«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 ...»

Знания, умения и владения, полученные при освоении настоящей учебной дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, а также программы последующей магистерской подготовки.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

принципы действия средств измерений, методы измерений различных физических и медико-биологических величин; роль измерений в медико-биологической практике и диагностике (ОК-12, ПК-5);

классификацию медицинских электронных приборов, аппаратов, и систем, назначение, состав и принципы работы основных видов медицинских приборов, аппаратов, систем и комплексов, их основные технические характеристики (ПК-6, ПК-18);

проблемы обеспечения надежной работы технических средств в условиях медико-биологической организации (ПК-3, ПК-12, ПК-30);

особенности эксплуатации и нормы по безопасности и электробезопасности при проведении лечебных мероприятий (ОК-15, ПК-12);

особенности отображения информации о состоянии организма и параметрах воздействий (ОК-11, ПК-5, ПК-20);

способы классификации и дуального (через облики и параметры) описания объектов эксплуатации, исследования и проектирования (ОК-12, ПК-18)8;

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

применять принципы и методы построения моделей, методы анализа, синтеза и оптимизации при создании и исследовании биотехнических систем (ПК-10, ПК-18);

выполнять проекты технического обеспечения биотехнических систем на базе типовых средств (ПК-11, ПК-22);

Последние два вида знаний – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающемуся по окончанию изучения настоящей дисциплины необходимо обладать и этими знаниями.

формулировать исходные данные для выбора медицинских приборов, систем и аппаратов с учетом физиологических характеристик объектов исследования, диагностики или терапевтического воздействия (ОК-13, ПК-12, ПК-32);

иллюстрировать системные принципы на примерах функционирования биотехнических устройств и систем во взаимодействии с биологическими подсистемами организма ПК-6, ПК-13)9;

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:

принципами и методами моделирования, анализа, синтеза и оптимизации систем (ОК-12, ПК-6, ПК-10);

навыками работы с современными аппаратными и программными средствами исследования и проектирования биотехнических систем (ПК-3, ПК-18);

общими представлениями об основных технологических процессах обслуживания медицинской техники (ПК-16, ПК-18);

методами оценки надежности, испытания на безопасность обслуживания медицинской техники (ПК-12, ПК-19);

навыками использования стандартов и других нормативных и справочных материалов (ПК-12, ПК-30);

практическими навыками по системному изучению биологических систем (ОКПК-6, ПК-18)10;

навыками выполнения ключевых процедур исследования и инженерного проектирования биотехнических узлов, устройств и систем (ПК-7, ПК-10, ПК-11, ПКконцептуальным пониманием механизмов инновационного развития и роли в нем методологии инженерного проектирования и системного анализа (ОК-13, ПК-6, ПК-9, ПК-18).

Последние три умения – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающемуся по окончанию изучения настоящей дисциплины необходимо обладать и этими умениями.

Последние три владения – составляют необязательный раздел и являются дополнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающемуся по окончанию изучения дисциплины необходимо обладать и этими владениями.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

Форма промежуточной Общие проблемы синКонтрольная работа Стратегии и процедуры проектирования БТС Технологии выбора реЗащита расчетного показателей качества Радиоэлектронные технических систем.

Общие методы Радиоэлектронные информации в составе биотехнических систем Радиоэлектронные формации в составе биотехнических систем 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Раздел 1. Общие проблемы синтеза БТС История развития, основные определения и свойства БТС. Основные сведения по системному подходу при сопряжении элементов живой и неживой природы. Бионическая методология изучения живых организмов. Бионические принципы синтеза БТС. Свойство суперадаптивности БТС. Метод поэтапного моделирования.

Раздел 2. Нейронные сети и моделирование БТС Искусственные нейронные сети как основной инструмент моделирования БТС. Основы нечеткой логики в контексте проектирования БТС. Классификация биотехнических систем по их целевой функции. Биотехнические информационно-измерительные системы медицинского назначения.

Раздел 3. Методы инженерного проектирования БТС Инженерное проектирование (ИП) БТС как особый вид деятельности. Определения понятия ИП. Содержание и структура понятия. Сопутствующие виды деятельности. Сопоставление исследования, ИП и управления по совокупности признаков. "Дуализм" в деятельности инженера. Облики и параметры в описании объектов и процессов. Неформализуемые и слабо формализуемые операции в ИП. Уровни мыследеятельности и диалектика развития творческой личности.

Раздел 4 Стратегии и процедуры проектирования БТС Совокупность требований к БТС. Условия, ограничения, показатели качества. Первичные и вторичные параметры биотехнических устройств и систем как объектов проектирования. Принципы структурной организации проектной деятельности. Структура процесса проектирования. Линейные и итеративные стратегии ИП. Диалектика преодоления противоречий. Противоречие как основание постановки изобретательской задачи в системном инженерном проектировании.

Раздел 5. Технологии выбора решений в практике и теории БТС по совокупности показателей качества Многокритериальное усечение области выбора. Смысл и технологии процедуры усечения. Разделение множества 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.

Раздел 6. Примеры проектирования элементов, узлов и систем БТС Примеры обобщенного проектирования различных видов элементов и узлов биотехнических систем по совокупности показателей качества (ПК0. Примеры вывода обобщенных параметров объектов проектирования, дающих возможность объективно сводить задачу к одному ПК.

Раздел 7. Радиоэлектронные средства в составе биотехнических систем. Общие методы.

Определение понятий «информация», «сообщение», «сигнал». Непрерывные и дискретные сообщения. Количество информации в дискретных сообщениях. Избыточность сообщений. Качество передачи сообщений, связь между избыточностью сообщения и качеством передачи. Методы устранения избыточности в сообщениях. Классификация РЭС – системы извлечения, передачи, обработки информации. Сигналы и их векторное представление.

Аддитивный шум, модель «белого» шума. Понятие канала связи, непрерывные и дискретные каналы. Статистическое описание полезного сигнала и шума. Действие шумов и помех на примере непрерывного канала связи. Оценка искажений при передаче сообщений на примере дискретных сообщений. Гипотезы состояния принимаемого сигнала. Апостериорное распределение плотности вероятности. Априорная вероятность сигналов. Формула Байеса для определения апостериорной вероятности гипотез. Правило (критерий) выбора; функция риска;

максимум апостериорной вероятности; максимум правдоподобия. Выбор порога принятия решения, отказ от принятия решения. Общая структурная схема приемного устройства. Обнаружение сигналов, известных точно, на фоне «белого» шума. Корреляционный приемник.

Понятие согласованного фильтра. Связь качества передачи сообщений и энергетических соотношений в канале связи. Примеры построения структурных схем для амплитудной бинарной манипуляции; фазовой бинарной манипуляции.

Раздел 8. Радиоэлектронные средства извлечения информации в составе биотехнических систем Контактные средства извлечения информации (датчики), не инвазивного и инвазивного типов. Характеристики точности информационных параметров датчиков. Прямые и косвенные методы измерения информационных параметров в биотехнических системах.

Бесконтактные средства извлечения информации (СИИ) не инвазивного типа. Обнаружение сигнала на фоне помех. Структурная схема СИИ локационного типа. Локационные параметры. Уравнение дальности действия СИИ (уравнение радиосвязи). Характеристики точности обнаружения. Связь точности обнаружения с энергетическими характеристиками СИИ. Методы повышения точности СИИ локационного типа. Примеры характеристик современных СИИ биотехнических и медицинских исследований начала 21 века с акустическими и электромагнитными полями (радиочастотный; инфракрасный; рентгеновский диапазоны частот).

Раздел 9. Радиоэлектронные средства передачи информации в составе биотехнических систем.

Скорость передачи дискретных сообщений. Соотношение скорости передачи сообщений с характеристиками канала связи. Пропускная способность канала связи. Формула Шеннона для непрерывного канала с дискретным сообщением. Методы модуляции и помехоустойчивого кодирования. Удельные расходы полосы и энергии для современных сочетаний методов модуляции и кодирования. Многоканальные системы передачи. Методы уплотнения и разделения информации в многоканальных системах.

Системы телемедицины и их современные характеристики.

4.2.2. Практические занятия: Поскольку поток студентов составляет одну группу, а занятия всех видов в ней ведет один преподаватель, удобно не разделять по неделям и темам лекционные и практические занятия. Фрагменты лекций, решения практических задач, контрольных работ и дискуссий по проблемным вопросам курса в данной дисциплине чередуются.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторная работа № 1. «Изучение способов создания математических моделей средствами среды Simulink пакета Matlab»

Лабораторная работа № 2. «Распознавание биообъектов по весовым коэффициентам»

Лабораторная работа № 3. «Распознавание объектов с помощью приложения Simulink для нейросетей»

Лабораторная работа № 4. «Работа с приложением Simulink для двухвходовых нейросетей с различными функциями активации»

Лабораторная работа № 5. «Работа с приложением Simulink для графического представления нейросетей»

При необходимости, можно добавить еще работу №6 «Исследование параметров нейросетей программными средствами nntool пакета Matlab».

4.4. Расчетные задания. Поскольку плановое время для самостоятельной работы в данной дисциплине составляет только малую часть общего учебного времени, расчетные задания разделены на небольшие фрагменты и выполняются частично во время проведения практических занятий.

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).

Практические занятия включают закрепление теоретического материала, решение и разбор задач.

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным, к лабораторным и к практическим занятиям; к тестам и контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку и оформление рефератов; подготовку к зачетам и экзаменам по 7-му и 8-му семестрам 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 – экзамен.

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

В приложение к диплому вносится сумма оценок по экзаменам за 7 и 8 семестры с коэффициентами 0,5.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Электронный конспект лекций по курсу "Системный анализ». Электронный ресурс кафедры ОРТ МЭИ 2011г.

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.

4. Гусев В.Г. Методы и технические средства для медико-биологических исследований: Учебное пособие. Часть 1. Уфимский государственный авиационный технический университет - Уфа: УГАТУ, 2001. - 227 с.

5. Гусев В.Г. Методы и технические средства для медико-биологических исследований: Учебное пособие. Часть 2. Уфимский государственный авиационный технический университет, 2001. – 119 с.

6. Гусев В.Г. Физические методы и технические средства для лечебных воздействий;

УГАТУ. Уфа, 2001.-126 с.

б) дополнительная литература:

1. Микрокомпьютерные медицинские системы /Под ред.У. Томпкинса, Дж. Уэбстера:

Проектирование и применения. Пер. с анг.- М: Мир, 1983, -544 с.

2. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля / Под ред. А.Л. Барановского и А.П.Немирко. - М.: Радио и связь, 1993, -289 с.

3. Ахутин В.М., Немирко А.П., Першин Н.Н., Пожаров А.В., Попечителев Е.П., Романов С.В. Биотехнические системы: Теория и проектирование. Учеб. пособие, Изд-во Ленинград. ун-та, 1981, -220 с.

4. Искусственные органы. Под ред. Шумакова В. М. - М.: Медицина, 1990.

5. Л. Кpомвелл, М. Аpдитти, Ф. Вейбелл и дp. Медицинская электpонная аппаpатуpа для здpавоохpанения; Пеp. с англ. М.: Pадио и связь, 1981, - 315 с.

6. Жуковский В.Д. Автоматизированная обработка данных клинических функциональных исследований. М.: Медицина, 1981, 293 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Пакет ПО Matlab (или его аналог пакет ПО Skilab, являющийся открытым ресурсом, распространяемым бесплатно) 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 СОСТАВИЛИ:

д.т.н., профессор д.т.н., профессор к.т.н., доцент "СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ, к.т.н "УТВЕРЖДАЕМ":

Зав. кафедрой Основ радиотехники (ОРТ) МЭИ (ТУ) Зав. кафедрой Радиотехнических систем (РТС) МЭИ (ТУ)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (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

"ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр ницах:

Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты ты по учебному плану (всего) Экзамены Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение принципов построения расчетных схем и математических моделей реальных конструкций, методов анализа прочности и жесткости изделий электронной техники при различных внешних воздействиях.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

обобщать, анализировать и воспринимать информацию (ОК-1);

применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

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

способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для прочностного расчета и проектирования деталей, компонентов и узлов биотехнических систем (ПК-9);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с принципами построения расчетных схем и математических моделей реальных конструкций;

научить рассчитывать динамическую и статическую прочность и жесткость элементов конструкций;

научить использовать методы анализа прочности для изделий электронной техники различных внешних воздействиях;

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» (Б2.1.01), «Физика»

(Б2.1.02).

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплины «Биотехнические системы медицинского назначения» (Б3.1.13), а также при выполнении выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

теоретические основы механики, основные понятия механики твердого деформируемого тела; методы составления и исследования уравнений статики, кинематики и динамики основы расчетов на статическую и динамическую прочность и жесткость элементов конструкций; (ОК-10, ПК-2);

основы кинематического и квазистатического анализа подвижных элементов конструкций Уметь:

применять принципы и методы построения математических моделей элементов реальных конструкций (ОК-10, ПК-9);

проводить оценку прочности подвижных и неподвижных элементов конструкций, изделий радиоэлектронной техники (ПК-10).

Владеть:

представлениями о физических явлениях, лежащих в основе расчета элементов конструкций (ПК-2).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Раздел дисциплины.

Теория деформаций.

Статические расчетные кручение, изгиб.

Расчеты на прочность формации элементов конструкций.

Прочность при циклиТест на умение расчески изменяющихся ях. Предельная выносработа.

ливость.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Основные понятия механики твердого деформируемого тела.

Метод сечений и внутренние силовые факторы. Напряжения. Связь напряжений с внутренними силовыми факторами. Перемещения и деформации. Элементарные деформации. Закон Гука и принцип независимости действия сил. Испытания на растяжение и сжатие. Поперечная деформация. Общие принципы расчета элементов конструкции.

Задача центрального растяжения-сжатия бруса. Диаграмма растяжения. Расчет простейших статически неопределимых конструкций. Расчет на прочность при центральном растяжениисжатии. Коэффициент запаса.

Деформация кручеиия. Примеры расчетов. Напряжения при поперечном изгибе. Расчет на прочность при изгибе.

Статически неопределимые системы. Метод сил.

Основные положения теории пластичности и разрушения. Теория Мора. Хрупкое разрушение и вязкость.

Расчет предельных нагрузок для статически определимых систем. Расчет предельных нагрузок для статически неопределимых систем.

Устойчивость состояния равновесия. Метод Эйлера.

Влияние нагрева и фактора времени на напряженно-деформированное состояние.

Динамическое нагружение. Квазистатическое нагружение. Ударное нагружение. Техническая теория удара.

4. Прочность при циклически изменяющихся напряжениях Прочность при циклически изменяющихся во времени напряжениях. Предельная выносливость, усталость материала. Цикл напряжений. Диаграмма предельных амплитуд. Методы экспериментального исследования деформированного и напряженного состояний.

4.2.2. Практические занятия Напряжения. Перемещения и деформации. Закон Гука.

Статические расчеты при растяжении.

Статические расчеты при кручении.

Статические расчеты при изгибе.

Расчеты температурных напряжений. Влияние фактора времени.

Расчеты динамических напряжений.

Прочность при циклическом нагружении.

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.

Практические занятия включают закрепление теоретического материала, решение и разбор задач, контрольные работы и тестирование по отдельным темам.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, выполнение домашних заданий, подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, тесты, устный опрос, проверка домашних заданий.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. –М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 1999. –– –592с.

2. Горшков А.Г,, Трошин В.Н., Шалашилин В.И. Сопротивление материалов. – М.: Физматлит, 2005. – 544с.

3. Горшков А.Г. Сборнимк задач по сопротивлению материалов с теорией и примерами. – М.: Физматлит, 2003, –632с.

б) дополнительная литература:

1.Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П., Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 200. –560с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Сайт кафедры Основ радиотехники МЭИ, sopromat.org, sopromat.h12.ru, sopromatt.ru.

б) другие:

Система MathCad для выполнения домашних заданий и решения задач на практических занятиях.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины используется компьютерный класс кафедры.

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

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

"АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ БИОМЕДИЦИНСКОЙ

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Расчетные задания, рефераты 18 час самостоят. работы 6 семестр ты по учебному плану Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является выработка системы взглядов на правильное использование существующих математических методов и алгоритмов анализа экспериментальной информации различной физической природы в медико-биологической практике.

По завершении освоения данной дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:

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

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

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

способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

способностью выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

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

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

Задачами дисциплины являются:

научить современным методам представления и математического анализа медикобиологических данных;

освоить статистические методы обработки и анализа биомедицинской информации;

освоить принципы построения вычислительных систем анализа медикобиологической информации

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" 201000 Биотехнические системы и технологии.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Математика», «Специальные главы высшей математики», «Информационные технологии», «Метрология, стандартизация и технические измерения», «Цепи и сигналы».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Биотехнические системы медицинского назначения", "Управление в биотехнических системах".

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

способы представления экспериментальной информации: структуры данных, используемые для представления типовых информационных объектов; математические модели, лежащие в основе различных способов обработки и анализа информации (ОК–1, типовые алгоритмы обработки данных; методы и алгоритмы оценки информативности параметров (признаков), описывающих изучаемые процессы, явления и объекты (ОКПК-2);

методы и алгоритмы упорядочения информации в зависимости от выбранных критериев и целей исследования (ОК-10, ПК-19).

Уметь:

использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач (ОК-12, ПК-20);

применять принципы и методы построения моделей, методы анализа, синтеза и оптимизации при создании и исследовании биотехнических систем (ОК-10, ПК-2);

проводить оценку статистических свойств таблиц экспериментальных данных; (ОКПК-5);

формировать совокупности алфавитов, описывающих изучаемые явления (ПК-2);

правильно и обоснованно выбирать методы описания исходных данных, а также методы и алгоритмы их анализа, адекватные целям исследования (ОК-1, ОК-10, ПК-2, Владеть:

терминологией в области математических методов и алгоритмов анализа экспериментальной информации различной физической природы в медико-биологической принципами и методами моделирования, анализа, синтеза и оптимизации систем практическими навыками автоматизации обработки и анализа медикобиологических данных (ОК-10, ОК-12, ПК-19, ПК-20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Раздел дисциплины Сбор и представление данных. Статистические методы классификации Методы исследования пространства описаний Принятие решения и натив при анализе информации дико-биологической информации Принципы построения биологической информации 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Предмет дисциплины и ее задачи. Значение решения проблем автоматизации сбора, обработки и интерпретации медико-биологических данных для решения задачи улучшения медицинского обслуживания населения.

Статистические характеристики случайных величин. Плотность вероятности, функция распределения, характеристическая функция, моменты. Нормальное (гауссово) распределение. Функциональное преобразование случайных величин.

Основные понятия теории случайных процессов. Статистическое описание случайных процессов. Стационарные случайные процессы. Свойства корреляционной функции стационарного процесса. Спектральная плотность мощности. Теорема Винера-Хинчина. Эффективная ширина спектра мощности. Интервал корреляции. Белый шум.

Спектральный метод анализа воздействия случайных сигналов на линейные цепи.

Импульсные случайные процессы. Источники шумов и помех.

Оптимальная фильтрация сигналов известной формы. Согласованный фильтр. Оптимальная фильтрация случайных сигналов, минимизирующая среднеквадратическую ошибку воспроизведения случайных сигналов.

2. Элементарные понятия статистики. Основные статистики и таблицы Элементарные понятия статистики. Переменные. Шкалы измерений: номинальная, порядковая, интервальная, относительная. Исследование зависимостей в сравнении с экспериментальными исследованиями. Понятие об однородности данных. Функционалы разбиения множества экспериментальных данных на однородные классы. Алгоритмические методы автоматической классификации данных. Иерархические процедуры. Параллельные и последовательные процедуры группировки данных.

Описательные статистики. Среднее и доверительный интервал. Форма распределения;

нормальность. Интервалы группировки. Асимметрия и эксцесс. Критерии нормальности.

Корреляция как мера зависимости переменных. Корреляция Пирсона. Выбросы. Корреляции в неоднородных группах. Особенности построения алгоритмов группировки наблюдений с использованием корреляционного метода.

3. Сбор и представление медико-биологических данных. Статистические методы классификации Особенности биологического объекта и экспериментальных данных о его свойствах и состоянии. Основные источники медико-биологических данных. Способы представления медико-биологической информации. Таблица экспериментальных данных.

Статистические методы классификации многомерных наблюдений. Параметрические и непараметрические методы. Решающие правила. Случай полностью известной априорной информации о классах. Случай неизвестных вероятностей появления наблюдений каждого класса. Неоднозначность в построении решающего правила при отсутствии информации об объектах разных классов. Непараметрическая классификация. Непараметрические оценки плотности. Нормальный дискриминантный анализ.

4. Методы исследования взаимозависимости многомерных данных и снижения размерности Понятие "геометрической структуры" данных. Анализ многомерных геометрических структур данных. Метод главных компонент. Применение метода для снижения размерности пространства описания. Главные компоненты в задачах классификации.

Факторный анализ, основные проблемы. Модель факторного анализа. Методы оценки факторных нагрузок. Метод максимального правдоподобия. Вращение факторов. Факторный анализ и классификация наблюдений.

Методы многомерного шкалирования. Алгоритмы нелинейного отображения структур многомерных данных в пространствах решений. Адаптивные алгоритмы минимизации критериев невязки структур образов. Формализация критериев отображения многомерных структур при формировании точечных образов многомерных данных.

5. Принятие решения и вопросы выбора альтернатив при анализе информации Принятие решения как составная часть процесса анализа информации. Основы процесса выбора альтернатив. Способы задания отношений и операции над ними. Классы функций выбора.

Задача оценивания результатов анализа данных. Общая схема экспертизы. Методы обработки экспертной информации: статистический, алгебраический, шкалирования. Формирование исходного множества альтернатив. Задача выбора альтернатив. Функция полезности и ее свойства. Оптимизация функции полезности 6. Структурно-графический анализ медико-биологической информации Основные задачи структурно-графического анализа данных. Задачи классификации информации и оценки совокупностей параметров, описывающих изучаемые классы объектов.

Статическая и динамическая идентификация наблюдений. Метод "прецедента". Методика прогноза изменения состояния биообъекта по данным анализа его текущего состояния.

7. Типы медицинских изображений, способы их обработки Классификация биомедицинских изображений и проблема автоматизации их анализа. Оптические, радиологические, ультразвуковые и другие изображения, схема получения. Характеристики, описывающие изображение. Статистические характеристики.

Цифровая обработка изображений. Классификация и идентификация элементов изображений. Источники и характер помех. Фильтрация двумерных изображений. Статистическое оценивание.

Системы признаков при описании изображений. Детерминированные и вероятностные системы признаков. Геометрические моменты-признаки при распознавании изображений трехмерных объектов.

Оценки эффективности систем признаков при распознавании двух и более классов объектов. Определение ошибки распознавания методом дихотомии. Информативность статистически независимых признаков и мера надежности. Информативность статистически связанных признаков при распознавании.

8. Принципы построения вычислительных систем анализа медико-биологической информации Классификация вычислительных систем анализа медико-биологической информации.

Принципы системного анализа данных биомедицинского обследования. Типовое и специализированное математическое обеспечение вычислительных систем. Роль фондов алгоритмов и программ.

Операции поиска и упорядочения данных. Формализованная медицинская машинная карта. Контроль и защита данных. Основные требования к центральному и периферическому оборудованию. Терминальные системы вычислительных систем. Требования к терминальной сети. Интерфейсы для связи с центральным оборудованием.

4.2.2. Практические занятия Статистические характеристики случайных процессов.

Спектральный метод анализа воздействия случайных сигналов на линейные цепи.

Источники шумов. Фильтрация случайных процессов.

Вычисление доверительных интервалов. Критерии нормальности.

Корреляционный анализ статистических данных.

Статистические методы классификации многомерных наблюдений.

Анализ многомерных геометрических структур данных.

Оценивание результатов анализа данных.

Алгоритмы цифровой обработки изображений.

4.3 Лабораторные работы №1. Исследование характеристик случайных процессов.

№2. Фильтрация случайных процессов №3. Статистическая обработка данных.

№4. Цифровая обработка изображений.

4.4. Расчетные задания Анализ прохождения сигнала и шума через линейные фильтры. Оптимальная линейная фильтрация.

Статистическая обработка экспериментальных данных.

Идентификация элементов изображений при наличии шумов и помех.

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 включают закрепление теоретического материала, решение и разбор задач.

Самостоятельная работа включает изучение теоретического материала, решение домашних задач, подготовку к контрольным работам и лабораторным работам, выполнение расчетного задания, его оформление и подготовку 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 контрольные работы, тесты и защита лабораторных работ, защита расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, которая выносится в приложение к диплому, определяется как оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Дубров А.М., Мхитарян В.С., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы: Учебник. М.: Финансы и статистика, 2000, -352 с.

2. Яне Б. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2007.

3. Попечителев Е.П., Романов С.В. Анализ числовых таблиц в биотехнических системах обработки информации. - Л.: Наука, 1985.

4. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Анализ данных на компьютере. – М.: Финансы и статистика.

1995.

б) дополнительная литература:

5. Карташев В.Г., Шалимова Е.В. Основы теории случайных процессов : учебное пособие для вузов. — М.: Издательство МЭИ, 2005. — 88 с.

2. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С.Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. – М.:

Техносфера, 2006.

3. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – М.: СПб.: Питер, 2003.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Пакеты математических программ MS EXCEL, STATISTICA, SPSS, MathCAD http://www.statsoft.ru, http://www.biometrica.tomsk.ru, http://www.stathelp.ru/index.html б) другие: –

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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":

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(и) подготовки: Биотехнические и медицинские аппараты и системы Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ВВЕДЕНИЕ В МЕДИЦИНСКУЮ ЭЛЕКТРОНИКУ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Практические занятия Объем самостоятельной рабочас ты по учебному плану (всего) Экзамены Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение медицинских электронных приборов различного назначения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

ориентироваться в своей будущей специальности и понимать ее социальную значимость в современном обществе (ОК-8);

анализировать различного рода суждения, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-2);

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

работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13) анализировать научно-техническую информацию и делать заключение о ее достоверности (ПК-6);

использовать принятые нормы оформления документации (ПК-7);

использовать полученные сведения и навыки при изучении следующих дисциплин владеть правилами и методами проверки, наладки и регулировки оборудования для разработки и настройки биомедицинской и экологической техники (ПК-28).

Задачами дисциплины являются:

дать студентам-первокурсникам представления о технологии обучения в ВУЗе;

познакомить студентов с историческими аспектами развития медицинской техники;

дать информацию о физиологических основах функционирования организма человека, необходимую для понимания принципов работы медицинских приборов;

расширить кругозор студентов в области медицинской электроники;

познакомить с принципами работы наиболее широко распространенных диагностических и терапевтических приборов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной 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: математике, биологии и физике средней школы.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин профессиональной подготовки «Биофизические основы живых систем», «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий», «Медицинские приборы».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

основные виды современной медицинской техники и электроники (ПК-1);

вклад отечественных ученых в развитие медицинской электроники (ОК-17);

физиологические основы функционирования организма человека (ОК-10);

принципы работы наиболее широко распространенных видов медицинских приборов (ПК-3);

принципы работы наиболее широко распространенных видов терапевтических аппаратов (ПК-3);

область применения медицинской электроники при решении задач системы здравоохранения (ОК-8).

Уметь:

самостоятельно осуществлять поиск нужной литературы (ОК-12, ОК-13);

грамотно, логично и обосновано излагать материал в письменной форме (ОК-2);

оформлять тексты в соответствии с нормами, правилами и стандартами (ПК-6);

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-2);

навыками поиска информации по медицинской электронике (ПК-6);

навыками работы с измерительными приборами (ПК-2, ПК-28);

навыками монтажа простейших электронных схем (ПК-28);

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Раздел дисциплины.

Исторические аспекты организма Навыки работы с приЗашита лаб. работ 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Наука физиология и живой организм как объект изучения.

Общие принципы объединения отдельных клеток, тканей и органов в единое целое – организм. Понятия корреляции, регуляции, саморегуляции, самоорганизации. Общие положения теории функциональных систем.

Физиологические и биофизические свойства возбудимых тканей - нервной, мышечной, железистой. Происхождение и динамика электрических процессов в возбудимых тканях.

Механизм проведения возбуждения. Законы проведения возбуждения по нерву.

Механизм передачи возбуждения. Классификация синапсов. Синапс с химическим способом передачи возбуждения. Синапс с электрическим способом передачи возбуждения.

3. Основные принципы регуляции физиологических функций в организме Нервная регуляция. Соматический и вегетативный отделы нервной системы. Симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы и их структурные особенности.

Морфо-функциональная организация гуморально-гормонального канала регуляции.

Отличия регуляций с помощью нервной системы и гуморально-гормональной регуляции.

Система кровообращения и ее значение для организма. Морфо-функциональные и гемодинамические особенности работы сердца.

Система здравоохранения, ее цели и задачи.

Классификация медицинской техники с точки зрения решаемых задач. Классификации медицинской аппаратуры по виду используемой энергии и по техническому назначению. Классификация медицинской техники по медицинскому использованию.

Критерии оценки эффективности медицинской аппаратуры. Типовая структурная схема медицинского прибора. Основные технические характеристики медицинского прибора.

Историческая хронология создания медицинских приборов.

Измерение электрофизиологических показателей. Показатели прямого измерения. Показатели преобразовательного измерения. Показатели косвенного измерения. Электромиографы и электронейромиографы. Электрокардиографы. Электроэнцефалографы.

Средства визуализации внутренних органов человека. Используемые частотные диапазоны.

Характеристики изображений. Рентгеноскопическая аппаратура. Рентгеновские реконструктивные томографы. Приборы для ультразвуковых исследований.

Типы терапевтической аппаратуры. Используемые диапазоны частот. Лечение постоянным током. Аппараты для гальванизация и электрофореза. Низкочастотные аппараты. Электростимуляторы. Дефибрилляторы. Кардиостимуляторы. Высокочастотные аппараты для УВЧтерапии, ДМВ-терапии, СМВ-терапии и КВЧ-терапии.

Основные подразделения клинической лаборатории. Требования к оборудованию клинической лаборатории. Фотометрические приборы и системы. Приборы для хроматографии. Автоматические анализаторы крови.

4.2.2. Практические занятия Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные № 1. Основные приемы работ с измерительной аппаратурой.

№ 2. Измерения параметров выходных сигналов генератора стандартных сигналов.

№ 3. Монтаж простейшего усилительного каскада и его испытания.

№ 4. Знакомство с оснащением городской поликлиники медицинской техникой.

4.4. Расчетные задания В качестве расчетного задания студенты выполняют реферат по медицинской электронике.

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

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Лабораторно-практические занятия проводятся в традиционной форме. Одно занятие проводится в городской поликлинике № 100 г. Москвы.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, подготовку и оформление реферата и его презентации к защите.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос, презентация и защита реферата.

Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3 (среднеарифметическая оценка за тесты) + 0,3 (оценка за защиты лабораторных работ) + 0,4 (оценка за защиту реферата).

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

24. _ Эл ектронный конспект лекций по курсу «Введение в медицинскую электронику». – М.:

МЭИ, 2010.

25. _ Ф изиология. Основы и функциональные системы: Курс лекций. /Под ред. К.В. Судакова. – М.: Медицина, 2000. – 784 с.

26. _ Ко реневский Н.А., Попечителев Е.П., Серегин С.П. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы: Учебник. – Курск: ОАО «ИПП «Курск», 2009. – 986 с.

27. _ Гр ечихин В.А., Журихин А.В., Каретко А.И. Лабораторные работы по курсу «Введение в инженерное дело и специальность». /Под ред. А.И. Каретко. – М.: Издательство МЭИ, б) дополнительная литература:

6. Севастьянов В.В. Инженерное дело в медико-биологической практике. – Йошкар-Ола:

МарГТУ, 2002. – 102 с.

7. Ульмер Х.-Ф., Брюк К., Эве К. и др. Физиология человека. В 3-х томах. Пер. с англ./Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. – М.: Мир, 1996.

8. Медицинские приборы. Разработка и применение. /Под. ред. И.В. Камышко – М.: Медицинская книга, 2004. – 720 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Microsoft Office;

www.kardio.ru; www.milta-f.com; www.bioss.ru; www.cplire.ru; www.ecg.ru; www.stormoff.ru;

www.uomz.com; www.lechebnik.info; www.medass.ru; www.medbibl.ru; www.scardio.ru;

www.incart.ru; www.jfd.ru; www.unico-sys.ru.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами, для представления презентаций при защите рефератов и учебная лаборатория 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

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ (РТФ)

_ Направление подготовки: 201000 БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ Профиль(и) подготовки: БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"СРЕДСТВА СЪЕМА ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

И ПОДВЕДЕНИЯ ЛЕЧЕБНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр - ницах:

Объем самостоятельной рабочасов ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы) Не предусмотрены

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Цели и задачи дисциплины: изучение основных физических принципов и теоретических основ разработки медицинских преобразователей (Пр) и электродов (Эл), предназначенных для съёма биомедицинской информации и для подведения лечебных воздействий;

изучение общих вопросов метрологии, согласования ИП и Эл с измерительной цепью, борьбы с шумами и помехами при построении интерфейса биообъект - Пр (Эл) – измерительная цепь.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

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

использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);

овладеть владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

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

проектировать детали, компоненты и узлы биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники (ПК-9);

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 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);

овладеть правилами и методами монтажа, настройки и регулировки узлов биотехнических систем, в том числе связанных с включением человека-оператора в контур управления биомедицинской и экологической электронной техники к практическому применению основных правил выполнения ремонта и обслуживания медицинской техники, основ технологии обслуживания медицинской техники (ПК-29);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими принципами действия датчиков и электродов;

ознакомить с номенклатурой современных датчиков, преобразователей и электродов;

ознакомить с методами включения преобразователей и электродов в электрические цепи измерительных приборов, построения номограмм и калибровочных характеристик;

приобрести опыт практической работы с преобразователями различного назначения и

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б3.2.02 основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению

БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Физика, метрология и электрорадиоизмерения, микропроцессорная техника.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Биотехнические системы медицинского назначения " и "Медицинские приборы ", а также «Курсовой проект по медицинским приборам».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

основные физические принципы, лежащие в основе работы преобразователей и электродов; основные виды, конструкции и характеристики электродов, измерительных преобразователей, зондов, индукторов, излучателей, детекторов радиоактивного излучения и других устройств, применяемых в медицинской медико-технические требования, предъявляемые к преобразователям и электродам; основные проблемы, возникающие при согласовании преобразователей и электродов с электронными устройствами усиления, возбуждения и обработки сигналов (ПК-3);

основные метрологические характеристики и образцовые средства для испытания и поверки преобразователей и электродов(ПК-9).

в соответствии с методами и задачами проведения медико-биологических исследований, получения диагностической информации, а также подведения лечебных воздействий выбирать оптимальные по метрологическим, конструктивным и электрическим параметрам типы и варианты преобразователей и навыками расчета и практического применения основных характеристик измерительных преобразователей (ПК-3).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Раздел дисциплины.

Измерение температутест Измерение давления гатест за и жидкости.

Измерение скорости (акселерометры) Измерение скорости газа (датчики расхода) Измерение параметров вещества(плотности, ской и магнитной проницаемости).

Измерение состава ветест Интеграция датчиков и 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 8 семестр Тема1. Введение. Место датчиков в измерительной цепи.

Введение. Место датчиков в измерительной цепи. Классификация и метрологические характеристики датчиков. Особенности датчиков, применяемых в медицинских измерениях.

Измеряемые величины, их эталонирование. Классификация методов измерений. Упругие элементы преобразователей механических величин.

Особенности датчиков, применяемых в медицинских измерениях.

Тема 2.Измерение температуры.

Измерение температуры. Температура как физическая величина. Температурные шкалы. Шкала МПТШ-68. Воспроизведение эталонных значений температуры. Классификация датчиков температуры.

Манометрические термометры: газовые, жидкостные, конденсационные.

Термоэлектронные преобразователи. Введение поправки на температуру свободных концов термоэлектродов. Удлиняющие термоэлектроды провода. Конструкция термоэлектрических преобразователей.

Пьезорезонансные датчики температуры, использование кварцевых резонаторов на объемных волнах, основные характеристики резонаторов, схемы замещения. Особенности построения и характеристики измерителей температуры. Датчики на поверхностных акустических волнах.

Пирометры излучения. Теоретические основы построения датчиков. Пирометры квазимонохроматические, спектрального отношения, радиационные. Структурные схемы пирометров. Тепловизоры.

Переходные процессы при измерении температуры. Тепловая постоянная времени.

Способы увеличения быстродействия измерителей температуры.

Тема 3. Измерение давления газа и жидкости.

Измерение давления. Давление как физическая величина. Шкалы давления. Воспроизведение эталонных значений давления. Классификация датчиков давления.

Электромеханические датчики давления(ДД). Емкостные датчики давления. Пьезорезонансные датчики давления, использование кварцевых резонаторов на объемных волнах, основные характеристики резонаторов, схемы замещения. Особенности построения и характеристики измерителей давления. Датчики на поверхностных акустических волнах.

Мостовые схемы включения ДД. Дифференциальные датчики давления. Продукция компании Honeywell. Условия эксплуатации.

Тема 4. Измерение скорости и ускорения (акселерометры).

Измерение скорости и ускорения. Скорость как физическая величина. Воспроизведение эталонных значений скорости. Классификация датчиков скорости и ускорения.

Механические способы измерения скорости и ускорения, электрические преобразователи. Радиочастотные методы измерений с использованием резонаторов и волноводов.

Кварцевое микровзвешивание. Особенности конструкции датчиков на основе кварцевых резонаторов. Методы измерений углов, размеров, скоростей и ускорений тел. Методы косвенных измерений, основанные на прямых измерениях сил и моментов.

Радиочастотные методы. Типы интерферометров. Измерения на основе устройств с поверхностными акустическими волнами. Датчики в оптическом диапазоне волн. Измерение углов посредством фазового пеленгатора. Устранение неоднозначности отсчета.

Способы построения акселерометров и сейсмографов, основные характеристики датчиков и их конструктивные особенности.

Тема 5. Измерение скорости потоков жидкости и газа (датчики расхода).

Измерение расхода жидкости и газа. Классификация датчиков расхода.

Датчики расхода: объемные и скоростные счетчики, переменного перепада давлений, обтекания, переменного уровня. Электромагнитные и тепловые расходомеры. Калориметрический метод и метод анемометра. Допплеровские измерители скорости, структурная схема измерителя.

Датчики расхода: объемные и скоростные счетчики, переменного перепада давлений, обтекания, переменного уровня. Электромагнитные и тепловые расходомеры. Калориметрический метод и метод анемометра. Допплеровские измерители скорости, структурная схема измерителя.

Тема 6. Измерение параметров вещества(плотности, вязкости, диэлектрической и магнитной проницаемости).

Измерение параметров вещества. Параметры вещества(плотность, вязкость, диэлектрическая и магнитная проницаемости) как физические величины. Пределы измерения. Воспроизведение эталонных значений. Классификация датчиков физических параметров.

Измерение физико-химических свойств жидкостей и газов. Датчики измерений плотности. Весовые, поплавковые, гидродинамические и вибрационные плотномеры.

Вязкость как физическая величина. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Капиллярные, шариковые, ротационные и вибрационные вискозиметры. Вискозиметр Гесса.

Возможность использования кварцевых резонаторов для измерений вязкости.

Тема 7. Измерение состава вещества.

Измерение состава вещества. Электроды чувствительные к составу. Классификация датчиков электродов.

Полупроводниковые датчики газового состава. Электролитические способы измерения концентраций.

Способы определения состава вещества спектральными и оптическими способами.

Тема 8. Интеграция датчиков и преобразователей в измерительные приборы.

Металлические и полупроводниковые преобразователи сопротивления. Электрические схемы, работающие с преобразователями: уравновешенные и неуравновешенные мосты, автоматические уравновешенные мосты, нормирующие токовые преобразователи.

Нормировка и создание градуировочных характеристик.

4.2.2. Практические занятия 8 семестр 1. Измерение температуры. Уравнение теплопроводности.

2. Измерение давления газа и жидкости. Построение градуировочной характеристики емкостного датчика давления.

3. Измерение скорости (акселерометры). Расчет преобразователя.

4. Измерение скорости потоков жидкости и газа (датчики расхода). Расчет измерителя расхода на базе термоэлемента. Расчет на базе дифференциального манометра.

5. Измерение параметров вещества (плотности, вязкости, диэлектрической и магнитной проницаемости). Методика измерения диэлектрической проницаемости резонансными методами.

6. Измерение состава вещества. Решение задач на электроды.

7. Интеграция датчиков и преобразователей в измерительные приборы. Расчет усилителя. Программа обработки с микропроцессора.

4.3. Лабораторные работы 8 семестр 1. Термопреобразователи. Треморезисторы. Термопары.

2. Датчики давления.

3. Измерение скорости и ускорения.

4. Измерение скорости потоков жидкости и газа.

5. Измерение вибрации.

6. Измерение диэлектрической проницаемости твердого материала.

7. Интеграция датчика в компьютерную систему.

8. Интерфейсы подключения датчиков.

4.4. Расчетные задания 1. Расходомер на базе термоэлемента.

2. Расходомер на базе датчика давления.

3. Акселерометр.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Не предусмотрены планом

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

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

Практические занятия включают как традиционные, так и компьютерные методы решения задач. С использованием современных технологий расчета.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, лабораторным 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.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднее арифметическое оценок за реферат, лабораторные работы и практические занятия.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Электронный конспект лекций по курсу "Средства съема диагностической информации и подведения лечебных воздействий " – М.: МЭИ.

2. Джексон Р.Г. Новейшие датчики: –М.:Техносфера, -2008.,-400с.

3. Архипов, Иванов, Панфилов: Датчики Freescale Semiconductor (+CD) : –М.: Додека 4. Викторов В.А. и др. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 208 с.

5. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура. — М.: Медицина, 1981. — 344 с.

6. Летвина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. — 7. Фарзане Н.Г. и др. Технические измерения и приборы. — М.: Высшая школа, 8. Орлов Ю.Н. Контактные электроды для биомедицинских измерений. Часть I. – М., 9. Орлов Ю.Н. Контактные электроды для биомедицинских измерений. Часть II. – б) дополнительная литература:

1. Викторов В.А. и др. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 208 с.

2. Орлов Ю.Н. Электрические измерения параметров биообъектов и биопроб. – М.

3. Орлов Ю.Н. Конструкция и сравнительные характеристики биоэлектрических 4. Орлов Ю.Н. Методы и технические средства ЭКГ. – М. МГТУ 1996.

5. ГОСТ 25995-83. Электроды для съема биоэлектрических потенциалов. Общие технические требования и методы испытаний.- М. ГКС, 1984г.

6. Основы метрологии и электрические измерения. / Под ред. Душина Е.М. – Л.:

Энергоатомиздат, 1987.

7. Аксеенко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения. Справочник. Радио и связь, 1987, с. 285.

8. Геращенко О.А., Гордов А.К. Температурные измерения. Киев: Наукова думка 9. Виглеб Г. Датчики., М.: «Мир», 1986, 122 с.

10. Корыта И., Штулик К. Ионоселективные электроды. – М.: Мир, 1989.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

www.exponenta.ru а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. www.ire-mpei.ru 2. www.honeywell.com 3. www.ni.com б) другие:

справочно-рекламный материал производителей оборудования.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Лаборатории оборудованной компьютерами и контрольно-измерительной техникой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО (приказ №806 от 22.12.2009 Министерства образования и науки Российской Федерации) по направлению 201000 «Биотехнические системы и технологии»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ОРТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (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

"МЕДИЦИНСКИЕ ПРИБОРЫ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Объем самостоятельной рабочас ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы) 1 з.е. (36 час) 7 семестр

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение принципов работы основных видов медицинских приборов, их основных технических характеристик и особенностей эксплуатации.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-1, ОК-2);

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

принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании проектов биомедицинской и экологической техники (ПК-8);

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

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с назначением, составом и принципом действия основных видов медицинских приборов аппаратов, систем и комплексов;

познакомить обучающихся с нормами по безопасности и электробезопасности при проведении лечебных мероприятий;

дать информацию об основных технических характеристиках медицинских приборов и об особенностях их эксплуатации;

научить формулировать исходные данные для выбора медицинских приборов, систем и аппаратов с учетом физиологических характеристик объектов исследования или воздействия;

научить пользоваться стандартами и другими нормативными и справочными материалами.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной 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: «Введение в медицинскую электронику», «Биохимия и основы биологии», «Конструкционные и биоматериалы», «Биофизические основы живых систем», «Распространение и возбуждение электромагнитных волн в биообъектах», «Узлы и элементы биотехнических систем», «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий», «Автоматизация обработки биомедицинской информации».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Биотехнические системы медицинского назначения», «Средства съема диагностической информации и подведения лечебных воздействий», «Вопросы применения излучений различной природы для медицинской диагностики», «Устройства формирования радиосигналов для медицинской техники».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Знать:

основные источники научно-технической информации по медицинским приборам (ОК-12, назначение, состав, принципы работы и технические характеристики основных видов медицинских приборов (ПК-31);

особенности эксплуатации медицинских приборов, систем и комплексов (ПК-30, ПКнормы по безопасности и электробезопасности при проведении лечебных мероприятий (ОК-15, ПК-12).

Уметь:

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);

применять технические средства, информационные технологии и методы обработки результатов при проведении медико-биологических, экологических и научнотехнических исследований (ПК-20);

осуществлять контроль соответствия разрабатываемых проектов и технической документации на изделия и устройства медицинского назначения стандартам, технически условиям и другим нормативным документам (ПК-12);

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-2);

терминологией в области медицинского приборостроения (ОК-2);

навыками поиска информации о медицинских приборах, системах и комплексах (ПКинформацией о технических характеристиках основных видов медицинских приборов для использования при проектировании (ПК-9);

навыками применения полученной информации при проектировании деталей, компонентов и узлов биотехнических систем, биомедицинской и экологической техники (ПКСТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Раздел дисциплины.

Особенности разработки, производства и эксТест по разделу плуатации медицинских приборов Медицинские приборы диагностики Терапевтические аппаТест по разделу раты и системы Технические средства Приборы и комплексы 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Особенности разработки, производства и эксплуатации медицинских приборов Медицинское приборостроение как важная составляющая медико-технической науки и промышленности медицинской техники. Современное состояние и тенденции развития медицинского приборостроения. Надежность медицинской техники. Безопасность медицинской техники. Порядок разработки, испытаний и постановки на производство медицинской техники. Сертификация медицинской техники.

2. Медицинская приборы для функциональной диагностики Общая структурная схема прибора для измерений биопотенциалов организма. Требования к усилителю биопотенциалов (УБП). Согласование УБП с электродами. Пути проникновения сетевых помех. Методы подавления сетевой помехи. Построение схем УБП. Классические схемы, многофазный УБП, многоканальный УБП с вычитанием. Обобщенная схема УБП.

Шумовые характеристики УБП. Особенности регистрации потенциалов для ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ, ЭОГ. Обработка биопотенциалов: кардиотахометр, интегратор электромиограммы, Усреднение вызванных потенциалов, ЭКГ плода, векторкардиограф. Кардиомониторы. Регистраторы биопотенциалов.

Структурная схема прибора для измерения импедансных характеристик биотканей. Реографические средства исследования периферического кровообращения. Пульсоксиметры, спирометры, газоанализаторы. Фонокардиография, фетальная кардиография. Обеспечение электробезопасности в приборах функциональной диагностики.

Аппараты для терапии постоянным током и электрическим полем постоянного высокого напряжения. Структурные схемы типовых аппаратов для гальванизации и электрофореза.

Структурные схемы и особенности построения аппаратов для терапии электрическим полем постоянного высокого напряжения - франклинизация и аэроионотерапия.

Физиотерапевтическая аппаратура. Разработка типовой структурной схемы физиотерапевтического аппарата. Эквивалентная электрическая схема биоткани на низких частотах.

Высокочастотные физиотерапевтические аппараты. Эквивалентная электрическая схема биоткани на высоких частотах.

Типовые конструкции электрохирургических аппаратов для рассечения мягких и костных тканей. Режимы работы аппаратов и принципы подбора конструкции электродов для хирургического терапевтического воздействия.

Аппараты ультразвуковые-хирургические. Типовые конструкции аппаратов. Конструкция электродов для ультразвуковых хирургических аппаратов, особенности использования при внутриполостных и офтальлогических операциях.

Аппараты лазерные-хирургические, принципы построения оптических генераторов для медицинской практики. Особенности выбора режима излучения. Конструкции типовых лазерных хирургических аппаратов и электродов. Дозиметрический контроль лазерного излучения. Технические средства для микрохирургии.

5. Технические средства электрокардиостимуляции Основная задача электрической стимуляции сердца. Модель проводящей системы сердца при электрокардиостимуляции. Систематизация режимов электрокардиостимуляции.

Имплантируемые кардиостимуляторы, основные параметры, структурная схема, принцип работы. Магнитный тест имплантируемого кардиостимулятора.

Программирующее устройство для имплантируемых кардиостимуляторов. Основные параметры стимулирующих импульсов. Структурная схема и принцип действия программатора, его технические характеристики. Тест подтверждения ввода программы. Схемотехническое улучшение физиологичности кардиостимуляции.

Электроды для имплантируемых кардиостимуляторов. Систематизация эндокардиальных электродов. Измерения в процессе имплантации электрода, наблюдение в послеоперационный период.

Организация лабораторной службы, принципы технического оснащения средствами лабораторного анализа, требования к оборудованию клинической лаборатории.

Фотометрические приборы и системы. Структурная схема, принцип работы и основные характеристики абсорбционных фотометров. Пламенные фотометры. Нефелометры. Флюориметры.

Виды хроматографии. Принципы устройства газовых хроматографов. Жидкостные хроматографы. Тонкослойная хроматография. Хроматография на бумаге.

Гематологические исследования. Автоматические гематологические анализаторы.

4.2.2. Практические занятия Расчет активного подавления сетевой помехи в УБП.

Анализ классических схем дифференциальных усилителей.

Расчет чувствительности усилителя биопотенциалов.

Тетраполярный метод измерения в реографии.

Сравнение технических характеристик электрокардиостимуляторов ведущих зарубежных и отечественных производителей.

Закон Бугера-Ламберта-Бера. Анализ результатов фотометрических измерений.

Структура и принцип работы двухволнового кюветного фотометра. Сравнение технических характеристик фотометров разных фирм.

Сравнение технических характеристик хроматографов разных фирм.

Характеристики форменных элементов крови. Расчет и анализ. Сравнение технических характеристик автоматических гематологических анализаторов разных фирм.

4.3. Лабораторные работы № 1. Спирометр.

№ 2. Кардиоусилитель.

№ 3. Высокочастотная катушка для МР-томографа.

№ 4. Абсорбционный фотометр.

4.4. Расчетные задания В качестве расчетного задания студенты выполняют реферат по электрокардиостимуляторам.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект: Проектирование диагностического медицинского прибора для измерений биопотенциалов организма.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием презентаций.

Практические и лабораторные занятия проводятся в традиционной форме; запланировано посещение студентами ежегодной выставки «Здравоорханение» в Экспоцентре.

Самостоятельная работа включает подготовку к лабораторным 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 контрольные работы, устный опрос, презентация реферата, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на экзамене. Отдельно оценивается курсовое проектирование.

В приложение к диплому вносится экзаменационная оценка за 7 семестр и оценка за курсовой проект в 7 семестре..

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П., Серегин С.П. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы: Учебник. – Курск: ОАО «ИПП «Курск», 2009. – 986 с.

2. Устюжанин В.А. Технические средства в системе здравоохранения. Часть 1. Учебное пособие. – Чита: ЧитГУ, 2004. – 186 с.

3. Устюжанин В.А. Технические средства в системе здравоохранения. Часть 2. Учебное пособие. – Чита: ЧитГУ, 2005. – 203 с.

4. Попечителев. Е.П., Кореневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2002. – 470 с.

5. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П. Узлы и элементы медицинской техники. Учебное пособие. – Курск: КГТУ, 2009. – 426 с.

6. Крамм М.Н. Методы и приборы биомедицинских исследований. Сборник лабораторных работ: методическое пособие. – М., Издательский дом МЭИ, 2009. – 64 с.

7. Попечителев Е.П., Старцева О.Н. Аналитические исследования в медицине, биологии и экологии. – М.: Высшая школа, 2003. – 279 с.

8. Лебедев В.В., Лебедев С.В. Приборы наблюдения биопотенциалов. – М.: Изд-во МАИ, 9. Шальдах М. Электрокардиотерапия. – СПб.: Печатный двор, 1992. – 256 с.

10. Бредикис Ю.Ю., Дрогайцев А.Д., Стирбис П.П. Программируемая электростимуляция сердца. Клинические аспекты. – М.: Медицина, 1989. – 160 с.

11. Белов А.Ф., Леонов А.Ф. Схемотехника изотопных кардиостимуляторов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 232 с.

12. Григоров С.С., Вотчал Ф.Б., Костылева О.В. Электрокардиограмма при искусственном водителе ритма сердца.- М.: Медицина, 1990. – 240 c.

б) дополнительная литература:

1. Орлов Ю.Н. Электроды для измерения биоэлектрических потенциалов. Учебное пособие М.- Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.

2. Решетилов А.Н., Коржук Н.Л., Плеханова Ю.В. Биосенсорные анализаторы и их использование в медицине, биотехнологии и экологическом мониторинге: учеб. пособие.- Тула:

Изд-во ТулГУ, 2009.-140 с.

3. Медицинские приборы. Разработка и применение. /Под. ред. И.В. Камышко – М.: Медицинская книга, 2004. – 720 с.

4. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов. /Под ред.

А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. – 376 с.

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

Учебное пособие. – Уфа: УГАТУ, 2001. – 277 с.

6. Сахаров В.Л. Методы и средства анализа медикобиологической информации. Учебномет. пособие. Таганрог, изд. ТРТУ, 2001. – 70 c.

7. Бритин С. Н. Электронная медицинская аппаратура для диагностики и лечебных воздействий: учеб. пособие. – Великий Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2009. – 155 с.

8. Съем и обработка биоэлектрических сигналов: Учебное пособие. /Под ред. К.В. Зайченко.

– СПб.: СПбГУАП, 2001. – 140 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Microsoft Office; Mathcad; Matlab;

www.kardio.ru; www.bioss.ru; www.cplire.ru; www.ecg.ru; www.stormoff.ru; www.uomz.com;

www.lechebnik.info; www.medass.ru; www.medbibl.ru; www.scardio.ru; www.incart.ru;

www.jfd.ru; www.unico-sys.ru, www.novolab.ru, www.biochemmack.ru, www.olvexdiagnost.spb.ru, www.electrophysiology.ru.

б) другие:

презентации лекционных материалов.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

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

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

«РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ВОЗБУЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

ВОЛН В БИООБЪЕКТАХ»

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Объем самостоятельной рабочас ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение условий распространения и возбуждения электромагнитных волн в биологических объектах.

По завершении освоения данной дисциплины студент способен и готов:

использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического исследования (ОК-9) выполнять математическое моделирование процессов распространения электромагнитных волн в окружающем пространстве и возбуждения электромагнитных волн в биологических объектах с использованием методов электродинамики, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ(ПК-2) Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с основными процессами распространения электромагнитных волн в естественных условиях и возбуждения волн в биологических объектах, применением ЭМ волн в медицине.

. научить применять методы электродинамики для расчета распространения электромагнитных полей в окружающем пространстве, взаимодействия электромагнитных волн с биологическими объектами, излучения ЭМ волн биообъектами,

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.2 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, Физика, Спец. главы высшей математики, Спецразделы физики, Электродинамика, Информационные технологии Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, изучении дисциплин «Устройства СВЧ и антенны», «Техническая электродинамика», «Вопросы применения излучений различной природы для медицинской диагностики» а также программы магистерской подготовки по направлению 201000 Биотехнические системы и технологии В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные закономерности распространения электромагнитных волн в естественных условиях и возбуждения волн в биологических объектах, параметры биологических тканей в различных диапазонах электромагнитных волн. (ПК-2) источники научно-технической информации (журналы), в которых публикуются работы по применению электромагнитных волн в медицине (ПК-18) Уметь:

применять методы электродинамики для расчета распространения электромагнитных волн в естественных условиях и возбуждения волн в биологических объектах(ПК-2) осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по вопросам применения методов электродинамики для решения прикладных задач (ПК-18) Владеть:

методами математического моделирования процессов распространения и возбуждения электромагнитных волн в окружающей среде и в биообъектах, в том числе в применении к медицинским приложениям, с использованием стандартных пакетов прикладных программ(ПК-18)

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часа.

Раздел дисциплины.

Цели и задачи курса.

магнитные поля Антропогенные электромагнитные поля.

Распространение элекзадания, тромагнитных полей от искусственных источников.

Основные электрофизиПроверка домашнего логических тканей Методы моделирования биообъектами.

5 Нетепловые эффекты на биообъекты.

Собственное излучеПроверка домашнего ние биообъектов Применение ЭМ полей 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции: