やさしさと健康の新世紀を開く 医歯薬出版株式会社

「臨床工学講座」の刊行にあたって
 1987年に臨床工学技士法が制定されるとともに本格的な臨床工学技士教育が始まり,早20年が経過した.
 この間,科学技術は大きく進歩し,臨床工学技士が従事する医療現場でも,新しい医療技術や医療機器が導入され,多くの人の命を支える役に立ってきた.
 日本臨床工学技士教育施設協議会では,1997年より「教科書編集委員会」を設け,臨床工学技士育成に必要な教科書作りについて検討を重ねてきた.当時は教育施設数が少なかったこと,また1998年度から始まった規制緩和推進3カ年計画のなかで,いわゆるカリキュラム大綱化が臨床工学技士教育制度でも検討されると予想されていたことにより,教科書作成事業をしばらく休止した経緯がある.政府によって「カリキュラム等を規制している国家試験受験資格付与のための養成施設の指定制度を見直し,各大学等が社会のニーズに適切に対応した多様な医療技術者等の養成ができるようにする」との方針が打ち出されたのである.
 その後,2004年4月にカリキュラム大綱化が行われ,また2006年度第20回国家試験から国家試験出題基準が大きく改訂されたことを受け,日本臨床工学技士教育施設協議会は2007年度より改めて『教科書検討委員会』を設けて教科書作成事業を再開した.そして今般,『臨床工学講座』シリーズとして,全国53校の臨床工学技士教育施設で学ぶ約2,600名にも及ぶ学生達のために共通して使用できる標準教科書シリーズを発刊する運びとなった.
 教科書検討委員会および本講座編集委員会では,他医療系教育課程で用いられている教科書を参考にしつつ,今後の臨床工学技士育成に必要,かつ教育レベルの向上を目的とした教科書作成を目指して検討を重ねてきた.
 その骨子として以下の3点を心掛け,臨床工学技士を目指す学生がモチベーションを高く学習でき,教育者が有機的に教育できる内容を目指した.
 (1)本シリーズは,国家試験対策用テキストではなく臨床工学技士が本来的に理解しておくべき基本的事項をしっかりと分かりやすく教えることに重点をおくこと.
 (2)ゆとり教育世代の高校卒業者にも理解しやすい導入と内容の展開を心掛け,とくに基礎科目については随所に“Tips”などを挿入することにより読者の理解を深めていただくことを目指し,実務上での応用へのつながりを明確にすること.
 (3)大綱化後の新カリキュラムの内容をベースに「平成19年度国家試験出題基準」を念頭においた編集とすること.
 よって本講座は,これまでの教科書とは一線を画した理想を掲げており,医療系教育課程用教科書の歴史に新たな1ページを刻む意気込みにて,執筆者・編集者ともども取り組んだ次第である.
 医療現場において臨床工学技士に求められている必須な資質を育むための本教科書シリーズの意義を十分にお汲み取りいただき,本講座によって教育された臨床工学技士が社会に大きく羽ばたき,医療の発展の一助として活躍されることを願ってやまない.
 本講座のさらなる充実のために,多くの方々からのご意見,ご叱正を賜れば幸甚です.
 2008年春
 日本臨床工学技士教育施設協議会 教科書検討委員会
 臨床工学講座 教科書編集委員会


第2版の序
 医用電気工学1(初版:2009年7月発行)を,このたび改訂する運びとなった. 第2版の執筆の方針は初版より受け継がれている.すなわち,臨床工学技士法誕生から現在までの臨床工学技士教育に欠けているものは何か.今後「臨床工学」という学問体系を構築していくために必要な基礎知識は何か.「工学的なセンス」を磨くための教育方法はどうしたらよいか.
 これらの一助となるようにと初版を執筆したが,「言うは易く」で思うほど成果が上がらず5年あまりが経過した.この間,学生さん,教育現場の指導者の方々より多くのご意見を賜り,その意見を反映すべく改訂版を発行することとなった.
 今後,臨床工学技士を目指して本書で学習する学生諸君は,いわゆる「ゆとり教育」から「新課程教育」の出身へ切り替わり,理系教育を受けてくる学生が多くなると期待している.しかし,現実には,必ずしも理系の教育を受けた学生ばかりではない.このような学生にも「医療機器の作動に不可欠な電気の役割」の基本が理解できるよう,できるかぎり表現を工夫した.
 第1章では,身の周りに存在する科学的な現象について,第2?3章では,オームの法則,キルヒホッフの法則を中心とした直流回路(抵抗の直列接続,並列接続)について,電圧と電流の関係を記述した.さらに第4章は,医療機器の動力源であるエネルギー(電力)について直流を中心に記述した.
 第5章からは前章までの直流回路をふまえて,交流の基本的な表し方や受動素子(抵抗,インダクタ,キャパシタ)に対する電圧と電流の関係を中心に述べている.交流では電圧,電流の大きさのみならず,両者の時間関係(位相)が重要となるので,これらの関係を表現する方法として,ベクトル表示で基本を学習したのち,記号法(複素表記)による演算を行う学習を取り入れた.
 また,CR回路については,初版の第5章でCRフィルタ回路,第6章で過渡現象を説明していたが,第2版では第6章にCR回路として,CRフィルタ回路の周波数特性および過渡特性と両者の関連について記述し,医用電子回路への橋渡しとした.また,Tipsではより進んだ考え方を中心に説明し,各章の章末には学習した内容を確認してステップアップできるように演習問題を多くした.
 本書は,臨床工学における医療機器の作動原理を理解するための医用電気工学の基本的な学習を目指し「現象を理解させること」を主目的としたが,浅学のため厳密さを欠く表現など多々あろうと思う.初版同様にご批判やご指導をいただければ幸いである.
 2015年2月
 戸畑裕志
 中島章夫
 福長一義


第1版の序
 臨床工学技士法誕生から現在までの臨床工学技士教育に欠けているものは何か.今後,「臨床工学」という学問体系を構築していくために必要な基礎知識は何か.「工学的なセンス」を磨くための教育方法はどうしたらよいか.―これらは,臨床工学技士になるための教育課程の中で,これまで真剣に取り組まれてこなかった事項であると認識しておく必要があるだろう.こうした状況をふまえて本書は,次の4つのポイントについて十分に配慮した内容となっている.
 (1)本書の内容が,臨床工学課程に入学した学生が「最初」に学ぶ工学関連の1分野であることを念頭に置き,電気工学・電気磁気学を学ぶうえで,「いかに電気(物理)嫌いにならずに興味をもちながら学習・理解できるか」について留意した. (2)本書は電気工学・電磁気学の基礎知識を医療領域で応用することを目指す学問の教科書である.日進月歩で進化する医療機器の原理となる電気的知識に関して理解を深め,「高校物理レベル(基礎)から,将来臨床工学技士として活用できるレベル(医療領域での応用)まで到達すること」ができる内容であることを目指した.
 (3)本書で学ぶ学生が「ゆとり教育」出身であり,身の周りに存在する科学的な現象について,十分に「考え,推論し,疑問を投じ,異見を聞き,また考える」という教育経験を受けてきていない場合も少なくない.そうした多くの学生の教育に携わる教員にとっても,本書が「教授しやすい内容・構成である」ように配慮した.
 (4)最後に,医療現場において他医療従事者より臨床工学技士が優位でなければ ならない点は,「電気的(物理的)センス」をもっていることだと常々感じている.「電気的センス」とは例えば,「電池」は日常でも医療現場でも様々な製品や機器に使われているポピュラーなエネルギー源であるが「使用前後の電池の質量は変わるのか?」…といったような疑問をもつことである.本書には,読者がたくさんの「電気的センス」という抽出ひきだしをつくることができるような情報も数多く収載した.それらは将来,読者が患者さんの命を預かる臨床工学技士として,各種医療機器や病院電気設備などの理解や安全管理をする際にも参考になるであろう.
 本書は,従来型の電気工学関連の教科書・参考書とは一線を画した内容・構成を目指し,苦労を重ね執筆していただき,編集を行った.そのため,原理や公式の説明だけにとらわれずに「現象を理解させること」を目的として,電気・物理的現象の基礎について高校物理を学んでいない学生にも理解できる工夫(身の周りや医療機器につながる「Tips」の概説や,視覚的素材を取り入れた解説など)を凝らした.また学生が自分でも理解度を確認できるよう,本文中に簡単な演習問題を織り交ぜ,更にステップアップのために各章末にはexerciseを数問用意した.
 臨床工学技士を目指す学生諸君のみならず教育現場の第一線で活躍されている教員の方々におかれても,「臨床に必要な電気的基礎を理解し,センスをもって臨床で応用できる力を養う」手引きとして本書が,臨床工学技士教育向上のために寄与できるものと信じている.
 2008年11月
 戸畑裕志
 中島章夫
 「臨床工学講座」の刊行にあたって
 第2版の序
 第1版の序

第1章 電気とは
 1 身のまわりの電気現象と電気の学び方
 2 静電気から学ぶ電気現象
 3 電気の正体は?
 4 医療機器に欠かせない電気の役割
第2章 電流と電圧の関係
 1 電流が流れる現象とは
 2 電荷と電流の関係
 3 電圧・電位の関係とその表し方
   ・章末exercise
第3章 直流回路
 1 電気回路とは
 2 オームの法則
 3 抵抗の接続と電圧降下
 4 合成抵抗(直列・並列接続)
 5 複雑な回路における解法
  1 キルヒホッフの法則
  2 重ねの理
  3 テブナンの定理
 6 抵抗の測定方法
  1 テスタによる測定
  2 電圧・電流計法
 7 未知抵抗の測定(ブリッジ回路)
 8 電圧・電流の測定
  1 直流電圧の測定
  2 直流電流の測定
 9 電圧源の接続と内部抵抗
   ・章末exercise
第4章 電流の発熱作用と電気エネルギー
 1 仕事とエネルギー
 2 ジュール熱
  1 ジュールの法則
  2 電流による発熱作用
 3 電力量
 4 電力
 5 電力量と電力の実際
 6 供給電力の最大化
 7 送配電
  1 送配電効率
  2 送配電の実際
  3 系統接地
  4 感電と漏電
   ・章末exercise
第5章 交流回路
 1 交流と直流
  1 交流と直流の違いとは
 2 商用交流電源と[100V単相交流]の表し方
  1 商用交流電源とは
  2 商用交流電源の波形
 3 正弦波交流の表し方
  1 変化の速さ(周期,周波数,角速度)
  2 位相,位相差
  3 電圧・電流の大きさ
  4 波高率と波形率
 4 交流の表示方法(ベクトル表示)
  1 ベクトルを使っての表示法
  2 正弦波のベクトル表示
 5 交流に対する素子の特性(抵抗,キャパシタ,インダクタ)
  1 抵抗の働き
  2 インダクタの働き
  3 キャパシタの働き
 6 交流電流を妨げるもの
  1 交流に対する各リアクタンスの性質
  2 インピーダンスとアドミタンス
 7 直列回路
  1 RL直列回路
  2 RC直列回路
  3 RLC直列回路
 8 並列回路
  1 RL並列回路
  2 RC並列回路
  3 RLC並列回路
 9 記号法(交流の複素数表記)
  1 ベクトルの極表示と直交表示
  2 記号法
  3 記号法による直列回路
  4 記号法によるRLC並列回路
 10 共振
  1 直列共振回路
  2 並列共振回路
 11 交流の電力
  1 交流の電力の表し方
  2 電力の式の関係(皮相電力,有効電力,無効電力)
   ・章末exercise
第6章 CR回路
 1 CR回路を用いたフィルタの種類
  1 ハイパスフィルタ
  2 ローパスフィルタ
 2 過渡現象
  1 CR直列回路の充電現象
  2 CR直列回路の放電現象
  3 CR直列回路と方形波パルス
  4 医療機器でのCR直列回路
   ・章末exercise
付録
 1 電気に必要な数学の基礎
  A 指数と対数
  B 有効数字
  C 三角関数
  D 虚数の取り扱いと複素数
 2 電気・電子に関する単位(物理量)と図記号
  A 単位と文字
  B 図記号
 3 抵抗器のカラーコード(5本線式)と各種抵抗器
 4 平成24年版臨床工学技士国家試験出題基準(医用電気電子工学)
   ・章末exerciseの解答

 索引

 Tips CONTENTS
  第1章 電気とは
   マインドマップとは
   静電誘導とは
   放電とは
  第2章 電流と電圧の関係
   電流
   アンペア(A)とクーロン(C)
   管の中の流れ
  第3章 直流回路
   回路
   ジュール熱
   電子回路と電気回路の違いは?
   ガルヴァーニ電池
   比例とは
   導体・不導体・半導体
   (豆)電球でオームの法則の実験は御法度!?
   クリスマスツリーの電球
   キルヒホッフの第二法則
   電圧計と電流計
   ブリッジ回路の応用例:血圧トランスデューサ(ストレインゲージ)
   電池
   エボルタ電池
  第4章 電流の発熱作用と電気エネルギー
   電気メス
  第5章 交流回路
   電気角
   積分による平均値の求め方
   積分による実効値の求め方
   電気工学で使用されるタンス
  第6章 CR回路
   過渡現象の式の求め方
   時定数の単位
   LR回路の過渡現象