Биомедициналық ақпарат датчиктері мен түрлендіргіштері

Сипаттама: Студенттерді тіршілік әрекеті процестерінің негізгі көріністері: механикалық, биохимиялық және т.б. туралы медициналық-биологиялық ақпаратты алудың бастапқы құрылғыларымен таныстыру; биологиялық ақпарат датчиктерінің (ДБИ) әртүрлі сыныптарымен, осы құрылғылар жұмысының физикалық принциптерімен, олардың конструкцияларымен және биомедициналық практика мен зерттеулерде қолдану ерекшеліктерімен таныстыру. Биология мен медицинадағы өлшемдердің жіктелуі. Өлшеу түрлендіргіші туралы түсінік. Биомедициналық сенсорлардың ерекшеліктері. Биологиялық ақпарат сенсорларының сезімтал элементтері. Электродтар және электрод жүйелері. ДБИ өлшеу тізбегімен келісу.

Кредиттер саны: 5

Пререквизиты:

• Инженерлік білім беруге кіріспе

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Компонент: ЖОО компоненті

Цикл: Базалық пәндер

Мақсат

• Пәнді меңгерудің мақсаты - студенттерді тіршілік әрекеті процестерінің негізгі көріністері туралы медициналық-биологиялық ақпаратты алудың бастапқы құрылғыларымен таныстыру: механикалық, биохимиялық және т.б.; биологиялық ақпарат датчиктерінің (ДБИ) әртүрлі сыныптарымен, осы құрылғылардың жұмыс істеу принциптерімен, олардың конструкцияларымен және биомедициналық практика мен зерттеулерде қолдану ерекшеліктерімен таныстыру.

Міндет

• биомедициналық сигналдардың физикалық табиғаты; - сенсор (сенсор, ағылш. sensor) - Басқару жүйелеріндегі ұғым, бастапқы түрлендіргіш, жүйенің өлшеу, сигналдық, реттеуші немесе басқарушы құрылғысының элементі, бақыланатын шаманы пайдалануға ыңғайлы сигналға түрлендіреді; - датчиктерді шығыс шамаларының түрлері бойынша жіктеу, - өлшенетін параметр бойынша жіктеу; - қан қысымының датчиктері; -байланысқан, байланыссыз.

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• Білу: - биологиялық объектілердің зерттеу объектілері ретіндегі ерекшеліктері; - IP және электродтар дизайнының негізгі түрлері мен нұсқалары; - ЖК жұмысының негізінде жатқан негізгі физикалық принциптер; - ЖК және Э сынау, тексеру және калибрлеу үшін метрологиялық сипаттамалар, әдістер мен үлгілік құралдар; - ЖК өлшеу тізбегімен келісу кезінде туындайтын негізгі проблемалар және осындай келісу тәсілдері; - биомедициналық техниканың кіріс тізбектерін талдау әдістері.

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• Білу: -биомедициналық зерттеулерді жүргізу әдістері мен міндеттеріне сәйкес метрологиялық сипаттамалары, құрылымдық және электрлік параметрлері бойынша ең қажетті IP және электродтар конструкцияларының түрлері мен нұсқаларын таңдау; -медициналық-биологиялық жабдықтың құрамында қолданылатын IP және электродтармен профилактикалық, калибрлеу және жөндеу жұмыстарын жүргізу кезінде жақсы бағдарлану; - IP және электродтардың негізгі метрологиялық сипаттамаларын және электрондық келісу схемаларының элементтерін есептеңіз. Меңгеруі: - метрологиялық сипаттамаларды, құрылымдық және электрлік параметрлерді қанағаттандыратын медициналық-биологиялық зерттеулерді жүргізу әдістері мен міндеттеріне сәйкес IP және E конструкцияларының түрі мен нұсқасын таңдау дағдылары; - өлшеу түрлендіргіштерін және биомедициналық ақпаратты алу құралдарын есептеу және жобалау дағдылары; - биомедициналық техниканы биологиялық объектімен (пациентпен) ұштастыру құралдарын құру дағдылары. - ЖК және Э негізгі метрологиялық сипаттамаларын және электрондық келісу схемаларының элементтерін бағалау дағдылары.

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• Тұжырымдау мақсаттары мен міндеттері зерттеулер мен тәжірибелер қызмет көрсету медициналық техниканы әзірлеуге және талдау нұсқалары міндеттерді шешу зардаптарын болжау

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• Меңгеруі ағылшын кәсіби тілді, қабілетті болу, жұмысқа интернационалдық ортада ұйымдастыруға лингвистикалық қолдау халықаралық конференциялар, симпозиумдар, форумдар;

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• Зерттеп, талдап, ғылыми-техникалық ақпаратты, техникалық көрсеткіштері мен нәтижелерін зерттеу, жалпылау және жүйелеу

Оқыту әдістері

Интерактивті оқыту және мультимедиялық технологиялар Мультимедиялық презентациялар мен бейнематериалдар: медициналық құрылғылардың немесе биосигналдардың жұмысы сияқты күрделі техникалық процестерді түсіндіру үшін бейне дәрістерді, анимацияларды және модельдеулерді пайдалану. Виртуалды зертханалар: студенттерге нақты жабдықты қажет етпестен құрылғылар мен жүйелермен тәжірибе жасауға мүмкіндік беретін медициналық құрылғылармен модельдеу жасау.

Білім алушының білімін бағалау

Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.

Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты

Бағалау нысаны

Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:

• Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
• Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.

Қорытынды бағаны есептеу формуласы:

 

мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;

Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.

Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:

Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Биомедициналық инженерияға кіріспе
• Биологиялық сигналдардың негіздері
• Датчиктердің жұмыс принциптері
• Электродтар және электрофизиологиялық датчиктер
• Биосенсорлар және оларды медицинада қолдану
• Тыныс алуды бақылауға арналған сенсорлар
• Дене температурасын өлшеуге арналған сенсорлар
• Жүрек белсенділігін бақылау жүйелері
• Биомедициналық қосымшалардағы оптикалық сенсорлар
• Биомедицинадағы механикалық датчиктер
• Биомедициналық ақпаратты түрлендіру және өңдеу
• Биомедициналық қосымшалардағы деректерді өңдеу және визуализация жүйелері
• Биомедициналық датчиктер саласындағы заманауи әзірлемелер
• Биомедициналық датчиктердің даму перспективалары мен болашағы

Негізгі әдебиет

• 1. Richard C. Dorf (Ed.) The Electrical Engineering Handbook: Sensors, Nanoscience, Biomedical Engineering and Instruments. 1st Edition. CRC Press, 2016. – 392 p. 2. Kutz M. Biomedical Engineering and Design Handbook, Volumes I and II. 2 edition. - McGraw-Hill Professional: 2009. - 1600 p. 3. Биомедицинская измерительная техника: Учеб. пособие для вузов/Jl.В. Илясов. - М.: Высш. шк., 2007. - 342 е.: ил. ISBN 978-5-06-005535-1 4. Бердников А.В., Семко М.В., Широкова Ю.А. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы. Часть 1. Тех. методы и аппараты для экспресс-диагностики. Казань, 2004. 176 с. Методы и средства контроля физических и медико-биологических параметров 1. Zamorano J.L. The ESC Textbook of Cardiovascular Imaging. Springer, 2010. - 648 p. 2. Медицинские приборы. Разработка и применение. Ред. И.В. Камышко. М: Медицинская книга, 2004. - 720 с., ил. 3. Бердников А.В., Семко М.В., Широкова Ю.А. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы. Часть 1. Тех. методы и аппараты для экспресс-диагностики. Казань, 2004. - 176 с. 4. Joseph D. Bronzino, Donald R. Peterson. Biomedical Engineering Handbook, 4th Edition. CRC Press, 2015. – 5430 p. 5. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П. Биотехнические системы медицинского назначения. Учебник. Старый Оскол: ТНТ, 2016. 688 с. 6. Кореневский Н.А., Юлдашев З.М. Проектирование биотехнических систем медицинского назначения. Проектирование средств оценки состояния биообъектов. Учебник. Старый Оскол: ТНТ, 2017. 470 с. 7. Кореневский Н.А., Юлдашев З.М. Проектирование биотехнических систем медицинского назначения. Проектирование средств воздействия на биообъект. Учебник. Старый Оскол: ТНТ, 2017. 300 с. 8. Медицинские приборы. Разработка и Применение. Ред. И.В. Камышко. М - Медицинская книга, 2004, - 720 с., ил. 9. Richard C. Dorf (Ed.) The Electrical Engineering Handbook: Sensors, Nanoscience, Biomedical Engineering and Instruments. 1st Edition. CRC Press, 2016. – 392 p. ISBN 9781420003161

Қосымша әдебиеттер

• "Biomedical Sensors and Instruments" — B. R. Arora, S. K. Puri, "Medical Instrumentation: Application and Design" — John G. Webster, "Introduction to Biomedical Engineering" — John Enderle, Joseph Bronzino, "Biomedical Signal Processing and Signal Modeling" — S. Sanei, J. A. Chambers