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

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
4/4①
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
4/11①
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
4/18①
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
4/25①
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
5/9①
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
5/16①
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
5/23①
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
5/30①
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
6/6①
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
6/13①
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
6/20①
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
6/27①
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
7/4①
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
7/11①
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
7/18①

到達目標

1.オームの法則、キルヒホッフの法則などの電気工学の基礎について説明できる。
2.半導体、ダイオード、トランジスタなどの電子工学の基礎について説明できる。
3.増幅の概念を理解し、周波数特性について説明できる。
4.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。
5.サンプリング定理、量子化誤差などのAD変換の基礎について説明できる。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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