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生体現象計測機器
生体現象の特殊性
生体計測機器は医療におげる日常の診断と治療に欠かすことのできないものになっている.
こう考えると，医療の信頼性は計測機器の信頼性によって左右されることにもなる。
したがって，日常におげる機器の安全性と信頼性の維持・管理は大変重要な意味をもっている。
これについて，具体的な理由をあげれば，
a・生体はたえず新陳代謝を行っているので，その状態は時々刻々変化している.すなわち，生体の示す現象は再現不可能である.
b・計測対象が生命を持つ人体である。
c・計測結果が診断・治療に直接関与する。
d・機器は，しばしば緊急時に使用される。
e・機器の使用環境は手術場，屋外 (寒・暖・多湿など)，草載 (救急)など多様である。
日常におげる機器の安全件管理はもとより，精度管理，耐環撹佳管理も重要で，さらに，脳神経機能、循環機能、呼吸機能である。一般的には、脈拍あるいは心拍数・呼吸(数）・血圧・体温の4つを指すことが多い。
また、救急医学などでは意識レベルなども、
バイタルサインとして重要視している。
生体電気現象
生体電気現象計測機器に要求される性能に示すように，
信号の周波数成分は眼振図や網膜電図のDC～数100Hz，心電図の0.1～ 150Hzというように，
直流または超低周波域の周波数成分を含み，信号の大きさも脳波のように数μV～数100μVと非常に小さい値である。
また，増幅器の入力から生体電気の発生側をみた抵抗
(信号源インピーダンス)は，数kΩから数100Ω打と高く，
しかも，生体が外界に露出した状態におかれているので，
電源配線よりの交流障害も受げやすい。
| 種類 | 周波数帯域(Hz) | 電圧 | インピーダンス |
| 心電図 | 0.1～150 | 1mv前後 | 1～20kΩ |
| 脳波 | 0.5～60 | 数μV～500μV | 10～50kΩ |
| 筋電図 | 10～5000 | 10μV～15ｍV | 1～数10kΩ |
| 平滑筋の活動電流 | 10～2000 | 10μV～15ｍV | 1～数10kΩ |
| 眼振図 | DC～20 | 数10μV～数mV | 1～数10kΩ |
| 網膜 電図 |
DC～200 | 50μV～1mV | 数10kΩ |
そこで，機器の性能を決定すると考えてもよい生体用増幅器に要求される性能は，
a・生体電気信号は，直流または超低周波成分を多く含んでいる→低ドリフト
生体電気信号の大きさが非常に小さいづ高感度，低雑音
c・信号源イソピ-ダソスが高く，しかもこの値は時間的にも変化する→ 今高入カイソスピーダンス，
低入力回路電流
d・生体電気信号には分極電圧(直流電圧)が重畳して人カ
する→広いダイナミックレンジ
e，生体が割合に広く，外界に露出しているため外部からの妨害が受けやすい→高い弁別比である。
バイタルサインの四つの要素
心拍数とは、一定の時間内に心臓が拍動する回数をいう。通常は1分間の拍動の数（bpm、beats per minute）をいう。心臓が血液を送り出すさいに、動脈に脈拍が生じるので、この回数を数えると脈拍数と呼ぶ。
脈拍とは、心室の収縮により血液が大動脈に送り込まれる時に生じる波動が、全身の動脈に伝わり触知されるもので、通常、体表面の脈が触れるところで測定します。
呼吸（こきゅう）細胞呼吸と外呼吸があります。
■細胞呼吸ー細胞が最終電子受容体として酸素を用い、二酸化炭素 (CO2) を放出する異化代謝系。内呼吸ともいう。
■外呼吸吸ー多細胞生物体が外界から酸素を取り入れ、体内で消費して二酸化炭素 (CO2) を放出すること。
血圧は健康診断，循環器病の診断，高血圧症の管理，運動生理などの分野で広く使われ，vital signの一つでもある.
血圧は，血管の内側に生ずる血液の圧力をいい，動脈，静脈，毛細血管など循環系を構成する血管などの部分の圧力も血圧という.
体温とは、人または、動物の周囲の温度とその体内で作られる熱エネルギーによって変化する。動物が激しい活動をすれば、多くの熱エネルギーを生じるので体温は上がり、逆に大きな活動をするためにはある程度以上の体温が必要でもある。
電気的安全性の測定法
医用電気機器の電気的安全性の測定法は JIS T 0601-1
(医用電気機器一第1部:安全に関する一般的要求事項)
に示してあるが，これらは製造業者が出荷試験として行うべき厳密なもので，
これをそのまま保守点検・修理に際して利用するには実際的ではない。そこで，医用電気機器の安全性の意義とその試験方法を正しく埋解していれば，手持ちの測定器などを利用して簡便に測定してもよ。
ただし，使用する測定器の校正を2年に1回は測定器のメーカに依頼するなどして実施してほしい。
生体電気現象計測機器の性能の測定法
生体電気現象計測機器の性能の測定法
生体電気現象計測機器にも種々あり，それぞれ機器固有の性能もあるが要求値に違いはあっても共通したものが多い。
生体電気現象計測機器にも種々あり，それぞれ機器固有の性能もあるが要求値に違いはあっても
共通したものが多い。以下，これらの代表的な項目についてJISによる試験方法を簡単にインピーダンス測定などを
下記に説明する。
入カインピーダンスの測定
一般的な入カインピーダンスの測定
(1)機器の周波数帯域内にある正弦波 (脳波計についてはlOHz，若しくは短形波)を入力端予に加え，直列に入れた
5MΩ(Ri=Rz=Rs)をスイッチSで開閉し，それによる記録器や
表示器の振れの比から入カインピーダンスを求めるものである。
(2)電極インピーダンスと分極電圧の影響を考慮した，入カインピーダンスの測定
特に心電計についてJISで定めた試験で，測定回路を用いて行う.
これによる影響の程度をスイッチS1, S2のオン・オフによって与え，試験電圧10 Hz,1mVp-p が出力側(記録器)に現れる
振幅の大きさ (減衰の程度) によって調べる。
これを心電計のJIS では8mmp-p以上 (2.5Mの以上に相当する) と定めている。
(2)出カインピ一ダンスの測定
この方法は機器の周波数帯域内にある
正弦波（若しくは短形波)を入力端子に加え，出力に並列に挿入した抵抗をオン・オフしこれによる記録器(表示部)の揺れ
の大きさから出カインピーダンス(Ro) を求める。
3) 周波数特性及び時定数の測定
10Hz以上の周波数帯については，一般の正弦波発生装置(低周波発振器) を用い，一定振幅の正弦波を入力に加え，それによる記録器(表示器) の振れを読む方法(図7)で容易に求まるが，
心電計のように0.1 Hz というような低い周波数については，一般の低周波発振器を用いたのでは測定できない.
そこで，医用電子機器の低域特性は，一般に時定数曲線を描いて求めている。
以下に，この方法を説明する，
記録器の振れの大きさが10mmとなるようなステップ電圧(T>t)を入力に加えて，自然対数減衰曲線(時定数曲線)を描かせ，37%に減衰するまでの時間，すなわち時定数ｔ(s)
を求め，低域遮断周波数f(Hz)を，f=l/(2πt)) で求めている。
(4)同相信号の抑制比の測定
同相信号の抑制比は，同相弁別比また単に弁別比と呼び，同相電圧を抑制する能力を示し，差動竃幅器の良さを示す指標ともなっている.
そして，この同相弁別比は同相入力(交流障害など)と逆相入力(2電極間の電位)に対する増幅比と定義している.
この測定法として，一般には脳波計JISのように，脳波計の+，一の入力端予間に60 Hz, 50がVp-p (Es :逆相入力)を加え，
これによる振れ，Di(mm)を測定し，次に，この十，
一の入力端予を短絡し，これと接地端予間に, 60 Hz, 50mVp-p (En :同相入力)を加え,これによる
揺れD２(mm)を測定し,同相弁別比を算出する。
しかし，心電計のように，入力部にフローティング回路(患者側を接地しないで心電図を導出す
る方式)を採用している機器では，かなり大きな同相電圧が発生するので，上述した方法は現実的
でない。そこで，最近の心電計JISではフローティング回路を構成し，これに電極インピ一ダンス
を（R//C)を与えて測定することになっている。
つまり，試験電圧を20Vr.m.s，周波数60Hz，感度切換器を1とし，Si を開，
他のスイッチ(S１～S２)を閉として，誘導切換器を切換えながら
振れを記録し，振れの最大値がlOmmp-p以下(89dB以上に相当する)でなげればならないとしている，そしてこれをSnまで繰り返して測定する。
(5)ダイナミックレンジの測定
I)直線性(振幅特性)
方形波電圧を入力し，記録器(表示器)の振れを読み，基準線に対する誤差を測定
する。これを装置の感度，最大と最小の位置にっいて行う。
2)直流電圧(分極電E)が重畳した場合の感度変化の測定
じ電計や脳波計の入力には，心電図や脳波よりもはるかに大きい分極電匠(直流電匠) が重畳し
て入カする。そこでこれを考慮し，これによる感度変化の影響を測定するものである・測定は
入力端予に心電計の場合は土300 mV，脳波計の場合は土500 mV の直流を重畳させて行う。
(6)内部雑音の測定
一般には，入力端子を短絡し，これを接地し，装置の感度を最大にして，出力(記録器，表小器)
こ現れる振れ(雑音) を測定し，この値を入力に換算して求める方法で行われるが，心電計につい
てま1998年のJISの改正測定することになった。ただし，フィルタを使用して
いる場合(脳波計の場合はろ波器，心電図の場合は50,60Hz除去用フィルタ)は，これを断の位置にして測定する。
(7）電源電圧の変動による安定生の測定
1)基線の動揺
電源電圧の変動を与える方法として，一般にスライダックを用いるが，あらかじめ決められた機
器について定期的に実施する場合には回路を用いてもよい (心電計の日JlS)・図中抵抗R
はスイッチSのオン・オフによって土5Vの変動を与えるためのもので，コンデソサ-C (1μF程
度)はS とオン・オフした時の火花を防止するためのものである。
この試験で，心電計の場合は，電源電圧の変動土5V与えた直後の20秒間に土3mm以内の基線
動揺でなげればならないとしている。
2) 記録感度の変化
この試験も，
1)の方法と同じ要領で，電源電匠を100V中心に，90V，IIOVに変化させて，
校正電圧を与えたときの出力側の振れの変化を調べればよい。
(8) 除細動保護の測定
ICU や手術室では医用電子機器につながれた患者が心室細動を起こしたときには
われる・その際に高電圧が人体を介して，それらの機器の入力に加わる可能性が高い・
この環境の下で使われる機器は「除細動保護」の機能を持っていなげればならない・
その測定回路を この測定は除細動電圧を入力に加えた後，
10Hz,ImVp-pが記録紙上に正規振幅 (10 mm) の
80～110%で記録されるかを調べるものである。
