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メカノバイオエンジニアリング

メカノバイオエンジニアリングに関わる基礎を本講義では学ぶことができます.最初に,メカノバイオエンジニアリングの定義,分類,歴史について理解します.次に,生体材料力学,生体流体力学,生体バイオ熱力学,生体バイオ機械力学,メカトロニクス技術,ロボット制御機構技術の基礎を学びます.さらに,計算力学,加工技術,治療機器の設計,医療用ロボットおよび生体力学シミュレーションによる病態予測と治療支援について理解を深めることを目標とします.
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
3724-079
GEN-ME6f07L2
メカノバイオエンジニアリング
光石 衛
S1 S2
金曜4限
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教室
工学部旧2号館 工233号講義室
講義使用言語
英語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
工学系研究科
授業計画
1.Definition of mechano-bioengineering 2.Classification of mechano-bioengineering 3.History of mechano-bioengineering4.Fundamentals of biomechanics 4-1. Definition of biomechanics 4-2. Biomaterial mechanics 4-2-1. Fundamentals of material mechanics 4-2-2. Creep, stress relaxation4-2-3. Dynamic viscoelasticity 4-3. Bio-fluid mechanics4-3-1 Fundamentals of fluid mechanics 4-3-2. Hemodynamics4-3-3. Modeling of cardiovascular system 4-3-4. Lung and respiratory system4-4. Biothermodynamics 4-4-1. Metabolism and conservation of energy 4-4-2. Energy contents of body fuel 4-4-3. Metabolic energy and energy storage 4-4-4. Loss of body heat4-5. Biomechanical dynamics 4-5-1. Statics of the body4-5-2. Dynamics of the body 4-5-3. Sound,auditory sense4-5-4. The nervous system and contro l4-6. Mechatronics technology 4-6-1. Real time control 4-6-2. Interface board and system bus 4-6-3. Sensor 4-6-4. Actuator 24-6-5. AD/DA Conversion 4-6-6. Sampling 4-7. Robot controller technology 4-7-1. Feedback control 4-7-2. Feedforwardcontrol 4-7-3. Point-to-point control 4-7-4. Continuous path control 4-7-5. Remote control 4-7-6. Fail-safe 4-8. Computational Mechanics 4-8-1. Fundamental equations in Biomechanics and their discretization 4-8-2. Targets and the numerical methods 4-8-3. Taylor expansion and finite difference method 4-8-4. Variation principal and finite element method 4-8-5. Quantum and molecular simulations 4-8-6. Particle simulation5.Processing technology 5-1. Introduction of processing technology 5-1-1. Principles 5-1-2. Light processing technique 5-1-3. Ion beam method technique 5-1-4. Lithography technique 5-1-5. Surface treatment by nanomaterials 5-1-6. Nano-micro processing technique by radiated light 6.Design and production engineering 6-1. Design of therapeutic devices 6-1-1. Classification of therapeutic devices 6-1-2. Structural design of therapeutic devices 6-2. Medical robot6-2-1. State of the art on Medical robotics 6-2-2. Mechanisms6-2-3. Flow of system construction 6-2-4. Telemedicine・teletherapy and macro-, micro-controls 6-2-5. Downsizing technique 6-2-6. Classification of telemedicine and the problems 6-3. Designof artificial organs 6-3-1. Processing of medical materials 6-3-2. Structural design of artificial organs 6-4. Design of supporting devices for regenerative medicine 6-4-1. Design of scaffold 6-4-2. Design of bioreactors 6-4-3. Function measurement ( invasive / minimally invasive / non-invasive measurement ) 6-5. Prediction of disease and support of treatment by biomechanical simulation 6-5-1. multiscale and multiphysics simulation 6-5-2. Personalized medicine and simulation 6-5-3. Simulation for circulatory and respiratory systems 6-5-4. Simulation of neuro-muscroskeletal system 6-5-5Simulation for the design of medical devices 6-5-6. Simulation for supporting the
授業の方法
4月9日から開講(オンライン)します.このサイト経由でズームURLをお知らせします.
成績評価方法
出席・レポートによって採点する. オンライン講義においては,参加時刻,退出時刻が記録されますので,その記録に基づいて出席をカウントします. サインインの名前は,履修登録と同じ名前(可能な場合は漢字)として下さい.さもないと,出席してもカウントすることができなくなってしまいます.
教科書
●菅原基晃,前田信治著,血液のレオロジーと血流,コロナ社(ME学会編),(2003). ●神谷瞭著,循環器系のバイオメカ二クス,コロナ社,(2005). ●片岡一則編,医療ナノテクノロジー ―最先端医学とナノテクの融合―", ISBN978-4-903453-05-7, 杏林図書, (2007). ●YC Fung,Biomechanics, Springer,(1996). ●Irving P. Herman,Physics of the Human Body: Biological and Medical Physics,Biomedical Engineering, Springer,(2007). 「翻訳 人体物理学」,齋藤太朗, 高木建次 共訳,NTS inc. (2010).
履修上の注意
基礎を固める(分野別基礎)