軽い風邪をひきました。何か流行っているらしいと聞きました。ウイルスでしょうか？それともただのアレルギーでしょうか。念のため、風邪が悪化する前に必要な薬を手に入れたいです。そこで翌日の診療所の予約を取ります。そこに着くと、医師や看護師がまずあなたの健康状態について基本的な情報を得ようとします。そこで、体温計、聴診器、体重計、血圧計といった、診察に必要な基本的な器具に出会います。これらは何をするのでしょうか？
温度計とは何ですか？
温度計は物体の温度を測定する装置です。すべての温度計は 2 つの部分から構成されています。1 つの部分は温度の変化を感知し、もう 1 つの部分はその変化を数値として表示します。
たとえば、かつてはどこにでもあった水銀温度計では、ガラス球の中の少量の水銀が温度センサーであり、温度変化に応じて数値が記されたガラスの毛細管を通して水銀が上昇したり下降したりします。水銀球を温かい物体に接触させると、液体が膨張して毛細管を通って上昇します。その最上層の横にある数字が物体の温度を示します。
温度と水銀レベルの関係を確かめるには、各水銀温度計を注意深く調整し、毛細管の幅、水銀の「ベース」温度、目盛りの目盛りが互いに一致するようにする必要があります。また、球状の内部に充填されている物質 (この場合は水銀) が温度変化に対して線形依存性を持つことも重要です。つまり、温度が 1º C 変化するごとに 1 単位膨張する場合、10º C 変化するごとに 10 単位膨張するか、0.1º C 変化するごとに 0.1 単位膨張する必要があります。
研究者たちは今日、デジタル部品を使って温度を推測する、より高度な温度計を開発している。例えば、COVID-19パンデミック中にショッピングモールやスーパーマーケットに入る人の体温を測るのに使われるようなサーマルガンには、温かい物体の放射パワーを回路の電圧や抵抗の変化として解釈し、それを使って温度の測定値を計算する検出器が内蔵されている。
もう一つの一般的なタイプの温度計はサーミスタです。これは温度変化に対して非常に敏感な抵抗を持つ半導体で、サーミスタベースの温度計は現在、診療所や病院でよく見かけます。
聴診器とは何ですか？
聴診器は単純な機械装置です。片方の端にダイヤフラム、もう一方の端にイヤピースがあり、この 2 つをチューブで接続しています。ダイヤフラムを皮膚に当てると、その付近の体内の音がダイヤフラムを振動させ、チューブ内の空気に圧力波を発生させ、イヤピースを介して聞き手に伝わります。
ダイヤフラムを保持する部品の反対側はベル型になっています。ダイヤフラムは高周波音を拾うのに適しており、ベルは低周波音を拾うのに適しています。他のほとんどの医療機器と同様に、聴診器にも追加機能を備えた電子バージョンがあります。これらはステソフォンと呼ばれることもあります。
特に重要な機能は、音響聴診器では伝わらないほど小さな音を聞き取るのに役立つ音声増幅機能です。一部の企業は、音声データを収集し、特定の心臓疾患の兆候を分析し、その結果をワイヤレスでスマートフォンに送信できる聴診器を開発しました。いくつかの製品では、聴診器で心臓の心電図を取得することもできます。
体重計はどのように機能するのでしょうか?
おそらく、（今日の）体重計の中で最も単純なものは、診療所、家庭の浴室、食料品店でよく見かけるバネ式体重計です。
まず、簡単に説明します。物体の質量は暗黙的な特性、つまり物体が持つ物質の量です。一方、重量は物体に重力によって及ぼされる力です。したがって、物体は力が作用しているかどうかに関係なく質量を持ちます。
バネ秤の話に戻りますが、この装置はバネで構成されています。それだけです。バネをプレートの下に配置し、物体をプレートの上に置くと、装置はバネの圧縮量に基づいて物体が及ぼす力を測定できるように調整されます。あるいは、バネを下部のフックに取り付けて物体を吊り下げることもできます。この場合、物体の力はバネの伸長量に基づいて計算されます。原理は同じです。
オペレーターは、定期的にスプリングが期待通りに機能することを確認し、重力の局所的な変化を考慮して、他の場所ではなく、実際に使用される場所で計量器を校正するだけで済みます。
電子計量器も、バネの圧縮または伸長を重量の測定値に変換する部分を除いて、同じように機能します。アナログ デバイスでは、バネを計量器に取り付ける前に調整することでこれを行います。電子デバイスでは、このタスクに力変換器を使用します。一般的な 2 つのものとして、ロード セルとひずみゲージがあります。ロード セルは、電圧が加えられると、それに作用する重量に応じて異なる量の電流を伝送する回路の一種です。ひずみゲージは、長さに応じて抵抗が変化する導体です。
血圧計とは何ですか？
血圧計は血圧をモニターする装置です。その名前はギリシャ語とフランス語に由来し、合わせて「脈圧モニター」を意味します。この装置の一般的なバージョンは手動で操作します。これは、膨張可能なカフと圧力を測定する装置であるマノメーターで構成されています。カフは、患者の腕に、心臓とほぼ同じ高さで巻き付けます。カフ内の圧力は、空気袋に空気を送り込むことで増加します。医師または看護師は、マノメーターとの接続によってカフの圧力を追跡します。マノメーターは、毛細血管内の水銀レベルとして圧力を測定します (水銀温度計と同様)。作業者はまた、上腕に血液を送る主動脈である上腕動脈に聴診器を当てます。
カフ内の圧力が適切な値に達すると、動脈が圧迫され、血流が止まります。次に、作業者はカフ内の圧力を、心拍あたり約 2 mm Hg ずつゆっくりと解放します。動脈内の圧力が、血液が流れる閾値を下回ると、聴診器からシューという音が聞こえます。この時点での圧力計の測定値が収縮期血圧です。シューという音が完全に止まると、圧力計の測定値が拡張期血圧になります。
このシューという音は、1905年にそれを発見したソ連の医師ニコライ・コロトコフにちなんでコロトコフ音と呼ばれています。
電子血圧計はこのプロセスを自動化しますが、若干の違いがあります。カフ内の圧力が血流を止めるほど高くもなく、妨げずに流れるほど低くもなく、部分的に血流を制限する場合、カフ圧力は動脈の拡張と収縮に合わせて小さな範囲で振動します。この振動を利用して血圧を計算します。
電子血圧計は操作にそれほど熟練を必要とせず、家庭での使用にも適していますが、臨床試験やあまり重要でない臨床現場で好まれる機械式の水銀ベースの血圧計よりも精度が劣ります。特に、電子デバイスは、患者が奇脈や不整脈などの脈に関連する異常を抱えている場合、正確な測定値を提供できません。
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体重、血圧、体温のデータを医師に渡すと、医師はあなたの一般的な状態を把握します。すべて数分で終わります。また、風邪の症状や病歴についても説明します。医師は聴診器を取り出し、あなたの状態についてよく理解した上で診察を開始します。 どうしたの？…