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物性・材料工学Material Engineering
科目責任者小久保 謙一
担当者小久保 謙一, 酒井 利奈, 稻岡 秀検, 小林 こず恵
科目概要3年 (4単位・必修) [医療工学科 臨床工学専攻]

授業の目的

 生体のメカニズムを工学的見地から理解するためには、種々の物理刺激に対する生体の特性すなわち生体物性の知識が不可欠であり、この基礎を理解する(生体物性)。
 生体という極めて特殊な環境下で使用されている生体材料の材料特性、生体組織との相互作用などについての理解を深め、それらが抱えている問題点について理解する(医用材料工学)。

教育内容・教育方法・フィードバック

【教育内容】
 電気、機械、光などの物理刺激に対する生体特性の基礎を学ぶ(生体物性)。生体内に埋め込まれたり、血液に接触して治療に用いられている人工材料について、その材料特性、用途を学ぶ(医用材料工学)。

【教育方法】
 講義形式にて、教科書に添って授業を進める。内容に合わせて、板書、パワーポイント等を用いて講義を進める。

授業内容

項目授業内容担当者日時
第1回【オンライン】
材料と生体材料の相互作用―1.分類および用途
医療材料について、その定義、分類、用途などについて、解説する。小久保 謙一
5/20②
第2回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―2.生体材料の機能
生体材料に必要とされる機能について、解説する。小久保 謙一
5/27②
第3回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―3.血液凝固反応
材料に対する生体反応について解説する。特に血小板活性化および血液凝固反応について解説する。小久保 謙一
6/3②
第4回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―4.アレルギー性ショック
材料に対する生体反応について解説する。特にアレルギー性ショックについて解説する。小久保 謙一
6/10②
第5回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―5.免疫反応
材料に対する生体反応について解説する。特に免疫反応について解説する。小久保 謙一
6/17②
第6回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―6.炎症・石灰化
材料に対する生体反応について解説する。特に炎症反応、石灰化などについて解説する。小久保 謙一
6/24②
第7回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―7.組織結合・組織接触材料
材料に対する生体反応について説明する。特に、組織結合および組織接触材料との生体反応について解説する。小久保 謙一
7/1②
第8回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―8.装置の生体適合性
医用材料の生体適合性と生体機能代行装置の生体適合性について解説する。小久保 謙一
7/8②
第9回【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―9.材料が受ける変化
生体と接触した材料が受ける変化について解説する。小久保 謙一
7/15②
第10回【オンライン】
生体物性の概要
生体物性とは何か、概要を理解する。酒井 利奈
7/22②
第11回【オンライン】
生体組織の力学特性
生体組織の力学モデルについて学ぶ。酒井 利奈
7/29②
第12回【オンライン】
生体の光特性
皮膚、臓器、血液の光学的特性について理解する。酒井 利奈
8/5②
第13回【オンライン】
生体の物理的特性
電磁波分類と生体の電磁波吸収様式について理解を深める。酒井 利奈
8/12②
第14回【対面】
生体における輸送現象
肺および腎臓における輸送現象について解説する。小久保 謙一
9/7③
第15回【対面】
各種材料の特性―1.金属材料
医療材料に用いられている金属材料について、その性質、種類、用途について、解説する。小久保 謙一
9/14③
第16回【対面】
各種材料の特性―2.セラミックス材料
医療材料に用いられているセラミックス材料について、その性質、種類、用途について、解説する。小久保 謙一
9/28③
第17回【対面】
各種材料の特性-3.高分子材料
医療材料に用いられている高分子材料について、その性質、種類、用途について、解説する。小久保 謙一
10/5③
第18回【対面】
各種用途に用いられる材料―1.血液透析膜、人工肺
血液透析膜、血液浄化用吸着剤、人工肺に用いられている材料について解説する。小久保 謙一
10/12③
第19回【対面】
各種用途に用いられる材料―2.血液回路・人工血管
血液回路、人工血管、カテーテル(IABP、ステント)に用いられている材料について解説する。小久保 謙一
10/19③
第20回【対面】
各種用途に用いられる材料―3.ペースメーカ、人工心臓弁
ペースメーカ、人工心臓弁、眼科材料に用いられている材料について解説する。小久保 謙一
10/26③
第21回【対面】
各種用途に用いられる材料―4.その他
整形外科材料、歯科材料、医療用酸素濃縮器、DDSに用いられている材料について解説する。小久保 謙一
11/2③
第22回【対面】
各種用途に用いられる材料―5.安全性試験
用途による安全性試験の違いなどを解説する。小久保 謙一
11/16③
第23回【対面】
受動的電気特性
生体組織の電気的等価回路について解説する。小林 こず恵
11/30③
第24回【対面】
能動的電気特性
神経の能動的性質について解説する。小林 こず恵
11/30④
第25回【対面】
電流の生体作用
運動感覚神経への電流作用について解説する。小林 こず恵
12/7③
第26回【対面】
生体の流体力学的特性1.流体力学の基礎
流体力学の基礎について学び、その後血液および血球の流体力学的特性について学ぶ。稻岡 秀検
12/7④
第27回【対面】
生体の流体力学的特性2.血管系の流体力学
心臓、血管および血管系の流体力学的特性について学ぶ。稻岡 秀検
12/14③
第28回【対面】
生体の音響特性
圧力波の伝搬の基礎について学び、その後生体における音波、超音波の伝播とその応用について学ぶ。稻岡 秀検
12/14④
第29回【対面】
生体の熱的特性
伝熱の基礎について学び、その後生体内での熱の発生、放散、伝播について学ぶ。稻岡 秀検
12/21③
第30回【対面】
まとめ
まとめ小久保 謙一
12/21④
第1回
項目
【オンライン】
材料と生体材料の相互作用―1.分類および用途
授業内容
医療材料について、その定義、分類、用途などについて、解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
5/20②
第2回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―2.生体材料の機能
授業内容
生体材料に必要とされる機能について、解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
5/27②
第3回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―3.血液凝固反応
授業内容
材料に対する生体反応について解説する。特に血小板活性化および血液凝固反応について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
6/3②
第4回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―4.アレルギー性ショック
授業内容
材料に対する生体反応について解説する。特にアレルギー性ショックについて解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
6/10②
第5回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―5.免疫反応
授業内容
材料に対する生体反応について解説する。特に免疫反応について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
6/17②
第6回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―6.炎症・石灰化
授業内容
材料に対する生体反応について解説する。特に炎症反応、石灰化などについて解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
6/24②
第7回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―7.組織結合・組織接触材料
授業内容
材料に対する生体反応について説明する。特に、組織結合および組織接触材料との生体反応について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
7/1②
第8回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―8.装置の生体適合性
授業内容
医用材料の生体適合性と生体機能代行装置の生体適合性について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
7/8②
第9回
項目
【オンライン】
材料の生体材料の相互作用―9.材料が受ける変化
授業内容
生体と接触した材料が受ける変化について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
7/15②
第10回
項目
【オンライン】
生体物性の概要
授業内容
生体物性とは何か、概要を理解する。
担当者
酒井 利奈
日時
7/22②
第11回
項目
【オンライン】
生体組織の力学特性
授業内容
生体組織の力学モデルについて学ぶ。
担当者
酒井 利奈
日時
7/29②
第12回
項目
【オンライン】
生体の光特性
授業内容
皮膚、臓器、血液の光学的特性について理解する。
担当者
酒井 利奈
日時
8/5②
第13回
項目
【オンライン】
生体の物理的特性
授業内容
電磁波分類と生体の電磁波吸収様式について理解を深める。
担当者
酒井 利奈
日時
8/12②
第14回
項目
【対面】
生体における輸送現象
授業内容
肺および腎臓における輸送現象について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
9/7③
第15回
項目
【対面】
各種材料の特性―1.金属材料
授業内容
医療材料に用いられている金属材料について、その性質、種類、用途について、解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
9/14③
第16回
項目
【対面】
各種材料の特性―2.セラミックス材料
授業内容
医療材料に用いられているセラミックス材料について、その性質、種類、用途について、解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
9/28③
第17回
項目
【対面】
各種材料の特性-3.高分子材料
授業内容
医療材料に用いられている高分子材料について、その性質、種類、用途について、解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
10/5③
第18回
項目
【対面】
各種用途に用いられる材料―1.血液透析膜、人工肺
授業内容
血液透析膜、血液浄化用吸着剤、人工肺に用いられている材料について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
10/12③
第19回
項目
【対面】
各種用途に用いられる材料―2.血液回路・人工血管
授業内容
血液回路、人工血管、カテーテル(IABP、ステント)に用いられている材料について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
10/19③
第20回
項目
【対面】
各種用途に用いられる材料―3.ペースメーカ、人工心臓弁
授業内容
ペースメーカ、人工心臓弁、眼科材料に用いられている材料について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
10/26③
第21回
項目
【対面】
各種用途に用いられる材料―4.その他
授業内容
整形外科材料、歯科材料、医療用酸素濃縮器、DDSに用いられている材料について解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
11/2③
第22回
項目
【対面】
各種用途に用いられる材料―5.安全性試験
授業内容
用途による安全性試験の違いなどを解説する。
担当者
小久保 謙一
日時
11/16③
第23回
項目
【対面】
受動的電気特性
授業内容
生体組織の電気的等価回路について解説する。
担当者
小林 こず恵
日時
11/30③
第24回
項目
【対面】
能動的電気特性
授業内容
神経の能動的性質について解説する。
担当者
小林 こず恵
日時
11/30④
第25回
項目
【対面】
電流の生体作用
授業内容
運動感覚神経への電流作用について解説する。
担当者
小林 こず恵
日時
12/7③
第26回
項目
【対面】
生体の流体力学的特性1.流体力学の基礎
授業内容
流体力学の基礎について学び、その後血液および血球の流体力学的特性について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
12/7④
第27回
項目
【対面】
生体の流体力学的特性2.血管系の流体力学
授業内容
心臓、血管および血管系の流体力学的特性について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
12/14③
第28回
項目
【対面】
生体の音響特性
授業内容
圧力波の伝搬の基礎について学び、その後生体における音波、超音波の伝播とその応用について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
12/14④
第29回
項目
【対面】
生体の熱的特性
授業内容
伝熱の基礎について学び、その後生体内での熱の発生、放散、伝播について学ぶ。
担当者
稻岡 秀検
日時
12/21③
第30回
項目
【対面】
まとめ
授業内容
まとめ
担当者
小久保 謙一
日時
12/21④

授業内容欄外

◆実務経験の授業への活用方法◆
病院での臨床経験や企業での実務経験を活かした授業を行う。具体的には、講義で学ぶ内容が、実際にの現場で具体的にどのように役立っていたかといった話を織り交ぜることで、内容をイメージしやすくし、理解を深められるようにする。

到達目標

 生体組織の力学モデル、光学的特性、電磁波吸収様式について説明できる(生体物性)。
 生体組織を電気的等価回路を用いて説明できる(生体物性)。
 血液および血球の流体力学的な特徴を説明できる(生体物性)。
 心臓、血管および血管系の流体力学的特性を説明できる(生体物性)
 生体における音波、超音波の伝播とその応用について説明できる(生体物性)。
 生体内での熱の発生、放散、伝播について説明できる(生体物性)。
 生体材料について、その特性と用途が理解できる(医用材料工学)。
 材料の生体材料の相互作用の例を挙げて説明できる(医用材料工学)。
 体外循環に用いられる抗凝固薬の作用機序を説明できる(医用材料工学)。
 材料と長期に接触したときの生体反応を説明できる(医用材料工学)
 生体材料として使われている金属材料の種類と用途を説明できる(医用材料工学)
 生体材料として使われているセラミックス材料の種類と用途を説明できる(医用材料工学)
 生体材料として使われている高分子材料の種類と用途を説明できる。(医用材料工学)

評価基準

 定期試験(前期(50%)・後期(50%))の試験結果を総合して評価する。

準備学習等(予習・復習)

 【授業時間外に必要な学習時間:60時間】
 予習:教科書を利用して講義内容の予習しておく(30時間)。
 復習:講義内容について復習し、教科書や参考図書の該当箇所を読み知識を広げる(30時間)。

教材

種別書名著者・編者発行所
教科書臨床工学講座 生体物性・医用材料工学医歯薬出版
参考書生体適合材料:その機能と応用笩義人編集コロナ社
参考書生体材料学筏義人著産業図書
参考書生体材料工学片岡一則裳華房
参考書バイオマテリアル日本エム・イー学会編コロナ社
参考書生体物性/医用機械工学池田研二、嶋津秀昭秀潤社
教科書
署名
臨床工学講座 生体物性・医用材料工学
著者・編者
発行所
医歯薬出版
参考書
署名
生体適合材料:その機能と応用
著者・編者
笩義人編集
発行所
コロナ社
参考書
署名
生体材料学
著者・編者
筏義人著
発行所
産業図書
参考書
署名
生体材料工学
著者・編者
片岡一則
発行所
裳華房
参考書
署名
バイオマテリアル
著者・編者
日本エム・イー学会編
発行所
コロナ社
参考書
署名
生体物性/医用機械工学
著者・編者
池田研二、嶋津秀昭
発行所
秀潤社

備考・その他

科目ナンバリングコード: CE301-SS23