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翻訳 人体物理学
〜動きと循環のメカニズムを探る〜
[コードNo.09NTS221]

■体裁/ B5判・872頁
■発行/ 2009年 3月 10日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 21,600円(税込価格)

 ●複雑なからだの仕組みや動きを理解する!
 ●からだの探訪〜頭からつま先まで、知っておきたいからだの法則!!

 原書:Irving P. Herman
    『Physics of the Human Body: Biological and Medical Physics,Biomedical Engineering』,
    Springer-Verlag GmbH & CO.KG(2007)

共訳者
齋藤太朗科学技術系翻訳家、(株)エヌ・ティー・エス 客員調査員
高木建次高木技術士事務所所長、グリーン工学研究所所長、神奈川工科大学非常勤講師、(社)日本技術士会生物工学部会長、技術士(生物工学)

詳細目次
第1章用語、標準人およびスケーリング
1.1解剖学用語
1.2人の機械的動作
1.3標準人
1.4スケーリング関係
1.4.1相対成長則(Allometric Rules)
1.4.2感覚におけるスケーリング
1.5要 約
演習問題
第2章からだの静力学
2.1力、トルクおよび平衡の概説
2.2静力学:1平面および「てこ」における動作
2.3からだの静力学
2.3.1前 腕
2.3.2ヒップ問題
2.3.3他の滑膜性関節の静力学
2.3.4腰痛問題
2.3.5スリーフォース・ルール(3力則)
2.3.6マルチセグメントモデル
2.4触 覚
2.5力と圧力の単位への転換
2.5.1
2.5.2圧 力
2.6要 約
演習問題
第3章動作
3.1運動学と筋肉組織
3.2立位姿勢
3.2.1安定性
3.2.2足にかかる力
3.3ウォーキング(歩行)
3.3.1運動学
3.3.2筋肉の動き
3.3.3摩 擦
3.3.4エネルギー論
3.3.5調和運動、振り子、慣性モーメントのレビュー
3.3.6ウォーキングの弾道(振り子)モデル
3.3.7逆さ振り子モデル
3.4ランニング
3.4.1運動学
3.4.2筋肉の動作
3.4.3エネルギー特性
3.4.4跳ね返りボール/ポーゴー用スティックモデル
3.5ジャンピング(跳躍)
3.5.1垂直跳び
3.5.2棒高跳び(pole vault)
3.6投球動作
3.6.1スピニングボールの投球
3.6.2投球中に生じる力
3.7他のタイプの動作
3.8人体の衝突
3.8.1衝突の運動学
3.8.2衝突の影響
3.8.3ボールを打つ
3.8.4ランニング
3.8.5ジャンピング
3.9持続する加速度
3.10スポーツの物理学
3.11要 約
演習問題
第4章からだの機械的性質
4.1からだの構成材料要素
4.1.1
4.1.2靭帯および腱
4.1.3軟 骨
4.2弾 性
4.2.1基礎的な応力-歪み関係
4.2.2他の応力-歪みの関係
4.2.3骨の短縮
4.2.4弾性媒体中のエネルギー貯蔵
4.3弾性体材料の時間-非依存偏差
4.3.1非弾性物質
4.4変形可能な物体の静的平衡(高度な話題)
4.4.1梁(骨)の曲げ
4.5時間に依存する弾性挙動からのずれ;粘弾性
4.5.1完全バネ
4.5.2完全ダッシュポット
4.5.3単純な粘弾性モデル
4.6骨の粘弾性
4.7骨 折
4.7.1突発的骨折
4.7.2応力破壊(高度な話題)
4.8一般的なスポーツ傷害
4.9骨折や他の傷害の回避;ヘルメット材料
4.10要 約
演習問題
第5章筋肉
5.1からだの骨格筋
5.1.1筋肉活動の種類
5.2筋肉の構造
5.3受動筋
5.4筋肉の活性化:巨視的な視点
5.4.1筋肉の活動状態の力学モデル
5.5運動の効果
5.5.1筋肉疲労
5.6筋肉の協調
5.7活動筋肉/強縮筋肉:微視的な視点
5.7.1全筋肉張力
5.7.2有用筋肉長には限界範囲があることの日常的証明
5.8ヒルの力(force)-速度曲線
5.9滑りフィラメントモデル:ナノスコピックな視点
5.10要 約
演習問題
第6章代謝:からだのエネルギー、熱、仕事、パワー
6.1エネルギー保存と熱流量
6.2体燃料(body fuel)のエネルギー含有量
6.2.1代謝エネルギーとエネルギー貯蔵
6.3エネルギー貯蔵分子
6.3.1エネルギー源としてATPはどのように生成され、使われるか
6.3.2からだによりATPは実際にどのように利用されるか
6.4代謝量
6.4.1基礎代謝量
6.4.2日常活動における代謝量
6.4.3体重の増減
6.5体熱の損失
6.5.1熱損失モード
6.6体 温
6.7要 約
演習問題
第7章体内における流体圧、流体フロー、および流体中の運動
7.1体内の特徴的圧力
7.1.1定義・単位
7.1.2圧力測定
7.2流体圧と流体流れの基礎物理
7.2.1ラプラスの法則
7.2.2流体運動
7.2.3連続の式
7.2.4ベルヌーイの式
7.2.5流れのパラメータ間の相互関係
7.2.6粘性流れとポアズイユの法則
7.3拡散(高度な話題)
7.4体の中の圧力、流れ
7.5流体環境と人の運動
7.5.1水 泳
7.5.2人体飛行
7.6要 約
演習問題
第8章心臓血管系
8.1循環器系と心周期の概要
8.1.1循環について
8.1.2心拍周期
8.1.3
8.2循環系の物理学
8.2.1血液の性質
8.2.2血圧と血管内の血液流れ
8.2.3毛細血管圧・浸透圧
8.2.4血液流量、血液流速
8.2.5動脈閉塞の影響について
8.2.6心臓がなす仕事量、心臓の代謝要求
8.3脳血管障害および動脈瘤
8.3.1分岐動脈と嚢状動脈瘤
8.3.2狭窄症および虚血性脳血管障害
8.3.3動脈内パルス状流れの運動方程式と動脈瘤(高度な話題)
8.4循環器系および心臓のモデリング
8.4.1心臓モデル
8.4.2体循環系の全体流れのモデル
8.4.3動脈パルス(拍動)
8.4.4Windkesselモデル
8.4.5心機能不全モデリング
8.5要 約
演習問題
第9章肺と呼吸
9.1肺の構造
9.2肺胞の物理
9.3呼吸の物理
9.4肺の容積
9.5正常条件下での呼吸、異常条件下での呼吸
9.5.1呼吸時の空気流れ
9.5.2呼吸の機械モデルとモデルパラメータ
9.5.3吸気/呼気サイクル
9.5.4臨床例における肺呼吸
9.5.5高所における呼吸問題
9.6呼吸に必要な仕事量
9.7要 約
演習問題
第10章音、音声、聴覚
10.1音波の物理学
10.1.1音波の速度、音波の物理的性質
10.1.2音波の強度(音の強さあるいは音響強度)
10.1.3音が異媒質間を伝わるとき、何が起こるか?
10.1.4共振空洞(resonant cavity)
10.2音声生成(Speech Production)
10.2.1音のタイプ
10.2.2音声生成のシステム
10.2.3音声パラメータ
10.2.4発声のエネルギー特性
10.3聴 覚
10.3.1聴覚感度
10.3.2音とヒト聴覚の結合
10.4体内に起こるその他の振動
10.4.1心臓の鼓動およびその他の音源
10.5要 約
演習問題
第11章光、眼、映像
11.1眼の構造
11.2焦点調節およびレンズによる結像
11.2.1結 像
11.2.2像形成の基本原理
11.2.3組み合せレンズ、屈折表面
11.3眼による像の形成、像の検出
11.3.1眼の中の光の透過
11.3.2複合レンズとしての眼
11.3.3眼の調節(Accommodation)
11.3.4視野と両眼視(Field of View and Binocular Vision)
11.3.5照度調節(Adjustments of Light Levels )
11.3.6視力の限界
11.3.7ヒト視覚の不完全性
11.3.8メガネ、コンタクトレンズ、その他手段による視力矯正
11.4視覚障害の類型
11.5光と視覚
11.6動物の視覚
11.7要 約
演習問題
第12章体内の電磁気的特性
12.1電気の基本についての復習
12.2人体組織の電気的性質
12.2.1血液と組織中の電気伝導
12.3神経細胞におけるシグナル伝達
12.3.1細胞膜とイオン分布
12.3.2細胞膜興奮の型
12.3.3軸索に沿っての電気伝導モデル
12.4イオンチャネル、有毛細胞、平衡感覚、味覚、嗅覚
12.5心臓の電気的特性
12.6脳内の電気信号
12.7電気ショックの影響(感電作用)
12.8磁気的性質
12.8.1軸索による磁場生成
12.8.2磁気検知
12.9電磁波
12.10要 約
演習問題
第13章フィードバックと制御
13.1フィードバックと制御の基礎
13.1.1制御理論(高度な話題)
13.2からだの調節
13.2.1温度調節
13.2.2血圧コントロール
13.2.3運動中の調節作用
13.3要 約
演習問題
付録A記号と単位
付録B解剖学的、人体計測的主要情報を含む図表の一覧表
付録C微分方程式
C.1単純な1階-および2階-微分方程式
C.2指数関数的減衰、抗力(抵抗)
C.3調和振動子
C.4偏微分方程式
付録D相似モデル系
D.1分布型モデルvs.集中型モデル:血液流れの電気等価回路(高度な話題)
付録E人体に関する生物物理
演習問題解答
引用・参考文献

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