Sensors and Converters of Biomedical Information

Description: Familiarization with primary devices for collecting medical and biological information. Study and analysis of various classes of biological information sensors, explanation of the physical principles of operation of these devices, classification of their designs and features, measurements in biology and medicine, the concept of a measuring transducer and comparison of the features of biomedical sensors. Critically evaluate and diagnose the use of sensors to provide engineering maintenance and support to systems, instruments, and devices.

Amount of credits: 5

Пререквизиты:

• Introduction to engineering

Course Workload:

Component: University component

Cycle: Base disciplines

Goal

• The objectives of the discipline are to familiarize students with the primary devices for taking medical and biological information about the main manifestations of life processes: mechanical, biochemical, etc.; familiarization with various classes of biological information sensors (DBI), the physical principles of operation of these devices, their designs and features of application in biomedical practice and research.

Objective

• - физическая природа биомедицинских сигналов; - датчик (сенсор, от англ. sensor) — понятие в системах управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал; - классификация датчиков по виду выходных величин, -классификация по измеряемому параметру; -датчики артериального давления; -контактные, бесконтактные.

Learning outcome: knowledge and understanding

• To know: - features of biological objects as objects of research; - the main types and design options of IP and electrodes; - the basic physical principles underlying the work of the IP; - metrological characteristics, methods and exemplary means for testing, checking and calibration of IP and E; - the main problems that arise when coordinating the IP with the measuring circuit, and the ways of such coordination; - methods of analysis of input circuits of biomedical equipment.

Learning outcome: applying knowledge and understanding

• Be able to: - in accordance with the methods and tasks of conducting biomedical research, select the types and variants of IP and electrode designs that are most necessary in terms of metrological characteristics, structural and electrical parameters; - be well oriented when carrying out preventive, calibration and repair measures with IP and electrodes used as part of medical and biological equipment; - calculate the main metrological characteristics of IP and electrodes and elements of electronic matching circuits. Own: - skills in choosing the type and variant of IP and E structures in accordance with the methods and tasks of conducting biomedical research satisfying metrological characteristics, structural and electrical parameters; - calculation and design skills of measuring transducers and biomedical information retrieval tools; - skills of constructing means of coupling biomedical equipment with a biological object (patient). - skills in assessing the basic metrological characteristics of IP and E and elements of electronic matching circuits.

Learning outcome: formation of judgments

• Формулировать цели и задачи исследований и практик обслуживания медицинской техники, разрабатывать и анализировать варианты решения задач, прогнозировать последствия

Learning outcome: communicative abilities

• Владеть английским профессиональным языком, быть способным к работе в интернациональной среде, организовывать лингвистическую поддержку международных конференций, симпозиумов, форумов;

Learning outcome: learning skills or learning abilities

• Изучать и анализировать научно-техническую информацию, технические показатели и результаты исследований, обобщать и систематизировать их;

Key reading

• 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