2025年度前期集中医用機器安全制御学

曜日・時限	不定期その他	期別	前期集中	週時間数	2
ナンバリング	FL331207
開講学科等	医療福祉工学部-医療福祉工学科医療健康科学部-医療科学科
教員名	松村　雅史松村　雅史職務履歴 https://research.osakac.ac.jp/index.php?%e6%9d%be%e6%9d%91%e3%80%80%e9%9b%85%e5%8f%b2 教員情報データベースに遷移します

目的

　制御機器はロボットや家電製品だけでなく，医療機器にも利用されています。例えば，外科手術用のロボット技術、生命維持管理装置には血液や気流を制御するための電気機器が使われています。このような電気機器は電気と磁気の相互作用に基づくエネルギー変換を利用したものであり，本科目では、基本理論，電気機器の動作原理，構造，エネルギー変換効率，医療機器と制御と安全管理に関する知識について学びます。授業では実際の電気機器を使って，分解して構造を見る，特性を知るなどの動画を提示して、電気機器の動作原理、基本的構造、特性、応用が理解できるようになることを目的としています。

授業計画

授業回	形式	学修内容	学修課題
1	遠隔AC	ガイダンス、電気機器の基礎的事項（電気と磁気の関係）と演習電流と磁界、アンペールの法則(Ampere'slaw)、ファラデーの電磁誘導の法則(Faraday'slawofinduction)、レンツの法則	事前学修	シラバスを読み、目的、授業計画、到達目標を知る（1時間）電流と磁界について調べる（１時間）
1	遠隔AC		事後学修	電磁気学に関する課題を行う（2時間）
2	遠隔AC	電気機器の基礎的事項（電流と磁界、電磁誘導、ワイヤレス給電）と演習電流が流れる直線導体の周りの磁界、円形コイルに発生する磁界、電磁誘導、ワイヤレス給電の仕組み	事前学修	電流と磁界に関する復習（2時間）
2	遠隔AC		事後学修	電流と磁界、電磁誘導に関する課題を行う（2時間）
3	遠隔AC	電気機器の基礎（Laplace 変換と伝達関数、RL回路の時間応答）と演習	事前学修	電気回路素子（R,L,C）の電流と電圧について調べよう（2時間）
3	遠隔AC	電気機器の基礎（Laplace 変換と伝達関数、RL回路の時間応答）と演習	事後学修	電気回路RL回路の時間応答に関する課題を行う（2時間）
4	遠隔AC	電力、電力量、実効値、有効電力、無効電力、力率	事前学修	電力、電力量について調べよう（2時間）
4	遠隔AC	電力、電力量、実効値、有効電力、無効電力、力率	事後学修	電気エネルギー、電力量、消費電力、実効値に関する課題を行う（2時間）
5	遠隔AC	変圧器（トランス）の構造、動作原理、特性、演習	事前学修	電磁誘導について調べよう（2時間）
5	遠隔AC	変圧器（トランス）の構造、動作原理、特性、演習	事後学修	変圧器（トランス）の電圧、電流、電力に関する課題を行う（2時間）
6	遠隔AC	電源装置、変圧器（トランス）インバータ、コンバータ、整流平滑化、DC-DC 、AC-AC変換、無停電電源（UPS）	事前学修	電源装置について復習しよう（2時間）
6	遠隔AC	電源装置、変圧器（トランス）インバータ、コンバータ、整流平滑化、DC-DC 、AC-AC変換、無停電電源（UPS）	事後学修	電源装置、インバータ、コンバータ、整流平滑化、DC-DC 、AC-AC変換、無停電電源（UPS）に関する課題を行う（2時間）
7	遠隔AC	電源装置と電気安全、マクロショック、絶縁型・非接地配線方式（フローティング電源）	事前学修	マクロショック、ミクロショックについて調べよう（2時間）
7	遠隔AC	電源装置と電気安全、マクロショック、絶縁型・非接地配線方式（フローティング電源）	事後学修	電源装置と電気安全、マクロショック、絶縁型・非接地配線方式に関する課題を行う（2時間）
8	遠隔AC	電気エネルギーと機械エネルギーの変換、直流電動機（モータ）の動作原理	事前学修	エネルギー変換、直流電動機（モータ）の動作原理について調べよう（2時間）
8	遠隔AC	電気エネルギーと機械エネルギーの変換、直流電動機（モータ）の動作原理	事後学修	エネルギー変換、直流モータの構造と動作に関する課題を行う（2時間）
9	遠隔AC	直流発電機の動作原理、希土類磁石、技術革新	事前学修	希土類磁石について調べよう（2時間）
9	遠隔AC	直流発電機の動作原理、希土類磁石、技術革新	事後学修	直流発電機、希土類磁石に関する課題を行う（2時間）
10	遠隔AC	直流電動機の等価回路、速度制御、PWM方式	事前学修	直流モータの速度制御について調べよう（2時間）
10	遠隔AC	直流電動機の等価回路、速度制御、PWM方式	事後学修	直流電動機の等価回路、速度制御、PWM方式に関する課題を行う（2時間）
11	遠隔AC	交流モータの動作原理（うず電流　アラゴの円盤）、三相交流、回転磁界	事前学修	アラゴの円盤、うず電流、三相交流について調べよう（3時間）
11	遠隔AC	交流モータの動作原理（うず電流　アラゴの円盤）、三相交流、回転磁界	事後学修	三相交流、同期機の動作原理に関する課題を行う（2時間）
12	面接AC	誘導電動機、同期電動機、永久磁石型モータ、ステッピングモータ、、電気自動車・医療機器・ロボットで利用される制御機器　まとめ	事前学修	誘導電動機と速度制御、同期電動機、永久磁石型モータ、ステッピングモータについて調べよう（3時間）電気自動車・医療機器・外科手術ロボットで利用される制御機器、機器制御、安全設計・ヒューマンエラーへの対応について調べる（2時間）
12	面接AC		事後学修	誘導電動機のすべり、速度制御、同期電動機、永久磁石型モータ、ステッピングモータに関する課題を行う（3時間）電気自動車・医療機器・外科手術ロボットで利用される制御機器、機器制御、安全設計・ヒューマンエラーへの対応に関する課題を行う（2時間）
13	面接AC	医用機器安全制御学　学修到達度を確認する問題（小テスト）	事前学修	電気機器の基礎、エネルギー変換、電気安全、電動機と発電機の特性、速度制御について復習する（4時間）
13	面接AC	医用機器安全制御学　学修到達度を確認する問題（小テスト）	事後学修	電気機器の基礎、エネルギー変換、電気安全、電動機と発電機の特性、速度制御に関する課題を行う（1時間）

授業形式記号

A:一斉授業（通常の講義）
B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
C:体験、実験、実習、演習など

D:調査分析、解析など
E:ものづくり、作品制作
F:グループワーク（ディスカッション・ディベートを含む）

G:プレゼンテーション
H:地域・企業　連携型学習
I:その他

到達目標

輸液ポンプ、人工心肺装置などの医療機器にはモータが使用され、手術ロボット「ダ・ビンチ」では高性能・小型モータにより精緻な手術が実現されています。最近では高精度に速度・位置制御を行うためにマイコン制御が行われており、これらの制御機器の基礎知識、動作原理を理解することを到達目標とします。

〇知識・理解【DP-L-1-1】、【DP-L-1-2】、【DP-L-1-3】
(1)電気機器の動作原理となる電流と磁界に関する知識と計算ができる。
(2)電気エネルギーと機械エネルギーの変換に関する計算ができる。
(3)変圧器（トランス）の原理が説明できる。
(4)誘導機、同期機の動作原理が説明できる。
(5)ステッピングモータの動作が説明できる。
(6)医療機器にはどのような制御機器が利用されているかを調べることができる。

評価方法と評価観点

評価方法	配点合計	知識・理解力	応用力	コミュニケーション力	態度・志向性	創造力	合計
定期試験またはレポート試験							0%
小テスト、小論文	80%	50%	50%				100%
グループワーク							0%
プレゼンテーション							0%
レポート、宿題	20%	50%	50%				100%
授業での姿勢（ノート、質疑など）							0%
作品、パフォーマンス（実技、実演）							0%
その他1(具体的に：							0%
その他2(具体的に：							0%
	100%	50%	50%	0%	0%	0%	100%

教科書・参考書

教科書：
１）電磁気学の基礎からＰＭモータに至る授業範囲の内容，臨床工学技士国家試験やＭＥ技術実力検定試験の問題を動画と併用して学修できるオリジナルテキスト（学務課で配布）

参考書：
１）臨床工学技士標準テキスト（第4版）、医歯薬出版株式会社（2022年8月）
　　臨床工学技士国家試験の出題基準（令和3年）に基づいた標準テキスト

オフィスアワー

火曜日、水曜日５限、松村研究室
会議などで不在の場合があります。質問等についてはOECUメールでも対応します。
授業に関する資料はMoodleで提供します。
(1)電気回路学・応用電気回路学、基礎物理学、電磁気学および数学関連に基づいた授業内容です。
(2)「計測工学」「生体医工学基礎実習」「電気電子工学実験」、「システム工学」「医用電子工学実験」と関係しており、理解を深めるためには合わせて学ぶことが必要です。

その他

１）授業ごとの実施（遠隔・面接、コンテンツ、課題）については、Moodle等で案内しますので、必ずチェックしましょう。
２）本科目の学修到達度を確認する問題（面接授業、小テスト）は必ず受けましょう。
３）学修状況の確認と要点整理（オリジナルテキストの整理）、質疑討論のために面接の機会を設けます。

実務経験のある教員による授業科目

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