«1 Программы подготовки бакалавров по направлению 201000 “Биотехнические системы и технологии” Профиль: Биотехнические и медицинские аппараты и системы Содержание № наименование Стр. История 1.1.01 3 Философия 1.1.02 20 ...»

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, проверка домашних заданий к практическим занятиям, контрольные работы, устный опрос, защита типовых расчетов, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – зачеты и экзамены.

Оценка за освоение дисциплины, определяется по результатам экзаменов.

В приложение к диплому вносится оценки за 4, 5 и 6 семестры.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

16. _ Ос новы электроники, радиотехники и связи: Учебное пособие для вузов/ А.Д.Гуменюк, В.И.Журавлев, Ю.Ю.Мартюшев и др. Под ред Г.Д.Петрухина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2008. – 480с.

17. _ Во робьев М.Д. Полупроводниковая и вакуумная электроника. Изд. Дом МЭИ., 2005, 148с.

3. Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Томашевская М.В. Базовые ячейки функциональных узлов радиоэлектронных устройств на полупроводниковых диодах. – М.: Издательство МЭИ, 2002.

4. Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Томашевская М.В. Базовые ячейки функциональных узлов радиоэлектронных устройств на полевых транзисторах. – М.: Издательство МЭИ, 2005.

5. Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Васильев М.В. Базовые ячейки функциональных узлов радиоэлектронных устройств на биполярных транзисторах. – М.: Издательство МЭИ, 2009.

6. Болдырева Т.И., Кулешов В.Н. Сборник задач по курсу «Электроника и микроэлектроника». Расчет диодных и транзисторных схем. – М.: МЭИ, 1996.

7. Характеристики и основы применения полупроводниковых диодов и транзисторов. / Под ред. Л.А.Корнеева. – М.: Изд-во МЭИ, 2003.

8. Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И.Гуров. Аналоговая и цифровая электроника / Под ред.

О.П.Глудкина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002.

б) дополнительная литература:

1. М.Д.Воробьев. Полупроводниковые активные элементы. Сборник задач, вопросов и заданий на моделирование. Изд-во МЭИ, 2001, 36с.

2. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.

3. Аваев Н.А., Шишкин Г.Г. Электронные приборы. – М.: Изд-во МАИ, 1996.

4. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники. – М.: Радио и связь, 1991.

5. Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. Электроника. – М.: Дрофа, 2009.

6. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника: учебное пособие для вузов / Ю.Л. Бобровский, С.А.Корнилов, И.А.Кратиров и др.; Под ред. Проф.Н.Д.Федорова. – М.: Радио и связь, 1998.- 560 с.

7. Петухов В.М. Транзисторы и их зарубежные аналоги: справочник; в 5 т./ В.М.Петухов – М.: «ИП РадиоСофт», 1997-2002.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Учебные и методические пособия для студентов РТФ на сайте МЭИ (кафедра Электронные приборы, Download), учебные материалы, рекомендации, задания на типовой расчет и контрольные вопросы (кафедра Формирования колебаний и сигналов).

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://uspice/ru, Mathcad, МicroCap, Advance Design System – демоверсия, LabView.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для показа презентаций к лекциям и учебных фильмов. При проведении лабораторных занятий используются специализированные стенды, число которых должно быть достаточно для использования фронтального метода.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии» и профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

"СОГЛАСОВАНО":

Зав.кафедрой ФКС "СОГЛАСОВАНО":

Зав.кафедрой Электронные приборы "УТВЕРЖДАЮ":

Директор ИРЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 201000 Биотехнические системы и технологии Профиль подготовки: Биотехнические и медицинские аппараты и системы Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Объем самостоятельной рабочас.

ты по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является обеспечение базовой подготовки студентов в области проектирования и применения электронных схем и функциональных звеньев в биотехнической и медицинской аппаратуре.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники (ПК-9);

выполнять расчет и проектирование компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10).

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с принципами построения, характеристиками и методами расчета аналоговых электронных устройств;

дать информацию о схемных решениях, применяемых при практической реализации медицинских электронных приборов, аппаратов и систем;

научить умению работать с типовыми пакетами прикладных программ, используемыми при проектировании аппаратов, приборов и систем медицинского назначения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» направления 201000 «Биотехнические системы и технологии».

Дисциплина базируется на дисциплинах: «Цепи и сигналы», «Электротехника и электроника, Ч.1 и Ч.2» и «Информационные технологии».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Технические методы диагностических исследований», «Биотехнические системы медицинского назначения», «Медицинские приборы» и «Основы приема и обработки сигналов», а также программы магистерской подготовки по направлению «201000 Биотехнические системы и технологии».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

базовые элементы аналоговых устройств (ПК-4);

современные схемные решения, применяемые при практической реализации медицинских электронных приборов, аппаратов и систем (ПК-3);

основные принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов (ОК-10, ПК-6, ПК-9);

основные характеристики аналоговых электронных устройств (ПК-9, ПК-10);

источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по методам расчета и проектирования деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники (ПК-9).

Уметь:

выполнять расчет и проектирование деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по методам расчета и проектирования деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники (ПК-6, ПК-9).

Владеть:

методами работы с типовыми пакетами прикладных программ, применяемых при проектировании аппаратов, приборов и систем медицинского назначения (ПК-10);

навыками сбора и анализа медико-биологической и научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы (ПК-18).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

раметры и характеристики.

Стабилизация параТест: Характеристики метров усилительных ратных связей.

лей постоянного тока.

Структурные схемы аналоговых микроиспользовании идентичсхем.

Усилители высокой 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Базовые элементы аналоговых электронных устройств, их параметры и характеристики Общие сведения об аналоговых электронных устройствах (АЭУ). Особенности функционирования и области применения. Параметры и характеристики АЭУ.

2. Основные принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов Усилительное звено и его обобщенная схема. Малосигнальные параметры биполярных и полевых транзисторов, принципы их использования при анализе свойств усилительных звеньев. Идеальные управляемые источники. Передаточные, входные и выходные свойства типовых усилительных звеньев при различных способах включения транзистора в схему.

Нелинейные искажения в усилительных устройствах.

3. Стабилизация параметров усилительных устройств при использовании обратных связей Структурная схема идеального управляемого источника с однопетлевой отрицательной обратной связью (ООС) и ее использование для анализа влияния ООС на параметры и характеристики усилителя. Стабилизирующее влияние ООС на характеристики усилителя при вариации нагрузки, разбросе номиналов элементов схемы и изменении температуры окружающей среды.

4. Базовые схемные конфигурации аналоговых микросхем и усилителей постоянного тока Дифференциальный усилительный каскад, его основные свойства и схемные реализации. Схемы сдвига уровня, источники опорного напряжения и тока. Использование дифференциальных усилительных каскадов в режиме регулируемого усиления и перемножителях.

5. Структурные схемы усилителей на базе аналоговых микросхем Структурные схемы стабильных усилителей на базе идентичных аналоговых микросхем.

Структурные методы компенсации нелинейных искажений.

6. Операционные усилители (ОУ).и функциональные устройства на их основе Операционный усилитель (ОУ) и его свойства. Принципы схемной организации процедур обработки сигналов в усилительных и функциональных звеньях на ОУ. Влияние неидеальности параметров реальных ОУ на характеристики функциональных устройств.

Шумы усилительного тракта. Эквивалентные шумовые схемы пассивных и активных элементов. Методы расчета шумовых параметров усилительных схем. Способы повышения чувствительности.

4.2.2. Практические занятия № 1. Расчет частотных искажений в типовых каскадах на биполярных и полевых транзисторах.

№ 2. Расчет искажений формы импульса в типовых каскадах на биполярных и полевых транзисторах.

№ 3. Анализ линейных электронных схем в установившемся режиме с использованием направленных графов.

№ 4. Консультация по типовому расчету.

№ 5. Типы отрицательных обратных связей и их влияние на характеристики усилителя.

Расчет коэффициента передачи, параметров АЧХ и коэффициента нелинейных искажений в усилителе, охваченном отрицательной обратной связью.

№ 6. Построение схем усилительных и функциональных устройств на операционных усилителях (ОУ). Расчет коэффициентов передачи с использование метода направленных графов.

№ 7. Построение и анализ шумовой схемы транзисторного каскада.

4.2.3. Примерные темы рефератов «Медицинские электронные тонометры», «Электронные термометры для измерения температуры человеческого тела», «Электронные массажеры», «Преобразователи физиологических параметров человеческого организма в электрические сигналы».

4.3. Лабораторные работы № 1. Экспериментальное исследование характеристик усилителя.

№ 2. Экспериментальное исследование влияния отрицательных обратных связей на характеристики усилителя.

№ 3. Экспериментальное исследование активного RC-фильтра.

4.4. Расчетные задания Расчет активного фильтра 2-го порядка на базе ОУ.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием раздаточных материалов и презентаций. Презентации лекций содержат большое количество графиков и схем.

Практические и лабораторные занятия включают обсуждение основных понятий и определений, разбор типовых расчетных методик, решение задач, проведение экспериментальных исследований с последующим обсуждением полученных результатов, выполнение тестов и контрольных работ с последующим разбором результатов, консультации по выполнению типового расчета.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и лабораторным работам, выполнение домашних заданий и типового расчета, составление реферата и подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, выборочная проверка домашних заданий, устный опрос, защита лабораторных работ, защита типового расчета, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

18.

Богатырев Е.А., Муро Э.Л. Микроэлектронные аналоговые устройства/ Под ред.

19.

б) дополнительная литература:

1. Гребенко Ю.А. Системотехническое проектирование аналоговых устройств обработки 2. Задачи по микроэлектронным цепям. Богатырев Е.А., Капустян В.И., Муро Э.Л. / Под ред.

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

пакет программ схемотехнического моделирования Micro-Cap 10 Evaluation Version фирмы Spectrum Software (свободно распространяемая демо-версия на www.spectrum-soft.com).

б) другие:

Схемотехника аналоговых электронных устройств: учебно-методический комплекс [Электронный образовательный ресурс]. – М.: МЭИ,

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций; компьютерных классов для проведения практических занятий с использованием моделирующих программ;

учебной лаборатории, оснащенной специализированными макетами и измерительными приборами, для проведения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии» и профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 201000 Биотехнические системы и технологии Профиль подготовки: Биотехнические и медицинские аппараты и системы Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"УПРАВЛЕНИЕ В БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр ницах:

ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы) не предусмотрены

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение принципов построения, функциональных и структурных схем аналоговых и цифровых систем радиоавтоматики; освоение математических методов анализа устойчивости, детерминированных и случайных процессов в линейных и нелинейных системах радиоавтоматики.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

осуществлять сбор и анализ медико-биологической и научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы (ПК-18).

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с конкретными аналоговыми и цифровыми системами радиоавтоматики;

дать информацию о методах анализа и синтеза линейных и нелинейных систем радиоавтоматики;

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при построении новых систем радиоавтоматики.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» направления 201000 Биотехнические системы и технологии.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Электротехника и электроника», «Цепи и сигналы», «Цифровые устройства и микропроцессоры».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Цифровая обработка сигналов», «Биотехнические системы медицинского назначения», а также программы магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

структуры и принципы действия основных систем радиоавтоматики;

основы теории дискретных и цифровых сигналов и систем;

основные этапы системного анализа, системные аспекты управления, функциональные характеристики сложных систем;

технологию работы на персональном компьютере в современных операционных средах (ОК-12).

Уметь:

использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач (ОК-12);

применять принципы и методы построения моделей, методы анализа, синтеза и оптимизации при создании и исследовании биотехнических систем;

использовать инструментальные программные средства в процессе разработки и эксплуатации систем управления ( ПК-10).

Владеть:

принципами и методами моделирования, анализа, синтеза и оптимизации систем;

типовыми пакетами прикладных программ, применяемых при проектировании аппаратов, приборов и систем медицинского назначения (ОК-12);

навыками работы с современными аппаратными и программными средствами исследования и проектирования биотехнических систем (ОК-13, ПК-3).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Раздел дисциплины.

Принципы построения ки, Системы фазовой автоподстройки.

Анализ нелинейных ных фильтров.

Цифровые системы раДомашние задания диоавтоматики ных и нелинейных цифровых систем.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Принципы построения систем радиоавтоматики. Системы фазовой автоподстройки.

Принципы построения и классификация систем радиоавтоматики. Системы радиоавтоматики как важный вид систем автоматического управления. Роль систем радиоавтоматики в радиотехнических устройствах и системах. Радиотехнические следящие системы.

Системы фазовой автоподстройки (ФАП). Принцип работы. Варианты систем ФАП разного назначения. Функциональные и структурные схемы систем ФАП. Элементы систем ФАП:

фазовый дискриминатор, подстраиваемый генератор и их характеристики.

2. Дискриминаторы следящих систем. Операторные коэффициенты передачи систем.

Обобщенная радиотехническая следящая система. Функциональная и структурная схемы.

Дискриминаторы радиотехнических следящих систем и их статистические эквиваленты.

Дифференциальные уравнения, описывающие поведение непрерывных нелинейных и линейных систем радиоавтоматики (РА). Определение операторных коэффициентов передачи.

Правила структурных преобразований.

Анализ устойчивости линейных систем РА. Понятие устойчивости. Анализ устойчивости алгебраическим и частотным методами. Сравнение методов. Оценка запаса устойчивости.

Анализ детерминированных процессов в линейных системах РА в переходном и установившемся режимах при нулевых и ненулевых начальных условиях. Методы анализа. Показатели качества переходного процесс. Понятие астатизма следящей системы.

Анализ случайных процессов в линейных стационарных системах РА. Определение характеристик случайных процессов в установившемся режиме. Определение дисперсии процессов в установившемся и переходном режимах. Определение эквивалентной шумовой полосы пропускания системы.

Анализ точности работы линейной системы РА с учетом динамических и флуктуационных ошибок. Оптимизация параметров системы.

4.Анализ нелинейных систем. Синтез линейных фильтров.

Анализ нелинейных систем РА. Нелинейные режимы работы следящей системы. Режимы захвата и срыва сопровождения. Методы анализа. Метод статистической линеаризации.

Синтез оптимальных линейных фильтров систем РА. Постановка задачи. Методы синтеза.

Синтез фильтров методом пространства состояний. Уравнения оптимального фильтра. Примеры синтеза фильтров.

Аналого-цифровые системы РА. Функциональная схема. Математическое описание АЦП и ЦАП. Цифровые фильтры. Дискретные фильтры и их математическое описание. Структурная схема аналого-цифровой следящей системы. Полностью цифровая система ФАП. Цифровые дискриминаторы, цифровые генераторы опорного сигнала.

Дискретные системы РА. Сведение аналого-цифровой и полностью цифровой системы к линейной дискретной системе РА. Сведение к дискретной системе непрерывной системы РА с прерывистым входным сигналом.

6. Анализ линеаризованных и нелинейных цифровых систем.

Математическое описание дискретных систем РА. Определение передаточных функций, комплексных коэффициентов передачи, разностных уравнений.

Анализ дискретных систем РА. Методы анализа. Анализ устойчивости. Анализ детерминированных процессов. Анализ случайных процессов.

Анализ нелинейных цифровых систем РА.

4.2.2. Практические занятия Построение, принцип работы и математическое описание системы ФАП с опорным генератором.

Система углового сопровождения.

Определение операторных коэффициентов передачи от воздействия к изучаемому процессу в системе РА. Определение условий устойчивости системы алгебраическим методом.

Построение годографов и оценка с их использованием устойчивости системы.

Определение детерминированных процессов в системе РА с типовыми фильтрами нижних частот.

Определение дисперсии процессов и полосы пропускания следящей системы. Оптимизация параметров системы по критерию минимума среднего квадрата ошибки слежения Нахождение передаточных функций и разностных уравнений дискретной системы. Определение условий устойчивости.

Определение детерминированных процессов в дискретной системе РА.

Нахождение дисперсии случайных процессов в дискретной системе РА.

4.3. Лабораторные работы № 1. Система временного сопровождения.

№ 2. Система частотной автоподстройки.

№ 3. Изучение непрерывной системы РА путем ее моделирования на ПЭВМ.

№ 4. Изучение дискретной системы РА путем моделирования ее на ПЭВМ.

4.4. Расчетные задания Задание 1. Анализ непрерывной системы РА (системы ФАП, ЧАП, временного или углового сопровождения).

Задание 2. Расчет устойчивости и точности работы дискретной системы РА.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические занятия проводятся в форме решения конкретных задач по разделам курса.

Лабораторные занятия проводятся в традиционной форме.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным занятиям, тестам и контрольным работам, выполнение домашних заданий и расчетных заданий, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, домашние задания, защиты лабораторных работ и расчетных заданий.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен. Если одна из контрольных работ пропущена или оценена неудовлетворительно, то она выполняется по индивидуальному заданию после окончания чтения лекций.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3х(среднеарифметическая оценка за контрольные, тесты, домашние задания, защиты лабораторных работ) + 0,3хоценка за расчетное задание + 0,4хоценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 7 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

20. _ Ко новалов Г.Ф. Радиоавтоматика, Учебник для вузов. - М.: Изд-во Радиотехника, 2003.

21. _ Пе рвачев С.В. Радиоавтоматика. Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1982.

б) дополнительная литература:

1. Первачев С.В., Чиликин В.М. Цифровые системы радиоавтоматики. Учебное пособие. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. 48 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

. При проведении лабораторных работ используются модели непрерывных и дискретных систем радиоавтоматики, разработанные на кафедре с использованием среды QuickBasic 4. (автор Г. В. Обрезков).

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Используется учебная лаборатория, компьютерный класс, стенды с лабораторными работами № 1, № 2.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Зав. кафедрой Радиотехнических систем Директор ИРЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКЕИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 201000 Биотехнические системы и технологии Профиль(и) подготовки: Биотехнические и медицинские аппараты и системы Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИВЫХ СИСТЕМ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение физических механизмов, лежащих в основе организации живых объектов и биологических процессов жизнедеятельности, а также изучение основных закономерностей при взаимодействии электромагнитных полей с биологическими средами для последующего использования полученных знаний как при прослушивании специальных курсов, так и в своей дальнейшей практической деятельности: при создании и эксплуатации специальной медико-биологической аппаратуры.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

использовать основные законы физики для понимания основ жизнедеятельности и понимать применение биофизических методов исследования для диагностики и лечения (ОК-10), использовать математическое моделирование биофизических процессов в организме, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ.

представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);

выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);

работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

внедрять результаты разработок в производство биомедицинской и экологической техники (ПК-13);

осуществлять сбор и анализ медико-биологической и научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы (ПК-18);

использовать основные приемы обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся студентов с биофизическими процессами в жизнедеятельности организма, дать информацию об использовании биофизических методов в медицине и в биологии, научить понимать роль и соотношение физико-химических и биологических процессов в живом организме.

познакомить обучающихся с основными методами теоретического и инструментального исследования процессов взаимодействия электромагнитных полей с биологическими структурами и объектами;

углубить физические представления о воздействиях электромагнитных излучений на живые организмы;

дать необходимые предпосылки для адекватного понимания работы специальной аппаратуры, предназначенной как для исследования структур в биологии и смежных дисциплинах, так и для целей диагностики и терапии в клинической медицине.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» направления 201000 "Биотехнические системы и технологии".

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Математика» (2.1.01), «Физика» (2.1.02), «Биохимия и основы биологии» (2.1.05), «Распространение и возбуждение электромагнитных волн в биообъектах» (3.2.04), «Биофизические основы живых систем» ч.I (3.1.10).

Знания, полученные по освоению дисциплины, могут использоваться при написании рефератов по данной дисциплине, выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, а также необходимы при изучении дисциплин: «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий» (Б3.1.12, 5-ый семестр), «Биотехнические системы медицинского назначения» (Б3.1.13, 7-ой и 8-ой семестры), «Медицинские приборы»

(Б3.2.03, 7-ой семестр), «Вопросы применения излучений различной природы для медицинской диагностики» (Б3.2.16, 8-ой семестр), «Средства съема диагностической информации и подведение лечебных воздействий» (Б3.2.11, 8-ой семестр) и др.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся студенты должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

особенности биологического объекта как объекта исследований;

основные источники научной информации в области биофизики (ОК-7, ПК-6);

участие биофизических процессов в различных биологических функциях организма (ПК-10);

методы биофизических исследований в лабораторной и в медицинской практике. ПКисточники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по использованию биофизических методов и приборов для диагностики и лечения (ПК-17).

Роль измерений в медико-биологической практике.

Уметь:

самостоятельно разбираться в биофизических процессах жизнедеятельности (ОК-7);

использовать биофизические методы для решения поставленных задач (ПК-1);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по биофизике применять методы диагностических исследований;

использовать технические средства для измерения различных физических величин;

применять принципы и методы построения моделей, методы анализа, синтеза и оптимизации при создании и исследовании биотехнических систем;

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

терминологией в области биофизики (ОК-2);

навыками поиска информации о достижениях биофизики (ПК-6);

информацией о технических параметрах биофизических приборов при постановке задач по конструированию (ПК-17);

навыками применения полученной информации при проектировании новых видов биофизических приборов.

принципами и методами моделирования, анализа, синтеза и оптимизации систем.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Ультраструктура биологических мембран.

возбудимых клетках. Характеристика возбудимости клеток.

Электрогенез. Потенциал покоя Законы проведение нервного импульса по нервным волокнам. Скорость проведения Механизм проведения возбуждения по нервам и в синапсах.

Биофизика нервной клетки.

Биофизика мышечного сокращения.

Законы раздражения электровозбудимых тканей.

Методы регистрации биопотенциалов. Основы электроТекущий контроль.

стимуляции. Микроэлектродная техника.

Стереотаксическая техника.

Биоэлектрические явления в сердце. Ритмическая активность, автоматия. Механизм сопряжения возбуждения и трокардиография. Методы регистрации сердечной деятельности. Компьютерная томография.

Биофизические основы гемодинамики. Методы регистрации кровяного давления и кровотоТекущий контроль.

ка. Регистрация пульса. Реография. Ультразвуковая диагностика.

Внешнее дыхание. Биофизические основы вдоха и выдоха.

Методы исследования внешнеТекущий контроль.

го дыхания. Дыхание при повышенном и пониженном давлении. Искусственное дыхание.

Водно-солевой баланс в организме. Осмотическое давление.

Поддержание кислотнощелочного равновесия.

Биофизические механизмы мочеобразования: фильтрация, реабсорбция, секреция. ПовоКонтрольная работа.

низм. Методы расчёта функциональных показателей деятельности почек.

Биологическая термодинамика.

Энергетические процессы в калориметрия. Расчёт калорической ценности пищи.

Пищеварение. Биофизические основы всасывания в желудочРеферат.

Биологическая терморегуляция.

Теория информации в биологии. Анализаторы.

Биофизические основы рецепТекущий контроль.

Биофизика зрения, слуха.

Контрольно- консультационное занятие. Зачет.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 час2.

Раздел дисциплины.

волновой дуализм.

Составление и решение уравнения Шредингера биологических молекул Электродипольное взаимодействие Магнитодипольное взаимодействие 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции.

1.Ультраструктура биологических мембран. Биоэлектрические процессы в возбудимых клетках. Характеристика возбудимости клеток.

2. Электрогенез. Потенциал покоя и потенциал действия. Биофизика возбуждения.

3. Законы проведение нервного импульса по нервным волокнам. Скорость проведения нервного импульса. Механизм проведения возбуждения по нервам и в синапсах.

4. Биофизика нервной клетки. Интегративная деятельность нейрона.

5. Биофизика мышечного сокращения. Законы раздражения электровозбудимых тканей.

6. Методы регистрации биопотенциалов. Основы электростимуляции. Микроэлектродная техника.

7. Биоэлектрические явления в сердце. Ритмическая активность, автоматия. Механизм сопряжения возбуждения и сокращения миокарда. Электрокардиография. Методы регистрации сердечной деятельности. Компьютерная томография.

8. Биофизические основы гемодинамики. Методы регистрации кровяного давления и кровотока. Регистрация пульса. Реография. Ультразвуковая диагностика.

9. Внешнее дыхание. Биофизические основы вдоха и выдоха. Методы исследования внешнего дыхания. Дыхание при повышенном и пониженном давлении. Искусственное дыхание.

10. Водно-солевой баланс в организме. Осмотическое давление. Поддержание кислотнощелочного равновесия.

11. Биофизические механизмы мочеобразования: фильтрация, реабсорбция, секреция. Поворотно-противоточный механизм. Методы расчёта функциональных показателей деятельности почек.

12. Биологическая термодинамика. Энергетические процессы в организме. Прямая и непрямая калориметрия. Расчёт калорической ценности пищи.

13. Пищеварение. Биофизические основы всасывания в желудочно-кишечном тракте.

Биологическая терморегуляция.

14. Теория информации в биологии. Анализаторы. Биофизические основы рецепции. Биофизика зрения, слуха.

Основные задачи курса. Использование полей различной природы в медицине и биологии. Материальные уравнения среды. Переход к квантовому описанию свойств вещества.

Корпускулярно-волновой дуализм Волновая теория вещества. Волновые свойства частиц.

Волны де-Бройля. Волновая функция. Волновой пакет. Групповая скорость.

Уравнение Шредингера. Решение уравнения Шредингера. Атом водорода. Квантовые числа. Строение атомов. Периодическая таблица элементов. Строение молекул. Виды химической связи. Электронные, колебательные и вращательные спектры атомов и молекул.

Строение белков Электронные, колебательные и вращательные спектры поглощения.

Хиральность белковых молекул. Особенности поглощения электромагнитного излучения в белках Методы исследования структур белковых молекул. Аналоговые и цифровые методы и устройства исследования спектров белковых молекул.

Матричная формулировка квантовой механики. Операторы наблюдаемых физических величин. Матрица плотности. Процедура перехода к макроскопическим наблюдаемым величинам Двухуровневая квантовая система. Уравнение движения матрицы плотности. Уравнение для поляризации. Комплексная диэлектрическая восприимчивость. Принципы диэлектрометрии. Электрические свойства биологических тканей и жидкостей. Поглощенная мощность. Форма линии поглощения Инверсия населенностей. Отрицательная удельная проводимость. Квантовый генератор. Использование лазеров в медицине. Принципы электрофизеотерапии.

Методы описания магнитных свойств вещества. Магнитодипольное приближение.

Типы магнитных материалов. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики Уравнение движения вектора намагниченности. Комплексная магнитная восприимчивость. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Принципы ЯМР томографии. Воздействие магнитного поля на биообъекты.

4.2.2. Практические занятия 1. Биоэлектрические процессы в возбудимых клетках.

2. Потенциал покоя и потенциал действия.

3. Скорость проведения нервного импульса.

4.Обработка информации в нейронах.

5. Модели мышечного сокращения.

6. Методы регистрации биопотенциалов.

7. Электрокардиография. Методы регистрации сердечной деятельности.

8. Методы регистрации кровяного давления и кровотока. Регистрация пульса. Реография.

9. Методы исследования внешнего дыхания.

10. Осмотическое давление в организме.

11. Методы расчёта функциональных показателей деятельности почек.

12. Прямая и непрямая калориметрия. Расчёт калорической ценности пищи.

13. Биологическая терморегуляция.

14. Биофизика зрения, слуха.

1. Волновая теория вещества. Волновые свойства частиц. Волны де-Бройля.

2. Решение уравнения Шредингера для атома водорода. Электронные, колебательные и вращательные спектры атомов и молекул.

3. Операторы наблюдаемых физических величин. Матрица плотности. Решение уравнений Шредингера в матричной форме 4. Электродипольная двухуровневая квантовая система. Решение уравнения для электрической поляризации. Комплексная диэлектрическая восприимчивость. Характеристики квантовых генераторов.

5. Уравнение движения вектора намагниченности. Комплексная магнитная восприимчивость.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

4.3. Лабораторные работы «Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены»

4.4. Расчетные задания «Расчетные задания учебным планом не предусмотрены».

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы «Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме лекций с использованием изображения графиков, учебных схем, диаграмм; проблемных лекций.

Практические занятия проводятся в традиционной форме, а также включают в себя дискуссии по современным проблемам естествознания, развития науки, ролевые игры при участии студентов в самостоятельном проведении занятия и пр.

Самостоятельная работа включает подготовку к занятиям и к контрольным работам, оформление реферата.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов: устный опрос, общая дискуссия по конкретной теме, контрольные работы, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины определяется по результатам текущей успеваемости и по итогам ответа на контрольные вопросы.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Биофизика. Учебник для ВУЗов. Под ред. В.Ф.Антонова. «Владос.» М. 2003 г. 287 стр.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. «Высшая школа». М. 1999 г. 616 стр.

3. Квантовая радиофизика, Штыков В.В. 2009, издательский центр «Академия», 335 с.

4. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами, Жорина Л.В., Змиевский Г.Н., изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 539 с.

б) дополнительная литература:

1. Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М. «Мир». 2005. В трёх томах.

2. Биофизика, Волькенштейн М.В. 1988, изд. Наука, 593 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

б) другие:

http://6years.net/?do=static&page=Biofizika;

http://formedik.narod.ru/biophysic_rus_1.htm;

http://www.nextonmarket.com/u/2766/p/640x480/48085b3260e9bddfb6144879253c2a0a.jpg http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside-r.htm http://www.medsyst.ru/publications/mrt-history.html

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии»

и профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

"УТВЕРЖДАЮ":

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 201000 «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

Профиль подготовки: «Биотехнические и медицинские аппараты и системы»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – 2;

ницах:

ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы) –

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является привитие студентам навыков "системного проектного мышления" как методологии, которая должна быть положена в основу практической деятельности по проектированию, производству и эксплуатации медико-биологической аппаратуры; подготовка студентов в области методологии инженерного проектирования и исследования сложных систем и процессов (в частности живых систем) на основе деятельностного подхода и системного анализа.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов к проектноконструкторской и научно-исследовательской деятельности в пределах следующего перечня компетенций1:

способность проводить предварительное технико-экономическое и социальнотехнологическое обоснование проектов биомедицинской и экологической техники способность осуществлять сбор и анализ данных для проектирования деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники готовность выполнять моделирование, проектирование и оптимизацию дет алей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники в соответствии с техническим заданием, в том числе и с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10);

способность осуществлять сбор и анализ медико-биологической и научнотехнической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы (ПК-18);

способность выполнять эксперименты и интерпретировать результаты по проверке корректности и эффективности решений (ПК-19);

готовность к участию в проведении медико-биологических, экологических, и научно-технических исследований с применением технических средств, информационных технологий и методов обработки результатов (ПК-20);

готовность формировать научно-технические и организационные предложения и презентации по инновационным проектам, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований и проектирования в виде технических и организационных предложений, статей и докладов (с презентациями) на научно-технических конференциях и совещаниях. (ПК-21);

готовностью внедрять результаты исследований и разработок и организовывать защиту прав на объекты интеллектуальной собственности (ПК-22);

понимание2 особенностей и специфики проектной деятельности, отличия ее от исследовательской деятельности и эксплуатационной деятельности;

Мы позволили себе несколько сокращать формулировки компетенций из ГОС, если часть их не имеет прямого отношения к обсуждаемому курсу. Местами мы делаем также дополнения и изменения (такие места выделены курсивом).

Последние четыре компетенции – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но автор Пропонимание иерархической структуры (разделенной на процедуры, операции, действия) проектной деятельности и способность организовывать процесс проектирования в соответствии с этой структурой;

способность осуществлять дуальное (через облики и параметры) описание объектов проектирования и исследования;

понимание необходимости и способность осуществлять многокритериальное усечение множества допустимых проектных решений по совокупности показателей качества.

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с проектным методом решения технических, технологических и других профессиональных задач, со спецификой системной проектной деятельности и со структурой процесса инновационного инженерного проектирования;

дать информацию о методах и технологиях, применяемых в ходе проектирования элементов и узлов биомедицинской аппаратуры, в том числе: многокритериальной формулировки проектной спецификации, поиска технических решений, параметрического моделирования, многокритериального усечения и принятия решений по выбору из множества нехудших вариантов;

научить принимать и системно обосновывать конкретные технические решения по совокупности показателей качества при последующем конструировании и производстве элементов и узлов биомедицинской аппаратуры.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" направления 201000 «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Специальные главы высшей математики», «Инженерная и компьютерная графика», «Конструкционные и биоматериалы», «Прикладная механика», «Медицинские приборы», «Распространение и возбуждение электромагнитных волн в биообъектах», «Техническая электродинамика», «Основы конструирования и технологии производства РЭС»

Знания, умения и владения, полученные по освоению дисциплины, необходимы для выполнения бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

понятия и определения системного анализа и инженерного проектирования (ОК-11, граммы, тем не менее, считает, что обучающемуся по окончанию изучения дисциплины необходимо обладать и этими компетенциями.

структуру процесса и основные процедуры и операции инженерного проектирования (ПК-8, ПК-10), способы классификации и дуального (через облики и параметры) описания объектов проектирования и систем (ОК-12, ПК-18);

обобщенную структуру и общие свойства, принципы адаптации и самоорганизации в системах (ОК-11, ПК-20);

место и роль информации и измерений в системном анализе и проектировании (ПК-5, ПК-19, ПК-20, ПК-30);

способы классификации и дуального (через облики и параметры) описания объектов эксплуатации, исследования и проектирования (ОК-12, ПК-18)3;

иерархические структуры основных видов деятельности при работе с биотехническими устройствами и системами, в частности, при системном анализе и проектировании (ОК-12, ПК-10, ПК-13, ПК-30).

Уметь:

иллюстрировать системные принципы на примерах функциональных систем организма ПК-6, ПК-13);

формировать системные модели биологических и технических объектов (ОК-12, разрабатывать методики системного анализа и инженерного проектирования конкретных объектов (ПК-9, ПК-10, ПК-32);

иллюстрировать системные принципы на примерах функционирования биотехнических устройств и систем во взаимодействии с биологическими подсистемами организма ПК-6, ПК-13)4;

формировать системные модели биологических и технических объектов (ОК-12, разрабатывать методики системного анализа и инженерного проектирования конкретных объектов (ПК-9, ПК-10, ПК-32).

Владеть:

практическими навыками по системному изучению биологических систем (ОК-13, навыками выполнения ключевых процедур инженерного проектирования биотехнических узлов, устройств и систем (ПК-7, ПК-10, ПК-11, ПК-22);

Концептуальным пониманием механизмов инновационного развития и роли в нем методологии инженерного проектирования и системного анализа (ОК-13, ПК-6, ПК-9, ПК-18). практическими навыками по системному изучению биологических систем (ОК-13, ПК-6, ПК-18)5;

Последние два вида знаний – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС.

Последние три умения – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС.

Последние три владения – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС.

навыками выполнения ключевых процедур исследования и инженерного проектирования биотехнических узлов, устройств и систем (ПК-7, ПК-10, ПК-11, ПК-22);

Концептуальным пониманием механизмов инновационного развития и роли в нем методологии инженерного проектирования и системного анализа (ОК-13, ПК-6,

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.

Раздел дисциплины. Всего ауди- включая самостоятельконтроля Форма промежуточной Методы системного рования.

Структура и стратегии Технологии выбора и 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Методы системного анализа и процедуры инженерного проектирования

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (ИП) КАК ОСОБЫЙ

ВИД ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Определения понятия ИП. Содержание и структура понятия. Сопутствующие виды деятельности. Сопоставление исследования, ИП и управления по совокупности признаков. Неформализуемые и слабо формализуемые операции в ИП. Уровни мыследеятельности и диалектика развития творческой личности.

Совокупность требований. Условия, ограничения, показатели качества. Первичные и вторичные параметры объекта проектирования.

2. Структура и стратегии процесса системного инженерного проектирования

ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННОЙ

ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Последовательность процедур при выборе решения.

"Дуализм" в деятельности инженера. Облики и параметры в описании объектов и процессов.

Линейные и итеративные стратегии. Диалектика преодоления противоречий. Противоречие как основание постановки изобретательской задачи в системном инженерном проектировании.

3. Технологии выбора и примеры проектирования элементов, узлов и систем Многокритериальное усечение области выбора. Смысл и технологии процедуры. Разделение множества допустимых решений на худшие и нехудшие решения. Нахождение множества нехудших решений МНХ в пространстве показателей качества (ПК). Дискретное и непрерывное исходные множества. Некоторые свойства множества нехудших решений. МНХ как образ качества технического решения с заданным обликом. Система противоречий проектной задачи.

Примеры обобщенного проектирования различных видов элементов и узлов по совокупности показателей качества (ПК0. Примеры вывода обобщенных параметров объектов проектирования, дающих возможность объективно сводить задачу к одному ПК.

4.2.2. Практические занятия: Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы: Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия могут проводиться, как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций и видеофильмов (ЭОР), проблемных лекций (с постановкой в начале занятия какой-либо проблемы с дальнейшим изложением различных путей ее решения).

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, к тестам, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку и оформление рефератов, подготовку к зачету, и др.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Перечень оценочных средств: устные опросы, контрольные работы, домашние задания, тесты, рефераты.

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины определяется как усреднение оценок различных видов текущего контроля, защиты реферата и ответов во время зачетного собеседования.

В приложение к диплому вносится оценка по зачету за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Конспект лекций по курсу "Системный анализ». Электронный ресурс кафедры ОРТ, 2010.

2. Взятышев В.Ф. Введение в методологию инновационной деятельности.

Учебник для студентов вузов. – М.: Издательство "ЕЦК", 2002. 82 с.

3. Мельников Б.С. Поисковое проектирование в электротехнике: Уч. пос. - М.: Издательство МЭИ, 2003. 84с.

б) дополнительная литература:

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: электронный конспект лекций на сайте кафедры б) другие: контрольные вопросы и тесты на сайте кафедры

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 201000 «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ» и профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор "СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ, к.т.н., профессор "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Основ радиотехники МЭИ (ТУ)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 201000 Биотехнические системы и технологии Профиль(и) подготовки: Биотехнические и медицинские аппараты и системы Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ЛЕЧЕБНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр ницах:

ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение теоретических основ и закономерностей диагностики организмов (главным образом человека) и лечебно-терапевтических воздействий на них, которые основаны на физических и физико-химических эффектах и реализуются с помощью соответствующей медико-биологической техники.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности, критически оценивать способы, методы и алгоритмы диагностики лечебно-терапевтических воздействий на живые организмы. (ОК-7);

применять методы математического анализа и моделирования, методы теоретического и экспериментального исследования с целью диагностики биообъектов и оценке лечебно-терапевтических воздействий на него (ОК-10) анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику, иметь навыки работы с компьютером, как средством обработки биосигналов (ОК-12);

анализировать и систематизировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

выполнять эксперимент и интерпретировать результаты по проверке корректности и эффективности методов (ПК-19).

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с типовыми технологическими схемами медицинских и биологических исследований;

дать анализ диагностического и лечебного процессов как процессов информационных преобразований по оценке состояния организма;

рассмотреть физические и физико-химические эффекты, используемые при проведении диагностики и терапевтического воздействия.

оценить источники ошибок и погрешностей, сопровождающие процесс постановки диагноза и проведения лечебных процедур систематизация методов диагностики и лечебно-терапевтических воздействий

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю " Биотехнические и медицинские аппараты и системы " направления 201000 Биотехнические системы и технологии.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: “Физика”, “Химия”, "Биохимия и основы биологии", "Биофизические основы живых систем".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении курсового проекта по медицинским приборам, бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Биотехнические системы медицинского назначения", "Медицинские приборы", “Средства съема диагностической информации и подведения лечебных воздействий ”.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

особенности биологического объекта как объекта исследований (ПК-2);

особенности организации и проведения медицинских и биологических экспериментов с целью диагностики состояния и лечебных воздействий по коррекции состояния организма (ПК-18);

основные группы методов диагностики, ориентированных на изучение различных проявлений жизнедеятельности организма и использующих технические средства (ОК-10);

методы изучения свойств биопроб, взятых из организма и отражающих особенности его функционирования (ОК-10);

методические приемы выполнения различных лечебно-диагностических процедур, схемы экспериментов, расчетные соотношения для вычисления медико-биологических показателей или определения доз лечебных воздействий (ПК-20);

источники погрешностей, сопровождающих диагностический процесс (особенно методического характера), способы их оценки и компенсации (ОК-12);

источники ошибок при определении доз лечебных воздействий, побочные факторы и способы их учета (ОК-12);

Уметь:

применять методы диагностических исследований (ПК-2, ПК-5);

выбирать метод диагностики и лечебного воздействия в зависимости от медицинской задачи, внешних условий выполнения экспериментов, наличия технических средств, уровня подготовки персонала; (ПК-18) подбирать методы при необходимости проведения комплексных и функциональных исследований; (ОК-12);

подбирать метод и параметры лечебно-терапевтических воздействий; (ПК-20);

рассчитывать медико-биологические показатели и решать вопросы по представлению исследовательской и иной информации пользователю; (ПК-21);

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

методами расчёта медико-биологических показателей (ОК-10);

способами расчёта погрешностей, сопровождающих диагностический процесс (ПК-18).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.

Раздел дисциплины.

вий. Типовые формы биосигналов и их источники.

Методы и средства обслеКонтрольная работа дования сердца. Измерение кардиография.

Реографические иссл-ия.

Фотометрические методы дования внешнего дыхания.

ды исследования.

Основные методы микроТест: лабораторная диагностике.

Лечебные воздействия электрическим токами: поПодготовка реферата стоянным, переменным, импульсным.

Высокочастотные токи при хирургических операциях.

Электрокардиостимуляработ ция.Дефибрилляторы.

Механизмы лечебного воздействия на биологические объекты механического, воздействия, вторичные эффекты и способы борьбы 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

1. Система методов медико-биологических исследований и лечебных воздействий. Типовые Биологический объект как объект исследования и управления. Уровни организации биологических систем. Виды биосистем и уровни их исследования. Два вида биообъектов в медико-биологических исследованиях - живые системы (организмы) и биосубстраты. Организмы. Понятие "организм". Организм с позиций системного анализа. Состояние организма и его оценка. Понятия "здоровье" и "состояние здоровья". Биологический и социальный смысл здоровья. Принципы организации и функционирования биосистем. Физические и физико-химические проявления жизнедеятельности организма.

Основные группы изделий медицинского назначения. Медицинские приборы и аппараты. Технические средства как составляющая процесса диагностики и лечения. Диагностика и ее развитие. Основные виды диагностики и примеры технических средств. Роль технических средств в диагностике. Биомедицинские измерения, их особенности. Единство измерений и меры по его обеспечению. Средства измерения медицинского назначения (СИМН).

Метрологические характеристики СИМН. Погрешности измерений, класс точности. Характеристика источников ошибок и погрешностей, сопровождающих процесс постановки диагноза и проведения лечебных процедур. Требования по выбору метода соответствующего назначения. Критерии классификации.

2 Методы и средства обследования сердца. Измерение давления крови. Электрокардиография Давление крови. Параметры кровотока. Последовательность распределения основных гемодинамических параметров в кровеносной системе. Артериальное давление- среднее, систолическое, диастолическое. Прямые и косвенные методы измерения давления. Акустические феномены, сопровождающие процессы кровообращения и дыхания. Прослушивание шумов сердца и фонокардиография Измерение биоэлектрических потенциалов (биопотенциалов), его роль в диагностике. Примеры биопотенциалов. Электрические явления в биологических тканях. Электрический диполь как биоэлектрический генератор. Электрические процессы при функционировании сердца. Электрокардиограмма, ее элементы. Электрический вектор сердца. Электрокардиографические отведения. Информативные параметры ЭКГ. Анализ ЭКГ в снятом кадре и определяемые по нему типовые информативные параметры. Автоматизированная диагностика по ЭКГ. Варианты электрокардиографического обследования. Методы электрокардиографического исследования.

3. Методы и средства электронейромиографии и энцефалографии.

Измерение электрических потенциалов мозга. Электроэнцефалограмма. Ритмы ЭЭГ.

Съем биопотенциалов в ЭЭГ. Электроды и их размещение. Контроль переходного сопротивления "электрод-кожа". Электроэнцефалограмма. Ритмы ЭЭГ. Варианты ЭЭГ-обследования.

Вызванные потенциалы. Измерение биоэлектрической активности мышц. Электронейромиография. Электрические сигналы нервной клетки и нервного волокна. Строение скелетных мышц. Двигательные единицы. Съем биопотенциалов мышц. Электроды для ЭМГ. Состав и основные характеристики электромиографа. Стимуляторы. Методики миографического обследования. Исследование механических проявлений жизнедеятельности.Методы механографии. Функциональные системы организма, для изучения которых используются методы механографии. Методы механокардиографии: сфигмография и флебография, баллистокардиография.

Методы и средства исследования внешнего дыхания Методы биофотометрии. Оптические характеристики биотканей и органов. Фотометрические параметры. Структура оптико-электрического измерительного преобразователя.

Единицы измерения. Прижизненные методы фотометрических исследований органов и биотканей: фотоплетизмография и нефелометрия кожных и слизистых покровов, фототопографические исследования, фотооксигемометрия: характеристика методов, измерительных схем, показателей, источников погрешности и перспектив совершенствования Методы компенсации методических погрешностей в биофотометрии. Особенности выполнения фотометрических исследований в биологии и медицине. Оценка механических параметров системы дыхания. Спирография, тахоспирография, волюмоспирография.

5. Методы визуализации. Атомно-физические методы исследования Типы проникающих излучений для биоинтроскопических исследований. Виды биоинтроскопии. Методы, основанные на использовании рентгеновского излучения (рентгеноскопия, рентгенография, агниография, флюорография); ультразвука (методы одномерной и панорамной регистрации, использование эффекта Доплера, теневые и эхографические методы); радиоизотопов (скенография, ренография): характеристика методов, измерительных схем, показателей, источников погрешности и перспектив совершенствования. Клинические особенности проведения биоинтроскопических исследований. Компьютерная томография.

Перспективные методы биоинтроскопии.

Классификация атомно-физических методов по измерительным эффектам. Методы, основанные на явлениях радиоактивности. Ангиография. Гамма-резонансная спектроскопия.

Масс-спектрометрический анализ. Резонансные явления при взаимодействии излучений с веществом. Методы, основанные на ядерно-магнитном, протонном, ядерно-квадрупольном, электронном парамагнитном резонансах. Рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализы. Электронная микроскопия. Варианты построения и возможности при выполнении лабораторных исследований.

6. Основные методы микроанализа в лабораторной диагностике Физико-механические методы исследования и пробоподготовки. Механические свойства биопроб. Методы измерения удельного веса, плотности, объемов и давлений растворов органических веществ и высокомолекулярных соединений: волюмометрический и манометрический, весовой и поплавковый, мембранный. Вискозиметрия. Эластометрия крови. Тромбоэластометрия. Фильтрация растворов, мембранная осмометрия. Методы измерения поверхностного натяжения. Оседание частиц в жидкости и седиментационные методы. Методы, основанные на распространении звука и ультразвука в жидкостях.

Основные лечебные методы, основанные на использовании постоянного тока Гальванизация. Электрофорез. Терапевтический электролиз. Лечебное применение импульсных токов с низкой частотой следования импульсов. Электросон. Электроанальгезия. Использование для электросна «круговых токов». Диадинамотерапия. Диадинамические токи. Некоторые частные методики диадинамотерапии. Электростимуляция. Электропунктура. Высокочастотные токи при хирургических операциях. Дефибрилляторы.

9. Механизмы лечебного воздействия на биологические объекты Виды физических полей и их основные характеристики. Механизмы лечебного воздействия на биологические объекты механического, электромагнитного, акустического, теплового и других полей, ионизирующих излучений, экспозиция воздействия, вторичные эффекты и способы борьбы с ними. КВЧ – терапия. Особенности ДМВ- и СМВ-терапии.

Классификация электромагнитных излучений. Патологическое действие электромагнитного излучения 4.2.2. Практические занятия Типовые формы биосигналов и их источники.

Измерение давления крови, расчет сегментов и интервалов кардиосигнала.

Расчет биосигналов в электронейромиографии и энцефалографии.

Определение оптических характеристик биотканей и органов.

Расчёт проникающих излучений для биоинтроскопических исследований.

Измерения удельного веса, плотности, объемов и давлений растворов органических веществ.

Классификация электромагнитных излучений. Патологическое действие электромагнитного излучения, расчёт допустимых доз. Механизмы лечебного воздействия.

Расчёт параметров высокочастотных токов при хирургических операциях.

Подготовка к зачёту.

4.3. Лабораторные работы № 1 Измерение уровня артериального давления.

№ 2 Исследование электрокардио-сигнала.

№ 3 Определение типа формы ST-сегмента.

№ 4 Исследование ритма сердца и его нарушений.

№ 5 Анализ вариабельности ритма сердца.

№ 6 Совместное исследование ритмов сердца и дыхания.

4.4. Расчетные задания В качестве расчетного задания студенты выполняют реферат по следующим предлагаемым темам:

Основные лечебные методы, основанные на использовании постоянного тока Лечебное применение импульсных токов с низкой частотой следования импульсов.

Электростимуляция.

Электропунктура.

Лечебное применение переменного электрического тока.

Кардиомониторы.

Электрокардиография высокого разрешения.

Электрокардиография. Вариабельность сердечного ритма.

Искусственная вентиляция легких и ингаляционный наркоз.

Искусственное очищение крови.

Электрохирургия.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество фотоматериалов.

Практические занятия включает проведение семинаров по основным темам дисциплины, решение задач, написание тестов и обсуждение результатов работы студентов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата, защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как, оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка экзамена за 6 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Попечителев Е.П., Кореневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. Теория и проектирование. Ч. 1: Учебное пособие. – Курск: КуГТУ, 1999. – 121 с.

2. Попечителев Е.П., Кореневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. Теория и проектирование. Ч. 2: Учебное пособие. – Курск: КуГТУ, 1999. – 115 с.

3.Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами. Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006.

4. Орлов Ю.Н. Электроды для измерения биоэлектрических потенциалов. М.- Изд.

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.

5. Гусев В.Г. Методы и технические средства для медико-биологических исследований.

Учебное пособие. Уфа, изд. УГАТУ, 2001.

6. Попечителев. Е.П., Кореневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника: Учебное пособие/ М.: Высшая школа, 2002.

7. Сахаров В.Л. Методы и средства анализа медикобиологической информации. Учебно-мет. пособие. Таганрог, изд. ТРТУ, 8. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П., Серегин С.П. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы. Учебное пособие. Курск.гос. техн. ун-т. Курск, 2009. 986с.

9. Бритин, С. Н. Электронная медицинская аппаратура для диагн остики и лечебных воздействий: учеб. пособие / НовГУ им. Ярослава Мудрого. - Великий Новгород, 2009. - 155 с.

10. Крамм М.Н. Методы и приборы биомедицинских исследований. Сборник л абораторных работ. Методическое пособие.М., Изд. дом МЭИ, 2009.

б) дополнительная литература:

1.Гусев В.Г. Получение информации о параметрах и характеристиках организма и физические методы воздействия на него: Учебное пособие - М.: Машиностроение, 2004.

2. Гусев В.Г. Физические методы и технические средства для лечебных воздействий. Учебное пособие. Уфа, изд. УГАТУ, 2001.

3. Парашин В.Б., Иткин Г.П. Биомеханика кровообращения. Учеб.пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

Наборы слайдов в PowerPoint, программная среда MathCad, Matlab.

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.cardi.ru, www.rosmedic.ru, www.stormoff.ru, www.cardioportal.ru, www.info-med.su, www.gastroscan.ru

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии» и профилю «Биотехнические и медицинские аппараты и системы».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Основ радиотехники

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 201000 «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

Профиль подготовки: «Биотехнические и медицинские аппараты и системы»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр -3, 8 семестр – ницах:

Объем самостоятельной рабочас 7 семестр -19, 8 семестр ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы) –

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целями дисциплины являются:

изучение принципов действия и устройства основных типов медицинских приборов, аппаратов и систем, использующих в том или ином виде электрические и магнитные поля, а также электромагнитные волны различных диапазонов частот – ВЧ, СВЧ, КВЧ и оптического диапазона;

получение необходимых для разработчика биотехнических устройств и систем ключевых сведений о методиках проведения соответствующих диагностических исследований и терапевтических процедур – с учетом механизмов диагностического и терапевтического взаимодействия электромагнитных полей и излучений с биообъектами, биосистемами и их влияния на деятельность биологических подсистем человека;

привитие студентам (совместно с курсом Системный анализ») навыков "системного и проектного мышления" как методологии, которая должна быть положена в основу практической деятельности по проектированию, производству и эксплуатации медико-биологической аппаратуры;

подготовка студентов в области методологии исследования и проектирования сложных систем и процессов (в частности живых систем) на основе деятельностного подхода и системного анализа.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов к проектноконструкторской и научно-исследовательской деятельности с объектами вида медицинских приборов, аппаратов и систем, использующих в том или ином виде электрические и магнитные поля, а также электромагнитные волны различных диапазонов частот – ВЧ, СВЧ, КВЧ и оптического диапазона. Ниже перечисляются компетенции6, в пределах которых студент должен быть способен и готов к указанным выше видам деятельности.

ОК-12. Способность владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией и организации деятельности специалистов и их коллективов.

ОК-13. Способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях, владеть электронной почтой и другими компьютерными средствами оперативной связи, а также средствами и методами организации коллективной деятельности и творческих дискуссий групп специалистов.

ПК-6. Способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследовательской и проектной деятельМы позволили себе несколько сокращать формулировки компетенций из ГОС, если сокращаемая часть их не имеет прямого отношения к обсуждаемому курсу. Местами мы делаем также дополнения и изменения (такие места выделены ности, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии.

ПК-8. Способность проводить предварительное технико-экономическое и социальнотехнологическое обоснование проектов биомедицинской и экологической техники.

ПК-10. Готовность выполнять моделирование, проектирование и оптимиз ацию деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, элементов и устройств биомедицинской и экологической техники в соответствии с проектной спецификацией и результатами промежуточных испытаний.

ПК-12. Готовность осуществлять контроль соответствия разрабатываемых и применяемых изделий и устройств медицинского и экологического назначения стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам.

ПК-13. Готовность внедрять результаты инновационных разработок в производство биомедицинской и экологической техники (а также способствовать внедрению нового инновационного оборудования в практику диагностики и терапии).

ПК-18. Способность осуществлять сбор и анализ медико-биологической и научнотехнической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы.

ПК-19. Способность выполнять эксперименты и интерпретировать результаты по проверке корректности и эффективности проектных и организационных решений.

ПК-20. Готовность к участию в проведении медико-биологических, экологических, и научно-технических исследований с применением технических средств, информационных технологий и методов обработки результатов.

ПК-21. Готовность формировать научно-технические и организационные предложения и презентации по инновационным проектам, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований и проектирования в виде технических и организационных предложений, статей и докладов (с презентациями) на научнотехнических конференциях и совещаниях.

ПК-22. Готовность внедрять результаты исследований и разработок, убеждать в их целесообразности и своевременности, организовывать защиту прав на объекты интеллектуальной собственности и отстаивать свою правоту.

ПКД-1. Понимание7 особенностей и специфики организационной и проектной деятельности в области БТС, отличия ее от исследовательской деятельности и эксплуатационной деятельности.

ПКД-2. Понимание иерархических структур (разделенных на процедуры, операции, действия) исследовательской, организационной и проектной деятельности и способность организовывать процесс коллективной деятельности (в частности, - проектной и исследовательской деятельности) в соответствии с этими структурами.

Последние четыре компетенции – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающимся данной учебной дисциплине по окончанию изучения дисциплины необходимо обладать и этими компетенциями.

ОКД-3. Способность осуществлять дуальное (через облики и параметры) описание объектов всех видов деятельности, с которыми приходится иметь дело специалисту в его практической деятельности.

ОКД-4. Понимание необходимости и способность осуществлять многокритериальное усечение множества допустимых организационных и проектных решений по совокупности показателей качества во всех видах деятельности, с которыми приходится иметь дело специалисту в его практической деятельности.

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с принципами действия и устройством основных типов медицинских приборов, аппаратов и систем, использующих в том или ином виде электрические и магнитные поля, а также электромагнитные волны различных диапазонов частот – ВЧ, СВЧ, КВЧ и оптического диапазона, познакомить обучающихся с основными инновационными тенденциями в названной области инженерии и технологий;

сообщить обучающимся необходимые для разработчиков и пользователей биотехнических устройств и систем ключевых сведения о методиках проведения соответствующих диагностических исследований и терапевтических процедур;

познакомить обучающихся с ключевыми механизмами диагностического и терапевтического взаимодействия электромагнитных полей и излучений с биообъектами и биосистемами, а также их влияния на деятельность биологических подсистем человека;

привить обучающимся (совместно с курсом Системный анализ») навыки "системного и проектного мышления" как методологии, которая должна быть положена в основу практической деятельности по исследованию, проектированию, производству и эксплуатации медико-биологической аппаратуры;

научить обучающихся принимать и системно обосновывать, выбирать и принимать конкретные организационные и технические решения по совокупности показателей качества при испытаниях и эксплуатации, а также при разработке, конструировании и производстве элементов и узлов биомедицинской аппаратуры и биотехнических систем медицинского назначения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" направления 201000 «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Специальные главы высшей математики», «Специальные разделы физики», «Электродинамика», «Информационные технологии», «Инженерная и компьютерная графика», «Управление в биотехнических системах», «Конструкционные и биоматериалы», «Биофизические основы живых систем», «Прикладная механика», «Системный анализ», «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий», «Автоматизация обработки биомедицинской информации», « Устройства СВЧ и антенны», «Распространение и возбуждение электромагнитных волн в биообъектах», «Медицинские приборы», «Распространение и возбуждение электромагнитных волн в биообъектах».