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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／ |
２２,０００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
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| 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
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| 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 | 力 |
| 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 | 骨 |
| 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 | 弁 |
| 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） |
| 8.4.4 | Windkessel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） |
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| 付録E | 人体に関する生物物理 |
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| 演習問題解答 |
| 引用・参考文献 |
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