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医用工学概論Introduction to Medical Engineering
科目責任者稻岡 秀検 (※)
担当者稻岡 秀検 (※)
科目概要3年 (2単位・必修) [医療検査学科]

授業の目的

生体情報の収集に必要な、電気・電子工学の基礎について理解する。ついで生体情報の分析・解析に必要となる計算機、ネットワークシステム等の情報科学の基礎について理解する。生体の物理的特性を習得した後で、それらの性質を利用した測定用トランスデューサの原理、記録装置・表示装置の周波数特性などの生体計測装置学の基礎を習得する。最後に、安全な生体情報の計測のために、生体の電気的安全についての理解を深める。

教育内容・教育方法・フィードバック

電気工学の範囲として、直流回路の基礎、交流回路の基礎を学ぶ。次いで電子工学の範囲として、半導体素子、演算増幅器を用いた回路、変調による通信について学ぶ。情報科学の範囲として論理演算の基礎、アナログ・ディジタル変換、コンピュータのハードウェア・ソフトウェアの基礎、ネットワークおよび情報システムの基礎について学ぶ。生体物性の範囲として、生体の力学的特性、電気的特性、超音波に対する特性について学ぶ。生体計測装置学の範囲として、各種トランスデューサの特性、記録装置・表示装置の周波数特性について学ぶ。最後に全体をまとめ、生体の電気的安全について学ぶ。

授業内容

項目授業内容担当者日時
第1回医用工学の概要、電気工学の基礎臨床検査における医用工学の役割について学ぶ。さらに電気工学の基礎について学ぶ。稻岡 秀検
4/12①
第2回直流回路直流回路の基礎であるオームの法則、キルヒホッフの法則について学ぶ。さらにブリッジ回路の平衡条件、ジュールの法則、電力の求め方について学ぶ。稻岡 秀検
4/19①
第3回交流回路交流波形の基本要素である周波数、振幅、位相について学ぶ。また実効値の概念と交流回路における抵抗(インピーダンス)の概念について学ぶ。稻岡 秀検
4/26①
第4回CR回路の時定数と遮断周波数CR回路の過渡応答と時定数について学び、さらにCR回路の周波数特性と遮断周波数の関係について学ぶ。稻岡 秀検
5/10①
第5回半導体と増幅器半導体、ダイオード、トランジスタの構造と原理を学ぶ。また増幅の概念、増幅度、増幅器の周波数特性、入力インピーダンス・出力インピーダンスについて学ぶ。稻岡 秀検
5/17①
第6回演算増幅器を使用した回路負帰還回路、差動増幅器の基本的な性質について学ぶ。ついで演算増幅器を用いた反転増幅器、非反転増幅器、微積分回路について学び、さらに安定化電源、各種フィルタについても学ぶ。稻岡 秀検
5/24①
第7回変調回路・デジタル回路遠隔測定に必要な変調・復調の概念を学ぶ。またデジタル回路に必須であるブール代数、論理回路について学び、応用回路であるマルチバイブレータについても学ぶ。稻岡 秀検
5/31①
第8回情報科学の基礎・AD変換情報科学の基礎である2進法、論理演算について学ぶ。さらにアナログ・デジタル変換とサンプリング定理について学ぶ。稻岡 秀検
6/7①
第9回コンピュータとネットワークコンピュータの基本構造、各種ハードウェア、各種ソフトウェアについて学ぶ。またネットワークの基本的な仕組みを学ぶ。稻岡 秀検
6/14①
第10回情報システム情報システムの基礎について学び、ネットワークのセキュリティについて学ぶ。稻岡 秀検
6/21①
第11回記録装置・表示装置記録器の構造と原理、表示器の構造と原理について学ぶ。稻岡 秀検
6/28①
第12回生体物性生体の電気的・機械的性質、生体の超音波・熱・光に対する性質、生体の磁気・電磁波に対する性質について学ぶ。稻岡 秀検
7/5①
第13回生体からの情報収集生体の物理・化学現象と各種変換装置の構造と原理について学ぶ。稻岡 秀検
7/12①
第14回生体現象計測記録装置測定電極と入力インピーダンスの関係について学び、各種生体現象計測記録装置の仕様について学ぶ。稻岡 秀検
7/12④
第15回安全対策安全対策の基本について学ぶ。さらに電気点安全の概念と安全に関する測定技術について学ぶ。最後にシステムの安全についても学ぶ。稻岡 秀検
7/19①
第1回
項目
医用工学の概要、電気工学の基礎
授業内容
臨床検査における医用工学の役割について学ぶ。さらに電気工学の基礎について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
4/12①
第2回
項目
直流回路
授業内容
直流回路の基礎であるオームの法則、キルヒホッフの法則について学ぶ。さらにブリッジ回路の平衡条件、ジュールの法則、電力の求め方について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
4/19①
第3回
項目
交流回路
授業内容
交流波形の基本要素である周波数、振幅、位相について学ぶ。また実効値の概念と交流回路における抵抗(インピーダンス)の概念について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
4/26①
第4回
項目
CR回路の時定数と遮断周波数
授業内容
CR回路の過渡応答と時定数について学び、さらにCR回路の周波数特性と遮断周波数の関係について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/10①
第5回
項目
半導体と増幅器
授業内容
半導体、ダイオード、トランジスタの構造と原理を学ぶ。また増幅の概念、増幅度、増幅器の周波数特性、入力インピーダンス・出力インピーダンスについて学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/17①
第6回
項目
演算増幅器を使用した回路
授業内容
負帰還回路、差動増幅器の基本的な性質について学ぶ。ついで演算増幅器を用いた反転増幅器、非反転増幅器、微積分回路について学び、さらに安定化電源、各種フィルタについても学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/24①
第7回
項目
変調回路・デジタル回路
授業内容
遠隔測定に必要な変調・復調の概念を学ぶ。またデジタル回路に必須であるブール代数、論理回路について学び、応用回路であるマルチバイブレータについても学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
5/31①
第8回
項目
情報科学の基礎・AD変換
授業内容
情報科学の基礎である2進法、論理演算について学ぶ。さらにアナログ・デジタル変換とサンプリング定理について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/7①
第9回
項目
コンピュータとネットワーク
授業内容
コンピュータの基本構造、各種ハードウェア、各種ソフトウェアについて学ぶ。またネットワークの基本的な仕組みを学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/14①
第10回
項目
情報システム
授業内容
情報システムの基礎について学び、ネットワークのセキュリティについて学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/21①
第11回
項目
記録装置・表示装置
授業内容
記録器の構造と原理、表示器の構造と原理について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
6/28①
第12回
項目
生体物性
授業内容
生体の電気的・機械的性質、生体の超音波・熱・光に対する性質、生体の磁気・電磁波に対する性質について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/5①
第13回
項目
生体からの情報収集
授業内容
生体の物理・化学現象と各種変換装置の構造と原理について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/12①
第14回
項目
生体現象計測記録装置
授業内容
測定電極と入力インピーダンスの関係について学び、各種生体現象計測記録装置の仕様について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/12④
第15回
項目
安全対策
授業内容
安全対策の基本について学ぶ。さらに電気点安全の概念と安全に関する測定技術について学ぶ。最後にシステムの安全についても学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
7/19①

到達目標

1.電気・電子工学の基礎を理解できる。
2.増幅の概念を理解し、周波数特性について説明することができる。
3.各種計測機器の原理を理解し、計測装置の特性について説明できる。
4.AD変換について理解し説明することができる。
5.コンピュータのハードウェア・ソフトウェアについて例をあげて説明できる。
6.ネットワーク・情報システムの仕組みを説明することができ、セキュリティについても説明できる。
7.各種安全対策、特に電気的安全について理解し、実践できる。
8.後期の「医用工学実習」を行うための知識を習得する。

評価基準

定期試験により評価する。

準備学習等(予習・復習)

予習
あらかじめ教科書および参考書をよく読んでおくこと。次回の講義範囲を予習し、専門用語の意味などを理解しておくこと。

復習
授業後、配布したプリントの内容を復習し、自ら計算などができることを確認すること。本講義は、医用工学実習と連携しているので、講義の内容を理解して実習に参加すること。

教材

種別書名著者・編者発行所
教科書医用工学概論嶋津秀昭ほか医歯薬出版
教科書最新臨床検査学講座 情報科学 改訂新版松戸隆之医歯薬出版
参考書臨床工学技士のための基礎電子工学稲岡秀検ほかコロナ社
参考書わかりやすい電気基礎増田英二編著コロナ社
参考書医用電気工学日本エム・イー学会監修コロナ社
教科書
署名
医用工学概論
著者・編者
嶋津秀昭ほか
発行所
医歯薬出版
教科書
署名
最新臨床検査学講座 情報科学 改訂新版
著者・編者
松戸隆之
発行所
医歯薬出版
参考書
署名
臨床工学技士のための基礎電子工学
著者・編者
稲岡秀検ほか
発行所
コロナ社
参考書
署名
わかりやすい電気基礎
著者・編者
増田英二編著
発行所
コロナ社
参考書
署名
医用電気工学
著者・編者
日本エム・イー学会監修
発行所
コロナ社