Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд)

ШКОЛА БИОМЕДИЦИНЫ

СОГЛАСОВАНО Школа Биомедицины ДВФУ	УТВЕРЖДАЮ
Руководитель ОП	Заведующий кафедрой Приборостроения
_____________ Короченцев В.И. (подпись) (Ф.И.О. рук. ОП)	______________ Короченцев В.И.__ (подпись) (Ф.И.О. зав. каф.)
«04» июня 2012г	«04» июня 2012г

1. 
   научить применять знания основ физико-химического взаимодействия ИП (БЭ) и БО и принципов построения преобразователей и электродов при конструировании датчиков различного назначения;
   
2. 
   научить применять знания основ физико-химического взаимодействия ИП (БЭ) и БО и принципов построения преобразователей и электродов при эксплуатации датчиков различного назначения.
   

• 
  способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);
  
• 
  способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников в сфере биотехнических систем и технологий (ПК-7);
  
• 
  способностью проектировать устройства, приборы, системы и комплексы биомедицинского и экологического назначения с учетом заданных требований (ПК-9).
  

• 
  основные типы и варианты конструкций ИП и БЭ для электрофизиологических и аналитических исследований,
  
• 
  метрологические характеристики, методы и образцовые средства для испытания, проверки и калибровки ИП и БЭ,
  
• 
  электрохимические основы потенциалообразующих процессов в измерительной ячейке,
  
• 
  зависимости, определяющие потенциал электрода и потенциал смещения, электропроводность отведения биологических структур и искусственных электролитов;
  
• 
  каналы взаимодействия технических и биологических элементов,
  
• 
  примеры реализации медико-биотехнических систем и технологий оценки, контроля управления состоянием и поведением живых организмов;
  

• 
  методическими вопросами применения ИПЭ и БЭ;
  
• 
  методом поэтапного моделирования при синтезе биотехнических систем заданного класса;
  
• 
  методами расчета основных функциональных характеристик биотехнических систем;
  

• 
  согласовать ИП (БЭ) с измерительными цепями;
  
• 
  рассчитать основные метрологические характеристики ИП (БЭ);
  
• 
  разрабатывать структуры БТС различного типа и требования к техническим и биологическим элементам БТС, обеспечивающие их оптимальный функционирования;
  
• 
  разрабатывать структуру медицинских диагностических, исследовательских и информационных комплексов и оптимизировать состав их элементов; формулировать задачи инженерной реализации перспективных направлений развития биомедицинской и экологической инженерии;
  
• 
  применять полученные знания в области разработки медико-биологических объектов;
  

1. 
   СТРУКТУРА И содержание теоретической части курса
   

2. 
   СТРУКТУРА И содержание практической части курса
   

1. 
   Введение. Биотехнические системы.
   
2. 
   Области применения и классификации.
   
3. 
   Медицинские БТС: диагностические, терапевтические, хирургические системы и искусственные органы, аппараты искусственного обеспечения.
   
4. 
   Роль ИП и БЭ при проведении медико-биологических исследований и воздействий.
   
5. 
   Особенности биологических объектов и требования, предъявляемые к ИП и БЭ.
   
6. 
   Особенности измеряемых характеристик.
   
7. 
   Структурная схема измерительно-информационной БТС медицинского назначения.
   
8. 
   Термины и определения.
   
9. 
   Примеры биотехнических систем, используемых в практике госпиталя ТОФ, краевой клинической больницы, других медицинских организаций.
   

1. 
   Активная система.
   
2. 
   Пассивная система.
   
3. 
   Виды и параметры воздействующих физических полей.
   
4. 
   Понятие «датчик биомедицинской информации».
   
5. 
   Требования к измерительным преобразователям и биоэлектрическим электродам.
   

1. 
   Анэргетическое согласование.
   
2. 
   Энергетическое согласование.
   
3. 
   Согласование по характеристическому сопротивлению.
   
4. 
   Метрологические характеристики ИП, методы и стенды для их оценивания.
   
5. 
   Основные специальные и метрологические требования, предъявляемые к датчикам и электродам.
   
6. 
   Согласование электродов с усилителем биопотенциалов.
   
7. 
   Требования к источникам питания.
   
8. 
   Помехи и методы борьбы с ними. Способы уменьшения помех в измерительном канале. Выделение полезного сигнала.
   
9. 
   Сопряжение ИП с персональным компьютером и создание телеметрических каналов передачи биомедицинской информации.
   
10. 
    Последовательный интерфейс и его использование при сборе МБИ. Приборный интерфейс.
    

1. 
   Выработка рекомендаций по калибровке датчика.
   
2. 
   Требования к техническому описанию устройства.
   
3. 
   Требования к составлению инструкции по эксплуатации.
   

1. 
   Чувствительные элементы датчиков.
   
2. 
   Основные принципы построения чувствительных элементов ИП.
   
3. 
   Тензометрические полупроводниковые чувствительные элементы.
   
4. 
   Гальваномагнитные чувствительные элементы.
   
5. 
   Емкостные чувствительные элементы.
   
6. 
   Проволочные чувствительные элементы.
   
7. 
   Волоконно-оптические чувствительные элементы.
   

1. 
   Первичные измерительные преобразователи.
   
2. 
   Упругие элементы ИП.
   
3. 
   Основные характеристики и конструктивные формы упругих элементов ИП.
   
4. 
   Основы инженерного расчета упругих элементов ИП.
   
5. 
   ИП давления, деформации, силы.
   
6. 
   Оптико-электрические измерительные преобразователи (ОЭИП). Применение в медико-биологической практике.
   

1. 
   ИП состава, скорости и расхода газа и биожидкостей.
   
2. 
   Применение термосопротивлений в биомедицинской практике. Пирометры.
   
3. 
   Изучение методик расчета и конструкции основных типов резистивных измерительных преобразователей.
   
4. 
   Корректировка технических описаний и инструкций по эксплуатации датчиков, подготовленных студентами.
   

1. 
   Пьезоэффект.
   
2. 
   Местные уравнения пьезоэффекта.
   
3. 
   Коэффициент электромеханической связи.
   

1. 
   Методика расчета пьезоэлектрического преобразователя.
   
2. 
   Особенности расчета в импульсном режиме.
   
3. 
   Эквивалентные схемы.
   
4. 
   Расчет пьезопластины.
   

1. 
   Учет импульсного возбуждения пьезоэлемента при расчете электроакустического тракта.
   
2. 
   Практика применения пьезоэлектрических преобразователей различного назначения в медицинском лечебно диагностическом центре «Мечников».
   

1. 
   Источники биоэлектрических сигналов и их характеристики.
   
2. 
   Потенциалообразующие процессы измерительной ячейки.
   
3. 
   Электропроводность измерительной ячейки.
   

1. 
   Типы, особенности конструирования и применения проводящих БЭ.
   
2. 
   Влияние методики измерения биопотенциалов на параметры выходных сигналов БЭ.
   

1. 
   Структурная организация биообъекта.
   
2. 
   Частотные и временные характеристики сигналов БО.
   

1. 
   Направления развития электродной техники.
   
2. 
   Изолированные электроды: емкостные электроды, резистивно - емкостные электроды, емкостно-динамические, твердотельные.
   
3. 
   Расширение частотного диапазона емкостных электродов за счет введения активной составляющей.
   
4. 
   Твердотельные электроды в микроисполнении.
   

1. 
   Топография электродов (отведений).
   
2. 
   Методы биполярных и униполярных измерений.
   
3. 
   Собственное время биообъекта.
   
4. 
   Биологические ритмы.
   

1. 
   Принципиально новые типы ИП и БЭ.
   
2. 
   Интеллектуальные ИП в медико-биологической инженерии.
   
3. 
   Ведущие фирмы мира, разрабатывающие и выпускающие датчики медико-биологического назначения.
   

3. 
   контроль достижения целей курса
   

Перечень вопросов на экзамен

1. 
   Схемы согласования первичных ИПЭ с техническими средствами регистрации и измерения.
   
2. 
   Метрологические характеристики ИП, методы и стенды для их оценивания. Системы 0,1 и 2 порядков.
   
3. 
   Типы, особенности конструирования и применения проводящих БЭ.
   
4. 
   Системы отведений при различных электрофизиологических методиках обследования.
   
5. 
   Потенциалы границ раздела фаз «металл-металл», «раствор-раствор», «металл-раствор».
   
6. 
   Потенциал электрода. Потенциал смещения.
   
7. 
   Электропроводность биологических структур отведения и искусственных электролитов.
   
8. 
   Проводящие электроды первого рода.
   
9. 
   Проводящие электроды второго рода.
   
10. 
    Проводящие слабополяризующиеся электроды.
    
11. 
    Влияние методики измерения биопотенциалов на параметры выходных сигналов БЭ.
    
12. 
    Направления развития электродной техники: резистивные, резистивно-емкостные, емкостно-динамические и твердотельные электроды.
    
13. 
    Конструкции и эквивалентные схемы пьезоэлектрических преобразователей. Методика расчета п\преобразователей различного назначения. Влияние конструктивных элементов на частотные характеристики. Конструкции
    
14. 
    Выбор ИП и БЭ при проведении медико-биологических исследований и воздействий (конкретное название исследования\воздействия)
    
15. 
    Технические проблемы учета влияния методики измерения биопотенциалов на параметры выходных сигналов БЭ.
    

4. 
   тематика и перечень курсовых работ и рефератов
   

1. 
   Метрологические характеристики измерительных преобразователей.
   
2. 
   Области применения ультразвуковой диагностической аппаратуры.
   
3. 
   Тензорезистивные датчики.
   
4. 
   Ионоселективные электроды.
   
5. 
   Особенности конструкций ультразвуковых датчиков, используемых в хирургии.
   
6. 
   Технические характеристики ультразвуковой терапевтической аппаратуры.
   
7. 
   Метрологические характеристики ультразвуковой физиотерапевтической аппаратуры.
   
8. 
   Электроды для амплипульстерапии
   
9. 
   Электроды для дарсонвализации
   
10. 
    Технические характеристики современной ультразвуковой хирургической аппаратуры.
    
11. 
    Перспективные направления в развитии электродной техники.
    

5. 
   Учебно-методическое обеспечение исциплины
   

1. 
   Орлов Ю.Н. Электроды для измерения биоэлектрических потенциалов: Учебное пособие/Под ред. М.С.Щукина.- М,:Изд-во-МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006-224с.
   
2. 
   Антропов В.А., Антропова Л.Х. Применение гальваномагнитных явлений в полупроводниках для создания приборов и устройств СВЧ диапазона. - Пенза: ПГУ, 2011. - 166 с. http://window.edu.ru/resource/986/74986
   
3. 
   Емельянов Сергей Иванович, Жуков Павел Георгиевич, Красножен Владимир Николаевич, Федоров Игорь Владимирович. Инструменты и приборы для малоинвазивной хирургии. СПб.: Человек, 2004
   
4. 
   Старченко И.Б., Вишневецкий В.Ю. Биотехнические и медицинские технологии: Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. - 52 с. http://window.edu.ru/resource/707/76707
   
5. 
   Дж. Фрайден. Современные датчики. Справочник. М.:Техносфера, 2006. – 592с.
   
6. 
   Шарапов В.М., Полищук Е.С., Кошевой Н.Д., Ишанин Г.Г., Минаев И.Г., Совлуков А.С. Датчики : справочник. - М.:Техносфера, 2012 -624с.
   
7. 
   Л.В. Жорина, Г.Н.Змиевской Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами: Учебное пособие /Под ред. М.С.Щукина.- М,:Изд-во-МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006-240с.
   
8. 
   В.Б.Акопян, Ю.А.Ершов. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. : Учебное пособие /Под ред. М.С.Щукина.- М,:Изд-во-МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005-224с.
   
9. 
   В.М.Шарапов, М.П.Мусиенко, Е.В.Шарапова. Пьезоэлектрические датчики /Под ред. В.М.Шарапова. –М.: Техносфера, 2006. – 632с.
   

1. 
   Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99. Государственная система обеспечения единства измерения. Метрология. Основные термины и определения. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.-32с.
   
2. 
   ГОСТ 24878-81 Термины и определения понятий в области биоэлектрических электродов, предназначенных для съема потенциалов, создаваемых органами и тканями человека, находящегося в воздушной и водной средах.