| 科目責任者 | 熊谷 寛 |
|---|---|
| 担当者 | 稻岡 秀検※, 小菅 智裕※, 武田 俊※ |
| 科目概要 | ３年 （１単位・必修） [医療工学科 臨床工学専攻] |
臨床工学技士は，業務において医用電子機器の操作を必要とする。そのため､医用電子機器を構成する素子の動作原理や、医用電子機器の操作方法について学ぶ必要がある。
電子工学の基礎理論を、実習を通し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①②③に関連する。
【教育内容】
電子工学の基礎を、実習を通して体系的に理解し、医療現場で起こる様々な電気現象を理解するために、基礎から応用まで結びついた一連の基礎的な実習を行う。実習項目は下記の通りである。
１）ダイオード・トランジスタの基礎（ダイオードの特性を測定し、電源回路の基礎を理解する。トランジスタの静特性の測定、交流増幅回路の作成）。
２）演算増幅回路の基礎（反転・非反転増幅回路、加算回路、差動増幅回路、微積回路等の入出力特性、周波数特性）
３）論理回路（TTLの入出力特性、基本ゲート回路の理解、フリップフロップの作成、パルス発生回路の作成、カウンタ回路の作成）。
最後に各実習をまとめて発展的実習を行い、電子工学の基礎理論を習熟できる。
【教育方法】
授業形態：実習・実技
実習を通して計測機器の操作方法、測定誤差の概念、理論値と実測値との違いについて系統的に理解させる。
【フィードバック】
1．口頭試問の課題については、口頭試問終了直後に、口頭試問の出題の意図、模範解答、模範解答に至るまでの考え方について解説を行う。
2．レポート提出後にGoogle Classroom等を用いて、レポート作成における注意事項や、提出レポートに見られた問題点などについて解説を行う。
| 回 | 項目 | 授業内容 | 担当者 | 日時 |
|---|---|---|---|---|
| 1～2回 | 【対面】 ダイオードの静特性・整流特性 | 1. ダイオードの静特性の測定を行う。 2. ダイオードを用いて半波整流回路・平滑回路を作成し、入出力波形を観測する。 3. ダイオードを用いて全波整流回路を作成し、入出力波形を観測する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 9/30③④ |
| 3回 | 【対面】 ダイオードの静特性・整流特性の課題作成 | ダイオードの静特性・整流特性のグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 9/30⑤ |
| 4～5回 | 【対面】 ダイオードの整流特性・FETの静特性 | 1. ダイオードを用いて波形整形回路を作成し、入出力波形を観測する。 2. ツェナーダイオードの静特性の測定を行う。 3. FETの静特性の測定を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/7③④ |
| 6回 | 【対面】 ダイオードの整流特性・FETの静特性の課題作成 | ダイオードを用いた波形整形回路、ツェナーダイオードの静特性、FETの静特性についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/7⑤ |
| 7～8回 | 【対面】 バイポーラトランジスタの静特性 | 1. バイポーラトランジスタの静特性の測定を行う。 2. バイポーラトランジスタの静特性を用いた交流増幅回路を作成し、入出力波形を観測する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/14③④ |
| 9回 | 【対面】 バイポーラトランジスタの静特性の課題作成 | バイポーラトランジスタの静特性についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。到達度確認のため口頭試問を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/14⑤ |
| 10～11回 | 【対面】 演算増幅回路1(基礎) | 1. 演算増幅器を用いた反転増幅回路を作成し、周波数特性の測定を行う。 2. 演算増幅器を用いた非反転増幅回路を作成し、周波数特性の測定を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/21③④ |
| 12回 | 【対面】 演算増幅回路1(基礎)の課題作成 | 反転増幅回路・非反転増幅回路についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。到達度確認のため口頭試問を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/21⑤ |
| 13～14回 | 【対面】 演算増幅回路2(応用1) | 1. 演算増幅器を用いたボルテージフォロワを作成し、その動作を確認する。 2. 演算増幅器を用いた加算回路を作成し、その動作を確認する。 3. 演算増幅器を用いた差動増幅回路を作成し、CMRRを測定する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/28③④ |
| 15回 | 【対面】 演算増幅回路2(応用1)の課題作成 | 演算増幅器を用いた回路各種についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。到達度確認のため口頭試問を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 10/28⑤ |
| 16～17回 | 【対面】 演算増幅回路3(応用2) | 1. 演算増幅器を用いた微分回路を作成し、微分演算の確認と周波数特性の測定を行う。 2. 演算増幅器を用いた積分回路を作成し、積分演算の確認と周波数特性の測定を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/4③④ |
| 18回 | 【対面】 演算増幅回路3(応用2)の課題作成 | 微分回路・積分回路についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。到達度確認のため口頭試問を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/4⑤ |
| 19～20回 | 【対面】 デジタル回路(基本論理回路・加算器・フリップフロップ・無安定マルチバイブレータ) | 1. TTLの入出力特性の計測、閾値の計測を行う。 2. NAND回路により基本ゲート論理回路を実現する。 3. 論理回路による半加算器を実現する。 4. 各種フリップフロップの動作を確認する。 5. 無安定マルチバイブレータによるパルス発生器を作成する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/11③④ |
| 21回 | 【対面】 デジタル回路(基本論理回路・加算器・フリップフロップ・無安定マルチバイブレータ)の課題作成 | TTL、基本論理回路、加算器、各種フリップフロップについてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/11⑤ |
| 22～23回 | 【対面】 デジタル回路(カウンタ・総合動作実験) | 無安定マルチバイブレータ、 各種カウンタを作成し、動作確認を行う。 製作した各回路の総合動作実験を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/18③④ |
| 24回 | 【対面】 デジタル回路(カウンタ・総合動作実験)の課題作成 | 無安定マルチバイブレータ、各種カウンタ・総合動作実験についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。到達度確認のため口頭試問を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/18⑤ |
| 25～26回 | 【対面】 発展実習(二次のローパスフィルタ) | 1. 二次のローパスフィルタを作成する。 2. 二次のローパスフィルタの過渡応答特性と周波数特性を測定する。 3. 二次のローパスフィルタを用いて波形の変形を確認する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/25③④ |
| 27回 | 【対面】 発展実習(二次のローパスフィルタ)の課題作成 | 二次のローパスフィルタ回路についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 11/25⑤ |
| 28回 | 【対面】 発展実習(気泡検出システム) | 1. フォトインタラプタの動作実験を行い。入出力電圧を確認する。 2. 各種回路を組合せた気泡検出システムを作成し、その動作を確認する。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 12/2③ |
| 29回 | 【対面】 発展実習(気泡検出システム)の課題作成 | 気泡検出システムの回路についてグラフ作成、データ整理、レポート作成を行う。到達度確認のため口頭試問を行う。 | 小菅 智裕 稻岡 秀検 武田 俊 | 12/2④ |
◆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実例を挙げて解説する。
企業での機器開発経験を踏まえ、医用電子工学における原理や応用例の解説、回路組立て・実験を安全に遂行するための実習指導を行う。
1. ダイオード・トランジスタの静特性について説明でき、交流増幅回路を作成することができる。
2. 演算増幅器を用いた各種回路を作成でき、その動作について説明できる。さらに、各種回路の周波数特性を正確に計測できる。
3. 基本的な論理回路の動作を説明できる。これらの論理回路を組み合わせてフリップフロップ・カウンタ回路、発振回路を作成でき、さらにその動作について説明できる。
4. 発光素子、受光素子､演算増幅器および論理回路を用いた応用回路を作成でき、その有用性について説明できる。
口頭試問(35%)、レポート(35%)、実験結果報告書(10%)および期末試験(20%)によって総合判定する。
【授業時間外に必要な学習時間：1.5時間】
予習
本実習は、電子工学Ⅰ、電子工学Ⅱの講義と連携して行うので、それぞれの講義内容を理解しておくこと。
また実習書に目を通して実習内容の概要を把握しておくこと。
復習
実習終了後に、該当する範囲の電子工学Ⅰ、電子工学Ⅱの講義内容を確認すること。
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
|---|---|---|---|
| 教科書 | 電子工学実習 ※教員より配布 | 北里大学医療衛生学部編 | |
| 参考書 | 臨床工学技士のための基礎電子工学 | 稻岡秀検ほか | コロナ社 |
・実習は上記課題を１グループ３〜５名に分かれて実施する。
科目ナンバリングコード： CE204-SS20