原理がわかると視点がかわる 医療系の物理 [単行本]

原理がわかると視点がかわる 医療系の物理 [単行本] の 商品概要

• 目次

  第1章 力学
  1.1 静力学
  1.1.1 力のつり合い
  1.1.2 回転におけるつり合い
  1.1.3 重心
  1.1.4 傾きと転倒，支持基底面
  1.1.5 人体の静力学
  1.2 運動の法則
  1.2.1 位置，速度，加速度
  1.2.2 運動の3 法則
  1.2.3 運動方程式を解くための準備
  1.2.4 いろいろな運動
  1.3 運動量と力学的エネルギー
  1.3.1 運動量と力積
  1.3.2 運動量保存の法則
  1.3.3 力学的エネルギー
  1.3.4 力学的エネルギー保存の法則
  1.3.5 力学的エネルギー保存の法則が成立する条件
  1.4 円運動，単振動，角運動量
  1.4.1 等速円運動
  1.4.2 慣性力
  1.4.3 単振動
  1.4.4 角運動量
  1.4.5 角運動量保存の法則
  1.5 剛体の力学
  1.5.1 剛体の回転の運動方程式
  1.5.2 慣性モーメントを使った剛体の回転の運動方程式
  1.5.3 剛体の回転運動のエネルギー
  1.5.4 慣性モーメントの詳細
  1.5.5 慣性モーメントの計算例
  1.5.6 剛体の回転運動の例
  1.6 減衰振動と強制振動
  1.6.1 減衰振動
  1.6.2 強制振動
  1.7 物体の変形
  1.7.1 応力，ひずみ，応力-ひずみ曲線
  1.7.2 ヤング率：応力とひずみの関係
  1.7.3 ポアソン比
  章末問題
  参考文献
  
  第2章 流体力学
  2.1 静止流体
  2.1.1 静水圧平衡
  2.1.2 アルキメデスの原理
  2.1.3 パスカルの原理
  2.1.4 圧縮性流体の場合：測高公式
  2.2 定常流と流線
  2.3 ベルヌーイの定理
  2.3.1 圧力の位置エネルギー
  2.3.2 ベルヌーイの定理は流線に沿ったエネルギー保存則を表現する
  2.3.3 ベルヌーイの定理の応用例
  2.3.4 完全流体の定常流の可視化
  2.3.5 完全流体の運動方程式
  2.4 粘性流体の流れ
  2.4.1 散逸による圧力損失
  2.4.2 ポアズイユの法則
  2.4.3 粘性流体の運動方程式とポアズイユの法則
  2.4.4 乱流とレイノルズ数
  2.5 血流などへの応用
  2.5.1 血圧
  2.5.2 点滴とドレナージ
  章末問題
  参考文献
  
  第3章 熱力学
  3.1 はじめに
  3.1.1 熱力学における系と環境
  3.1.2 平衡状態
  3.1.3 操作
  3.1.4 熱力学第0 法則
  3.1.5 温度の基準と温度の単位
  3.2 圧力，仕事，熱の定義
  3.2.1 圧力
  3.2.2 力学的仕事
  3.2.3 熱
  3.2.4 熱の移動方法
  3.3 熱力学における状態量
  3.3.1 偏微分
  3.3.2 多変数関数のテイラー展開
  3.3.3 全微分
  3.3.4 示量変数と示強変数
  3.3.5 状態方程式
  3.3.6 状態量と熱力学的状態
  3.3.7 準静的過程と力学的仕事
  3.4 熱力学第1 法則
  3.4.1 熱力学第1 法則(first law of thermodynamics)
  3.4.2 理想気体の内部エネルギー
  3.4.3 マイヤー（Mayer）の関係式
  3.4.4 理想気体の準静的断熱曲線
  3.5 熱力学第2 法則
  3.5.1 理想気体のカルノーサイクル
  3.5.2 エントロピーとクラウジウス等式
  3.5.3 エントロピー増大の法則
  3.5.4 理想気体のエントロピー
  3.5.5 可逆断熱過程の定義とプランクの原理
  3.5.6 ケルビンの原理とカルノーの定理
  3.5.7 エントロピーのミクロな解釈：ボルツマンのエントロピー
  3.6熱力学ポテンシャル
  3.6.1 ヘルムホルツ自由エネルギー
  3.6.2 ギッブス自由エネルギー
  3.6.3 エンタルピー
  3.7 熱力学ポテンシャルの応用
  3.7.1 反応熱
  3.7.2 希薄溶液と浸透圧
  3.7.3 ドナン平衡とネルンストの式
  章末問題
  参考文献
  
  第4章 電磁気学
  4.1 電気量・電流・電圧（電位差）
  4.1.1 電気量
  4.1.2 電流
  4.1.3 電圧（電位差）
  4.2 静電場
  4.2.1 クーロンの法則
  4.2.2 電場
  4.2.3 いくつかの重要な静電場　
  4.3 抵抗と直流回路
  4.3.1 抵抗とオーム（Ohm）の法則
  4.3.2 抵抗の接続と合成抵抗
  4.3.3 複雑な回路の合成抵抗
  4.3.4 抵抗と抵抗率
  4.3.5 抵抗で散逸するエネルギー
  4.4 コンデンサーからなる直流回路
  4.4.1 コンデンサーとその電気容量
  4.4.2 平行板コンデンサーの形状と電気容量
  4.4.3 コンデンサーの接続と合成容量
  4.4.4 電気容量と誘電率
  4.4.5 コンデンサーに蓄えられるエネルギー
  4.5 静磁場
  4.5.1 磁場の起源
  4.5.2 静磁場が動く電荷に与える力
  4.5.3 ビオ・サバールの法則
  4.5.4 いくつかの重要な静磁場　
  4.6 物質の電磁気学的特性
  4.6.1 導体
  4.6.2 電気伝導のミクロなモデル
  4.6.3 絶縁体
  4.6.4 電気双極子モーメント
  4.6.5 誘電分極と誘電率
  4.6.6 磁性について
  4.7 電磁誘導
  4.7.1 電磁誘導の法則
  4.7.2 コイルと自己インダクタンス
  4.7.3 コイルに蓄えられるエネルギー
  4.8 交流回路の理論　
  4.8.1 受動回路素子の電流-電圧特性
  4.8.2 エネルギーと交流信号の実効値
  4.9 生体内の電磁気現象　
  4.9.1 活動電位の発生　
  4.9.2 有髄神経細胞における活動電位の伝播
  4.9.3 アイントーベンの三角形
  章末問題
  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
  第5章 波動
  5.1 弦を伝わる波
  5.1.1 波動方程式
  5.1.2 正弦波
  5.1.3 重ね合わせの原理
  5.1.4 弦の振動と境界条件
  5.1.5 弦の振動とフーリエの理論
  5.1.6 波のエネルギー
  5.2 音波の物理
  5.2.1 縦波の変位
  5.2.2 気体の圧縮とフックの法則
  5.2.3 音波の波動方程式
  5.2.4 音波のエネルギー
  5.2.5 ヒトの感じる音の大きさ
  5.2.6 反射と透過の基礎
  5.2.7 反射と透過の応用
  5.2.8 ドップラー効果
  5.3 平面上を伝わる波
  5.3.1 平面波と球面波
  5.3.2 波の回折
  5.3.3 反射の法則
  5.3.4 屈折の法則
  5.4 光の波
  5.4.1 電磁波としての光
  5.4.2 二重スリットによる光の干渉
  5.5 超音波の医療への応用
  5.5.1 生体内の超音波
  5.5.2 パルスエコー法
  5.5.3 超音波画像
  5.5.4 ドップラー法
  章末問題
  参考文献
  
  第6章 放射線
  6.1 光と物質の粒子・波動の二重性
  6.1.1 光の粒子性
  6.1.2 物質の波動性
  6.1.3 物質波と電子軌道
  6.2 原子核・素粒子
  6.2.1 原子核の構成
  6.2.2 同位体
  6.2.3 素粒子
  6.3 放射線とその性質
  6.3.1 放射線
  6.3.2 放射線の遮蔽
  6.3.3 放射性崩壊と半減期
  6.4 放射線の単位
  6.4.1 放射能・照射線量・吸収線量
  6.4.2 人体への影響に着目した放射線量と単位
  6.5 放射線と人体
  6.5.1 放射線の生物学的影響
  6.5.2 被ばくによる影響の様々な分類
  6.6 医療と放射線
  6.6.1 画像診断
  6.6.2 放射線による腫瘍治療
  6.7 原子力
  6.7.1 原子核の結合エネルギーと質量欠損
  6.7.2 核反応
  章末問題
  参考文献
  
  第7章 磁気共鳴画像法
  7.1 NMR の基礎理論
  7.1.1 核磁気モーメントの磁場中での運動
  7.1.2 核磁化
  7.1.3 核磁化の時間変化：緩和
  7.1.4 フーリエ変換
  7.1.5 NMR 信号の取得とNMR スペクトル
  7.1.6 NMR 信号の大きさと縦緩和時間T1：NMR スペクトル強度
  7.1.7 複数のピークからなるNMR スペクトル
  7.1.8 回転座標系での運動：核磁化をx-y 面内に倒す仕組み
  7.1.9 回転座標系でのNMR 信号とNMR スペクトル
  7.1.10 磁場の不均一による横緩和とスピンエコー法
  7.1.11 NMR のまとめ
  7.2 NMR からMRI へ
  7.2.1 磁場の空間勾配が存在する場合のNMR 信号とNMR スペクトル：1H 密度の視覚化
  7.2.2 緩和時間が画像のコントラストに与える影響：T1 強調画像，T2 強調画像
  7.2.3 実空間(r-空間) と波数空間(k-空間) の対応：MRI 画像取得の具体的方法
  7.2.4 2 次元の磁場勾配
  7.2.5 MRI まとめ
  章末問題
  参考文献
  
  章末問題解答
  索引

• 出版社からのコメント

  医療に関連する学部生が物理学を学ぶための教科書。物理の本質を、人体や医療に関連する実例を交えながらわかりやすく解説する。

• 内容紹介

  　本書は、医学・薬学・看護学・臨床検査学・理学療法学・医療工学など、医療に関連する学部学生が物理学を学ぶための教科書である。
  　物理学は他の自然科学の基礎となる学問であり、人体の仕組みは様々な物理法則を組み合わせて構築されている。筋肉や関節の力学的特性、心臓から送り出される血液の流体力学的性質、細胞膜を通してやりとりされる物質やエネルギーの間に成り立つ関係式、神経回路の電気的な性質など、人体の中でも様々なことが物理法則に従っている。また、超音波、X線やMRIといった現代のテクノロジーを使った医療機器の原理を理解するためにも物理学を学ぶ必要がある。本書は、将来医療に携わる学生が医療との関連性を意識しながら、物理学をわかりやすく学べる構成になっている。
  　本書では、医学・医療に関わりの深い７分野として、力学、流体力学、熱力学、電磁気学、波動、放射線、およびMRIに焦点を当てている。高度な数学はできるだけ用いることなく、物理の本質をわかりやすく説明した。必要最低限の数学は丁寧に説明し、正確に記述するよう努めた。重要な知識や概念には、具体的な例題を設け、読者が自ら理解を確認できるように解答も付けた。本書を通じて、読者が人体や医療に関連する実例から物理学の基礎を学び、様々な物理現象に対する理解を深め、将来の研究や医療活動に活かしてくれることを期待する。

• 著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

  岩瀬 文達(イワセ フミタツ)
  ２００８年東京大学工学系研究科物理工学専攻博士課程修了。現在、東京医科大学一般教育系物理学講師。博士（工学）。専門：量子情報理論、固体ＮＭＲ
  
  田中 和廣(タナカ カズヒロ)
  １９９１年東京大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程修了。現在、順天堂大学医学部一般教育物理教室教授。理学博士。専門：素粒子・ハドロン物理学
  
  鈴木 正(スズキ セイ)
  ２００２年東北大学大学院理学研究科物理学専攻博士後期課程修了。現在、埼玉医科大学医学部教養教育物理学教室准教授。博士（理学）。専門：統計物理、物性理論
  
  糸井 充穂(イトイ ミホ)
  ２００４年東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻博士後期課程修了。現在、東京都市大学理工学部自然科学科教授。博士（学術）。専門：物質科学
  
  井上 亮太郎(イノウエ リョウタロウ)
  ２００３年東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻相関基礎科学系博士課程修了。現在、日本大学医学部一般教育学系医系自然科学分野物理学部門准教授。博士（学術）。専門：固体物理学（実験）、電磁波工学
  
  清 裕一郎(キヨ ユウイチロウ)
  順天堂大学医学部一般教育物理教室専任准教授。博士（理学）
  
  小林 義彦(コバヤシ ヨシヒコ)
  東京医科大学一般教育系物理学講師。博士（理学）
  
  開 康一(ヒラキ コウイチ)
  福島県立医科大学総合科学教育研究センター数物・情報・統計科学領域教授。博士（理学）

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