医用工学Medical Engineering
科目責任者稻岡 秀検 (※)
担当者稻岡 秀検 (※)
科目概要2年 (2単位・必修) [医療工学科 診療放射線技術科学専攻]

授業の目的

電磁気学の基礎である電界・磁界について基礎理論を習得する。電気工学の基礎である電気回路理論を習得するとともに、電子工学の基礎である半導体・ダイオード・トランジスタや演算増幅器の原理を理解することを第一の目標とする。次いで、生体物性、生体の電気的安全について理解し、最後に情報の基礎について理解することを目標とする。
この科目は学位授与方針(ディプロマ・ポリシー)の①②③④⑤⑦に関連する。

教育内容・教育方法

【教育内容】
電磁気学の範囲として、電荷、電界、クーロン力、磁界について学ぶ。次いで電気工学の範囲として、直流回路、交流回路の過渡応答、周波数特性について学ぶ。電子工学の範囲として、半導体、ダイオード、トランジスタについて学び、演算増幅器による各種回路の特性を学ぶ。医療安全の範囲として、生体の電気的物性、電気的安全について学ぶ。その他の範囲として、情報の基礎、論理回路の基礎について学ぶ。

【教育方法】
授業形態:講義
パワーポイントを使用した講義を行う。各講義が終了する毎にMoodleによる確認の小テストおよびテスト終了後の解説を行う。また各項目の終了時に関連する国家試験の問題に対する模範解答を示し、さらにその内容について解説する。

授業内容

項目授業内容担当者日時
第1回【対面】
電荷と電界
電荷、クーロン力、電界、電位、電流、静電容量について学ぶ。稻岡 秀検
4/7③
第2回【対面】
電流と磁界
磁界、フレミングの法則、電流と磁界、コイル、誘導作用について学ぶ。さらに変圧器による昇圧について学ぶ。
最後に、電磁気学についてまとめ、関連する国家試験問題について解説する。
稻岡 秀検
4/14③
第3回【対面】
直流回路
導体、抵抗、オームの法則、キルヒホッフの法則について学ぶ。ついで、抵抗の直列、並列接続、コンデンサの直列、並列接続について学ぶ。稻岡 秀検
4/21③
第4回【対面】
ブリッジ回路
電力、熱量、ブリッジ回路、ブリッジ回路の応用について学ぶ。
最後に、直流回路についてまとめ、関連する国家試験問題について解説する。
稻岡 秀検
4/28③
第5回【対面】
交流回路
複素平面における正弦波、交流電力、コンデンサと交流回路、皮相電力について学ぶ。稻岡 秀検
5/12③
第6回【対面】
共振回路
コイルと交流回路、LCR回路と共振について学ぶ。稻岡 秀検
5/19③
第7回【対面】
CR回路の周波数特性
CR回路、LR回路の周波数特性について学ぶ。稻岡 秀検
5/26③
第8回【対面】
CR回路の過渡応答
CR回路、LR回路の過渡応答、時定数について学ぶ。
最後に、交流回路についてまとめ、関連する国家試験問題について解説する。
稻岡 秀検
6/2③
第9回【対面】
半導体とダイオード
半導体の基礎、ダイオードの性質、整流回路と平滑化、各種ダイオード回路について学ぶ。稻岡 秀検
6/9③
第10回【対面】
トランジスタと交流増幅回路
バイポーラトランジスタとFET、各種トランジスタを用いた交流増幅回路の基礎について学ぶ。稻岡 秀検
6/16③
第11回【対面】
X線管による整流回路
光電子増倍管、二極真空管について学ぶ。その後、二極真空管によるX線管を利用した、各種整流回路について学ぶ。
最後に、X線管による整流回路についてまとめ、関連する国家試験問題について解説する。
稻岡 秀検
6/23③
第12回【対面】
演算増幅器
集積回路、増幅の概念、演算増幅器、反転増幅回路、非反転増幅回路、ボルテージフォロア、動増幅回路とCMRR、微分回路、積分回路、フィルタと応答特性について学ぶ。稻岡 秀検
6/30③
第13回【対面】
生体物性と電気的安全
生体の受動的な電気的性質、能動的な電気的性質、磁気的性質および電気的安全について学ぶ。
最後に、増幅器・電気的安全についてまとめ、関連する国家試験問題について解説する。
稻岡 秀検
7/7③
第14回【対面】
デジタル回路
トランジスタスイッチ、TTLとCMOS、論理回路、論理回路を用いた発振回路について学ぶ。稻岡 秀検
7/14③
第15回【対面】
情報の基礎
2進数、8進数、16進数、ブール代数、AD変換、DA変換、フーリエ解析について学ぶ。
最後に、情報の基礎・論理演算についてまとめ、関連する国家試験問題について解説する。
稻岡 秀検
7/14④

◆実務経験の授業への活用方法◆
研究所での経験を踏まえ、実際の工場などで用いられる、電子デバイスを用いての測定系について概説する。

到達目標

1. 電磁気学の基礎を説明できる。
2. 簡単な直流回路の電圧、電流、電力を計算できる。
3. 簡単な交流回路のインピーダンス、電圧、電流、それらの周波数特性、電力について計算できる。
4. 半導体の基礎、ダイオード、トランジスタについて説明できる。
5. X線管を用いた各種整流回路について説明できる。
6. 演算増幅器による簡単な増幅回路の利得や同相除去比について計算できる。
7. 生体物性と電気的安全について説明できる。
8. 簡単な論理演算ができる。
9. 2進数、16進数、サンプリング定理などの情報の基礎について説明できる。
10. 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

Moodleによる小テスト(30%)、定期試験(70%)により評価する。

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
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
教科書臨床工学技士のための基礎電子工学稲岡秀検、野城真理著コロナ社
教科書初歩の医用工学西山篤、大松将彦、長野宣道、加藤広宣、賈棋、福田覚医療科学社
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

備考・その他

科目ナンバリングコード: RT201-SF11