「最新臨床検査学講座」の刊行にあたって
1958 年に衛生検査技師法が制定され，その教育の場からの強い要望に応えて刊行されたのが「衛生検査技術講座」であります．その後，法改正およびカリキュラム改正などに伴い，「臨床検査講座」(1972)，さらに「新編臨床検査講座」(1987)，「新訂臨床検査講座」(1996)と，その内容とかたちを変えながら改訂・増刷を重ねてまいりました．
2000 年4 月より，新しいカリキュラムのもとで，新しい臨床検査技師教育が行われることとなり，その眼目である“ 大綱化“ によって，各学校での弾力的な運用が要求され，またそれが可能となりました．「基礎分野」「専門基礎分野」「専門分野」という教育内容とその目標とするところは，従前とかなり異なったものになりました．そこで弊社では，この機に「臨床検査学講座」を刊行することといたしました．臨床検査技師という医療職の重要性がますます高まるなかで，“ 技術” の修得とそれを応用する力の醸成，および“ 学”としての構築を目指して，教育内容に沿ったかたちで有機的な講義が行えるよう留意いたしました．
その後，ガイドラインが改定されればその内容を取り込みながら版を重ねてまいりましたが，2013 年に「国家試験出題基準平成27 年版」が発表されたことにあわせて紙面を刷新した「最新臨床検査学講座」を刊行することといたしました．新シリーズ刊行にあたりましては，臨床検査学および臨床検査技師教育に造詣の深い山藤 賢先生，高木 康先生，奈良信雄先生，三村邦裕先生，和田隆志先生を編集顧問に迎え，シリーズ全体の構想と編集方針の策定にご協力いただきました．各巻の編者，執筆者にはこれまでの「臨床検査学講座」の構成・内容を踏襲しつつ，最近の医学医療，臨床検査の進歩を取り入れることをお願いしました．
本シリーズが国家試験出題の基本図書として，多くの学校で採用されてきました実績に鑑みまして，ガイドライン項目はかならず包含し，国家試験受験の知識を安心して習得できることを企図しました．また，読者の方々に理解されやすい，より使いやすい，より見やすい教科書となるような紙面構成を目指しました．本「最新臨床検査学講座」により臨床検査技師として習得しておくべき知識を，確実に，効率的に獲得することに寄与できましたら本シリーズの目的が達せられたと考えます．
各巻テキストにつきまして，多くの方がたからのご意見，ご叱正を賜れば幸甚に存じます．
2015 年春
医歯薬出版株式会社
序
臨床検査技師国家試験制度が始まって，すでに60 年以上が経過している．この間の科学技術の進歩は，年を追うごとにますます勢いを増しているようにも思える．臨床検査技師の業務はさまざまな領域で次々と新しい機器が導入された結果，時代とともに大きく変貌してきた．
本書は「医用電子工学概論」からスタートし，その後「医用工学概論」と名称が変更された．この教科では，臨床検査技師に求められる理工学的な知識が扱われる．当初は主に電気的な知識が要求されていたが，より幅広い分野に対する教育上の必要性が生じたため，教科の名称と内容に変更が加えられた．この分野における教育の目的は「臨床検査領域における理工学的計測技術を中心に学ぶ」ことにある．臨床検査技師を目指す学生は，高等学校で理科系の勉強を経験しており，多くは化学や生物を選択しているが，医用工学では主として物理的な内容を基本とした項目が取り扱われている．苦手な人も少なくない物理学の分野であり，また教育内容は非常に多岐にわたるので，前版の教科書では定められた時間では十分に講義できないなどの指摘もあった．
このような観点から，改訂新版である「最新臨床検査学講座 医用工学概論」では，物理学を苦手にしている学生を念頭に学習内容を見直して，できるだけ負担を減らすことを主な目的とした．本書は大綱化された指導要領にしたがって，医用生体工学の概要，電気・電子の基礎，電子回路，記録と表示，生体物性，生体計測，通信・情報処理，個別の医用機器および安全対策について解説している．できるだけ新しい内容になるように努めると同時に，関連する事項を絞ってていねいに説明し，しっかりと理解できるように記述したつもりである．
学ぶべき内容が豊富なうえ，一つ一つの理解に理工学的な知識が要求されるため，簡潔化したとはいえまだまだ簡単な教科書とはなっていないかもしれない．しかし，臨床検査に利用される機器の多くは理工学に裏付けされた技術の成果である．機器を正しく，また安全に使用するためには，原理や仕組み，取り扱いなどをしっかりと理解しなくてはならない．その基本となる医用工学は，実際には検査を支える重要な科目である．
本書を通じて医用工学の基礎知識を習得し，また医学と工学のかかわりを理解することを学んで，しっかりとした土台を築いてほしい．本書による学習が，技術革新の結果として今後も次々と開発されるであろう新しい医用機器への対応に役立つことを信じている．
2018 年2 月
嶋津秀昭
1958 年に衛生検査技師法が制定され，その教育の場からの強い要望に応えて刊行されたのが「衛生検査技術講座」であります．その後，法改正およびカリキュラム改正などに伴い，「臨床検査講座」(1972)，さらに「新編臨床検査講座」(1987)，「新訂臨床検査講座」(1996)と，その内容とかたちを変えながら改訂・増刷を重ねてまいりました．
2000 年4 月より，新しいカリキュラムのもとで，新しい臨床検査技師教育が行われることとなり，その眼目である“ 大綱化“ によって，各学校での弾力的な運用が要求され，またそれが可能となりました．「基礎分野」「専門基礎分野」「専門分野」という教育内容とその目標とするところは，従前とかなり異なったものになりました．そこで弊社では，この機に「臨床検査学講座」を刊行することといたしました．臨床検査技師という医療職の重要性がますます高まるなかで，“ 技術” の修得とそれを応用する力の醸成，および“ 学”としての構築を目指して，教育内容に沿ったかたちで有機的な講義が行えるよう留意いたしました．
その後，ガイドラインが改定されればその内容を取り込みながら版を重ねてまいりましたが，2013 年に「国家試験出題基準平成27 年版」が発表されたことにあわせて紙面を刷新した「最新臨床検査学講座」を刊行することといたしました．新シリーズ刊行にあたりましては，臨床検査学および臨床検査技師教育に造詣の深い山藤 賢先生，高木 康先生，奈良信雄先生，三村邦裕先生，和田隆志先生を編集顧問に迎え，シリーズ全体の構想と編集方針の策定にご協力いただきました．各巻の編者，執筆者にはこれまでの「臨床検査学講座」の構成・内容を踏襲しつつ，最近の医学医療，臨床検査の進歩を取り入れることをお願いしました．
本シリーズが国家試験出題の基本図書として，多くの学校で採用されてきました実績に鑑みまして，ガイドライン項目はかならず包含し，国家試験受験の知識を安心して習得できることを企図しました．また，読者の方々に理解されやすい，より使いやすい，より見やすい教科書となるような紙面構成を目指しました．本「最新臨床検査学講座」により臨床検査技師として習得しておくべき知識を，確実に，効率的に獲得することに寄与できましたら本シリーズの目的が達せられたと考えます．
各巻テキストにつきまして，多くの方がたからのご意見，ご叱正を賜れば幸甚に存じます．
2015 年春
医歯薬出版株式会社
序
臨床検査技師国家試験制度が始まって，すでに60 年以上が経過している．この間の科学技術の進歩は，年を追うごとにますます勢いを増しているようにも思える．臨床検査技師の業務はさまざまな領域で次々と新しい機器が導入された結果，時代とともに大きく変貌してきた．
本書は「医用電子工学概論」からスタートし，その後「医用工学概論」と名称が変更された．この教科では，臨床検査技師に求められる理工学的な知識が扱われる．当初は主に電気的な知識が要求されていたが，より幅広い分野に対する教育上の必要性が生じたため，教科の名称と内容に変更が加えられた．この分野における教育の目的は「臨床検査領域における理工学的計測技術を中心に学ぶ」ことにある．臨床検査技師を目指す学生は，高等学校で理科系の勉強を経験しており，多くは化学や生物を選択しているが，医用工学では主として物理的な内容を基本とした項目が取り扱われている．苦手な人も少なくない物理学の分野であり，また教育内容は非常に多岐にわたるので，前版の教科書では定められた時間では十分に講義できないなどの指摘もあった．
このような観点から，改訂新版である「最新臨床検査学講座 医用工学概論」では，物理学を苦手にしている学生を念頭に学習内容を見直して，できるだけ負担を減らすことを主な目的とした．本書は大綱化された指導要領にしたがって，医用生体工学の概要，電気・電子の基礎，電子回路，記録と表示，生体物性，生体計測，通信・情報処理，個別の医用機器および安全対策について解説している．できるだけ新しい内容になるように努めると同時に，関連する事項を絞ってていねいに説明し，しっかりと理解できるように記述したつもりである．
学ぶべき内容が豊富なうえ，一つ一つの理解に理工学的な知識が要求されるため，簡潔化したとはいえまだまだ簡単な教科書とはなっていないかもしれない．しかし，臨床検査に利用される機器の多くは理工学に裏付けされた技術の成果である．機器を正しく，また安全に使用するためには，原理や仕組み，取り扱いなどをしっかりと理解しなくてはならない．その基本となる医用工学は，実際には検査を支える重要な科目である．
本書を通じて医用工学の基礎知識を習得し，また医学と工学のかかわりを理解することを学んで，しっかりとした土台を築いてほしい．本書による学習が，技術革新の結果として今後も次々と開発されるであろう新しい医用機器への対応に役立つことを信じている．
2018 年2 月
嶋津秀昭
第1章 医用工学の概要
I 臨床検査における医用工学の役割
1 工学と医学
2 医療機器・システムの進歩
II 臨床検査の客観性と信頼性
1 生体現象の特徴
2 生体計測の特徴
3 生体計測の方法
4 安全な検査の実現
III 臨床検査の展望
1 先端的臨床検査の条件
2 種々の先端応用検査支援技術
1）検査機器の進歩
2）生体内可視化技術の充実
3）通信技術による検査支援
4）医療情報システム
第2章 臨床検査と生体物性
I 生体の物理的特異性
1 生体物性とは
2 生体組織固有の特異的な性質
1）異方性
2）非線形性
3）周波数依存性
4）温度依存性
5）経時変化
3 物質としての生体の構成
II 生体物性の基礎
1 生体の電気的性質
1）生体の受動的な電気物性
2）細胞の受動的な電気的性質
3）生体の能動的な電気物性
4）電撃と生体物性
2 生体の機械的性質
1）力と応力
2）弾性率
3）生体物質の力学的物性
4）粘弾性特性
3 生体の超音波に対する性質
1）超音波の音響特性
2）超音波の生体作用
4 生体の熱に対する性質
1）発熱と作用エネルギー
2）熱の移動
5 生体の光に対する性質
1）眼球の光学的性質
2）皮膚や組織の光学特性
3）血液の光学特性
4）太陽光に対する光学特性
6 生体の磁気，電磁波に対する性質
1）静的な磁界に対する性質
2）低周波磁界に対する性質
3）高周波磁界に対する性質
4）生体から発生する磁界
5）生体内に混入した磁性体による磁場
7 生体の放射線に対する性質
1）放射線の生体作用
2）放射線量を示す単位
第3章 電気・電子工学の基礎
I 電気回路の基礎
1 身の回りの電気現象
2 静電気と電荷
3 電圧・電流と抵抗の概念
4 オームの法則
5 キルヒホッフの法則
1）第一法則（電流則）
2）第二法則（電圧則）
6 ブリッジ回路（未知抵抗の測定）
II 直流回路の性質と用途
1 抵抗と抵抗率
2 ジュールの法則
3 電気エネルギーと電力量
4 電力の概念
III 交流回路の性質と用途
1 直流と交流の違い
2 交流回路の基本的性質
3 交流回路における受動素子（R，C，L）の基本的性質
1）抵抗の働き
2）インダクタ（コイル）の働き
3）キャパシタ（コンデンサ）の働き
4 RLC直列回路と周波数特性
IV 過渡現象と時定数
1 過渡現象と時定数
2 RC直列回路の過渡現象
V 半導体の性質と用途
1 半導体の特徴
2 n型半導体とp型半導体
3 ダイオード，トランジスタ，FETの基本的性質
1）ダイオードの基本的性質
2）トランジスタ（バイポーラトランジスタ）の基本的性質
3）FETの基本的性質
第4章 医用電子回路
I アナログ回路
1 電源回路
1）整流回路
2）平滑回路
3）リップル率
2 増幅回路
1）増幅器とは
2）増幅度と利得
3）トランジスタを用いた増幅回路
4）オペアンプを用いた増幅回路
5）差動増幅回路
6）増幅回路の周波数特性と時定数
3 フィルタ回路
II デジタル回路
1 論理回路の基礎
1）論理代数
2）論理ゲート（論理回路）
2 パルス発振回路
3 AD・DA変換
1）AD変換
2）DA変換
III 通信の基礎
1 変調・復調の概念
2 アナログ変調
3 デジタル変調
第5章 生体情報の収集
I 生体情報の種類と検出に必要な条件
1 生体情報の種類
2 生体情報収集のための必要条件
3 生体情報検出用トランスデューサと生体計測装置の基本構成
II センサ・トランスデューサの原理と構造
1 生体電気現象と体積（容積）導体の関係
2 生体電気導出法と電極の種類
3 検出電極の電極電位と分極電圧
1）電極電位
2）分極電圧
4 不分極電極
1）生体電気現象検出のための不分極電極
2）生体電気現象としての磁場計測
5 トランスデューサ（変換器）に対する要求事項
1）周波数特性
2）直線性と動作範囲
3）トランスデューサにかかわる誤差
6 物理量センサ・トランスデューサ
1）変位・圧力トランスデューサ
2）振動・音響トランスデューサ
3）流速・流量トランスデューサ
4）熱・温度トランスデューサ
5）光電変換素子トランスデューサ
7 化学量センサ・トランスデューサ
1）血液ガス分析に用いる電極センサ
2）成分ガスセンサ
3）化学センサとバイオセンサ
III 増幅器とのマッチング（インピーダンスマッチング：整合性）
1 電圧増幅器への結合条件（整合性）
2 電力増幅器への結合条件（整合性）
IV 記録器・表示器の原理と特性
1 生体信号記録の周波数応答と記録装置の構成
1）生体信号記録の周波数応答
2）生体信号記録装置（生体信号検査装置）の構成
2 記録器の原理とその適用
1）電流計や電圧計の応用
2）直記式記録器
3 液晶表示器（液晶ディスプレイ装置）の原理とその適用
1）液晶表示器の原理
2）適用
4 医用画像表示の原理と応用
1）超音波画像
2）磁気共鳴画像（MRI）装置の表示器
3）サーモグラフィ装置の表示器
第6章 電気的安全対策
I 電撃に対する人体反応
1 安全限界エネルギー
2 マクロショックとミクロショック
II 電撃の周波数特性
1 最小感知電流と周波数特性
III 医用電気機器の安全基準
1 クラス別分類と保護手段
2 装着部の形別分類と漏れ電流許容値
3 ME機器に関する図記号と表示光（色）
4 漏れ電流の測定法
1）測定用器具（MD）
2）測定用電圧計
3）測定用電源ボックス
4）漏れ電流および患者測定電流の測定法
5）その他の電気的安全測定
IV 病院電気設備の安全基準
1 医用接地方式
1）保護接地
2）等電位接地
2 非接地配線方式
1）絶縁変圧器
2）絶縁監視装置
3 非常電源
1）一般非常電源
2）特別非常電源
3）瞬時特別非常電源
4 医用室への適用
第7章 実習
I はじめに
II 電気回路実験の一般的な注意
1 機器・装置の接地（アース）
2 装置の準備
3 電源の投入時と切断時の注意
4 データの記録と整理
5 実験終了後の整理
実習1 実習の準備（工具・テスタの取り扱い方法）
実習2 オシロスコープとファンクション・ジェネレータの操作（交流信号の測定）
実習3 抵抗器とオームの法則
実習4 交流特性（CとL）
実習5 CR回路の過渡応答特性と周波数特性
実習6 オペアンプの基本特性
実習7 生体電気信号（心電図）の計測
実習8 各種トランスデューサ（変換器）の特性
実習9 ME機器の安全対策
索引
I 臨床検査における医用工学の役割
1 工学と医学
2 医療機器・システムの進歩
II 臨床検査の客観性と信頼性
1 生体現象の特徴
2 生体計測の特徴
3 生体計測の方法
4 安全な検査の実現
III 臨床検査の展望
1 先端的臨床検査の条件
2 種々の先端応用検査支援技術
1）検査機器の進歩
2）生体内可視化技術の充実
3）通信技術による検査支援
4）医療情報システム
第2章 臨床検査と生体物性
I 生体の物理的特異性
1 生体物性とは
2 生体組織固有の特異的な性質
1）異方性
2）非線形性
3）周波数依存性
4）温度依存性
5）経時変化
3 物質としての生体の構成
II 生体物性の基礎
1 生体の電気的性質
1）生体の受動的な電気物性
2）細胞の受動的な電気的性質
3）生体の能動的な電気物性
4）電撃と生体物性
2 生体の機械的性質
1）力と応力
2）弾性率
3）生体物質の力学的物性
4）粘弾性特性
3 生体の超音波に対する性質
1）超音波の音響特性
2）超音波の生体作用
4 生体の熱に対する性質
1）発熱と作用エネルギー
2）熱の移動
5 生体の光に対する性質
1）眼球の光学的性質
2）皮膚や組織の光学特性
3）血液の光学特性
4）太陽光に対する光学特性
6 生体の磁気，電磁波に対する性質
1）静的な磁界に対する性質
2）低周波磁界に対する性質
3）高周波磁界に対する性質
4）生体から発生する磁界
5）生体内に混入した磁性体による磁場
7 生体の放射線に対する性質
1）放射線の生体作用
2）放射線量を示す単位
第3章 電気・電子工学の基礎
I 電気回路の基礎
1 身の回りの電気現象
2 静電気と電荷
3 電圧・電流と抵抗の概念
4 オームの法則
5 キルヒホッフの法則
1）第一法則（電流則）
2）第二法則（電圧則）
6 ブリッジ回路（未知抵抗の測定）
II 直流回路の性質と用途
1 抵抗と抵抗率
2 ジュールの法則
3 電気エネルギーと電力量
4 電力の概念
III 交流回路の性質と用途
1 直流と交流の違い
2 交流回路の基本的性質
3 交流回路における受動素子（R，C，L）の基本的性質
1）抵抗の働き
2）インダクタ（コイル）の働き
3）キャパシタ（コンデンサ）の働き
4 RLC直列回路と周波数特性
IV 過渡現象と時定数
1 過渡現象と時定数
2 RC直列回路の過渡現象
V 半導体の性質と用途
1 半導体の特徴
2 n型半導体とp型半導体
3 ダイオード，トランジスタ，FETの基本的性質
1）ダイオードの基本的性質
2）トランジスタ（バイポーラトランジスタ）の基本的性質
3）FETの基本的性質
第4章 医用電子回路
I アナログ回路
1 電源回路
1）整流回路
2）平滑回路
3）リップル率
2 増幅回路
1）増幅器とは
2）増幅度と利得
3）トランジスタを用いた増幅回路
4）オペアンプを用いた増幅回路
5）差動増幅回路
6）増幅回路の周波数特性と時定数
3 フィルタ回路
II デジタル回路
1 論理回路の基礎
1）論理代数
2）論理ゲート（論理回路）
2 パルス発振回路
3 AD・DA変換
1）AD変換
2）DA変換
III 通信の基礎
1 変調・復調の概念
2 アナログ変調
3 デジタル変調
第5章 生体情報の収集
I 生体情報の種類と検出に必要な条件
1 生体情報の種類
2 生体情報収集のための必要条件
3 生体情報検出用トランスデューサと生体計測装置の基本構成
II センサ・トランスデューサの原理と構造
1 生体電気現象と体積（容積）導体の関係
2 生体電気導出法と電極の種類
3 検出電極の電極電位と分極電圧
1）電極電位
2）分極電圧
4 不分極電極
1）生体電気現象検出のための不分極電極
2）生体電気現象としての磁場計測
5 トランスデューサ（変換器）に対する要求事項
1）周波数特性
2）直線性と動作範囲
3）トランスデューサにかかわる誤差
6 物理量センサ・トランスデューサ
1）変位・圧力トランスデューサ
2）振動・音響トランスデューサ
3）流速・流量トランスデューサ
4）熱・温度トランスデューサ
5）光電変換素子トランスデューサ
7 化学量センサ・トランスデューサ
1）血液ガス分析に用いる電極センサ
2）成分ガスセンサ
3）化学センサとバイオセンサ
III 増幅器とのマッチング（インピーダンスマッチング：整合性）
1 電圧増幅器への結合条件（整合性）
2 電力増幅器への結合条件（整合性）
IV 記録器・表示器の原理と特性
1 生体信号記録の周波数応答と記録装置の構成
1）生体信号記録の周波数応答
2）生体信号記録装置（生体信号検査装置）の構成
2 記録器の原理とその適用
1）電流計や電圧計の応用
2）直記式記録器
3 液晶表示器（液晶ディスプレイ装置）の原理とその適用
1）液晶表示器の原理
2）適用
4 医用画像表示の原理と応用
1）超音波画像
2）磁気共鳴画像（MRI）装置の表示器
3）サーモグラフィ装置の表示器
第6章 電気的安全対策
I 電撃に対する人体反応
1 安全限界エネルギー
2 マクロショックとミクロショック
II 電撃の周波数特性
1 最小感知電流と周波数特性
III 医用電気機器の安全基準
1 クラス別分類と保護手段
2 装着部の形別分類と漏れ電流許容値
3 ME機器に関する図記号と表示光（色）
4 漏れ電流の測定法
1）測定用器具（MD）
2）測定用電圧計
3）測定用電源ボックス
4）漏れ電流および患者測定電流の測定法
5）その他の電気的安全測定
IV 病院電気設備の安全基準
1 医用接地方式
1）保護接地
2）等電位接地
2 非接地配線方式
1）絶縁変圧器
2）絶縁監視装置
3 非常電源
1）一般非常電源
2）特別非常電源
3）瞬時特別非常電源
4 医用室への適用
第7章 実習
I はじめに
II 電気回路実験の一般的な注意
1 機器・装置の接地（アース）
2 装置の準備
3 電源の投入時と切断時の注意
4 データの記録と整理
5 実験終了後の整理
実習1 実習の準備（工具・テスタの取り扱い方法）
実習2 オシロスコープとファンクション・ジェネレータの操作（交流信号の測定）
実習3 抵抗器とオームの法則
実習4 交流特性（CとL）
実習5 CR回路の過渡応答特性と周波数特性
実習6 オペアンプの基本特性
実習7 生体電気信号（心電図）の計測
実習8 各種トランスデューサ（変換器）の特性
実習9 ME機器の安全対策
索引
