型酸素濃縮装置

酸素透過性の高い高分子膜に対し送風機よりガスを供給します。すると、高分子膜の反対側には酸素が通過するため酸素と窒素を分離することができます。

 

特徴

   吸着型酸素濃縮装置

90%以上の酸素濃度

・膜型酸素濃縮装置に比べ低流量

・窒素と一緒に水分を吸着するため、加湿器が必要になる

   膜型酸素濃縮装置

・酸素濃度は40%程度

・吸着型酸素濃縮装置に比べ高流量

・加湿器が不要

 


はじめに


SLE5000TOKIBO社製の新生児用・小児用人工呼吸器です。新生児用というものもあり、モードにはHFOVがあります。

SLE5000は他の人工呼吸器との違いが面白いと思い書きたいと思います。

 

SLE5000の特徴


SLE5000には、大きく2つの特徴があります。1つ目は、複合型の換気モード。2つ目は、呼気弁が無いことです。

 

    HFOVCMVが合体したモードについて

 

CMV+HFO



HFOVより換気量を増やし、CMVより平均気道内は上昇しないモードになっています。

 

    呼気弁が無いことについて、

呼気弁がないシステムのことをバルブレスシステムといいます。じゃあ弁が無くどうやって吸気や呼気の切り替えをしているのかというと、呼気側から患者に向かってガスを噴射して吸気圧を作っています。噴射する方向を患者と逆方向に噴射することで、ベンチュリー効果により呼気側から陰圧を発生させることも可能だそうです。

 

最後に


私自身、NICUでの経験も浅く、勉強不足でありますので、これらの相違点が、他の呼吸器より優れているかどうかは判断できません。多く勉強し、観察することで、新生児呼吸器の多種を中立に評価しブログに頑張ります。


はじめに

誰しも生きていたら、ちょっとした間違いや、ど忘れなどあると思います。それは家事やスポーツはたまたゲームなどで、多くの場面で出会っていると思います。しかしそれを医療の中で起こすと、人間の命に影響する事態になってしまいます

ドラマなどでは「神の手」や「手術支援ロボット」などにスポットが当てられますが、それは当たり前のように多種多様な医療機器が動き、当たり前のように適切で適量の薬が使用され、当たり前のように多くの病院スタッフがミス無く働いており、そんな「当たり前」の支えのもと成り立っているものだと思います。

しかし、大小ありますが医療現場では絶対にミスはあります。そのミスを最小限に抑えるために、まず初めに「人間は必ずミスを起こす」ことを大前提に考える必要があります。

 

人間工学の意義

人間工学が扱う領域としては、器具類や設備が有している性能、すなわち、精度、効率性、利便性、人間にとっての使いやすさ、働きやすさ、つくりやすさ、保守のしやすさ、安全性、経済性などがあります。

使いやすいとは、単純に難易度が減るのではなく、ミスが減る事にもつながります。使いやすい設計などは医療機器に多く工夫されています。

医療現場での数少ない工学者として、人間の行動や思考も、感覚的ではなく具体的に、評価を行うことで、働きやすいシステムなども構築できるのではないでしょうか?

 

さいごに

人間工学を深く学ぶ、臨床工学技士がいても面白いと思います。工学的知識があるからこそ改善策が思いつきそうですね。


はじめに

もし電子レンジが加熱時間を設定した時点で、加熱が開始してしまう設計だったとしたら、、、

食べ物を電子レンジの中に入れ、ドアを閉める前に、加熱時間を設定してしまい、マイクロ波を浴びてしまったら、眼球のような温度調節機能の弱い器官に、熱による損傷を受ける可能性があります。

しかし、そのような体験をした人はいないでしょう。それは、電子レンジがドアを閉めないと加熱が始まらないという設計になっているからです。この設計をフールプルーフといいます。

今回は医療現場にあるフールプルーフ設計を紹介します。

 

医療におけるフールプルーフ

人間が誤った行為をしようとしても出来ないようにする工夫を設計段階で施すことをフールプルーフといい。フールプルーフ(Fool Proof)は直訳で「無知でも保障」といい、愚か者がどんなミスを起こすことすらできない安全設計の事です。

このような安全を防ぐシステムは医療の中に多くあります。

 

1番代表的なフールプルーフ設計は、ピンインデックス方式です。ピンインデックス方式では医療ガスを接続する際に、間違った接続ができない方式です。接続部のオス側に、ガスごとに異なったピン位置があり、そのピン位置にあった接続部にしか接続できないようになっています。

 

さいごに

私は、チェックを多重化させて、安全性を担保させる方法が、安易で軽率だと思います。病院では、ある医療事故が起きると、その事故を再発防止するために、チェックを増やす方式が多くとられています。大体このような事を考えるのは、立場が上の人であり、チェックを増やすというコストのかからない、ただ現場の仕事を増やす仕組みです。

このような対策が仕事量は増やし、注意を散漫にさせ、予期しない事故を誘発させていると感じます。


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