| 科目責任者 | 酒井 利奈 |
|---|---|
| 担当者 | 酒井 利奈 |
| 科目概要 | ２年 （２単位・必修） [医療工学科 臨床工学専攻] |
医療機器に組み込まれて利用されている自動制御機構について理解する。生命維持管理装置の動作には電気的、機械的な制御が不可欠であり、システムや制御の概念を正確に認識する必要がある。電気および電子工学の素地の上に、システム工学を体系的に知ることで、臨床工学技士国家試験合格に十分な学力を習得する。医療の幅広い領域で活動する臨床工学技士となるべく、医療機器の構成要素を知り制御方式について理解する。
この科目は学位授与方針(ディプロマ・ポリシー)の①②③に関連する。
【教育内容】
自動制御理論の基礎となるラプラス変換についての数学的基礎の構築から始め、システム理論、システムの特性、システム制御の方法について述べる。さらに医療におけるシステム制御、生体システムなどの応用について述べる。日進月歩の著しい臨床工学分野に対して体系的な知識と技術をもって任務を遂行できる能力を培う。
【教育方法】
授業形態：講義
講義資料に沿って上記の教育内容を解説する。各回各項目に関連する演習問題を提示し解説を行う。グループワークでディスカッションした内容についてグループごとにプレゼンテーションする。
【フィードバック】
講義中に演習問題を実施し、模範解答を解説する。プレゼンテーション後にコメントの時間を設けフィードバックを行う。
| 回 | 項目 | 授業内容 | 担当者 | 日時 |
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| 第1回 | 【対面】 フィードバック制御とフィードフォワード制御 | フィードバック制御とフィードフォワード制御の違いと制御系の分類について理解する。 | 酒井 利奈 | 4/13③ |
| 第2回 | 【対面】 システム工学 | システム工学で展開される考え方は体の仕組み、作業の段取り、様々な事象に対する理論的な考え方に幅広く応用できる。その中から臨床工学技士に必要と思われる考え方を中心に学び、特に利用価値の高い医療機器に関する内容を盛り込んで理解を深める。 | 酒井 利奈 | 4/13④ |
| 第3回 | 【対面】 システムと制御 | 単純そうに見える医療機器でも、複雑な動作が行われている。システムは全体の統制に加えて構成要素でも個別の制御が行われる。システムを正しく動かすために、機械部品相互の運動と適切な制御が行われている実例について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 4/14③ |
| 第4回 | 【対面】 自動制御 | システム工学の中核をなす自動制御の概念と用語の説明、医療機器における応用例について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 4/20③ |
| 第5回 | 【対面】 伝達関数とラプラス変換 | ラプラス変換による伝達関数と構成方程式の表現について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 4/20④ |
| 第6回 | 【対面】 制御における関数の扱い | 微分方程式の直接解法を、ラプラス変換、代数計算、ラプラス逆変換によって求める方法について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 4/21③ |
| 第7回 | 【対面】 ブロック線図とシステム理論 | 線形システムのブロック線図による表現法とブロック線図の変形規則を習得する。 | 酒井 利奈 | 4/27③ |
| 第8回 | 【対面】 制御系の応答 | システムを構成する要素を数学モデルで表し、ラプラス変換を行い伝達関数を求め、流れをブロック線図で表す、制御系の応答を解析する、という一連の流れについて理解する。 | 酒井 利奈 | 4/27④ |
| 第9回 | 【対面】 過渡応答 | 制御系に様々な入力が入った場合の出力はどうなるか、その応答について考える。 | 酒井 利奈 | 4/28③ |
| 第10回 | 【対面】 システムにおける定常偏差 | 定常偏差の意味と伝達関数からの求め方を学ぶ。 | 酒井 利奈 | 6/7② |
| 第11回 | 【対面】 システムの不安定現象 | 積分補償にともない発生する不安定現象について理解を深める。 | 酒井 利奈 | 6/14② |
| 第12回 | 【対面】 周波数応答 | 各基本要素の周波数伝達関数と解析的に求める方法について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 6/21③ |
| 第13回 | 【対面】 生体システムとモデル | システム工学で展開される考え方は、生理学で学ぶ体の仕組みにも通用する。人体をシステム要素として機能的に分類し理解を深める。 | 酒井 利奈 | 6/28③ |
| 第14回 | 【対面】 二次遅れ系のブロック線図と伝達関数 | 二次遅れ系のブロック線図と伝達関数について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 7/13③ |
| 第15回 | 【対面】 医療における制御 | 医療におけるシステム制御の例として輸液ポンプ、透析装置、人工心臓について理解を深める。医療機器の構成要素と制御方式について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 7/13④ |
ゴールデンウィーク後に始まるシステム工学実習へ向けて、必要となる知識を身に着ける。
1）医療機器に応用されている自動制御機構の動作原理を説明できる。
2）数式の意味を理解し、制御系の応答を図やグラフの形で表現できる。
3）医療機器の構成と制御方法をイメージできる。
定期試験（90％）、プレゼンテーション（10％）により評価する。
【授業時間外に必要な学習時間：60時間】
予習は応用数学分野の微分積分学についての理解を深めておくこと。復習は配布資料に目を通し、よく理解しておくこと。わからないことがあれば下記の文献を参考にすること。
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
|---|---|---|---|
| 教科書 | 講義資料を配布する。 | ||
| 参考書 | 臨床工学講座 医用システム・制御工学 | 嶋津秀昭、堀内邦雄 | 医歯薬出版株式会社 |
科目ナンバリングコード： CE201-SS11