2017 Fiscal Year Research-status Report
Development and practice a hands-on training device for biosignal monitoring to train clinical engineers
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17K00996
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
八賀 正司 富山高等専門学校, 商船学科, 嘱託教授 (80123305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 謙二 小松短期大学, 地域創造学科(臨床工学ステージ), 教授 (00207945)
秋口 俊輔 富山高等専門学校, 電子情報工学科, 准教授 (50462130)
経田 僚昭 富山高等専門学校, 商船学科, 准教授 (50579729)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 体験型実習装置 / 教育実践 / 生体計測 / 臨床工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
臨床工学士は医師の指示の下に医療機器の操作や保守管理を行う。また、厚生労働省のチーム医療の推進による業務範囲の拡大から専門性の向上が求められている。臨床工学士の育成において、限られた時間の中で、数多くの医療機器の原理や操作方法を習熟することは難しく、学生らの理解は十分でない。本研究では医療機器を用いた教育システムを活かし、医療に工学技術を融合した生体情報計測の体験型教育実習装置（心電図・血流計・超音波エコー診断）の開発を行う。
からだの電気を測る実習装置の試作を行った。学生は筋肉に発生する非常に小さい電気を測定・記録して、体の細胞が発生する電気を解析するための計装アンプの設計・製作、及び脳波計の入力に用いる計装アンプの設計・製作を行った。計装アンプの特性について調べ、脳波測定に用いる増幅器とフィルタの回路を設計し解析も行った。
筋電計においては、うちわを動かす、手首を動かす、棒を振るなどの動作を行い、うちわなどの道具を使う際に手や腕の筋肉を使う(収縮する)と筋電図の信号の振れ幅が大きくなるなどの筋電信号を測定した。特別な用途を目的とした計装アンプとして、AD620を使用し、体験型実習装置を作成した。アンプの入力に同じ信号が加わった時に、入力された信号をどの程度抑えることができるかを表す同相除去比がどの程度であるかを実験により調べた。 振幅10Vの信号を入力し、出力波形を記録している。
脳波計においては、フィルター回路の伝達関数を求めさせ、gainについて理論値と実測値を比較することを目的として、実験値との比較を行わせた。次に、実際の脳波測定を考慮し、カットオフ周波数付近でのゲインと位相を調べる実験を行い、計算結果と実験結果を比較検討を行った。学生からは、実験レポートとして、脳波計と筋電計の実験方法、実験結果、考察、作業時間などを記載したものを提出させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
からだの電気を測る実習装置の試作を行った。学生は筋肉に発生する非常に小さい電気を測定・記録して、体の細胞が発生する電気を解析するための計装アンプの設計・製作、及び脳波計の入力に用いる計装アンプの設計・製作を行った。計装アンプの特性について調べ、脳波測定に用いる増幅器とフィルタの回路を設計し解析も行った。
筋電計においては、うちわを動かす、手首を動かす、棒を振るなどの動作を行い、うちわなどの道具を使う際に手や腕の筋肉を使う(収縮する)と筋電図の信号の振れ幅が大きくなるなどの筋電信号を測定した。信号源からの微小な差動を計測したり増幅したりする為に設計された、特別な用途を目的とした計装アンプとして、 AD620 を使用し、体験型実習装置を作成した。 AD620のゲインを設定し、出力を確認した。今回は100倍と1000倍のゲインを設定し、回路実験を行った。脳波計においては、フィルター回路の伝達関数を求めさせ、gainについて理論値と実測値を比較することを目的として、実験値との比較を行わせた。
学生からは、実験レポートとして、脳波計と筋電計の実験方法、実験結果、考察、作業時間などを記載したものを提出させた。
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| Strategy for Future Research Activity |
超音波診断装置の場合
超音波ビームが体内を進行し、体内の情報を得る方式として透過法、反射法がある。超音波エコー診断装置は反射波の様子によって対象物がどうなっているかを測定する。超音波を発射し、反射波が帰ってくるまでの時間を測定すると距離を計測できる。超音波装置の次の原理(①②③)を理解し、繰り返し練習し、測定値に与える影響を体験させるための教育実習装置を作成する。①音波の進行波や反射波が体内を進行する時間は、生体の内部の温度によって変化。②音波の波長を短くする(高周波)→より細かい生体組織まで分離可能→減衰が増える。→③音波の到達距離は短くなる。
アクリル製のフランジと容器を作成し、送信側と受信側センサ両方を使い、送信波形と受信側センサからの波形をオシロスコープで観測しそれら時間差から音速を測定する。
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| Causes of Carryover |
教育実践を行うことができたが、対象学生の人数が5人程度であったので、実習装置の改良を行うことができなかった。
今年度は、超音波を利用した実習装置と血流系を利用した脈拍計の実習装置の開発に取り組むので、超過分はその費用に充てる予定である。
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