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。

カテゴリ: その他


はじめに

日常の業務で機器点検を行う際、流量を測定することが多いと思います。また、測定機器のみならず、人工呼吸器や吸入器にも流量測定が行える機能が付属しています。今回は、流量計の中でも差圧式流量計について簡単にまとめていきたいと思います。


差圧式流量計とは

差圧式流量計は、医療現場のみならず工業でよく使用されている最もポピュラーな流量計です。測定方法は、名前の通り差圧を測定することによって流量を測定しています。差圧式流量計を使用している代表的な測定機器の一つにフローアナライザ(PF-300)などがあります。

では、なぜ差圧を測定して流量を測ることが出来るのかを説明していきたいと思います。


ベルヌーイの定理

ベルヌーイの定理とは、1738年にスイスの物理学者であるダニエル・ベルヌーイにより提唱された法則です。ベルヌーイの定理を、図と数式で表すと下記のようになります。

図1

図1


この式からわかるのは圧力が上がれば、流速が下がり圧力の総和は常に一定であるということです。

上記の式はなかなかややこしいので、下記に簡単な式を示します。


図1


この式は基本的な数式になるため、しっかりと基本をおさえる必要があります。


差圧式流量計の測定原理(簡単に)

差圧式流量計はオリフィスと呼ばれる抵抗体を置き、その前後で圧力の測定を行います。そこで計測された差圧をベルヌーイの定理にあてはめ、流速を算出します。流速が分かれば、あとは菅の断面積をかけることで流量を算出することが出来ます。このようにして、差圧から流量を算出することが出来ます。

差圧式流量計の構造は、教科書にも必ずと言っていいほど乗っているので興味のある方は参照してみてください。


さいごに

流量計一つとっても様々な測定様式があります。そのため、同じように扱うと流量の誤差が生じてしまいます。それぞれの流量計の特性を知り、それに適した使用方法で測定を行うことが重要となります。


はじめに


血圧測定は、病院にいると見ない日はないくらい基本的なバイタル確認です。臨床工学技士国家試験でも測定条件の変化にたいして血圧値がどのように変化するのかを問うような問題がよく出ています。

しかし、学生でありがちなのはそれらを丸暗記してなぜ、そのような変化をするのか説明できないということです。

今回は、教科書に出てくるような変動要因を模擬して血圧測定を行いましてそれらに対する簡単な考察をしていきたいと思います。

 

測定条件

測定部位は右上腕で行い、室温は27度で行いました。血圧の測定は水銀血圧計にて行い、測定条件は下記の通りです。安静時の測定値は、最高血圧が108mmHg、最低血圧が54mmHgです。

水銀柱が右斜めに傾いている

水銀柱が左斜めに傾いている

脱気速度を速めに行う

右房よりも測定部位の位置を高くする

右房よりも測定部位の位置を低くする

マンシェットをきつく巻く

マンシェットを緩く巻く

 

測定結果

水銀柱が右斜めに傾いている

最高血圧 114mmHg 最低血圧 68mmHg

水銀柱が左斜めに傾いている

最高血圧 82mmHg 最低血圧 48mmHg

脱気速度を速めに行う

最高血圧 90mmHg 最低血圧 62mmHg

右房よりも測定部位の位置を高くする

最高血圧 94mmHg 最低血圧 42mmHg

右房よりも測定部位の位置を低くする

最高血圧 120mmHg 最低血圧 70mmHg

マンシェットをきつく巻く

最高血圧 98mmHg 最低血圧 50mmHg

マンシェットを緩く巻く

最高血圧 118mmHg 最低血圧 64mmHg


考察

水銀柱が右斜めに傾いている

使用した水銀血圧計の水銀溜りが右側にあるため、水銀柱を右側に傾けることにより血圧が低下したと考えられます。

水銀柱が左斜めに傾いている

上記でも述べたように、水銀柱の水銀溜りが右側にあるため、水銀柱を左側に傾けると、その分水銀溜りから水銀が流出して血圧が高く表示されます。

脱気速度を速めに行う

脱気速度を速めるということは、マンシェット内の減圧速度も速くなります。減圧速度が速くなれば、心拍間の圧格差が大きくなるため、血圧が低く測定されます。

右房よりも測定部位の位置を高くする

血圧は、心臓から拍出された血圧が血管壁を押すことで生じます。そのため、測定部位が心臓よりも高い位置にあると、拍出された血液が重力の影響を受け血管壁をおす圧も低下してしまいます。そのため血圧は低く計測されてしまいます。つまり、血圧の基準となる右房よりも測定部位が高くなればなるほど、血圧は低く計測されます。

右房よりも測定部位の位置を低くする

心臓よりも測定部位が低い場合、重力の影響を受けて血液が血管壁をおす力が強くなります。その結果測定値が高めに表示されてしまします。

マンシェットをきつく巻く

マンシェットのカフが初めからきつく巻かれることで、加圧をしていない状況でも血管には一定の圧が加わっていることになります。その結果、少ない加圧で血圧測定ができるようになり、測定値が低くなります。

マンシェットを緩く巻く

マンシェットが緩いと、より加圧が必要になります。そのため、測定値が高くなってしまいます。

 


【はじめに】

圧力トランスデューサとは、観血的血圧測定に使われるものです。観血的とは、血を観ると書くので、侵襲的(痛みがある)な方法で血圧を測定する方法です。逆に非侵襲的血圧測定は、マンシェットで測る測定方法の事です。観血的血圧測定のメリットとして、継続的に精度の高い血圧測定ができることです。

 

【圧力トランスデューサとは】

圧力トランスデューサとは、「圧力を測定するもの」という認識は一般的であり間違ってはいませんが、少しずれているとわたしは考えます。トランスデューサとは、変換器という意味なので、「圧力変換器」が明確な回答であります。では、圧力トランスデューサは何を何に変換しているのでしょうか。その答えはずばり、「圧力を電圧に変換する」です。

変換の意味のとらえ方は人それぞれですが、今回の場合のように、圧力とは普通は目に見えないが存在する力を、電圧という形で目に見える波形的や数値に、物理単位自体が変換されます。

 

今回はその圧力トランスデューサの仕組みを書きたいと思います。

 

【圧力トランスデューサの構造・原理】

圧力トランスデューサはストレインゲージでブリッチ回路を作っている仕組みになっています。

圧トラ

ストレインゲージとは、圧力を受けると抵抗値が変わる素子であります。

 

それをブリッチ回路という電気回路に組み込むと、

ブリッジ


圧力(mmHg)と電圧()が同等の変化をするので、血圧が持続的にモニタリングすることができます。

 

【さいごに】

ストレインゲージとかブリッチ回とか、臨床工学技士の国家試験で必要な知識として知っている人は多いと思います。しかし、それらの組み合わせで医療技術は出来ており、知識と知識をつなぎ合わせていくことで、実際の現場でも見るものの情報量が増えてくると思います。

工学的な観点から治療に関わることができるのは、臨床工学技士の大きな武器であるため、私自身、今回のような学生時代に学んだ知識を今でも大事にしています。



はじめに】

致死性・頻脈性不整脈に対して除細動器やAEDよる電気ショックを行う処置は、医療従事者のみならず一般の方々にも知られています。

しかし、そのような不整脈が頻発する患者さんに対して、毎回のように除細動器やAEDによる電気ショックを与えるのは、不可能でありリスクを伴います。そのために除細動器を体内に植え込み、不整脈の発生時に自動で電気ショックを与えるICDというデバイスがあります。

今回はICD1つであるS-ICDについて書いていきたいと思います。

 

S-ICDとは】

S-ICDとは日本語で皮下植え込み型除細動器といいます。通常のICDは左鎖骨下の胸部にポケットを作成し、リードを左鎖骨下静脈内を通し右心房に留置しますが、S-ICDは左腋窩直下に本体を埋め込み、剣状突起左縁および胸骨左縁と肋骨の間にリードを留置します。

 

S-ICDのメリット】

血管や心臓をリードが通過しないため、三尖弁の機能不全や心内膜炎などの合併症が生じません。また、植え込み時にX線を使用しないため被ばく量の軽減にもつながります。また、リード断線のリスクも通常のICDに比べ低くなります。

 

S-ICDのデメリット】

S-ICDは通常のICDに比べ本体が大きくなるため、本体埋め込み時の創傷部が大きくなり、切開痕も3か所と多くなります。また、ペーシング機能がないため対象となる不整脈が限られてきます。

 

【適応疾患】

    ブルガダ症候群

    突発性心室細動

    QT延長症候群  など

上記のような、徐脈ペーシングの必要のない致死性不整脈がS-ICDの適応となります。

 

MEのかかわり】

S-ICDの植え込み後6か月から1年間隔でS-ICDの動作チェックを行います。


【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。

 

【おわりに】

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。

 

【ヒトの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。

 

【参考資料】

(1)臨床工学ライブラリーシリーズ 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 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??

それも意外と間違っていないんです。

 

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)

という理解で間違いないと思います。

 

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、必要だと思い簡単に説明します。


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した。

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。

 

【参考資料】

(1)臨床工学ライブラリーシリーズ 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 新版エッセンシャル解剖・生理学

(3)http://web.tuat.ac.jp/~kamelab/list2/cav.htm

 


【はじめに】

誰にも生きていたら、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「ロボット手術器」などがスポットを当てられますが、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?

 

【最後に】

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。

 

【医療の中のフールプルーフ】

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。

フールプルーフ設計のようなアイディアが多く考え実装され、事故が減るよう祈るばかりです。。。

【はじめに】

簡単な知識として、P値が0.05未満だとデータ間に有意差があるということは、統計学にあまり詳しくない方でも知っていると思います。つまり、P値についてその意味を知らなくても「P値が0.05未満だと有意差がある」という知識があれば、論文データに統計学的有意差が有るのか無いのかの判断ができるということです。

私自身も当初は、P値の示す意味をあまり理解せずに上辺の知識のみで医学論文を読んでいました。しかし、実際にデータをとり統計を行う中で、統計用語の示す意味の理解は必要だと考えるようになりました。

今回は、自分自身の備忘録となるようにP値の解釈を自分なりにまとめていきたいと思います。

 

P値のPって何

最初におさえておかなければならないのが、P値のPってどこからきたものなのかということです。P値のPは「Probability」からきており、日本語に訳すと「確率」という意味になります。すなわち、「P=0.05」というのは「確率値が0.05%」という解釈ができます。

 

P値の数値は何の確率を示しているのか

2つのデータを統計にて比較するとき、「仮説検定」を行います。仮説検定とは、ある一つの説を立て、データを比較するものであり、一般的には「帰無仮説」という前提で統計を行います。

帰無仮説は「比較するデータには、差がない」というものであり、その結果をP値という値で表します。つまりP値は、「2つのデータに差がない確率」となります。つまり、P値が高ければ高いほど2つのデータには差がなく、P値が低ければ低いほど2つのデータには差があるということになります。

 

【有意差の決め方】

一般的にP値が0.05未満になると、有意差があるとされています。では、なぜP値が0.05未満だと有意差があるとされているのでしょうか。実はこの0.05という数値は明確なルールに従って決められたものではなく、暗黙のルールみたいなものです。そのため論文によっては、P値が0.03未満で有意差ありとしているものもあります。

つまり、研究によって有意差ありとする値は異なってくるということです。

 

【まとめ】

    P値のPは「Probability」からきており、日本語に訳すと確率という意味となる。

    P値は、2つのデータ間に差がない確率を示している。

    P値が高いほど2つのデータに差がない確率が高い。

    P値が低いほど2つのデータに差がない確率が低い。

    有意差の有無をしめすP値の境界は、統計をとる者が決定する。

 

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