改訂新版 世界大百科事典 「医用電子機器」の意味・わかりやすい解説
医用電子機器 (いようでんしきき)
医学領域で用いられる電子機器をいい,このような医用機器の研究・開発を行う分野をME(medical engineeringの略)という。
MEの定義および分野
1958年に,医用生体工学に関する国際会議がパリで開かれたとき,MEとはmedical electronicsとされた。そこで,狭い意味でMEというとME機器,すなわち医用電子機器をさすことが多い。ところが,65年に東京で第6回国際会議が開かれたとき,medical electronics & biological engineeringと研究分野が拡大され,67年の第7回ストックホルムの会議では,さらにmedical & biological engineeringに拡大された。このBMEが現在の医用生体工学である。それは生物学および医学と工学との境界の広い分野にまたがっており,工学分野もエレクトロニクスのみならず,メカニクスや材料などを広く包含したものとなっている。
MEと医学
最近,健康への関心が高まるとともに医学や医療への要求が強まり,しかも高度の医療が期待されるようになってきた。従来の医療といえば,試薬による検査,薬剤の処方,注射など化学的な手段による治療が中心であった。しかし,患者数の増大などの量的な要請や,高度の医療という質的な要求に対処するために,一つの方法として,電気を利用した医用機器あるいは医療技術の使用が考えられた。このように,医療の効率をあげ,医学の進歩に寄与し,医療の向上を目標とする医用工学の技術や機器がME技術あるいはME機器である。
現在,病院,診療所,健康保健センターあるいは医学の研究の各種の施設において,多種のME機器が利用されて,医療および医学の研究に大きな貢献をしている。これらのME機器やME技術なくしては,現代の複雑かつ多岐にわたる疾病や傷害の診断や治療あるいは高度の医学研究の進歩は不可能であるといっても過言ではないであろう。
ME機器の分類
ME機器を分類すると,(1)生体現象測定記録装置および補助装置,(2)医用監視装置,(3)検体検査装置,(4)医用超音波応用装置,(5)核医学測定装置,(6)医用テレビジョンおよび応用装置,(7)医用データ処理装置,(8)生体治療装置,(9)人体機能補助代行装置,(10)病院オートメーション用電子機器,(11)その他の医用電子装置となる。新しいME機器はまず大学病院で使用されるが,数年を経ずして,各種の病院において利用されるようになっていく。この期間が最近は短縮されて普及の速度が速くなっていく傾向にある。ME機器は,とくに中央検査室,放射線室,内科,外科などにおいての利用が多い。
MEの研究
これらのME機器の開発のためには,MEの基礎的および応用研究が必要であることはいうまでもない。これらの研究は,医学と工学あるいは理学のきわめて広範な分野の学際的研究であり,その分野は年々拡大されている。69年,日本ME学会がMEの研究領域と題目の分類を設定したが,最近のオプトエレクトロニクス,メカトロニクス,高分子化学,バイオテクノロジーなどの進歩により,さらに新しい領域や題目の追加が必要となってきている。
MEによる計測
病院の診断の際には,生体の情報を検知し,生体の試料を検査すること,すなわち生体計測が基本である。生体において計測の対象となる物理および化学量は,電位,長さ,比重,重さ,時間,速度,加速度,振動,弾性率,硬さ,流量,圧力,力,仕事,温度,粘度,ガス,組成,化学量などをあげることができる。これらの物理的・化学的量は生体内でおこる生体現象と密接な関係をもっている。
また,生体では,細胞や組織の活動によって電気を発生する生体電気現象がある。脳,心臓,筋肉の活動によって発生する電気を記録する脳波,心電図,筋電図などがその例である。これらの場合に発生する電気量は50μVから1~10mVというきわめて微小なものであり,これを記録するためには,特別に作製した電極,増幅および記録装置が必要である。
一方,圧力,流量,温度などの計測量を電気量に換算すると,それらの諸量の記録,表示が電気的に可能であり,比較などに便利であるとともに,複雑な計算やデータ処理も容易になるという利点を有している。このように,物理的・化学的諸量を電気量に変換するものを変換器あるいはトランスジューサーtransducerとよんでいる。
最近のME計測の方向としては,遠隔測定,連続測定,無侵襲計測,直視化,自動化,超小型化,システム化などをあげることができる。今後,オプトエレクトロニクスあるいはレーザー技術,マイクロエレクトロニクス,メカトロニクス,免疫学的微量識別,固定化酵素などの発展とその応用により,新しいME計測機器が開発されることとなろう。
ME治療
現在,医療に利用されている電磁波は,低周波よりX線,さらに波長の短い放射線まで広い領域にわたっている。これらのうち,いわゆる温熱の刺激的効果を利用するものとしては,低周波,短波,超短波,極超短波,超音波,赤外線などがある。これらの電波,音波あるいは光線などの治療効果は,温熱作用による消炎,鎮痛,局所充血,新陳代謝促進などによるいわゆる刺激療法であり,自然治癒力を促進することを目的とするものである。低周波の特殊的応用としては,心室除細動装置および心臓ペースメーカーの二つがある。
生体組織の破壊的治療法としては,X線あるいはコバルトによる遠隔照射,アイソトープの利用などがあり,これらは癌の治療に大きな進歩をもたらした。最近は,速中性子線,陽子線やγ線,さらに,重イオン粒子線などのいわゆる高LET放射線が研究応用され,癌治療へ大きく寄与しつつある。
また,レーザー光の強力なエネルギーを利用して,生体組織を切開したり,あるいは組織や血液の凝固を行うレーザーメスやレーザーコアグレーターが開発され,各種疾患の治療に利用されている。
生体機能を補助あるいは代行する装置はいわゆる人工臓器とよばれるもので,脳,胃および一部の内分泌器官を除いた生体のほとんどすべての臓器の人工化が研究され,その一部は臨床応用されて,従来は絶望的であった患者の生存,さらに社会への復帰に貢献している。
人工臓器の進展により,医用生体材料,体内に植え込む超小型エネルギー源,効率のよいエネルギー変換などが開発されることとなろう。このようなME治療機器の進歩とともに,これらの安全,教育などの問題が今後,重要となってくるであろう。
また,シミュレーション,情報処理システムあるいは通信ネットワーク技術などの進歩により医療情報システムは急速に進展し,普及し,地域における医療の近代化を進め,今後の医療に革新をもたらすこととなろう。
執筆者:渥美 和彦
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報