診療放射線技師 スリム・ベーシック
医用工学
改訂第2版
定価 5,280円（税込） （本体4,800円＋税）
- B5判 344ページ 2色，イラスト482点
- 2018年2月3日刊行
- ISBN978-4-7583-1917-1
電子版
序文
編集の序
2009年3月に講義用テキスト『診療放射線技師 スリム・ベーシック』シリーズの1冊として本書『医用工学』の初版が刊行されてから，早いもので8年以上が経過しました。その間に国家試験出題基準の改定もあり，また多くの養成校でご活用いただく中で，学生がより学びやすく，かつ教員が講義でより使いやすくなるようにとの観点から，改訂第2版を刊行する運びとなりました。
本シリーズの特徴は，初版に引き続き，先ずはとっつきやすく，楽しく学べることを基本に据え，学生の心を引きつけるための工夫として冒頭に「Introduction」を設け，それを一読することにより「これからどのようなことを学ぶのか」，また「本書の全体像を明確に把握できる」ように楽しく読み通せる内容を全巻にそれぞれ盛り込みました。
各論では，「基本・原理」をしっかりと理解できるようストーリー性を持たせた構成とし，ビジュアル感覚豊かな学生や若手教員に敬遠されないよう，スリムだけれど内容は充実した講義用テキストとするべく心掛けてあります。学生にとって重要な「どうすれば短時間に効率良く確実に理解できるか」を追求するため，図・表・イラストや例題，欄外の解説を駆使し，また学習のモチベーションを維持するために「ここで学んだことが実際の臨床現場にどうつながっていくのか」をイメージできる記述も適宜盛り込みました。巻頭には「学習到達目標」を，各章末には「おさらい」を配置し，学生側も教員側も学習状況を把握しやすくしています。
本書『医用工学』の改訂に当たっては，平成32年版国家試験出題基準に基づき加筆修正するとともに，6章に「D-A変換，A-D変換」が追加され，「8章 電気・電子計測」が新設されました。例題もさらに充実しました。
本書の不備な点については，読者の皆様のご教示をお願いできれば幸甚であります。 発刊に当たり，本書の編集にご協力いただいたメジカルビュー社のスタッフの方々に感謝致します。
2018年1月
首都大学東京 福士政広
2009年3月に講義用テキスト『診療放射線技師 スリム・ベーシック』シリーズの1冊として本書『医用工学』の初版が刊行されてから，早いもので8年以上が経過しました。その間に国家試験出題基準の改定もあり，また多くの養成校でご活用いただく中で，学生がより学びやすく，かつ教員が講義でより使いやすくなるようにとの観点から，改訂第2版を刊行する運びとなりました。
本シリーズの特徴は，初版に引き続き，先ずはとっつきやすく，楽しく学べることを基本に据え，学生の心を引きつけるための工夫として冒頭に「Introduction」を設け，それを一読することにより「これからどのようなことを学ぶのか」，また「本書の全体像を明確に把握できる」ように楽しく読み通せる内容を全巻にそれぞれ盛り込みました。
各論では，「基本・原理」をしっかりと理解できるようストーリー性を持たせた構成とし，ビジュアル感覚豊かな学生や若手教員に敬遠されないよう，スリムだけれど内容は充実した講義用テキストとするべく心掛けてあります。学生にとって重要な「どうすれば短時間に効率良く確実に理解できるか」を追求するため，図・表・イラストや例題，欄外の解説を駆使し，また学習のモチベーションを維持するために「ここで学んだことが実際の臨床現場にどうつながっていくのか」をイメージできる記述も適宜盛り込みました。巻頭には「学習到達目標」を，各章末には「おさらい」を配置し，学生側も教員側も学習状況を把握しやすくしています。
本書『医用工学』の改訂に当たっては，平成32年版国家試験出題基準に基づき加筆修正するとともに，6章に「D-A変換，A-D変換」が追加され，「8章 電気・電子計測」が新設されました。例題もさらに充実しました。
本書の不備な点については，読者の皆様のご教示をお願いできれば幸甚であります。 発刊に当たり，本書の編集にご協力いただいたメジカルビュー社のスタッフの方々に感謝致します。
2018年1月
首都大学東京 福士政広
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目次
学習到達目標
用語解説・MEMO一覧
0章 Introduction
1. 放射線技術と医用工学の関わり
1 電界と磁界
2 直流回路
3 正弦波交流回路
4 半導体と電子回路
5 電気・電子計測
1章 電界と磁界
1. 電荷とクーロンの法則
1 電気と電荷
2 静電力に関するクーロンの法則
2. 電界と電位
1 点電荷による電界
2 電気力線とガウスの定理
3 電界の分布
4 平等電界と電位差
5 点電荷による電位
6 等電位面
3. 静電容量とコンデンサの性質
1 導体中の電界とその周囲の電界・電位
2 電界中の導体内での静電誘導
3 静電容量
4 平行平板コンデンサの静電容量
5 誘電体の静電容量への影響
6 コンデンサに蓄えられるエネルギー
7 コンデンサの並列接続と直列接続
4. 電界中で電子に働く力
1 電界中で電子に働く力
5. 磁界と磁気力
1 磁石の性質と磁性体
2 磁気力
3 磁束と磁束密度
2章 電流と磁界との相互作用
1. 電流と磁界
1 電流と磁界
2 ビオ・サバールの法則
3 環状コイルとソレノイドコイル
2. 磁界中で働く力
1 磁界中で電流が流れる導線に働く力
2 電流相互間に働く力
3 磁界内で運動する電荷に働く力
3. 誘導作用
1 ファラデーの電磁誘導則
2 レンツの法則
3 磁界中を直角に運動する導体に発生する起電力
4. インダクタンスとコイルの性質
1 自己インダクタンス
2 環状鉄心コイルの自己インダクタンス
3 相互インダクタンス
4 磁気結合係数
5 電磁エネルギー
3章 直流回路
1. 電流と電荷
1 導体中の自由電子
2. オームの法則
1 オームの法則
3. 導体の抵抗
1 抵抗率と導電率
2 抵抗の温度係数
4 回路とその計算
1 直列回路
2 並列回路
3 ホイートストンブリッジ
4 キルヒホッフの法則
5 電源の内部抵抗
5. 電力と発生熱量
1 仕事と電気量
2 消費電力と発生熱量
6. CR回路の過渡現象
1 過渡現象
2 CR回路の応答
4章 交流回路
1. 交流現象
1 正弦波交流
2 正弦波交流電圧の発生
3 正弦波交流の表記法
4 交流波形の最大値と平均値
5 交流波形の最大値と実効値
6 波高率と波形率
2. 素子の働き
1 抵抗回路
2 自己インダクタンスL［H］の回路
3 静電容量C［F］の回路
3. 正弦波交流回路の計算
1 正弦波交流のベクトル表示
2 正弦波交流の複素数表示
3 複素表示によるオームの法則
4 正弦波交流回路への記号法の適用
5 RL直列回路
6 RC直列回路
7 直列回路における全電圧V・ およびVからの解法
8 RL並列回路
9 RC並列回路
10 アドミタンスの複素数表示
11 アドミタンスによる並列回路の計算
4. 共振現象
1 共振現象とは
2 直列共振回路
3 並列共振回路
5. 電圧・電流・電力
1 抵抗R［Ω］のみの回路の電力
2 自己インダクタンスL［H］および静電容量C［F］を含む回路の電力
3 RL直列回路の電力
4 RC並列回路の電力
5 皮相電力
6 力率
7 有効電流，無効電流，無効電力
8 消費電力，皮相電力，無効電力の関係
6. 三相交流
1 三相起電力の発生
2 対称三相起電力の性質
3 星形結線（またはY結線，スター結線）
4 三角結線（または△結線，デルタ結線）
5 各結線による各々の電圧と電流
6 三相交流の電力
7 平衡三相回路の電力
8 三角結線から星形結線への等価変換
9 星形結線から三角結線への等価変換
10 Y－Y回路の計算
11 Y－△回路の計算
7. 変圧器
1 動作条件
2 理想変圧器の電圧と電流
3 変圧器の損失
5章 半導体
1. 絶縁体・導体・半導体
1 物質の抵抗率と導電率
2 温度特性
3 電子軌道とエネルギー準位
4 キャリアの拡散とドリフト
2. 真性半導体と不純物半導体
1 真性半導体
2 不純物半導体
3. 整流素子
1 pn接合の生成と電位分布
2 整流用ダイオードの動作原理
3 特殊用途の半導体ダイオード
4. 増幅素子
1 バイポーラトランジスタの動作原理
2 電界効果トランジスタ（FET）の動作原理
3 絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（IGBT）
5. 光素子
1 光照射による半導体中の励起と再結合による発光
2 光電効果
3 発光ダイオード（light emitting diode：LED）
4 ホトダイオード（photo diode）
5 ホトトランジスタ（photo transistor）
6. スイッチング素子
1 サイリスタの基本動作
7. センサ
1 温度の検出
2 力の検出
3 磁気の検出
6章 電子回路
1. 直流電源回路
1 理想変圧器の基本事項
2 整流回路
3 平滑回路
2. パルス回路
1 パルス波形
2 波形整形回路の動作条件
3 クリップ回路
4 クランプ回路（clamp circuit）
5 微分回路
6 積分回路
7 マルチバイブレータ（multivibrator）
3. フィルタ回路
1 利得
2 フィルタ回路
4. 増幅回路
1 理想増幅器の条件
2 トランジスタの電流増幅率と入力抵抗
3 トランジスタの簡易等価回路
4 エミッタ抵抗による入力抵抗の変化
5 トランジスタの接地形
6 CR増幅回路
7 負帰還増幅回路
5. オペレーションアンプ
1 オペレーションアンプの特徴
2 オペレーションアンプの回路計算に関する条件
3 オペレーションアンプの回路計算手順（反転増幅器）
4 各種演算回路の構成と入出力の関係
6. D-A変換，A-D変換
1 D-A変換
2 A-D変換
7. 電子管
1 真空管の動作
2 真空管における電子の放出
3 2極真空管の構造・動作
4 2極真空管の静特性
5 3極真空管
6 光電子増倍管（photomultiplier：ホトマルチプライヤ）
8. レーザー
1 レーザーの語源
2 自然光との比較
3 発生原理
4 反転分布の形成
5 誘導放出と光共振器による光増幅
6 レーザーの種類
7 半導体レーザーの概要
➡ おさらい
7章 情報の基礎
1. 情報の表現
1 数の表現
2 基数変換
2. 論理演算
1 論理演算の概要
2 加法（論理和：OR）
3 乗法（論理積：AND）
4 否定（NOT）
5 ド・モルガンの定理
6 否定則
7 分配則
8 交換則
9 1変数に関する定理
10 2変数に関する定理
3. 論理回路
1 論理回路の概要
2 ORゲート
3 ANDゲート
4 NOTゲート
5 NOR（ノア）ゲート
6 NAND（ナンド）ゲート
7 Ex-OR（イクスクルーシブ・オア）ゲート（排他的論理和）
8 Ex-NORゲート
4. 論理回路から論理式への変換
1 論理回路から論理式への変換
8章 電気・電子計測
1. 測定量の取り扱いと誤差
1 トレーサビリティ
2 測定値の誤差と相対誤差
2. 指示計器とディジタル計器
1 計器の分類
2 指示計器の動作原理と特徴
3 ディジタル計器
3. 電圧計，電流計，テスター
1 電圧計・電流計の接続と校正
2 分流器と分圧器
3 テスターの概要
4. オシロスコープによる波形観測
1 オシロスコープの動作の特徴
2 波形の概要
3 外観および設定・操作
4 波形観測
用語解説・MEMO一覧
0章 Introduction
1. 放射線技術と医用工学の関わり
1 電界と磁界
2 直流回路
3 正弦波交流回路
4 半導体と電子回路
5 電気・電子計測
1章 電界と磁界
1. 電荷とクーロンの法則
1 電気と電荷
2 静電力に関するクーロンの法則
2. 電界と電位
1 点電荷による電界
2 電気力線とガウスの定理
3 電界の分布
4 平等電界と電位差
5 点電荷による電位
6 等電位面
3. 静電容量とコンデンサの性質
1 導体中の電界とその周囲の電界・電位
2 電界中の導体内での静電誘導
3 静電容量
4 平行平板コンデンサの静電容量
5 誘電体の静電容量への影響
6 コンデンサに蓄えられるエネルギー
7 コンデンサの並列接続と直列接続
4. 電界中で電子に働く力
1 電界中で電子に働く力
5. 磁界と磁気力
1 磁石の性質と磁性体
2 磁気力
3 磁束と磁束密度
2章 電流と磁界との相互作用
1. 電流と磁界
1 電流と磁界
2 ビオ・サバールの法則
3 環状コイルとソレノイドコイル
2. 磁界中で働く力
1 磁界中で電流が流れる導線に働く力
2 電流相互間に働く力
3 磁界内で運動する電荷に働く力
3. 誘導作用
1 ファラデーの電磁誘導則
2 レンツの法則
3 磁界中を直角に運動する導体に発生する起電力
4. インダクタンスとコイルの性質
1 自己インダクタンス
2 環状鉄心コイルの自己インダクタンス
3 相互インダクタンス
4 磁気結合係数
5 電磁エネルギー
3章 直流回路
1. 電流と電荷
1 導体中の自由電子
2. オームの法則
1 オームの法則
3. 導体の抵抗
1 抵抗率と導電率
2 抵抗の温度係数
4 回路とその計算
1 直列回路
2 並列回路
3 ホイートストンブリッジ
4 キルヒホッフの法則
5 電源の内部抵抗
5. 電力と発生熱量
1 仕事と電気量
2 消費電力と発生熱量
6. CR回路の過渡現象
1 過渡現象
2 CR回路の応答
4章 交流回路
1. 交流現象
1 正弦波交流
2 正弦波交流電圧の発生
3 正弦波交流の表記法
4 交流波形の最大値と平均値
5 交流波形の最大値と実効値
6 波高率と波形率
2. 素子の働き
1 抵抗回路
2 自己インダクタンスL［H］の回路
3 静電容量C［F］の回路
3. 正弦波交流回路の計算
1 正弦波交流のベクトル表示
2 正弦波交流の複素数表示
3 複素表示によるオームの法則
4 正弦波交流回路への記号法の適用
5 RL直列回路
6 RC直列回路
7 直列回路における全電圧V・ およびVからの解法
8 RL並列回路
9 RC並列回路
10 アドミタンスの複素数表示
11 アドミタンスによる並列回路の計算
4. 共振現象
1 共振現象とは
2 直列共振回路
3 並列共振回路
5. 電圧・電流・電力
1 抵抗R［Ω］のみの回路の電力
2 自己インダクタンスL［H］および静電容量C［F］を含む回路の電力
3 RL直列回路の電力
4 RC並列回路の電力
5 皮相電力
6 力率
7 有効電流，無効電流，無効電力
8 消費電力，皮相電力，無効電力の関係
6. 三相交流
1 三相起電力の発生
2 対称三相起電力の性質
3 星形結線（またはY結線，スター結線）
4 三角結線（または△結線，デルタ結線）
5 各結線による各々の電圧と電流
6 三相交流の電力
7 平衡三相回路の電力
8 三角結線から星形結線への等価変換
9 星形結線から三角結線への等価変換
10 Y－Y回路の計算
11 Y－△回路の計算
7. 変圧器
1 動作条件
2 理想変圧器の電圧と電流
3 変圧器の損失
5章 半導体
1. 絶縁体・導体・半導体
1 物質の抵抗率と導電率
2 温度特性
3 電子軌道とエネルギー準位
4 キャリアの拡散とドリフト
2. 真性半導体と不純物半導体
1 真性半導体
2 不純物半導体
3. 整流素子
1 pn接合の生成と電位分布
2 整流用ダイオードの動作原理
3 特殊用途の半導体ダイオード
4. 増幅素子
1 バイポーラトランジスタの動作原理
2 電界効果トランジスタ（FET）の動作原理
3 絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（IGBT）
5. 光素子
1 光照射による半導体中の励起と再結合による発光
2 光電効果
3 発光ダイオード（light emitting diode：LED）
4 ホトダイオード（photo diode）
5 ホトトランジスタ（photo transistor）
6. スイッチング素子
1 サイリスタの基本動作
7. センサ
1 温度の検出
2 力の検出
3 磁気の検出
6章 電子回路
1. 直流電源回路
1 理想変圧器の基本事項
2 整流回路
3 平滑回路
2. パルス回路
1 パルス波形
2 波形整形回路の動作条件
3 クリップ回路
4 クランプ回路（clamp circuit）
5 微分回路
6 積分回路
7 マルチバイブレータ（multivibrator）
3. フィルタ回路
1 利得
2 フィルタ回路
4. 増幅回路
1 理想増幅器の条件
2 トランジスタの電流増幅率と入力抵抗
3 トランジスタの簡易等価回路
4 エミッタ抵抗による入力抵抗の変化
5 トランジスタの接地形
6 CR増幅回路
7 負帰還増幅回路
5. オペレーションアンプ
1 オペレーションアンプの特徴
2 オペレーションアンプの回路計算に関する条件
3 オペレーションアンプの回路計算手順（反転増幅器）
4 各種演算回路の構成と入出力の関係
6. D-A変換，A-D変換
1 D-A変換
2 A-D変換
7. 電子管
1 真空管の動作
2 真空管における電子の放出
3 2極真空管の構造・動作
4 2極真空管の静特性
5 3極真空管
6 光電子増倍管（photomultiplier：ホトマルチプライヤ）
8. レーザー
1 レーザーの語源
2 自然光との比較
3 発生原理
4 反転分布の形成
5 誘導放出と光共振器による光増幅
6 レーザーの種類
7 半導体レーザーの概要
➡ おさらい
7章 情報の基礎
1. 情報の表現
1 数の表現
2 基数変換
2. 論理演算
1 論理演算の概要
2 加法（論理和：OR）
3 乗法（論理積：AND）
4 否定（NOT）
5 ド・モルガンの定理
6 否定則
7 分配則
8 交換則
9 1変数に関する定理
10 2変数に関する定理
3. 論理回路
1 論理回路の概要
2 ORゲート
3 ANDゲート
4 NOTゲート
5 NOR（ノア）ゲート
6 NAND（ナンド）ゲート
7 Ex-OR（イクスクルーシブ・オア）ゲート（排他的論理和）
8 Ex-NORゲート
4. 論理回路から論理式への変換
1 論理回路から論理式への変換
8章 電気・電子計測
1. 測定量の取り扱いと誤差
1 トレーサビリティ
2 測定値の誤差と相対誤差
2. 指示計器とディジタル計器
1 計器の分類
2 指示計器の動作原理と特徴
3 ディジタル計器
3. 電圧計，電流計，テスター
1 電圧計・電流計の接続と校正
2 分流器と分圧器
3 テスターの概要
4. オシロスコープによる波形観測
1 オシロスコープの動作の特徴
2 波形の概要
3 外観および設定・操作
4 波形観測
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診療放射線技師が知っておくべき医用工学を学ぶ，はじめの一歩！
本書は，「医用工学」を初めて学ぶ診療放射線技師養成校の学生を対象としたテキストである。
今回の改訂で，6章に「D-A変換，A-D変換」が追加され，新たに「8章 電気・電子計測」が加わった。このほか，平成32年版国家試験出題基準に基づいて加筆修正を行うとともに，授業でより使いやすい1冊となるように解説や例題を充実させた。
シリーズの特徴である，①ストーリー性のある記述で初学者でも読み進め理解できる，②多くの図表や囲み記事で視覚的にポイントを理解できる，③巻頭の「学習到達目標」と項目の最後にある「おさらい」で講義や自己学習の状況を把握できる，という点も初版から引き継がれ，“教えやすく，学びやすい”１冊となっている。