| 科目責任者 | 吉田 和弘 |
|---|---|
| 担当者 | 氏平 政伸※, 酒井 利奈, 吉田 和弘※, 村上 佳弥※ |
| 科目概要 | ３年 （３単位・必修） [医療工学科 臨床工学専攻] |
医療機器の保守・点検・操作、あるいは新しい機器の開発において必要となる機械のしくみや機能についての基礎知識を習得する。
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】
医療機器はすべて機械であり、その保守・点検・操作には、機械の動作原理や損傷や破壊、振動や騒音の起きるメカニズムについて知っておく必要がある。本講義においては、機械工学分野で従来知られている基本的な原理や法則あるいは解析手法などについて学ぶ。
【教育方法】
授業形態： 講義
講義形式
対面： 板書、パワーポイント、配付資料を利用した説明。
【フィードバック】
授業中に演習問題を実施し、模範解答を解説する。
Google Classroomに復習用の問題集および解説を掲載する。
定期試験の内容に関しては、希望者に対して個別にフィードバックを行う。
| 回 | 項目 | 授業内容 | 担当者 | 日時 |
|---|---|---|---|---|
| 第1回 | 【対面】 臨床工学と医用機械工学 | 機械とは何か、医用機械工学の歴史、臨床工学との関連について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 4/21② |
| 第2回 | 【対面】流体力学① 流体の性質と圧力 | 流体の性質と静止流体における力のつり合い、絶対圧とゲージ圧について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 4/28② |
| 第3回 | 【対面】流体力学② 圧力差による流れ | 流体の圧縮性、トリチェリの定理、サイフォンの原理について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 5/12② |
| 第4回 | 【対面】流体力学③ 連続の式とベルヌーイの定理 | 連続の式およびベルヌーイの定理、全圧、動圧、静圧の関係について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 5/19② |
| 第5回 | 【対面】流体力学④ 流体の粘性 | 粘性の意味、ニュートン流体と非ニュートン流体の違い、層流乱流遷移、レイノルズ数について学ぶ。 | 氏平 政伸 | 5/26② |
| 第6回 | 【対面】流体力学⑤ ハーゲン・ポアズイユの法則 | 円管内部の層流の圧力と流量の関係を示す基礎式について学ぶ。 | 氏平 政伸 | 6/2② |
| 第7回 | 【対面】機械力学① 音波の特性 | 縦波と横波、音の三要素、縦波の伝搬速度について学ぶ。 | 酒井 利奈 | 6/9② |
| 第8回 | 【対面】機械力学② 超音波 | 超音波と可聴周波数、ドプラ効果、キャビテーションについて学ぶ。 | 酒井 利奈 | 6/16② |
| 第9回 | 【対面】材料力学① 固体の変形・応力とひずみ | 固体の変形（弾性変形、塑性変形）、応力、ひずみ、ヤング率、フックの法則、応力ーひずみ曲線について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 6/23② |
| 第10回 | 【対面】材料力学② ポアソン比、固体の熱膨張 | ポアソン比について学ぶ。また、固体の熱膨張に伴う熱ひずみおよび熱応力について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 6/30② |
| 第11回 | 【対面】熱力学① 熱と仕事、熱力学の法則 | 気体による熱と仕事の関係及び熱力学の法則について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 7/7② |
| 第12回 | 【対面】熱力学② 熱伝導と伝熱 | 熱伝導のフーリエの法則、伝熱の種類と熱交換器について学ぶ。 | 氏平 政伸 | 9/5② |
| 第13回 | 【対面】流体力学⑥ 粘度計測～毛細管粘度計と回転粘度計 | ハーゲン・ポアズイユの法則を応用した毛細管粘度計、回転粘度計の計測原理について学ぶ。 | 氏平 政伸 | 9/12② |
| 第14回 | 【対面】流体力学⑦ 液滴の形成圧力 | ラプラスの式による液滴形成圧力、表面張力について学ぶ。 | 氏平 政伸 | 9/19② |
| 第15回 | 【対面】医用機械の力学① ポンプと弁 | 流体機械や循環器の例として、ポンプと弁について学ぶ。 | 氏平 政伸 | 9/26② |
| 第16回 | 【対面】材料力学③ 梁の曲げ (1) ～つり合い～ | 梁の曲げを考える際に基礎となる力およびモーメントつり合いについて学ぶ。 | 吉田 和弘 | 10/3② |
| 第17回 | 【対面】材料力学④ 梁の曲げ (2) ～曲げモーメント図～ | 曲げに伴って生じる材料内部のモーメントの分布図（曲げモーメント図）について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 10/10② |
| 第18回 | 【対面】材料力学⑤ 梁の曲げ (3) ～断面形状と応力～ | 曲げによって発生する応力と断面二次モーメント、断面係数について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 10/17② |
| 第19回 | 【対面】生体内の力学① 粘弾性 | 生体組織で代表される粘弾性体の力学的挙動について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 10/24② |
| 第20回 | 【対面】生体内の力学② 血液の力学 | 生体内における血液の流れや赤血球と血液の粘性の関係について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 11/7② |
| 第21回 | 【対面】生体内の力学③ 血管の力学 | 生体内において血圧によって生じる血管壁の応力および脈波伝播速度について学ぶ。 | 吉田 和弘 | 11/14② |
| 第22回 | 【対面】医用機械の力学② 生体計測装置と治療機器に応用されている医用機器 | 生体計測装置や治療機器の構造原理と医用機械工学で学んできた内容を繋ぎ合わせて理解を深める。 | 吉田 和弘 | 11/21② |
| 第23回 | 【対面】医用機械の力学③ 透析装置における熱交換と送液の技術 | 透析装置における物質交換と熱交換器、送液装置技術について学ぶ。 | 村上 佳弥 | 11/28② |
◆実務経験の授業への活用方法◆
企業での機器開発経験を踏まえ、医用機械の原理と構造を解説する。病院での臨床経験を踏まえて、医用機械の操作や原理などについて解説する。
医用機器の構造・原理・動作および生体内力学の理解に必要な機械工学の知識を身につける。
１）材料力学に関する基礎事項を説明できる。
２）波動に関する基礎事項を説明できる。
３）熱力学および熱伝導の基礎事項を説明できる。
４）流体力学の基礎事項を説明できる。
１）定期試験〔前期〕（５０％）、 ２）定期試験〔後期〕（５０％）
初等力学分野の基礎知識、及び応用数学分野の微分積分学の理解が必要になる。講義前に教科書を予習すること。復習として次回の講義迄にノートを読み返し、講義時間内に行った演習問題があれば解けるようにしておくこと。【授業時間外に必要な学習の時間：89時間】
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
|---|---|---|---|
| 教科書 | 最新臨床工学講座 医用機械工学 | 嶋津 秀昭、馬渕 清資 著 | 医歯薬出版 |
| 参考書 | 医用機械工学 臨床工学シリーズ 11 | 馬渕 清資 著 | コロナ社 |
科目ナンバリングコード： CE201-SS21