6. Построение переходной характеристики САУ. Определение количественных показателей САУ.

7. Дискретные САУ. Передаточные функции дискретных САУ и типовых динамических звеньев.

8. Моделирование дискретных САУ. Программная реализация типовых динамических звеньев.

9. Типовые регуляторы ЛИ и ПИД-регулирование. Микропроцессоры в САУ.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Теория автоматического управления / Под ред. . Ч.1.- М.: Высш. шк., 1986.

2. Иващенко регулирование. – М.: Машиностроение, 1978.

3. Биологическая кибернетика / Под ред. . – М.: Высш. шк., 1977.

4. Инженерная физиология и моделирование систем организма / Под ред. . – М.: Наука, 1987.

5. , Вайль управление физиологическими функциями организма в условиях патологии. – М.: Медицина, 1978.

Дополнительная

1. , Моякин управление. – М.: Наука, 1972.

2. Теория регулирования и биологические системы.- М.: Мир, 1968.

3. Милсум Дж. Анализ биологических систем управления. – М.: Мир, 1968.

4. Биотехнические системы / Под ред. .-Л.: ЛГУ, 1981.

5. и др. «Миотон» в управлении движения. - Киев: Наук. думка, 1980.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-043/тип.

БИОМЕДИЦИНСКИЕ СЕНСОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

, заведующий ЛАИ ИЭ Национальной академии наук Беларуси, доцент, кандидат технических наук;

, старший преподаватель кафедры электронной техники и технологии Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Рецензенты:

, доцент кафедры интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет», кандидат технических наук;

Кафедра гастроэнтерологии и нутрициологии Учреждения образования «Белорусская медицинская академия последипломного образования», (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронной техники и технологии Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);

Научно-методическим советом по группе специальностей ІКонструкции радиоэлектронных средств УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Биомедицинские сенсоры и преобразователи» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений.

Цель изучения дисциплины — получение знаний о принципах построения, о работе и применении биомедицинских сенсоров и измерительных преобразователей, а также приобретение навыков их расчета и конструирования. Предмет дисциплины - построение и структура биомедицинских сенсоров, электродов и измерительных преобразователей для диагностической и лечебной медицинской аппаратуры, конструктивно-технологические особенности, метрология, производство и эксплуатация.

Поставленная цель достигается путём изучения:

- физических принципов, заложенных в основу биосенсоров и измерительных преобразователей (БСИП);

- структурных и функциональных схем преобразователей;

- конструктивных особенностей преобразователей как элементов медицинской аппаратуры;

- аналитического представления измерительной процедуры и метрологических характеристик.

В результате освоения дисциплины «Биомедицинские сенсоры и преобразователи» студент должен:

знать:

- требования к биомедицинским датчикам и измерительным преобразователям для контроля различных физиологических параметров;

- методы отвода сигналов от биообъекта и их сравнительные свойства;

- конструкции, характеристики и особенности применения биомедицинских электродов;

- особенности построения входных цепей биомедицинских приборов для регистрации биосигналов;

- принципы построения и конструирования усилителей биосигналов;

- принцип действия БСИП для съема различных неэлектрофизиологических параметров;

- материалы, применяемые при конструировании различных БСИП;

- принципы построения измерительных преобразователей аналоговых биосигналов в цифровой код;

- помехи, возникающие при съеме биоинформации различными сенсорами и способы борьбы с ними;

- вопросы метрологического обеспечения и испытания БСИП;

уметь характеризовать:

- физические и электрические процессы, происходящие при съеме биоэлектрической и биомагнитной активности с помощью электродов;

- во входных цепях, в усилителях, в измерительных преобразователях аналоговых биосигналов в цифровой код, в устройствах обработки, в биомедицинских приборах для регистрации биосигналов;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

уметь анализировать:

- исходные данные для проектирования биомедицинских датчиков и измерительных преобразователей для контроля различных физиологических параметров;

приобрести навыки:

- проектирования БСИП основных физиологических параметров;;

- построения и конструирования усилителей биосигналов;

- анализа технических характеристик БСИП и выбора наиболее подходящих из них с учетом специфики регистрируемого физиологического процесса;

- измерения характеристик основных типов датчиков согласно утвержденным методикам;

- оформления конструкторской документации на БСИП.

Программа рассчитана на объем 85 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 51 час, лабораторных работ – 17 часов, практических занятий – 17 часов.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных из курсов «Основы анатомии, физиологии и патологии», «Биомедицинская физика и механика», «Основы радиоэлектроники», «Аналоговая системотехника СМЭ», «Цифровая и импульсная техника», «Микропроцессоры в СМЭ», «Приборы и системы функциональной диагностики», «Электронная лечебная аппаратура», «Электронные средства лабораторной диагностики и экологического контроля», «Элементная база СМЭ» а также других общетехнических дисциплин.

Изучение дисциплины предусматривает систематическую самостоятельную работу студентов со специальной технической литературой, патентной информацией, последними достижениями науки и техники, отражёнными в таких журналах, как «Автометрия», «Современная медицина», «Техника и наука», «Биомедицинская радиоэлектроника», «Измерительная техника» и др., а также использование технических средств обучения.

Дисциплина является базовой для следующих за ней дисциплин учебного плана, в том числе специальных дисциплин.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Основные метрологические и технические характеристики БСИП

Тема 1.1. Метрологические и технические характеристики СИП

Передаточная характеристика, статическая характеристика преобразования (градуировочная характеристика). Погрешности и классы точности ИП. Динамические характеристики ИП.

Тема 1.2. Естественные пределы точности измерений

с помощью СИП

Шумы. Повышение точности и помехоустойчивости ИП. Методы уменьшения погpешностей. Стабилизация pеальной хаpактеpистики ИП. Компенсация погpешности. Коppекция погpешностей. Уменьшение динамической погpешности. Повышение помехоустойчивости ИП.

Раздел 2.Общие принципы построения ИП неэлектрофизиологических величин

Тема 2.1. Структурные схемы приборов для измерения неэлектрических величин

Последовательное соединение ИП и его характеристики. Параллельное соединение ИП и его особенности. Дифференциальная схема соединения ИП и ее свойства. Логарифмическая схема соединения ИП и ее применение.

Тема 2.2. Компенсационная схема соединения ИП,

ее функционирование и использование

Обобщенные схемы включения ИП параметрического и генераторного типов.

Раздел 3. СИП неэлектрических величин

Тема 3.1. Резистивные сенсоры и измерительные преобразователи

Реостатные преобразователи: принцип действия и конструкция. Потенциометрическая схема включения реостатного преобразователя. Расчетные соотношения. Влияние нагрузки. Тензорезисторные сенсоры и преобразователи: принцип действия и конструкция. Объемный и пленочный деформируемые резистивные элементы. Схемы включения в неравновесный мост и компенсационную схему. Погрешность тензорезисторного преобразователя.

Тема 3.2. Емкостные и пьезоэлектрические ИП

Принцип действия и конструкции емкостных ИП. Схемы включения недифференциального и дифференциального емкостных преобразователей. Погрешность емкостного преобразователя. Особенности применения емкостных преобразователей.

Тема 3.3. Пьезоэлектрические преобразователи

Прямой пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектрические материалы: кварц, пьезоэлектрическая керамика. Принцип действия пьезоэлектрического преобразователя. Расчетные соотношения. Погрешность пьезоэлектрического преобразователя.

Тема 3.4. Пьезорезистивные сенсоры

Химически селективные пьезоэлектрические биосенсоры на основе использования поверхностных и объемных акустических волн. Конструирование и технология пьезосенсоров.

Раздел 4. Электромагнитные измерительные преобразователи

Тема 4.1. Индуктивные преобразователи: принцип

действия и конструкция

Схемы включения индуктивных измерительных преобразователей. Рассчетные формулы. Погрешности индуктивных преобразователей. Трансформаторные преобразователи: принцип действия и конструкция. Схемы включения. Погрешности трансформаторных преобразователей. Индукционные преобразователи: принцип действия и конструкция. Схемы включения. Погрешности индуктивных преобразователей.

Тема 4.2. Магнитоупругие преобразователи: принцип

действия и конструкция

Схемы включения. Погрешности индуктивных преобразователей.

Раздел 5. Магниточувствительные сенсоры

и преобразователи

Тема 5.1. Измерение магнитного потока, магнитной индукции

и напряженности магнитного поля

Использование измерительной катушки. Сенсоры на основе эффекта Холла. Устройство, принцип работы и схема включения элементов Холла. ИС с интегральными элементами Холла. Магниточувствительные полевые транзисторы, биполярные магнитодиоды и магнитотранзисторы: принцип построения, интегральные конструкции, параметры и применение. Магниточувствительные преобразователи на основе ядерного магнитного резонанса.

Раздел 6. Сенсоры и преобразователи температуры

Тема 6.1. Классификация тепловых преобразователей

Термоэлектрические преобразователи: принцип действия и конструкция. Схемы включения. Погрешности термоэлектрических преобразователей. Измерение термоЭДС милливольтметром, введение поправки на температуру свободных концов. Компенсационный метод измерения термоЭДС. Особенности построения усилителей сигналов термопар, подавление помех, обеспечение точности, компенсация температуры свободных концов термопар.

Тема 6.2. Термометры сопротивления

Металлические термометры сопротивления: принцип действия, конструкции, особенности измерения сопротивления, схемы включения. Компенсационный метод измерения сопротивлений.

Тема 6.3. Полупроводниковые терморезисторы (термисторы)

Принцип действия, конструкции, параметры, схемы включения, применение. Использование кремниевых диодов в качестве датчиков температуры. ИС-датчики температуры. Кварцевые термометры. Примеры конструктивного исполнения датчиков для измерения температуры тела.

Раздел 7. Оптоэлектронные сенсоры и преобразователи

Тема 7.1. Общие принципы построения и классификация оптоэлектронных преобразователей и их характеристики

Фотоэлектрические преобразователи (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и др.): принцип действия, основные параметры, особенности применения и схемы их включения. Дифференциальные схемы включения с двумя и одним преобразователем. Волоконно-оптические датчики: принцип действия, типы, воспринимаемые физические величины. Направления применения оптоэлектронных датчиков в медицине и биологии. Эффекты, используемые в оптоэлектронных биосенсорах. Позиционно-чувствительные сенсоры. Детекторы цвета. Химически селективный волоконно-оптический сенсор.

Раздел 8. Измерение неэлектрофизиологических параметров

Тема 8.1. Общие принципы измерения неэлектрофизиологических величин

Общие принципы и закономерности преобразования механических величин в электрические. Использование свойств упругости материалов. Принципы преобразования, основанные на деформации. Принципы преобразования, основанные на (механическом) напряжении материалов.

Тема 8.2. Конструктивно-технологические варианты реализации механических сенсоров

Обычная (традиционная) технология, основанная на классических методах конструирования, подетального изготовления и сборки. Использование толстопленочной технологии для изготовления датчиков механических величин. Применение фотолитографической кремниевой технологии для изготовления механически чувствительных микроминиатюрных сенсоров.

Тема 8.3. Измерение основных механических величин

Измерение положения и перемещения. Измерение силы. Измерение скорости и ускорения. Примеры конструкций датчиков и преобразователей. Акселерометры. Принцип действия современных акселерометров, основные соотношения. Акселерометры, основанные на измерении деформации и на измерении напряжения чувствительного элемента - мембраны.

Тема 8.4. Измерение давления, расхода жидкостей и газов

Методы и средства измерения давления и разности давлений. Мембраны и их использование в сенсорах давления. Основные физико-математические закономерности, описывающие работу гибкой однородной мембраны при действии на нее давления. Мембранные датчики давления, основанные на измерении деформации мембраны. Использование тензорезисторов для измерения деформации мембраны.

Тема 8.5. Мембранный датчик с измерением емкости мембраны относительно неподвижного электрода

Пример конструкции, параметры и схема включения интегрального емкостного датчика давления. Принципы построения и характеристики современных кремниевых сенсоров давления. Оптико-волоконный датчик давления, основанный на измерении деформации мембраны.

Тема 8.6. Датчики давления, основанные на измерении механического напряжения в материале

Принципы их построения, используемые физические эффекты. Использование пьезорезисторов для измерения величины механического напряжения в мембране при ее изгибе под действием внешнего давления. Использование ПАВ для измерения напряжения в мембране.

Тема 8.7. Особенности корпусов интегральных датчиков давления

Компенсация влияния температуры на точность измерения. Измерение расхода жидкостей и газов: основы теории, тахометрические, электромагнитные, ультразвуковые и другие датчики потока.

Раздел 9. Датчики параметров сердечно-сосудистой системы

Тема 9.1. Хаpактеpистики деятельности

сердечно-сосудистой системы

Датчики периферического пульса. Преобразователи для регистрации шумов сердца и фонокардиограмм. Электромагнитные датчики для регистрации сейсмокардиограммы. Датчики для кинетокардиографии. Измерительные преобразователи артериального давления. Фотодатчики кровенаполнения для измерения кровяного давления в периферических артериях. Применение индуктивных, емкостных и других датчиков для измерения абсолютного давления.

Тема 9.2. Преобразователи для прямого измерения внутрисосудистого давления крови и давления в полостях сердца

ИП для измерения внутричерепного давления.

Тема 9.3. ИП для механической плетизмографии

Электромагнитные и ультразвуковые датчики кровотока. Лазерный измеритель скорости кровотока. Датчики насыщенности крови кислородом.

Раздел 10. Датчики параметров системы дыхания

Тема 10.1. Характеристики внешнего и тканевого дыхания

Датчики частоты дыхания: контактные, резистивные, пневматические - принцип действия, свойства. Датчик, фиксирующий изменения температуры потока воздуха в верхних дыхательных путях. Турбинный датчик для измеpения объема вдыхаемого в выдыхаемого воздуха: конструкция, параметры. Фотометрический датчик процентного содержания оксигемоглобина в периферической артериальной крови.

Раздел 11. Электрохимические биосенсоры, электрохимические электроды и микроэлектроды

Тема 11.1. Электрохимические биосенсоры

Теоретические основы функционирования электрохимических сенсоров. Типы электрохимических сенсоров. Электролитический полуэлемент (полуячейка).

Тема 11.2. Потенциометрия

Уравнение Нернста. Образцовые электроды: водородный, каломельный, серебряно-хлорсеребряный. Мембранные ион-селективные электроды. Стеклянные электроды. Ионно-обменные мембраны. Газовые электроды. Вольтометрия. Теоретические основы. Схема трехэлектродной установки для вольтометрии. Типовые экспериментальные характеристики. Амперометрия в электрохимических ячейках. Кондуктометрия. Теоретические основы. Измерение проводимости.

Тема 11.3. Кондуктометрическая ячейка, ее

эквивалентная схема и параметры

Применение кондуктометрии. Примеры кондуктометрических ячеек. Измерения биоимпеданса. Техника, эквивалентная схема, типовые результаты. Ферментные и иммунные сенсоры: принцип действия, примеры реализации.

Тема 11.4 Планарные электрохимические биосенсоры

Планарные электрохимические сенсоры. Сравнение классической, толстопленочной, тонкопленочной и полупроводниковой технологий. Технология мембран. Планарные потенциометрические сенсоры. Типовая конструкция ион-селективного полевого транзистора. Теоретические основы функционирования, базовая схема включения и использование. Планарные амперометрические сенсоры. Базовая структура сенсора кислорода и его характеристики. Датчик глюкозы. Планарные кондуктометрические сенсоры: базовая структура, типовые характеристики, схема включения.

Тема 11.5 Биомедицинские электроды и их применение

Классификация биоэлектродов и требования к ним. Структура контакта «электрод-кожа». Процессы, происходящие в контакте «электрод-кожа». Образование гальванической ЭДС. Поляризация электродов. Измерение электродных потенциалов. Схема измерения. Уравнение Нерста. Нормативные документы по электродам.

Тема 11.6. Эквивалентная схема кожно-электродного

контакта и ее параметры

Металлические, емкостные, резистивно-емкостные и резистивные электроды. Частотные зависимости кожно-электродного импеданса. Конструкции электродов различных типов, используемые материалы, характеристики. Принципы применения электродов в клинической практике. Выбор наиболее подходящего типа и конструкции электрода с учетом особенностей регистрируемого процесса. Электродные пасты и жидкости. Электродные артефакты, их обнаружение и устранение. Электродные провода.

Тема 11.7. Микроэлектроды

Назначение микроэлектродов и область их применения. Конструкции микроэлектродов, используемые материалы, изготовление. Металлические и стеклянные микроэлектроды и их характеристики. Технология изготовления электродов. Заточка микроэлектродов. Дополнительные средства микроэлектродной техники (прижимы, фиксаторы, манипуляторы). Особенности использования и эксплуатации микроэлектродов. Перспективные многоканальные микроэлектродные структуры для проведения активных микроисследований в нейромедицине.

Раздел 12. Вторичные измерительные преобразователи

и биотелеметрические системы

Тема 12.1. Усилители биосигналов (УБС)

Особенности биоэлектрических генераторов и их учет при проектировании УБС. Методы отвода биосигналов с помощью электродов. Монополярное (однополюсное) и биполярное (двухполюсное) отведения: сущность, условия и примеры применения. Схема отведения с искусственным ("усредненным") общим электродом. Взаимодействие входных цепей УБС с объектом. Искажения биосигналов при их съеме. Помехи, действующие на входе УБС. Методы борьбы с помехами во входных цепях. Характеристики УБС по отношению к полезному сигналу и по отношению к помехам. Синфазные помехи. Коэффициент ослабления синфазного сигнала.

Тема 12.2. Схемотехнические принципы построения и расчет УБС на базе операционных усилителей и интегральных измерительных усилителей

Источники ошибок в УБС и их устранение (компенсация). Усилители биосигналов с гальваническим разделением входа и выхода. Особенности конструирования УБС. Экранирование и заземление УБС.

Тема 12.3. Масштабирующие, нормализующие

и коммутирующие ИП

Нормализация, масштабирование и коммутация измерительных сигналов. Масштабирующие ИП: построение, функционирование. Принципы построения и работы нормализующих преобразователей. Унификация выходных сигналов ИП. Коммутирующие ИП: назначение, разновидности, построение, элементы. Аналоговые ключи и мультиплексоры: типы, сравнительные характеристики, применение. Схемы выборки-хранения: назначение, параметры, схемотехника.

Тема 12.4. Аналого-цифровые преобразователи

Назначение и применение АЦП в системах сбора и обработки биомедицинской информации. Классификация и основные метрологические параметры АЦП. Принципы построения АЦП различных типов и их сравнительные характеристики. Интегральные АЦП. Проектирование АЦП биоэлектрических сигналов. Выбор типа АЦП.

Тема 12.5. Цифроаналоговые преобразователи

Назначение и применение ЦАП в средствах медицинской электроники. Классификация и основные метрологические параметры ЦАП. Принципы построения ЦАП различных типов. Интегральные ЦАП. Особенности проектирования ЦАП.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Электроды для биомедицинских измерений.

2. Пьезоэлектрические преобразователи для регистрации физиологических параметров.

3. Усилители биоэлектрических сигналов.

4. Измерительные преобразователи сигналов в цифровой код.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Проектирование и расчет измерительных цепей индуктивных и емкостных преобразователей.

2. Расчет вторичных цепей на операционных усилителях.

3. Расчет схем с оптоэлектронными сенсорами.

4. Расчет преобразователей механических величин.

5. Проектирование преобразователей давления и расхода.

6. Расчет электрохимических преобразователей.

7. Расчет УБС.

8. Проектирование нормализующих, масштабирующих и коммутирующих вторичных преобразователей.

9. Проектирование АЦП биоэлектрических сигналов.

литература

Основная

1. Теория и проектирование диагностической электронно-медицинской

аппаратуры: Учеб. пособие/ и др.- Л.: ЛГУ, 1980.

2. Микрокомпьютерные медицинские системы: Проектирование и применение / Под ред. У. Томпинкса. - М.: Мир, 1983.

3. Бакалов биотелеметрии. - Л.: Наука, 1983.

4. , Миррахимов аспекты биотелеметрии. - Фрунзе: Илим, 1979.

5. Жуковский электронные системы. - М.: Медицина, 1976.

6. Биологическая телеметрия/ Под ред. . - М.: 1971.

7. Применение высокочувствительных усилителей постоянного тока для физиологических целей. - Л.: Наука, 1969.

8. Утямишев аппаратура для исследования физиологических процессов.- М.: Энергия, 1969.

9. Водолазский техники клинической электрографии.- М.: Медицина, 1966.

10. , Кореневский и фотометрическая медицинская техника. - М.: Высш. шк., 2002.

Дополнительная

1. Ремизов и биологическая физика. - М.: Высш. шк., 1987.

2. Лакомкин . - М.: Высш. шк., 1977.

3. Современные методы биофизических исследований: Практикум по биофизике / Под ред. . - М.: Высш. шк., 1988.

4. , Логинов усилители бионапряжений с гальваническим разделением входа и выхода. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. и др. Борьба со специфическими помехами в биотелеметрии// Отбор и передача информации. 1979. Вып. 58. С. 101-107.

6. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения: Пер. с англ./ Л. Кромвелл и др.- М.: Радио и связь, 1981.

7. Электроника в медицине: Пер. с венг. - М.: Сов. радио, 1980.

8. Персон в исследованиях человека. - М., 1969.

9. Волошин методы исследования головного мозга в эксперименте.- Киев: Наук. думка, 1987.

10. , Миррахимов проблемы биотелеметрии.- М.: Фрунзе: Илим, 1978.

11. , , Школин -цифровые преобразователи / Под ред. . - М.: Сов. радио, 1980.

12. Носов .- М.: Радио и связь, 1989.

13. Волоконно-оптические датчики / Пер. с яп.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.

14. Измеpение электpических и неэлектpических величин: Учеб. пособие для вузов / Под общ. pед. H. H. Евтихиева.- М.:Энеpгоатомиздат, 1990.

15. , Теp-Хачатуpов pительная техника: Учеб. пособие для техн. вузов.- М.: Высш. шк., 1991.

16. Гаpет П. Аналоговые устpойства для микропроцессоров и мини - ЭВМ.- М.: Миp, 1981.

17. Гутников pальная электpоника в измеpительных устpойствах.- Л.: Энеpгия, 1980.

18. -И. Методы физических изменений. - М.: Миp, 1989.

19. Методы электpических измеpений: Учеб. пособие для вузов /Л. Г. Жуpавин и дp.; Под pед. . - Л.: Энеpгоатомиздат, 1990.

20. Пpибоpы и методы измеpения электpических величин. - М.: Высш. шк. 1989.

21. Баевский измерения в космосе. - М.: Наука, 1970.

22. Орлов измерения параметров биообъектов и биопроб.- М.: МГТУ, 1989.

23. Аш Ж. и др. Датчики измерительных систем: В 2 кн. - М.: Мир, 1992.

24. Датчики.- М.: Мир, 1989.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-044/тип.

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

Рецензенты:

Кафедра гастроэнтерологии и нутрициологии Учреждения образования «Белорусская медицинская академия последипломного образования» (протокол
от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Приборы и системы функциональной диагностики» разработана в соответствии с Образовательным стандартом Д РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений.

Предмет дисциплины - медицинские аспекты измерения биологических параметров организма человека, диагностические возможности измерений, построение и структура измерительно-диагностической аппаратуры.

Цель преподавания дисциплины – получение знаний о технических методах функциональной диагностики, о теории и проектировании медицинской электронной измерительной аппаратуры.

Поставленная цель достигается путём изучения:

- принципа работы медицинской электронной измерительной аппаратуры;

- технических методов функциональной диагностики;

- методов построения и проектирования медицинской электронной измерительной аппаратуры.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных из курсов «Аналоговая схемотехника СМЭ», «Цифровая и импульсная техника», «Биомедицинские сенсоры и преобразователи», «Микропроцессоры в СМЭ», «Элементная база СМЭ», а также общенаучных и общепрофессиональных дисциплин.

Изучение дисциплины предусматривает систематическую самостоятельную работу студентов со специальной технической литературой, патентной информацией, последними достижениями науки и техники, отражёнными в таких журналах, как «Автометрия», «Современная медицина», «Техника и наука», «Медицинская техника» и др., а также использование технических средств обучения.

В результате освоения дисциплины «Приборы и системы функциональной диагностики» студент должен:

знать:

- принципы работы медицинской электронной измерительной аппаратуры;

- конструктивно-технологические особенности аппаратуры;

- структуру и особенности диагностических методов, различающихся по функциональным, физическим и конструктивно-технологическим признакам;

уметь характеризовать:

- структуру и особенности диагностических методов и конструктивно-технологические особенности аппаратуры;

уметь анализировать:

- работу медицинской электронной измерительной аппаратуры и разрабатывать на основе анализа эффективные измерительные приборы.

приобрести навыки:

- проектирования электронных приборов и систем для диагностических целей.

Программа рассчитана на на 96 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 64 часа, лабораторных работ – 16 часов, практических занятий – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЕ

Тема 1.1. Основные направления электронной

медицинской аппаратуры

Измеряемые физиологические параметры человека. Обобщенная структура и компоненты медицинского электроизмерительного прибора и системы функциональной диагностики. Требования к электронной измерительно-диагностической аппаратуре.

Тема 1.2. Общие характеристики методических подходов

в медицине с использованием электронной

измерительной аппаратуры

Понятие о точности, специфичности и чувствительности методов; ложноположительные и ложноотрицательные значения.

Тема 1.3. Общие принципы построения диагностического процесса и место электронных измерений

Базовые медицинские принципы компьютерной информационной технологии.

Раздел 2. Физические методы в медицинской диагностике

Тема 2.1. Инфракрасная термография

Тепловое излучение человека.

Медицинское значение регистрации температуры тела человека. Понятие о скрининговых способах диагностики на примере измерения температуры тела человека.

Тема 2.2. Основные законы теплового излучения

Проблемы, связанные с излучательной и отражательной способностью объектов. Термодинамическое равновесие.

Тема 2.3. Системы термографии

Классификация систем термографии. Термографические системы с оптико-механическим сканированием. Способы сканирования.

Тема 2.4. Использование многоэлектронных приемников

Термографические системы на базе пировидиконов и видиконов. Измерение абсолютной температуры с помощью ИК-термографических систем. Обработка и регистрация термографических изображений.

Тема 2.5. Диагностические возможности термографии в медицине

Измерение температуры тела и кожных покровов. Методика термографии.

Тема 2.6. Рентгенотермография, УЗ-термография, импедансная термография и СВЧ-термография

Раздел 3. Ультразвуковая диагностическая аппаратура

Тема 3.1. Принципы построения аппаратуры УЗ-визуализации

Физические основы УЗ-диагностики, распространение УЗ-волн и их взаимодействие с биотканями. Основные представления по топической диагностике с использованием лучевой диагностики.

Тема 3.2. Генерация акустических полей и их структура

Пьезоэлектрические излучатели УЗ-волн. Многоэлементные преобразователи. Принципы формирования, фокусировки и сканирования УЗ-полей.

Тема 3.3. Приёмы измерения параметров ультразвука

Биологические аспекты воздействия ультразвука на организм. Характеристики акустического поля. Поглощение, рассеяние УЗ, влияние движения биоструктур.

Тема 3.4. Пьезоэлектрические устройства

Методы проведения измерений в точке. Измерение смещения. Измерение радиационного давления. Измерение с большой и малой мишенью. Калориметрия. Методы оптической дифракции. Измерение биологических экспозиций доз.

Тема 3.5. Эхоимпульсные методы визуализации и измерений

Режимы и методы сканирования. Обработка сигнала. Устройство отображения эхограмм. Клиническое применение и воздействие диагностического УЗ на биоткани. Перспективы развития УЗ-диагностики.

Тема 3.6. Доплеровские методы

Эффект Доплера. Зонд доплеровского прибора. Методы выделения информации о направлении потока. Импульсно-доплеровский измеритель скорости потока крови.

Раздел 4. Рентгеновская диагностическая аппаратура

Тема 4.1. Общие принципы построения

рентгенодиагностических систем

Взаимодействие рентгеновского излучения с биотканями. Формирование рентгеновского изображения и основные его характеристики. Рентгеновские трубки: конструкции и их характеристики. Спектры рентгеновского излучения.

Тема 4.2. Приемники рентгеновского изображения

и их характеристики

Пленки и экраны. Ксерорентгенография, ионография и люминесцентная рентгенография. Усилитель рентгеновского изображения. Цифровая рентгенография. Новые методы регистраций рентгеновского изображения. Вопросы безопасности пациента и оператора.

Раздел 5. Компьютерная томография

Тема 5.1. Общие принципы построения рентгеновских КТ

Принципы получения изображений заданных сечений. Поколения рентгеновских томографов. Характеристики детекторов и механических узлов. Устройства предварительной обработки информации. Вычислительная система и спецпроцессор. Варианты практического использования КТ в диагностике.

Раздел 6. Радиоизотопная диагностика

Тема 6.1. Сущность РИ

Аппаратура для получения радиоизотопных изображений. Узлы аппаратуры. Выбор радиоизотопа.

Тема 6.2. Пределы и возможности РИД

Функциональные методы исследования с использованием соединений, меченых изотопами.

Тема 6.3. Статическая и динамическая планарная сцинтиграфия, оценка функционального состояния внутренних органов

на основе динамической сцинтиграфии

Эмиссионная компьютерная томография: варианты ЭКТ, физическая сущность, методы реконструкции ЭКГ-изображений. Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ): контроль качества и оценки характеристик РИД-аппаратуры. Клинические применения РИД.

Раздел 7. Методы и аппаратура радиоспектроскопии

Тема 7.1. Электронный парамагнитный резонанс: физическая сущность метода, принцип построения спектрометров ЭПР

Характеристика аппаратуры. Структура и параметры спектров ЭПР. Применение ЭПР в биологии.

Тема 7.2. ЯМР

Физика ЯМР. Построение и работа ЯМР - спектрометра и томографа. Применение ЯМР в биологии и медицине.

Раздел 8. Биомагнитные измерения и диагностика

Тема 8.1. Природа биомагнитных полей организма и возможность их использования для диагностики состояния организма

Методы измерений биомагнитных полей (основные типы магнитометров). Сквид-магнитометр: принцип действия, типы, узлы, основные характеристики. Применение магнитометрии.

Раздел 9. Электрокардиография

Тема 9.1. Требования к аппаратуре

Электрическая ось сердца и отведения ЭКГ. Размещение электродов. Стандартные типы отведений ЭКГ.

Тема 9.2. Основные блоки и органы управления электрокардиографа

Помехи и артефакты, действующие при снятии ЭКГ и их устранение. Кодирование и монтаж ЭКГ. Специальные типы электрокардиографа: многоканальные, векторные, для испытаний под нагрузкой с непрерывной записью на магнитофон, фонокардиографы. Обработка ЭКГ на ЭВМ.

Раздел 10. Электромиографическая аппаратура

Тема 10.1. Сущность электромиографии (ЭМ)

Зависимость формы и параметров электромиограммы от двигательной активности и патологии. Общая структура и принципы построения ЭМ аппаратуры. Характеристики электромиограммы и требования к аппаратуре. Отводящие электроды для снятия ЭМГ: требования, разновидности, способы отведения ЭМГ.

Тема 10.2. Методы количественного анализа ЭМГ

Автоматическая оценка электрической активности мышц. Способы регистрации ЭМГ.

Раздел 11. Электроэнцефалография

Тема 11.1. Электрофизиологическая природа ЭЭГ

Характерные составляющие волны ЭЭГ, их параметры и условия наблюдения. Методика и аппаратура ЭЭГ. Размещение электродов и способы отведений в ЭЭГ. Электроды для ЭЭГ: требования к ним, типы, конструкции, параметры электродов. Блоки и узлы современной ЭЭГ-аппаратуры. Особенности ее эксплуатации.

Тема 11.2. Влияние на ЭЭГ функционального состояния организма

Примеры ЭЭГ. Клиническое применение ЭЭГ. Методы анализа ЭЭГ. Автоматизация анализа ЭЭГ.

Раздел 12. Импедансная реоплетизмография (ИРПГ)

Тема 12.1. Биофизические основы ИРПГ

Зависимость импеданса биологических тканей( объектов) от частоты тока и свойств биологического объекта.

Тема 12.2. Технические методы регистрации ИРПГ

Электроды для РПГ. Уменьшение влияния помех, артефактов, повышение точности измерений. Методы калибровки реограмм. Многоканальная реоплетизмография. Вектор-реография. Элементы методики анализа РПГ. Использование метода РПГ в системах медицинской диагностики. Нахождения физиологических параметров по РПГ. Принципы автоматического анализа РПГ.

Раздел 13. Методы и приборы для исследования функционального состояния сердечно-сосудистой системы

Тема 13.1. Электрокардиография

Методика и аппаратура электрокардиографических исследований. Помехи электрокардиографических исследований. Векторный анализ электрокардиограммы. Патологические изменения электрокардиограммы. Функциональная электрокардиография. Пробы, оценивающие функциональное состояние сердца.

Тема 13.2. Другие методы исследования сердца

Электрокимография. Кардиография. Динамокардиография. Механокардиография. Ангикардиография.

Тема 13.4. Методы исследования функционального

состояния сосудов

Каронография, сфигмография, плетизмография, реография, флебография, электрорентгенография.

Тема 13.5. Косвенные и прямые методы измерения давления крови

Метод аускультации-прослушивания токов Короткова. Метод прощупывания. Автоматизация косвенных измерений давления крови. Прямые методы измерения давления крови.

Тема 13.6. Измерители частоты пульса

Структурные схемы, применяемые преобразователи. Определение минутного объема крови (МОК) методом разведения индикаторов.

Раздел 14. Методы и аппаратура исследования системы дыхания

Тема 14.1. Основные понятия

Механические характеристики дыхательной системы и их графическое представление. Методы и приборы для измерения механических параметров дыхательной системы. Спирометры: принципы работы, разновидности, основные элементы; спирограмма и ее расшифровка. Электронные спирометры.

Тема 14.2. Аппаратура для исследования функций внешнЕй дыхательной СИСТЕМЫ

Спирометры, спироанеометры. Электронная аппаратура для импульсной регистратуры легочной вентиляции с помощью скоростных крыльчатых датчиков. Универсальная аппаратура для исследований функций внешних дыхательных систем. Импедансные пневмографы.

Раздел 15. Технические методы функциональной диагностики пищеварительной системы

Тема 15.1. Органы, входящие в пищеварительную систему,

и параметры их активности

Методы исследования пищеварительной системы. Эндоскопия. Разновидности эндоскопов. Волоконные эндоскопы: устройство, характеристики, применение.

Тема 15.2. Основные функции органов пищеварения

и методы их исследования

Электрогастрография: основы, техническая реализация. Отведение биопотенциалов желудка. Характеристики биопотенциала желудка. Устройство и характеристики электрогастрографа.

Тема 15.3. Регистрация внутрижелудочного давления

Методы и техническая реализация. Способы определения эвакуаторной способности желудка. Особенности и методы диагностирования состояния других органов пищеварительной системы.

Раздел 16. Физико-оптические методы и устройства

для исследования зрения

Тема 16.1. Основные зрительные функции, их физический смысл

Методы исследования разрешающей способности (остроты) зрения. Субъективная визометрия. Технические средства исследования остроты зрения. Визоконтрастометрия.

Тема 16.2. Исследование поля зрения

Периметрия. Кампиметрия и исследование КЧСМ. Методы определения световой и цветовой чувствительности.

Тема 16.3. Измерение внутриглазного давления (ВГД)

Применение компьютеров для анализа нарушений функций зрения.

Раздел 17. Электрофизиологические методы исследования зрения

Тема 17.1. Основные электрофизиологические методы исследования зрения

Электроретинография. Происхождение ЭРГ и элементы структуры ЭРГ. Методика регистрации ЭРГ. Типы ЭРГ. Виды ЭРГ по форме и связь с патологией. Аппаратура для снятия ЭРГ.

Тема 17.2 Электроокулография

Методика снятия ЭОГ. Амплитудно-временные диагностические показатели ЭОГ. Аппаратура для снятия ЭОГ. Объективная визометрия и визоконтрастометрия.

Тема 17.3. Использование математических методов,

МП и компьютеров в обработке, интерпретации электрофизиологических характеристик

и для моделирования органа зрения

Раздел 18. Методы и устройства для исследования

и диагностики органов слуха

Тема 18.1. Краткие сведения по физиологической акустике

Физические характеристики звуковых колебаний. Психоакустические характеристики слуха. Методы исследования слуха.

Тема 18.2. Акустическая импедансометрия, методики

и применение

Регистрация слуховых вызванных потенциалов (СВП). Импедансометры.

Тема 18.3 Приборы и устройства для исследования слуха

Аудиометры. Объективные аудиометры. Калибровка аудиометров. Акустические камеры для аудиометрических исследований.

Раздел 19. Системы интенсивного наблюдения

Тема 19.1. Назначение СИн

Классы СИН. Разновидности СИН.

Тема 19.2. Общая структура СИН

Требование и характеристики составных частей СИН. Типовые контролируемые физиологические параметры. Особенности, алгоритмы и схемы измерения и регистрации отдельных физиологических параметров в СИН.

Тема 19.3. Порядок разработки и метрологическое обеспечение измерительно-диагностической медицинской аппаратуры

Испытания измерительно-диагностической медицинской аппаратуры. Техника безопасности при работе с измерительно-диагностической медицинской аппаратурой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные тенденции развития электронного диагностического оборудования.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Исследование принципов построения, работы и характеристик миографа.

2. Исследование принципов построения, работы и характеристик реографа.

3. Исследование принципов построения, работы и характеристик системы для измерения параметров органов дыхания.

4. Исследование принципов построения, работы и характеристик базового, автоматизированного, многофункционального медицинского комплекса.

ПРИМЕРНЫЕ ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Характеристики приемников излучения. Вольт-амперные и временные характеристики. Шумы, чувствительность. Классификация и основные принципы работы.

2. Расчет электрического сигнала на приемнике излучения.

3. Пространственное и температурное разрешение термографических систем.

4. Получение изображения и измерение параметров.

5. Расчет отражения и прохождения УЗК при нормальном и наклонном падении на исследуемый объект.

6. Расчет прохождения УЗК через поликомпонентную структуру.

7. Измерение и определение характеристик диагностических систем.

8. Подавление синфазных помех устройства регистрации ЭКГ и расчет погрешностей дифференциальных усилителей.

ПРИМЕРНЫЕ ТЕМЫ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

1. Пульсометр.

2. Электрогастрограф.

3. Аудитометр цифровой.

4. Автоматический УЗ эхосканер.

5. Цифровой измеритель кровяного давления.

6. Электроэнцефалограф.

7. Многоканальный электрокардиограф.

8. Система сканирования рентгеновского томографа.

9. Система сбора данных рентгеновского томографа.

10. Эхоскоп акушерский.

11. Ангиографическая установка.

12. Программное обеспечение рентгенодиагностической установки.

13. Система для автоматизации анализа мышц.

14. Сверхпроводниковый магнитометр.

литература

Основная

1. Физика визуализации в медицине. Т.1 / Под ред. С. Уэбба.- М.: Мир, 1991.

2. Физика визуализации в медицине. Т.2 / Под ред. С. Уэбба. - М.: Мир,1991.

3. Применение ультразвука в медицине / Под ред. К. Хилла.- М.:Мир,1989.

4. Ремизов и биологическая физика. - М.: Высш. шк., 1987.

5. Современные методы биофизических исследований: Практикум по биофизике / Под ред. . - М.: Высш. шк.,1988.

6. и др. Биомагнитные измерения.- М.: Энергия, 1989.

7. , Рогачев методы функциональной диагностики дыхательной, нервно-мышечной и пищеварительной систем человека: Учеб. пособие.-Л., 1991.

8. , Туракулов подход при исследовании зрительной системы.- Ташкент: Фан, 1990.

9. , Кореневский и фотометрическая медицинская техника.- М.: Высш. шк., 2002.

Дополнительная

1. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения: Пер. с англ./ Л. Кромвелл и др.- М.: Радио и связь, 1981.

2. Мазурин термография. - Кишинев: Штиинца, 1984.

3. Технические средства рентгенодиагностики / Под ред. .-М., 1981.

4. Биопотенциалы мозга человека: Математический анализ/ Под ред. .- М.: Медицина, 1987.

5. и др. Методы и средства оперативной цифровой обработки изображений // Автометрия. 1984. №4. С.97

Методические пособия

1. , , Петрович практикум по курсу ПиС ФД. Ч. 1. - Мн., 1998.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-046/тип.

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛЕЧЕБНАЯ АППАРАТУРА

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

, доцент кафедры электронной техники и технологии Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

, доцент кафедры конструирования и производства приборов Учреждения образования «Белорусский национальный технический университет», кандидат технических наук;

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Электронная лечебная аппаратура» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений. Она предусматривает изучение принципов работы медицинских электронных аппаратов, их принципиальных и структурных схем, путей воздействия на организм человека с целью получения лечебного эффекта; изучение методов разработки и расчета параметров медицинских электронных аппаратов. Изучение дисциплины основано на знаниях, полученных студентами по следующим дисциплинам: «Физика» (электричество, магнетизм, оптика); «Техника СВЧ и КВЧ в медицинских приборах»; «Аналоговая схемотехника СМЭ»; «Цифровая и импульсная техника»; «Конструирование СМЭ».

В результате изучения дисциплины «Электронная лечебная аппаратура» студент должен:

знать:

- искусственные источники внешних лечебных воздействий;

- принципы построения и работы медицинских аппаратов, используемых для лечения заболеваний;

- конструктивно-технологические особенности медицинской аппаратуры;

уметь характеризовать:

- конкретные аппараты медицинской электроники, предназначенные для профилактики и лечения заболеваний;

- методы построения физиотерапевтических аппаратов и приборов;

уметь анализировать:

- медицинские аспекты воздействия физических факторов на организм человека при лечении и профилактике заболеваний;

приобрести навыки:

- эксплуатации и обслуживания существующей лечебной медицинской аппаратуры;

- разработки новых физиотерапевтических приборов и аппаратов.

Программа рассчитана на 140 учебных часов, в том числе 80 аудиторных часов занятий. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекции – 64 часа, лабораторные работы – 16 часов, практические занятия – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Аппаратура для лечения постоянным

и низкочастотным электрическим током

Тема 1.1. Классификация методов воздействия на организм

Медицинские аспекты действия физических факторов при лечении и профилактике заболеваний. Классификация методов и физической природы внешних воздействий на организм человека, используемых при лечении и профилактике заболеваний.

Тема 1.2. АППАРАТУРА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

Физическое обоснование гальванизации и электрофореза. Методика проведения процедур. Аппаратура для гальванизации и электрофореза. Схемы аппаратов общей гальванизации и электрофореза. Аппараты гальванизации и электрофореза полости рта.

Тема 1.3. ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

Электровозбудимость мышц. Классификация методов электростимуляции. Методики проведения процедур электростимуляциии. Конструкция электродов для электростимуляции. Виды сигналов электростимуляции. Прямоугольные импульсы, остроконечные импульсы, диадинамические токи, синусоидально-модулированные токи, сигналы Траберта 2-5. Особенности использования сигналов различной частоты и формы. Аппараты терапии остроконечными импульсами. Структурные и принципиальные электрические схемы портативных аппаратов чрескожной электростимуляции. Аппараты терапии ДДТ и СМТ. Выходные каскады аппаратов электростимуляции на основе источников тока и источников напряжения.

Тема 1.4. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ БИОЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОРЫ

Основы метода программного биоэлектрического управления движениями человека. Принципы построения систем. Синтез сигналов стимуляции, биоэлектрический образ движения и программы биоуправления. Системы электростимуляции с биотехнической обратной связью. Принципы построения систем с БТОС. Системы электростимуляции с автоматическим управлением частотой заполнения стимула, длительностью стимула.

Тема 1.5. электРостимуляция внутренних органов

Приборы и аппараты электростимуляции органов дыхания. Структурные схемы, методика проведения процедур. Приборы и аппараты электростимуляции мочевого пузыря, прямой кишки и анальных сфинктеров, желудочно-кишечного тракта. Конструкция электродов. Электрокардиостимуляторы. Типы кардиостимуляторов: асинхронные, Р-синхронизированные, R-запрещающие. Селектор R-зубцов электрокардиосигналов. Методы возбуждения и генераторы импульсов. Чрескожная электрокардиостимуляция. Дефибриляторы. Импульсные дефибриляторы, дефибриляторы переменного тока, синхронизированные дефибриляторы.

Тема 1.6. ЭЛЕКТРОАНАЛЬГЕЗИЯ

Физическое обоснование электроанальгезии. Аппараты лечебного электронаркоза. Аппараты для электроанальгезии. Аппараты электролазерной пунктуры. Физическое обоснование электросна. Структурные и принципиальные схемы. Виды сигналов для электросна. Приборы для рефлексотерапии и рефлексодиагностики. Особенности воздействия на биологически активные точки. Аппаратура для определения расположения активных точек на коже человека. Спайк-волна.

Раздел 2. МАГНИТОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Тема 2.1. иСТОЧНИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Механизм воздействия магнитного поля на организм. Магнитные свойства вещества. Разновидность магнитных полей. Особенности воздействия магнитного поля на различные участки человеческого тела. Твёрдые магниты, эластичные магниты, электромагнитные аппараты, магнитные жидкости, рассасывающие магниты. Индукторы. Катушки Гельмгольца, электромагниты. Расчёт параметров. Контроль магнитного поля. Технические характеристики промышленных магнитоизмерительных приборов. Физиологически активные точки. Допустимые границы применения магнитных полей в лечебной практике.

Тема 2.2. МАГНИТОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Медико-технические требования к современным аппаратам. Классификация современных магнитотерапевтических устройств. Магнитотерапевтические аппараты локального, распределенного, общего действия. Структурные схемы аппаратов. Системы комплексной магнитотерапии. Системы комплексной магнитотерапии. Методы и средства формирования сигналов управления излучателями. Применение электромагнитотерапевтических приборов в лечебной практике. Методология построения магнитотерапевтических комплексов и кабинетов. Аппараты, воздействующие низкочастотным магнитным полем. Применение магнитотерапевтических аппаратов в офтальмологии, для лечения уретритов, простатитов.

Раздел 3. АППАРАТУРА ДЛЯ ТЕРАПИИ ПОСТОЯННЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ И АЭРОИОНАМИ

Механизмы лечебного воздействия. Франклинизация. Генераторы аэроионов: электроэффлювиальные, радиоактивные, гидроаэроионизаторы, термические ионизаторы, фотоионизаторы. Аппараты для терапии аэрозолями. Конструкции аппаратов терапии аэрозолями. Меры безопасности в аппаратах электроаэрозольтерапии.

Раздел 4. ЭЛЕКТРОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ АППАРАТЫ

Аппараты для дарсонвализации и терапии токами надтональной частоты. Дарсонвализация общая и местная. Аппараты для дарсонвализации. Терапия токами надтональной частоты.

Источники УВЧ-излучения. Импульсная УВЧ терапия. Специфическое действие поля УВЧ. Аппаратура для УВЧ терапии. Измерение мощности УВЧ излучения. Измеритель мощности.

Аппараты индуктотерапии. Особенности воздействия высокочастотным магнитным полем. Эквивалентная схема взаимодействия с индуктором.

Высокочастотные хирургические аппараты. Электрохирургия (электрокаогуляция, электротомия). Аппаратура для электрохирургии. Расчёт площади электродов.

Раздел 5. АППАРАТЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРАПИИ

Особенности использования ультразвука. Биологическое воздействие ультразвука. Схема образования УЗ волн. Источники УЗ колебаний. 2- и 4- тактные схемы генераторов. Схемы с безтрансформаторным выходом. Схемы с ФАПЧ. Аппаратура для ультразвуковой терапии. УЗ аппаратура, применяемая в стоматологии. Аппаратура УЗ терапии. Измеритель мощности УЗ колебаний.

Примерный перечень лабораторных работ

1. Исследование методов гальванизации и электрофореза и аппаратуры для их реализации.

2. Изучение принципов построения аппаратуры дмв и смв терапии.

3. Изучение аппаратуры терапии импульсным магнитным полем.

4. Исследование методов ультразвуковой терапии.

Примерный перечень практических занятий

1. Расчет задающих генераторов электростимуляторов.

2. Генераторы огибающей электростимуляторов и электрокардио-стимуляторов.

3. Конструктивный расчет УЗ излучателей.

4. Электрический расчет схем гальванизации и электрофореза.

5. Модулятор и фильтры НЧ аппаратов импульсной УВЧ терапии.

6. Распылители аппаратов электроаэрозольтерапии.

7. Конструкции индукторов магнитотерапевтических аппаратов.

8. Расчет выходных каскадов электростимуляторов.

Примерный перечень курсовых работ

1. Проектирование аппарата для электропунктуры с заданной формой электрического импульса.

2. Проектирование СВЧ излучателя с задаваемой диаграммой направленности для аппарата СМВ терапии.

3. Разработка электроимпульсного аппарата для терапии.

4. Разработка R-запрещающего кардиостимулятора.

5. Разработка импульсного дефибрилятора.

6. Разработка магнитотерапевтического аппарата для терапии переменным магнитным полем.

7. Разработка аппарата гальванизации.

8. Проектирование инструмента для электрохирургического аппарата.

9. Разработка электроэффлювиального генератора аэроионов.

10. Разработка противоболевого электронейростимулятора.

11. Проектирование аппаратов индуктотермии.

12. Разработка аппарата дарсонвализации.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. , Кореневский и фотометрическая медицинская техника. – М.: Высш. шк., 2002.

2. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учеб. пособие для вузов/ Под ред , , . – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.

3. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей /Под ред. и М. Враны. - М.: Энергоатомиздат, 1983.-384с.

4. Электрическая стимуляция мозга и нервов у человека / , , и др. – Л.:Наука, 1990.

5. Ливенсон аппаратура :Учеб. пособие. - М.: Медицина, 1991.

Дополнительная

1. , Цецохо пособие по применению магнитной энергии в практике здравоохранения. – Мн., 1990.

2. Применение радиоэлектронных приборов в биологии и медицине /Под ред. .- Киев: Наук. думка, 1986.

3. Ремизов и биологическая физика.: - М.: Высш. шк.,1996.

4. Влияние СВЧ излучений на организм человека и животных / Под ред. . - Л.: Медицина, 1985.

5. Мерк, Шарп, Доум. Руководство по медицине. - М.: Мир,1997.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-047/тип.

ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА ЛАБОРАТОРНОЙ

ДИАГНОСТИКИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

Рецензенты:

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Электронные средства лабораторной диагностики и экологичесского контроля» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений.

Предмет дисциплины - медицинские аспекты измерения химического и клеточного состава биологических жидкостей, газов, тканей при нормальных и патологических состояниях организма, методические приёмы для выявления и количественного определения компонентов биологических жидкостей, газов, тканей, параметров организма человека, диагностические возможности измерений, построение и структура измерительно-диагностической аппаратуры.

Цель преподавания дисциплины - изучение физико-химических, технических методов и аппаратуры диагностических лабораторий, теории и проектирования медицинской электронной измерительной и дозирующей аппаратуры диагностических лабораторий. А также изучение принципа работы медицинской электронной измерительной и дозирующей аппаратуры диагностических лабораторий; технических методов лабораторной диагностики; методов построения и проектирования медицинской электронной измерительной и дозирующей аппаратуры диагностических лабораторий;

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- методы отвода сигналов от биообъекта и их сравнительные свойства;

- конструкции, характеристики и особенности применения биомедицинских электродов;

- особенности построения входных цепей биомедицинских приборов для регистрации биосигналов;

- принципы построения и конструирования усилителей биосигналов;

- принцип действия БСИП для съема различных неэлектрофизиологических параметров;

- материалы, применяемые при конструировании различных БСИП;

- принципы построения измерительных преобразователей аналоговых биосигналов в цифровой код;

- принципы работы медицинской электронной измерительной и дозирующей аппаратуры диагностических лабораторий;

- конструктивно-технологические особенности аппаратуры;

уметь:

- анализировать и разрабатывать на основе анализа эффективные измерительные приборы.

Рекомендации по изучению дисциплины

Изучение дисциплины в VIII семестре рассчитано на 80 часов учебных занятий, из них 48 часов лекций, 16 часов лабораторных занятий, 16 часов практических занятий, 16 часов самостоятельной работы и курсовое проектирование.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных из курсов «Аналоговая схемотехника СМЭ», «Цифровая и импульсная техника», «Материалы и технологии деталей РЭС», «Микропроцессоры в СМЭ», «Элементная база СМЭ», «Биомедицинские сенсоры и преобразователи», «Основы анатомии и физиологии человека», «Биофизика», «Биохимия», а также общетехнических дисциплин.

Изучение дисциплины предусматривает систематическую самостоятельную работу студентов со специальной технической литературой, патентной информацией, последними достижениями науки и техники, отражёнными в таких журналах, как «Автометрия», «Современная медицина», «Техника и наука», и др., а также использование технических средств обучения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1.ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОВЕДЕНИЯ КЛИНИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Тема 1.1. Принципы стандартизации клинических лабораторных методов исследования

Основные области и правила проведения лабораторных исследований. Оценка надежности клинических лабораторных методов исследования. Воспроизводимость, правильность.

Тема 1.2. Статистическая оценка правильности результатов

Достоверность, специфичность, чувствительность. Принципы определения допустимой аналитической вариации.

Тема 1.3. Контроль качества лабораторных исследований

Внутрилабораторный, межлабораторный контроль и контроль качества работы лаборанта.

Раздел 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ

ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Тема 2.1. Основные методы лабораторной диагностики

Фотометрия и фотометрическая аппаратура.

Тема 2.2. Флюорометрия

Пламенная фотометрия и атомная абсорбциметрия. Исследования на светорассеивание. Поляризационная флюориметрия.

Тема 2.3. ИМмунохимические методы лабораторной диагностики

Тема 2.4. Основные принципы построения электронной аппаратуры для Лабораторной диагностики и экологического контроля

Содержание, предмет и задачи экологии. Обобщенная схема анализатора для лабораторной диагностики.

Тема 2.5. Устройство спектральных приборов

Монохроматоры, спектрофотометры СФ-26, СФ-14. Спектрограф, спектрограф с фотоприставкой. Спектрофотометр ИКС.

Тема 2.7. Автоматизированные спектральные приборы

Спектральные вычислительные комплексы типа КСВУ. Фотоколориметр ФКП. Микропроцессорная система "Электроника МС-270". Оптоэлектронный детектор аммиака в крови.

Раздел 3. АНАЛИЗ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА В МЕДИЦИНЕ

Тема 3.1. Система сбора анализов

Основные элементы системы. Маркеры, ловушки. Получение диагностической информации.

Тема 3.2. Приборы для измерения результатов анализов

Хроматографы газовые. Хроматографы жидкостные.

Тема 3.3. Масс-Спектрометры

Устройства обработки измерительной информации.

Раздел 4. ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Тема 4.1. Загрязнения окружающей среды и методы их измерений

Окружающая среда. Виды загрязнений и их влияние на биологические объекты. Общие принципы измерения загрязнений. Анализ газов. Анализ жидкостей.

Раздел 5. ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

В ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКЕ

Тема 5.1. Общие принципы построения лазерных установок

Схема измерений на основе инжекционного лазера. Схема измерений внутрирезонаторного поглощения на основе лазеров на красителях.

Тема 5.2 Лазерное возбуждение флюоресценции

Прибор с перестраиваемой по длинам волн источником возбуждения. Прибор для исследования флюоресценции на основе импульсного лазера.

Тема 5.3. Пламенные спектрометры. Атомный флюоресцентный пламенный спектрометр

Устройство для исследования атомной пламенной флюоресценции с помощью непрерывного лазера. Прибор для определения концентрации в пламени методом лазерного возбуждения флюоресценции. Универсальная установка для лазерного флюоресцентного анализа. Диагностика газовых потоков методом лазерного возбуждения флюоресценции.

Тема 5.4. Методы многофотонной люминЕсценции, лазерной флюориметрии и фосфорометрии

Метод многофотонной люминесценции и схемы установок. Метод лазерной флюориметрии. Метод лазерной фосфориметрии. Схема установки для селективного возбуждения ионной люминесценции.

Тема 5.5. Методы спектроскопии и спектрометрии

Лазерно-ионизационная спектрометрия. Многофотонная ионизация. Спектроскопия комбинационного рассеивания. Требования к аппаратуре для регистрации комбинационного рассеяния. Спектроскопия методом когерентного антистоксова рассеяния. Установки для регистрации спектра когерентного антистоксова излучения.

Тема 5.6. Методы диагностики, основанные на использовании лазерного и других физических принципов

Лазерный магнитный резонанс. Лазерная фотоакустическая спектроскопия в газах. Лазерная фотоакустическая спектроскопия жидкостей и твердых тел.

Тема 5.7. Лазерный спектральный микроанализ

Селективный лазерный микроанализ. Атомная адсорбционная спектрометрия. Лазерный масс-спектрометрический микроанализ. Лазерный комбинационный микроанализ. Применение лазеров в хромотографии.

Тема 5.8. Методы обнаружения загрязнений окружающей среды лазерными установками зондирования

Методы обнаружения загрязнений по поглощению. Установка лазерного зондирования на большой длине луча. Лазерный абсорбционный спектрометр. Лидар. Дистанционное измерение скорости воздушных потоков. Лидар с комбинационным рассеянием света.

Тема 5.9. Гетеродинное детектирование

Гетеродинный радиометр. Лидар с дифференциальным поглощением. Определение параметров аэрозолей с помощью лазерных систем. Лазерное дистанционное определение нагрева воды.

Раздел 6. РАДИОМЕТРИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Тема 6.1. Методы обнаружения и измерения радиоактивных излучений

Радиоэкология. Виды распада. Взаимодействие радиоактивных излучений с биообъектами. Измерение радиоактивности. Методы измерения активности нуклидов.

Тема 6.2. Измерители радиоактивности. Комбинированный прибор для измерения ионизирующих излучений

Гаммовизор. Измеритель радиоактивности типа КРВП-3АБ.

Раздел 7. КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЕ И ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКЕ

Тема 7.1. Общая характеристика кондуктометрических методов

Потенциометрические и токовые методы в лабораторной диагностике.

Тема 7.2. Потенциометрические методы измерения рН

Элементарная схема рН-метра. Устройство и принцип работы аналогового рН-метра. Устройство и принцип работы цифрового рН-метра.

Тема 7.3. Электродные системы

Стандартные электродные системы. Электродные системы на основе МОП-структур. Настройка приборов по буферным растворам. Метрологическое обеспечение измерительно-диагностической медицинской аппаратуры. Конструктивно-схемотехнические методы обеспечения точности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные тенденции развития электронного диагностического оборудования.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Исследование принципов построения, работы и характеристик фотокалориметра ФКП - 2РП.

2. Исследование принципов построения, работы и характеристик измерителя концентрации аммиака в крови.

3. Исследование принципов построения, работы и характеристик измерителя радиоактивности КРВП-3АВ.

4. Измерение водородного показателя рH.

ПРИМЕРНЫЕ ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Согласование энергетических характеристик излучателей и приемников излучения.

2. Согласование излучателей и приемников излучения по спектральным свойствам.

3. Оценка основных размеров оптических систем.

4. Модуляция лучистого потока.

5. Построение калибровочных кривых и их уравнений.

6. Диагностическая значимость лабораторных тестов.

7. Измерение и определение характеристик диагностических систем.

ПРИМЕРНЫЕ ТЕМЫ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

1. Автолаборатория.

2. Полуавтомат для микротитрирования при иммунобиологических исследованиях.

3. Автоматизированная система для выполнения биохимических анализов.

4. Анализатор крови коагулогический.

5. Ион-селективный анализатор.

6. Атомный флуоресцентный пламенный спектрометр.

7. Спектрофотометр.

8. Устройство для экспресс-анализа глюкозы в крови.

9. Атомно - адсорбционный спектрометр.

10. Лазерный прибор для изучения атмосферных аэрозолей.

11. Биохимический анализатор

12. Электронный рН - метр.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Самостоятельная работа студентов предусматривает подготовку учебного материала как с использованием конспекта лекций, так и рекомендуемой литературы и написание реферата по выбранной теме. При этом могут быть использованы все средства ТСО учебных и научно-исследовательских лабораторий кафедры.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник/ Под ред. .- М.: Медицина, 1989.

2. Камышников по клинико-биохимической лабораторной диагностике. Т. 1,2 . - Мн.: Беларуская навука, 2000.

3. , Чигирев фотометрические системы для клинико-физиологических исследований: Учеб. пособие.- Л.: ЛЭТИ, 1991.

4. Приборы контроля окружающей среды/ Под ред. . - М.: Атомиздат, 1989.

5. и др. Лазерная диагностика в биологии и медицине.- М.: Наука,1989.

6. , Слобожанина люминесцентный анализ в медицине.- Мн.: Наука и техника, 1989.

7. , Оджагов загрязнения и их измерение. - М.:Энергоатомиздат,1989 .

8. Андреев методы и приборы в биологиии медицине. - М.: Медицина, 1993.

Дополнительная

1. Избранные общеклинические методы исследований: Методические указания к практическим занятиям для врачей и лаборантов факультетов усовершенствования врачей.- Рязань: Ряз. мед. ин-т, 1991.

2. Люминесцентный анализ в медико-биологических исследованиях: Сб. науч. ст. - Рига: РМИ, 1988.

3. и др. Люминесцентное исследование органов и систем.- Новосибирск: Наука, 1989.

Учебно-методическая

1. , , и др. Лаб. практикум по курсу «Электронные средства лабораторной диагностики и экологического контроля». Ч.1. – Мн.:БГУИР, 1999.

2. , , и др. Лаб. практикум по курсу «Электронные средства лабораторной диагностики и экологического контроля» . Ч.2. – Мн.: БГУИР, 2002 .

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-048/тип.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СРЕДСТВ МЕДИЦИНСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

Рецензенты:

, старший научный сотрудник Государственного учреждения «Научно-исследовательский институт неврологии, нейрохирургии и физиотерапии» Министерства здравоохранения Республики Беларусь, кандидат физико-математических наук;

Кафедра электронных вычислительных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Системы автоматизированного проектирования средств медицинской электроники» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений. Она предусматривает изучение основ автоматизированного проектирования средств медицинской электроники (СМЭ). Цель дисциплины - изучение принципов автоматизированного проектирования на этапах конструкторского и технологического проектирования СМЭ, методов и средств решения задач на данных этапах, а также изучение методологии автоматизированного проектирования СМЭ, способов построения и реализации систем автоматизированного проектирования (САПР) и особенностей используемых при этом технических средств и программного обеспечения, получение навыков конструирования СМЭ и проектирования технологий с помощью САПР.

В результате изучения дисциплины «Системы автоматизированного проектирования средств медицинской электроники» студент должен:

знать:

- основные задачи автоматизации конструкторского и технологического проектирования СМЭ, методы и алгоритмы их решения;

- структуру и принципы построения САПР СМЭ;

- основы методологии автоматизированного проектирования, формализации и автоматизации интеллектуальной деятельности человека;

- современные пакеты САПР средств медицинской электроники;

уметь характеризовать:

- изделия медицинской электроники с целью обоснования необходимости автоматизации проектирования;

- методы компоновки, замещения и соединения электронных блоков СМЭ;

- технические средства САПР;

уметь анализировать:

- принципы построения и возможности систем автоматизированного конструкторского и технологического проектирования;

- методы моделирования и математические модели деталей и конструкционных узлов средств медицинской электроники;

приобрести навыки:

- использования прикладных пакетов САПР с целью создания средств медицинской электроники, конструкторской и технологической документации на их изготовление;

- разработки и модернизации электронных баз данных для прикладных пакетов САПР.

Программа рассчитана на 210 часов, в том числе аудиторных ‑ 144 учебных часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекции – 64 часа, лабораторные работы – 80 часов, курсовая работа.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. методология автоматизированного проектирования

Тема 1.1. Общие вопросы автоматизации

Необходимость применения САПР в настоящее время. Основное назначение САПР. Преимущества применения автоматизированного проектирования при разработке СМЭ. Основные функции САПР. Комплексная автоматизация проектирования, производства и эксплуатации СМЭ. Взаимосвязь в рамках интегрированных производственных комплексов основных систем автоматизации.

Тема 1.2. Основы методологии автоматизированного проектирования

Общие сведения о проектировании СМЭ. Блочно-иерархический подход к проектированию СМЭ. Этапы проектирования СМЭ. Укрупненное и детальное разбиение процесса проектирования на этапы. Автоматизация конструкторской и технологической подготовки производства. Классификация систем автоматизированного проектирования. Совместимость процесса проектирования изделий с различными САПР.

Раздел 2. Математическое обеспечение автоматизации конструкторского проектирования

Тема 2.1. основы математического обеспечения САПР

Определение и состав математического обеспечения (МО) САПР. Методы теории графов. Формальное описание коммутационных схем с помощью гиперграфов и матриц цепей и инцидентности. Основные модели представления коммутационной схемы СМЭ в памяти ЭВМ. Основы теории алгоритмов. Основные универсальные алгоритмические модели. Виды алгоритмов при проектировании СМЭ и решаемые ими задачи. Свойства алгоритмов. Эффективность алгоритмов. Способы записи алгоритмов. Математическая модель электронной схемы и монтажного пространства.

Тема 2.2. Алгоритмизация задач конструкторского проектирования

Компоновка типовых элементов конструкций. Последовательные алгоритмы разрезания схем. Итерационные алгоритмы компоновки. Алгоритмы покрытия. Алгоритмы размещения. Классификация. Алгоритмы линейного назначения. Итерационные алгоритмы. Алгоритмы парных перестановок. Алгоритмы случайного поиска и случайного блуждания. Эвристические алгоритмы размещения: последовательные и параллельные алгоритмы. Непрерывно-дискретные алгоритмы. Алгоритмы, использующие дискретные методы оптимизации. Алгоритмы и модели трассировки. Классификация. Трассировка проводных и печатных соединений. Волновой алгоритм Ли. Метод встречной волны. Лучевой алгоритм трассировки. Эвристические алгоритмы трассировки. Алгоритмы трассировки на основе нейронных сетей.

Тема 2.3. Геометрическое моделирование в САПР

Геометрическое моделирование и синтез форм деталей. Виды геометрических моделей. Аналитические, алгебраические, канонические, каркасные, кинематические, геометрические макромодели и их применение при автоматизированном проектировании.

Раздел 3. Программное обеспечение автоматизации конструкторского проектирования

Тема 3.1. Использование пакета прикладных программ (ППП) PCAD 2001 для проектирования печатных плат

Назначение. Возможности. Структура. Требования к компьютеру. Настройки. Принципы работы. Методика проектирования электрических схем РЭС и создания библиотечных элементов с использованием ППП PCAD 2001. Решение задач размещения и трассировки печатных модулей РЭС средствами ППП PCAD 2001. Особенности получения конструкторско-технологической документации в САПР PCAD 2001. Получение программ, управляющих технологическим оборудованием, в САПР ППП PCAD 2001. Вывод чертежей на принтер и плоттер. Обмен данными с другими пакетами САПР.

Тема 3.2. САПР AutoCAd

Назначение. Возможности. Структура. Требования к компьютеру. Настройки. Принципы работы. Графические примитивы и их создание. Работа с текстом. Редактирование и управление отображением текста. Пространственное и поверхностное моделирование. Основные понятия и команды. Методика проектирования изделий СМЭ в ППП AutoCAd 2002.

Тема 3.3. Подготовка КД документации в глобальных 3-D системах

Разработка конструкции изделий с помощью пакетов Т-FLEX, Mechanical Desktop Power Pack. Основные положения работы с системой. Создание и редактирование элементов чертежа. Задание параметров элементов. Метод создания чертежа. Особенности формирования чертежей в САПР Pro/ENGINEER.

Раздел 4. Автоматизация технологического
проектирования СМЭ

Тема 4.1. Математическое обеспечение автоматизации
проектирования технологических процессов СМЭ

Требования к моделям, используемым при решении типовых задач конструкторско-технологического проектирования СМЭ. Функциональные и структурные модели технологических процессов изготовления СМЭ. Структурно-логические модели ТП. Классы структурно-логических моделей. Табличные модели. Сетевая форма описания ТП. Алгоритм проектирования ТП с использованием сетевой модели. Перестановочная форма описания ТП. Алгоритм проектирования ТП с использованием перестановочной модели. Индивидуальный и обобщенный технологические маршруты. Алгоритм синтеза технологического маршрута из обобщенного ТП.

Тема 4.2. ППП подготовки технологической документации

Средства документирования в САПР ТП. Организация системы формирования технологической документации. Применением систем автоматизации технологического проектирования ТехноПро, Techcard для разработки комплекта технологической документации.

Раздел 5. Информационное и техническое обеспечение
автоматизации конструкторского

и технологического проектирования СМЭ

Тема 5.1. Информационное обеспечение САПР СМЭ

Информационные модели данных. Общая структура и характеристика информационного обеспечения в САПР ТП. Основные типы и структуры данных. Логическое и физическое представление данных. Логические структуры данных. Физическая организация данных. Банки данных. Принципы организации банков данных. Системы управления банками данных. Назначение, требования и режимы работы ППП Access. Организация работы с базой данных Access.

Тема 5.2. Техническое обеспечение САПР СМЭ

Состав технических средств САПР СМЭ. Основные технические параметры ЭВМ. Локальные сети в САПР СМЭ. Алгоритмы работы линейных и круговых интерполяторов. Перспективы развития методов, алгоритмов и подсистем автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов производства СМЭ.

Тема 5.3. Перспективы автоматизации изготовления
средств медицинской электроники

Комплексная автоматизация проектирования и изготовления изделий. Применение микропроцессоров и микроЭВМ в САПР. Основные тенденции развития САПР.

Примерный перечень лабораторных работ

1. Применение системы MathCad для инженерных расчетов.

2. Применение системы MathCad при моделировании технических систем и процессов.

3. Изучение организации вывода графической информации на графопостроитель.

4. Изучение особенностей алгоритмов трассировки и размещения ИЭТ.

5. Создание базы данных для ППП PCAD 2001.

6. Создание принципиальной электрической схемы в ППП PCAD 2001.

7. Трассировка печатной платы в ППП PCAD 2001.

8. Формирование конструкторской и технологической документации в ППП PCAD 2001.

9. Построение электронной справочной базы данных типовых элементов и процессов СМЭ.

10. Порядок формирования изображения в ППП AutoCAD.

11. Редактирование изображения. Создание сборочных чертежей и спецификаций в ППП AutoCAD.

12. Моделирование изделия в ППП Mechanical Desktop Power Pack.

13. Подготовка КД документации в глобальных 3-D системах.

14. Обмен данными между различными пакетами САПР.

15. Разработка ТП с применением САПР ТехноПро.

16. Разработка техпроцесса сборки платы в САПР Techcard.

Примерный перечень курсовых работ

1. Разработка сборочного чертежа электронного узла с применением САПР.

2. Разработка технологического процесса с применением ЭВМ.

3. Разработка комплекта конструкторской документации на механический узел с использованием системы AutoCad.

4. Разработка печатной платы средствами P-CAD включая подготовку конструкторской документации с помощью AutoCad.

5. Моделирование работы технологического участка.

6. Разработка справочно-технологической системы типовых технологических операций и технологической оснастки.

7. Моделирование технологического процесса с применением пакетов прикладных программ.

Примерный перечень компьютерных программ

1. Пакет прикладных программ MathCad 2001.

2. Пакет прикладных программ MS Office 2000.

3. Система автоматизированного проектирования P-CAD 2001.

4. Система автоматизированного проектирования AutoCAD 2002.

5. Система автоматизированного проектирования Mechanical Desktop Power Pack.

6. Система автоматизированного проектирования T-Flex.

7. Система автоматизированного проектирования ТехноПро99.

8. Система автоматизированного проектирования Techcard.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов / , , и др.; Под ред. . ‑ M.: Высш. шк., 2000.

2. САПР. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для техн. вузов. В 9 кн. – Мн.: Выш. шк., 1988.

3. Разевиг печатных плат в P-CAD 2001. – М.: СОЛОН, 2001.

4. AutoCAD 2002: практический курс. – М.: ДЕСС КОМ, 2002.

Дополнительная

1. , Овчинников ЭВМ и систем: Учебник для вузов по спец "Вычислительные машины, системы и сети". ‑ М.: Высш. шк., 1989.

2. , Малика конструирования РЭА. – М.: Высш. шк., 1980.

3. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справ. пособие / и др.- М.:Радио и связь, 1989.

4. , MathCAD 7.0 в математике, физике и в Internet. – М.: Нолидж, 1999.

5. , Луговский средства ПЭВМ: Справочник/Под ред. .- Мн.: Выш. шк., 1996.

6. , , Ануфриев технологических процессов производства РЭС и ЭВС. – Мн.: БГУИР, 2000.

7. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике / , и др. – М.: Радио и связь, 1986.

8. Системы автоматизированного проектирования изделий и технологических процессов в машиностроении./, и др.; Под общ. ред. . ‑ Л.: Машиностроение, 1986.

9. ТехАС. Версия 2.0. Руководство пользователя. – Гродно: МП Radius, 1997.

10. Techcard. Версия 3.5: Руководство пользователя / , , и др. – Мн.: Репринт, 1999.

11. Pro/ENGINEER. Руководство по обучению основам конструирования. – USA: Parametric Technology Corporation, 1996.

12. , Голованов курс пользователя Pro/Engineer 2000i / Под общ. ред. . – М.: КомпьютерПресс, 2001.

Дополнительные учебно – методические разработки по лабораторным занятиям и дополнительным модулям в данной программе не приведены и указываются при составлении рабочих программ.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-049/тип.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ БИОМЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

, доцент кафедры электронной техники и технологии Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Рецензенты:

Кафедра интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Автоматизированные системы обработки биомедицинской информации» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений. Она предусматривает изучение следующих дисциплин: «Высшая математика», «Программирование», «Теория вероятностей и математическая статистика», «Аппаратные и программные средства персональных компьютеров», «Передача, анализ и регистрация биомедицинских сигналов». Целью преподавания дисциплины является изучение основ автоматизированной обработки биомедицинской информации. Дисциплина рассматривает основные проблемы и задачи при обработке биомедицинской информации, методы и средства их решения, а также структуру, принципы построения и применения автоматизированных систем обработки биомедицинской информации (АСОБИ). Изучает принципы статистической обработки биомедицинской информации; общую структуру, принципов построения и применения автоматизированных систем обработки биомедицинской информации; информационное и программное обеспечение АСОБИ.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

иметь представление:

- об основных типах и структуре представления данных в автоматизированных системах;

- о структуре и характеристиках АСОБИ;

- о моделях баз данных;

знать:

- принципы организации банков данных;

- принципы построения систем управления базами данных;

- принципы организации поиска информации;

- принципы статистической обработки биомедицинской информации;

уметь использовать:

- системы управления базами данных;

- пакеты прикладных программ статистической обработки данных.

Программа рассчитана на объем 64 учебных часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 48 часов, лабораторных работ - 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

БИОМЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Содержание и этапы организации медико-статистического исследования.

Относительные величины распределения и частоты. Стандартизированные относительные показатели. Методы определения стандартизированных относительных показателей.

Вариационный ряд. Методы составления вариационного ряда. Обобщенные характеристики вариационного ряда. Статистическая обработка вариационного ряда при нормальном законе распределения вариантов. Выборочный метод исследования. Методы формирования выборочной совокупности.

Основы дисперсионного анализа. Методика однофакторного и двухфакторного дисперсионного анализа. Методика однофакторного дисперсионного анализа при альтернативном варьировании результативного признака.

Определение соответствия эмпирических и теоретических данных. Методика определения критерия соответствия. Проверка соответствия вариационного ряда теоретическому распределению.

Корреляционный анализ. Методика определения коэффициента корреляции при малом и большом числе наблюдений. Средняя ошибка коэффициента корреляции. Множественная корреляция. Корреляционное отношение.

Регрессионный анализ. Коэффициент регрессии. Средняя ошибка коэффициента регрессии. Достоверность коэффициента регрессии.

Непараметрические критерии в медицинских исследованиях. Критерии для характеристики одной совокупности. Критерии различия для двух сопряженных и несопряженных совокупностей. Непараметрические методы изучения связи.

Раздел 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ БАНКОВ ДАННЫХ

Структура данных, обрабатываемых автоматизированными системи обработки информации. Способы представления данных. Типы данных. Основные структуры данных.

Общие сведения о банках данных. Базы данных (БД).Основные свойства баз данных. Логический и физический уровень представления данных. Модели данных. Системы управления базами данных (СУБД). Взаимосвязь СУБД с прикладными программами.

Реляционный подход построения БД. Реляционная модель данных. Иерархический и сетевой подходы построения БД. Принципы использования
баз данных, построенных с использованием иерархического и сетевого подходов. Инвертированные БД.

Раздел 3. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ БИОМЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Классификация автоматизированных систем обработки информации. Архитектура построения автоматизированных систем обработки информации. Архитектура построения автоматизированных систем обработки биомедицинской информации.

Информационное, математическое, программное и техническое обеспечение автоматизированных систем обработки информации, их взаимосвязь.

Сосредоточенные и распределенные средства обработки информации. Индивидуальное автоматизированное рабочее место (АРМ). АРМ коллективного пользования. Компьютерные сети.

Раздел 4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСОБИ

Компьютеры. Электронная оргтехника. Техническое обеспечение компьютерных сетей. Периферийное оборудование информационных сетей.

Раздел 5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСОБИ

Архитектура программного обеспечения (ПО). Основные компоненты ПО АСОБИ. Системное ПО. Сетевое ПО. Прикладное ПО. Принципы использования прикладного ПО. Пакеты прикладных программ для статистической обработки информации.

Примерный перечень ТЕМ лабораторных работ

1. Статистическая обработка вариационного ряда с применением пакета «EXEL 2000».

2. Проверка соответствия эмпирических данных теоретическому закону распределения с применением пакета "EXEL 2000".

3. Основы работы с СУБД "ACCESS 2000". Работа с таблицами.

4. Основы работы с СУБД "ACCESS 2000". Работа с данными при помощи запросов.

Примерный перечень компьютерных программ

1. Пакет «MICROSOFT EXEL 2000».

2. Пакет «MICROSOFT ACCESS 2000».

3. Пакет «STATISTICA 5.5».

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Поляков пособие по медицинской статистике. - М.: Медицина, 1975.

2. Компьютерные технологии обработки информации: Учеб. пособие / , , и др.; Под ред. . - М.: Финансы и статистика, 1995.

3. , Макаров анализ данных на компьютере.- М.: Инфра-М, 1998.

4. Базы данных. Учебный курс.- Харьков: Фолино Изд. ЛСТ. 2000.

5. Хомоненко данных: Учебник для вузов. – М.: Корона – Принт, 2000.

Дополнительная

1. САПР. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для технич. вузов. В 9 кн. Кн. 3: Информационное и прикладное ПО / .-М.:Высш. шк.,1986.

2. Рокицкий статистика. изд.3-е, испр. - Мн.: Выш. шк.,1973.

3. Морозевич обеспечение новых информационных технологий. - Мн.: КИВТ АНБ, 1995.

4. , , Голанов обеспечение компьютерных сетей / Под ред. - Мн.: УЦПНК АНБ, 1996.

5. Якубайтис сети и системы: Справочная книга.- М.: Финансы и статистика, 1996 .

6. SQL: Язык реляционных баз данных. – М.: Майор, 2001.

7. , Фролов компьютеров в вашем офисе. - М.: Диалог-МИФИ, 1995.

8. Кочиров базы данных.- М.: Дизайн ПРО, 1998 .

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-050/тип.

ОБСЛУЖИВАНИЕ, ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ СРЕДСТВ МЕДИЦИНСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

Рецензенты:

, заведующий кафедрой гастроэнтерологии и нутрициологии Учреждения образования «Белорусская медицинская академия последипломного образования», профессор, доктор медицинских наук;

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Обслуживание, диагностика и ремонт средств медицинской техники» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений.

Предмет дисциплины - построение и структура измерительно-диагностической аппаратуры, техническая диагностика, контроль качества, прогнозирование и техническая генетика СМЭ в условиях её разработки, производства и эксплуатации.

Целью преподавания дисциплины является изучение:

- основных процессов эксплуатации средств медицинской электроники;

- принципов организации настроечно-регулировочных операций при производстве и эксплуатации СМЭ;

- основ теории технической диагностики, прогноза и генеза состояния СМЭ;

- физических методов и средств неразрушающего контроля;

методов и средств функционального контроля и поиска неисправностей в СМЭ;

- принципов и средств автоматизации процессов контроля, диагностики и прогнозирования принципа работы медицинской электронной аппаратуры;

- технических методов функциональной диагностики;

- методов построения и проектирования медицинской электронной измерительной аппаратуры.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

- принципы работы медицинской электронной аппаратуры;

- конструктивно-технологические особенности аппаратуры;

- методы организации и проведения контроля показателей качества СМЭ;

- методы разработки программ технической диагностики и практическое использование методов функционального и неразрушающего контроля;

- поиска неисправностей в СМЭ и прогнозирование её работоспособности в будущем;

- иметь аналитическое представление об измерительной процедуре и метрологических характеристиках СМЭ;

уметь характеризовать:

- физические и электрические процессы, происходящие при съеме биоэлектрической и биомагнитной активности с помощью электродов, во входных цепях, в усилителях, в измерительных преобразователях аналоговых биосигналов в цифровой код; в устройствах обработки, в биомедицинских приборах для регистрации биосигналов, структуру и особенности диагностических методов;

уметь анализировать:

- исходные данные и данные, полученные с помощью измерительных приборов для контроля различных параметров СМЭ и определения неисправностей в СМЭ;

приобрести навыки:

- проектирования техпроцессов обслуживания, настройки и ремонта СМЭ;

- построения оптимальных методик поиска неисправностей;

- прогнозирования состояния СМЭ на всех этапах их жизненного цикла от разработки до эксплуатации;

- анализа технических характеристик СМЭ и выбора наиболее подходящих из них с учетом специфики регистрируемого физиологического процесса.

Изучение дисциплины в IX семестре рассчитано на 80 часов учебных занятий, из них 48 часов лекций, 16 часов практических занятий, 16 часов лабораторных занятий.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных из курсов «Аналоговая системотехника СМЭ», «Цифровая и импульсная техника», «Микропроцессоры в СМЭ», «Приборы и системы функциональной диагностики», «Электронная лечебная аппаратура», «Электронные средства лабораторной диагностики и экологического контроля», «Биомедицинские сенсоры и преобразователи», «Элементная база СМЭ» а также других общетехнических дисциплин.

Изучение дисциплины предусматривает систематическую самостоятельную работу студентов со специальной технической литературой, патентной информацией, последними достижениями науки и техники, отражёнными в таких журналах, как «Автометрия», «Современная медицина», «Техника и наука» и др., а также использование технических средств обучения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел. 1 Основные процессы эксплуатации СМЭ

Тема 1.1. Методы достижения высокого

качества эксплуатации СМЭ

Классификация СМЭ (воспринимающие, воздействующие). Общие сведения. Техническое обслуживание. Поверка, хранение, транспортировка. Категорирование и списание. Ведение учета и эксплуатационной документации.

Тема 1.2. Ремонт и его организация

Виды ремонта. Освоение ремонта. Показатели ремонтопригодности. Годовой фонд времени по ремонту. Организация технического сервиса СМЭ в учреждениях здравоохранения Республики Беларусь.

Раздел. 2. Техническая диагностика как дисциплина, изучающая техническое состояние СМЭ. Разновидности состояний технических объектов

Тема 2.1. Предмет технической диагностики, технического прогнозирования и технической генетики

Основные понятия, определения и термины. Классификация состояний технического объекта. Неисправность элемента и неисправность объекта; состояние работоспособности; переходы между состояниями.

Тема 2.2. Основные этапы диагностирования: контроль, анализ работоспособных состояний и прогнозирование работоспособности в будущем, анализ отказавших состояний

и поиск неисправностей в ремонтопригодной аппаратуре

Раздел. 3. Неразрушающие методы и приборы контроля. Значение визуального восприятия информации

для достоверности неразрушающего контроля. Приборы визуализации невидимых для человека изображений контролируемых объектов

Тема 3.1. Измерения, контроль и испытания –

особенности и отличия

Технический контроль: этапы контроля, первичная и вторичная информация; разновидности контроля в зависимости от стадий жизненного цикла СМЭ. Контроль на стадии разработки. Производственный контроль: входной, операционный, выходной. Эксплуатационный контроль.

Тема 3.2. Физико-химические методы контроля

Разрушающий контроль. Испытания СМЭ. Неразрушающий контроль. Общая классификация методов неразрушающего контроля. Неразрушающий контроль как контроль качества изделий, не изменяющий их качественных и количественных характеристик.

Тема 3.3. Радиационные методы неразрушающего контроля

Электронная и ионная микроскопия. Физические принципы радиационных методов неразрушающего контроля. Классификация радиационных методов по видам используемого излучения. Классификация радиационных методов неразрушающего контроля по способу регистрации излучения, несущего информацию об объекте: промышленная радиография и радиоскопия, радиометрическая дефектоскопия.

Тема 3.4. Рентгеновский проекционный микроскоп

Рентгено-телевизионная микроскопия : структура МТР, применение МТР на различных стадиях производства СМЭ (разработка, отладка технологического процесса, операционный выходной контроль, анализ причин отказов, испытания на долговечность).

Тема 3.5. Контроль качества ИЭТ потоками заряженных частиц

Электронная микроскопия. Схема и принцип действия просвечивающего электронного микроскопа и растрового электронного микроскопа.

Ионная микроскопия. Схема и принцип действия ионного микроскопа.

Тема 3.6. Оптические методы контроля

Классификация методов оптического контроля. Оптическая микроскопия, микроинтерферометрия, спетроскопия, голография, эллипсометрия.

Тема 3.7. Микроскопия и микроинтерферометрия

Основные параметры оптических микроскопов; режимы работы в «светлом и темном полях». Особенности и применение ультрафиолетовых и инфракрасных микроскопов. Получение фазового контраста в световой микроскопии.

Тема 3.8. Телевизионные микроскопы

Лазерный сканирующий микроскоп. Микроинтерферометры : оптическая схема, принцип действия и области применения. Лазерный интерферометр.

Тема 3.9. Размерный контроль ИЭТ с использованием лазерных источников излучения

Лазерный интерферометр, измеритель прогиба полупроводниковых пластин по сходящимся лучам лазера, голография, голографическая интерферометрия.

Тема 3.10. Физические основы эллипсометрии (законы отражения, преломления и поляризации световых волн)

Способы получения эллиптически поляризованного света. Основное уравнение эллипсометрии. У-, А-номограммы. Конструкция и оптическая схема лазерного эллипсометра. Достоинства эллипсометрии, области её применения.

Тема 3.11. Тепловые методы неразрушающего контроля

Физические принципы теплового контроля СМЭ. Классификация и модели теплового контроля. Типы выявляемых дефектов; активный и пассивный тепловой контроль; односторонний, двусторонний и комбинированный тепловой контроль.

Тема 3.12. Приборы теплового контроля

Классификация : контактные и бесконтактные; оптические пирометры и системы тепловидения. Системы контроля тепловых полей и изображений с помощью несканирующих преобразователей (системы прямой визуализации): эвапорографы, жидкокристаллические преобразователи и термокраски, эджеографы, электронно-оптические преобразователи.

Тема 3.13. Методы акустической дефектоскопии

и неразрушающего контроля

Физические принципы методов неразрушающего контроля, основанные на применении упругих колебаний. Классификация методов акустической дефектоскопии. Методы акустографии. Способы визуализации акустических полей с использованием акустоэлектронных преобразователей: пьезоэлектрический видикон с кварцевой мишенью; акустооптический эффект Брэгга; акустоэлектронные сканирующие микроскопы; акустическая голография. Разрешающая способность акустических изображений; соотношение между энергиями фотона и фонона, определяющее основное преимущество методов акустографии (акустовидения).

Тема 3.14. Методы неразрушающего контроля, использующие статические магнитные и электрические поля

Физические принципы методов магнитного неразрушающего контроля. Основные этапы методов магнитной дефектоскопии. Способы намагничивания и размагничивания деталей. Классификация методов и приборов магнитного контроля :индукционные и феррозондовые дефектоскопы, магнитопорошковый метод дефектоскопии, магнитографические дефектоскопы, магнитные толщиномеры, приборы для исследования и контроля магнитных свойств и характеристик ферромагнитных материалов.

Тема 3.15. Электрические методы неразрушающего контроля и дефектоскопии

Общая классификация методов. Электроразрядный метод дефектоскопии.

Раздел 4. Электропараметрические методы неразрушающего контроля и диагностики элементной базы СМЭ

Тема 4.1. Оценка качества радиоэлементов по уровню собственных шумов

Оценка качества контакта в радиоэлементах по уровню третьей гармоники. Оценка качества полупроводниковых приборов по их вольт-амперной характеристике.

Раздел 5. Функциональные методы контроля качества ИМС. Контроль статических и динамических параметров ИМС

Тема 5.1. Обобщённая модель ЦИМС и обобщённая передаточная характеристика логического вентиля

Система статических параметров ЦИМС : принципы и основные понятия; виды функционального контроля. Основные способы функционального контроля: сравнение с физическим эталоном, сравнение с расчётным эталоном (метод эмуляции тестов и помодульного функционального контроля микропроцессорных БИС); функциональный контроль с алгоритмической генерацией тестов. Основные алгоритмические функциональные тесты для БИС ОЗУ.

Тема 5.2. Методы контроля аналоговых ИМС

Схемотехнические особенности ИМС операционных усилителей, компараторов напряжения, цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Контроль и измерение статических и динамических параметров операционных усилителей и компараторов напряжения (дифференциального коэффициента усиления, входных токов, смещение нуля, скорости нарастания выходного напряжения, частотной характеристики). Основные погрешности ИМС ЦАП и АЦП, характеризующие их качество. Контроль и измерение статических параметров ИМС ЦАП и АЦП с использованием образцовых АЦП и ЦАП.

Раздел 6. Автоматизация контроля с использованием систем технического зрения. Алгоритмы решения задач обнаружения и распознавания дефектов

по электронным изображениям контролируемых объектов

Тема 6.1. Автоматизация визуального технического контроля

Системы технического зрения. Системы технического зрения для визуального технического контроля СМЭ (структура, основные функции, назначение). Классификация методов визуализации и распознавания изображений. Автоматизированные системы контроля «внешнего вида». Методы автоматизированного измерения геометрических параметров изображений. Программное обеспечение систем технического зрения.

Раздел 7. Функциональные методы контроля качества СМЭ. Характеристики отказов. Анализ отказов

и техническая генетика СМЭ

Тема 7.1. Анализ отказов СМЭ

Характеристика радиоэлектронных систем и их элементов. Понятия функциональных и энергетических элементов и связей. Классификация отказов системы и элементов. Понятие неисправности и отказа. Разновидности неисправностей и отказов.

Тема 7.2. Техническая генетика неисправного состояния СМЭ

Общие закономерности процесса поиска причин отказа СМЭ. Цель поиска причин отказа. Понятие функциональной пробы и комплексного выходного параметра. Этапы процесса поиска неисправности. Последовательность поиска неисправности как процедура проведения функциональных проб с последующим логическим анализом их результатов.

Раздел 8. Поиск неисправностей в аналоговых

и цифровых электронных устройствах

Тема 8.1. Методы поиска неисправностей в системах

с приведённой последовательной структурой: последовательный и комбинированный поиск

Оптимизация комбинированного поиска. Формальные схемы поиска неисправности.

Тема 8.2. Поиск неисправностей в сложных аналоговых системах с использованием их функциональных диагностических моделей

Принципы построения функциональной диагностической модели радиоэлектронного устройства. Таблица возможных состояний отказавшей системы. Функция предпочтения. Схема поиска неисправностей.

Тема 8.3. Поиск неисправности в дискретных

цифровых устройствах

Диагностические модели комбинационных и последовательностных устройств. Неисправности цифровых устройств логического типа: тождественная единица и тождественный ноль.

Тема 8.4. Тесты

Понятие длины теста и набора тестов. Тесты, обнаруживающие неисправность, и тесты, диагностирующие (локализующие) неисправность. Полный тест.

Тема 8.5. Поиск неисправности в комбинационных схемах путём активизации одномерного пути

Принцип активизации одномерного пути в дискретных устройствах. Достоинства и недостатки метода активизации одномерного пути.

Раздел 9. Техническое прогнозирование состояния СМЭ. Методы прогнозирования СМЭ

Тема 9.1. Системные основы теории технической прогностики

Представление процедур технической диагностики и прогнозирования как процедур классификации (идентификации). Теоретический и экспериментальный анализ состояний РЭА на всех этапах её жизненного цикла (проектирование, производство и эксплуатация).

Тема 9.2. Эвристическое и математическое прогнозирование

Аналитическое прогнозирование с экстраполяцией; вероятностное прогнозирование; прогнозирование с использованием методов статистической классификации и распознавания образов.

Тема 9.3. Индивидуальное прогнозирование элементов РЭА: задачи и основные этапы

Понятия обучающего эксперимента, обучения и экзамена. Оптимизация оператора прогнозирования и непосредственное прогнозирование ЭРЭ, однотипных с ЭРЭ обучающей выборки. Метод пороговой логики: поиск информативных признаков, принципы преобразования значений признаков во входные двоичные сигналы, вычисление весовых коэффициентов, построение решающего правила, определение критериев экзамена.

Раздел 10. Параметры наладочно-регулировочных работ

и организация технологического процесса

Тема 10.1. Основы технологии регулировки и наладки РЭС

Основные понятия и определения. Методы выполнения наладочно-ре-улировочных операций (НРО). Классификация НРО.

Тема 10.2. Проблемы обеспечения качества НРО

Критерии оценки качества НРО. Электронные схемы и особенности критериев качества НРО.

Тема 10.3. Организация технологического процесса регулировки

Техническая документация, необходимая для выполнения операций настройки и регулировки. Методы регулировки. Общие характеристики оборудования, используемого при НРО. Влияние типа производства на организацию техпроцесса НРО.

Раздел 11. Регулировка и настройка источников питания

Тема 11.1. Классификация источников вторичного питания

Основные параметры источников питания. Настройка и регулировка нестабилизированных источников питания. Диагностика неисправностей. Схема измерения характеристик.

Тема 11.2. Регулировка и настройка стабилизированных источников питания

Параметрические стабилизаторы. Компенсационные стабилизаторы. Импульсные источники питания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка новых способов регулировки и настройки СМЭ в связи с конструктивно-технологическим развитием изделий электроники. Разработка новых технологий.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Оценка качества РЭА методами индивидуального прогнозирования.

2. Поиск неисправности в дискретных цифровых устройствах.

3. Исследование методов поиска и устранение дефектов при регулировке РЭС (проводится измерение эталонных сигналов сигнализатора шума, исследование методов разработки оптимальной программы поиска неисправности и применение их для поиска неисправности).

4. Hастpойка и измеpение основных хаpактеpистик источников питания (проводятся измерение параметров и настройка параметрического, компенсационного и импульсного источников питания).

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Обслуживание и ремонт рентгеновского компьютерного томографа (проводится на предприятии совместно со специалистами).

2. Обслуживание и ремонт ЯМР-томографа (проводится на предприятии совместно со специалистами).

3. Организация ремонта и ремонт рентгенодиагностической аппаратуры (проводится на предприятии совместно со специалистами).

4. Организация ремонта и ремонт СМЭ для наркоза (проводится на предприятии совместно со специалистами).

5. Общие принципы поиска неисправности. Метод внешних проявлений, метод измерений, метод анализа монтажа.

6. Общие принципы поиска неисправности. Метод замены, метод исключения, метод воздействия, метод электропрогона.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1. Давыдов диагностика радиоэлектронных устройств и систем. - М.:Радио и связь, 1988.

2. , Останин и средства неразрушающего контроля качества: Учеб. пособие для инженерно-техн. спец. вузов.-М.: Высш. шк., 1988.

3. Технические средства диагностирования: Справочник / Под общ. ред. . - М.: Машиностроение, 1989.

4. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: - Справочник. В 2 кн./ Под ред. - М.: Машиностроение, 1976.

5. Измерение и контроль в микроэлектронике / Под ред. - М.:Высш. шк., 1984.

6. Кейджян надежности микроэлектронной аппаратуры на основе БИС. - М.: Радио и связь, 1987.

7. Измерения в промышленности: Справочное издание. В 3 кн.: Пер. с нем. / Под ред. П. Профоса. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1990.

8. Щербаков работы цифровых устройств. - М.: Машиностроение, 1989.

9. Домарёнок практикум по курсу ДПНК и УК ЭА. Ч. 1: Тепловые методы неразрушающего контроля. – Мн.: МРТИ, 1986.

10. Лабораторные работы по курсу ДПНК и УК ЭА. Ч. 2, 3/ ёнок, , . - Мн.: МРТИ, 1988.

11. , Митюхин и ремонт бытовой радиоэлектронной аппаратуры.- Мн.: Выш. шк., 1992.

12. Технология и автоматизация производства РЭА :Учебник для вузов/ , , и др.; Под ред. А.П. Достанко, .- М. Радио и связь.-1989.

13. Основы эксплуатации средств измерительной техники: Сборник статей.- М.: 1992.

14. , , Шаршунов диагностирование электронных устройств. - М.: 1986.

15. , Собчук основы диагностики и неразрушающего контроля качества МЭА. - Мн., 2001.

Дополнительная

1. Вавилов методы контроля композиционных структур и изделий радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1984.

2. , Железная диагностика узлов и блоков РЭА. - М.: Радио и связь, 1984.

3. Измерение параметров цифровых интегральных микросхем / Под ред. и - М.: Радио и связь, 1982.

4. ТИИЭР. Тематический выпуск «Реконструктивная вычислительная томография». Т. 71. Вып. 3, 1983.

5. и др. Системы управления качеством изделий микроэлектроники.- М.: Сов. радио, 1976.

6. , Гурылёв визуального технологического контроля в электронном приборостроении. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987.

7. Распознавание, классификация, прогноз. Математические методы и их применение. Вып.2. - М.:Наука, 19

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-051/тип.

Техника реабилитации больных и инвалидов

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составители:

, руководитель лаборатории физических методов лечения и курортологии Государственного учреждения «Научно-исследовательский институт неврологии, нейрохирургии и физиотерапии» Министерства здравоохранения Республики Беларусь, старший научный сотрудник, кандидат медицинских наук

Рецензенты:

, заведующий лабораторией автоматизации измерений Института электроники Национальной академии наук Беларуси, кандидат технических наук;

, руководитель 2-го неврологического отдела Государственного учреждения «Научно-исследовательский институт неврологии, нейрохирургии и физиотерапии» Министерства здравоохранения Республики Беларусь, профессор, доктор медицинских наук

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронной техники и технологии Учреждения образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

Пояснительная записка

Типовая программа «Техника реабилитации больных и инвалидов» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.10498 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных аведений. Она предусматривает изучение принципов организации производства и эксплуатации медицинской техники для реабилитации больных и инвалидов, овладение теоретическими знаниями, умениями и практическими навыками по применению технических средств реабилитации.

В результате изучения дисциплины «Техника реабилитации больных и инвалидов» студент должен:

знать:

- основные тенденции в развитии медицинской электронной техники;

- классификацию и области использования медицинской электронной техники;

- основные принципы построения, функционирования, разработки и использования современных средств в медицинской электронной технике и организации ее производства;

- особенности эксплуатации отдельных видов аппаратуры для реабилитации больных и инвалидов;

организацию технического обслуживания медицинской электронной аппаратуры.

уметь характеризовать:

- конкретные системы медицинской электроники для реабилитации больных и инвалидов;

- основные методы и принципы построения, функционирования, разработки и использования современных средств медицинской электронной техники в реабилитации.

уметь анализировать:

- основные направления и перспективы развития медицинской реабилитационной электронной техники;

- особенности эксплуатации отдельных видов аппаратуры для реабилитации больных и инвалидов;

приобрести навыки:

- эксплуатации и обслуживания существующей медицинской электронной аппаратуры для реабилитации больных и инвалидов;

- разработки систем медицинской техники для реабилитации больных и инвалидов.

Программа рассчитана на 48 учебных часов занятий. Примерное распределение часов по видам занятий: лекций – 32 часа, лабораторных работ – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Организация реабилитационной службы в

Республике Беларусь

Тема 1.1. здравоохранение и реабилитация

Определение понятий здравоохранения и реабилитации. Роль и значение электронной медицинской техники в развитии материально-технической базы здравоохранения Республики Беларусь.

Тема 1.2. Система медицинской реабилитации в структуре здравоохранения

Организация реабилитационной службы в Республике Беларусь.

Реабилитационные учреждения. Основные принципы реабилитации.

Раздел 2. Организация производства медицинской техники в Республике Беларусь

Тема 2.1. Медицинская техника, ее основные классы

Современные проблемы и тенденции развития медицинской техники. Классификация изделий медицинской техники. Условия эксплуатации медицинской техники в лечебных учреждениях.

Тема 2.2. производствО медицинской техники и обеспечение еЮ лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждений

Структура промышленного производства медицинской техники. Предприятия - производители медицинской техники в Беларуси. Организационные структуры в системе Министерства здравоохранения Республики Беларусь (объединения «Белмедтехника», Республиканский технический центр).

Тема 2.3. Система разработки и постановки медицинских изделий на производство

Порядок разработки, согласования и утверждения медико-технических требований. Технические и медицинские испытания. Порядок постановки изделий на производство.

Раздел 3. Технические средства реабилитации

Тема 3.1. Технические средства реабилитации при нарушениях опорно-двигательного аппарата

Основные тенденции в разработке технических средств реабилитации. Разработка и внедрение автоматизированного рабочего места при нарушениях опорно-двигательного аппарата.

Тема 3.2. Электронные и электромеханические средства реабилитации с использованием автоматизированного рабочего места и автоматизированного банка данных

Особенности эксплуатации электронных и электронно-механических средств реабилитации. Современные компьютерные методы и их использование в создании автоматизированных рабочих мест и автоматизированного банка данных.

Тема 3.3. Принципы конструирования оборудования

и рабочих мест для реабилитации инвалидов

Специфические особенности конструирования оборудования и средств медицинской электронной техники для реабилитации. Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации медицинской техники в условиях медицинских учреждений и на дому.

Тема 3.4. Механотерапевтическая аппаратура

Роль механических устройств в реабилитационных мероприятиях. Типы механотерапевтических аппаратов и особенности их применения. Правила эксплуатации механотерапевтической аппаратуры.

Тема 3.5. Принципы разработки и конструирования систем биоэлектрического управления

Основы прграммного многоканального биоэлектрического управления движениями человека. Особенности разработки и конструирования систем биоэлектрического управления протезами и электростимуляцией. Системы биоэлектрического управления электростимуляцией от волевого сокращения стимулируемой мышцы. Применение электростимуляции и биоэлектрического управления в реабилитации.

Тема 3.6. Правила устройства, эксплуатации и техники безопасности физиотерапевтических кабинетов отделений реабилитации

Общие требования безопасности физиотерапевтических кабинетов. Опасные и вредные производственные факторы. Требования к помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест в кабинетах.

Раздел 4. Аппараты, использующие электромагнитное излучение оптического диапазона, ионизирующее и рентгеновское излучение

Тема 4.1. ФОТОСВЕТОЛЕЧЕНИЕ

Аппаратура, воздействующая ультрафиолетовым излучением. Механизмы воздействия излучения на живую ткань. Особенности спектрального состава излучения, применяемого для фототерапии. Три зоны ультрафиолетового излучения. Искусственные источники ультрафиолетового излучения. Аппараты, использующие инфракрасное излучение.

Тема 4.2. АППАРАТЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ КОГЕРЕНТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Источники лазерного излучения. Допустимые уровни энергий. Лазерные терапевтические установки на базе гелий-неоновых полупроводниковых лазеров. Применение световодного инструмента (жёсткие световодные зонды, катетеры и собственно световоды). Противоопухолевое действие лазеров. Применение лазерного излучения для лазеропунктуры. Хирургические лазеры. Техника безопасности при работе с лазерами.

Тема 4.3. АППАРАТЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ионизирующее

и рентгеновское ИЗЛУЧЕНИЕ

Возможности и ограничения использования ионизирующего и рентгеновского излучения с лечебными целями. Источники радиоизлучения: радиоактивные изотопы, рентгенотерапевтические аппараты, гамма-терапевтические аппараты («Ракурс», «Агат»), ускорители элементарных частиц. Детекторы излучения для лучевой терапии. Техника безопасности при работе с источниками ионизирующих излучений и нормы радиационной безопасности.

Примерный перечень лабораторных работ

1. Комплекс сопряженной электромиостимуляции. Изучение принципов комплексного воздействия физических факторов на организм человека.

2. Аппарат ультразвуковой терапии. Исследование принципов проектирования аппаратов ультразвуковой терапии.

3. Автоматизированная система психологических тестов. Изучение методов психологической реабилитации.

4. Индивидуальный компьютерный слухоречевой комплекс. Изучение методик коррекции устной речи и восстановления речевой функции.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения: Пер. с англ./ Л. Кромвелл и др. - М.: Радио и связь, 1996.

2. Соловьёва аппаратура. - М.: Медицина, 1991.

3. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения: Пер. с англ. / Л. Кромвелл и др. - М.: Радио и связь, 1986.

4. Соловьёва аппаратура. - М.: Медицина, 1991.

5. Берлиен лазерная медицина. - М.:Интерэкспресс,1997.

6. Гамалея в эксперименте и клинике. - М.: Медицина,1982.

7. УЗ терапевтическая аппаратура. - Мн.: Беларусь, 1983.

8. Ливенсон аппаратура. - М., 1993.

9. , , «Миотон» в управлении движениями. - Киев, 1981.

Дополнительная

1. Медицинская реабилитация в учреждениях здравоохранения: Метод. рекомендации/ Сост. - Мн., 1992.

2. Постановление Совета Министров Республики Беларусь № 000 от 01.01.01 г. «Об утверждении государственного реестра (перечня) технических средств социальной реабилитации, выделяемых инвалидам бесплатно или на льготных условиях».

3. Ливенсон медицинской техники. - М., 1991.

4. Изделия медицинской техники: Каталог. Ч. 8. - М., 1999.

5. СБТ, отделения, кабинеты физиотерапии. Общие требования безопасности. ОСТ . - М., 1984.

6. Медицинские изделия. Система разработки и постановки продукции на производство. ГОСТ 15.013-86. - М., 1987.

7. Медицинская техника/ Под общ. ред. . - М., 1989.

8. Новая медицинская техника: Каталог. Вып. 2. - М., 1998.

9. Закон Республики Беларусь «О социальной защите инвалидов в Республике Беларусь» (11 ноября 1991 г.).

10. Реабилитация больных и инвалидов: Тез. докл./ Под ред. . - Мн., 1992.

11. Закон Республики Беларусь «Об охране здоровья» (18 июня 1993 г).

12. Закон Республики Беларусь «О предупреждении инвалидности и реабилитации инвалидов» (17 сентября 1994 г.).

13. Каталог медицинской техники и изделий медицинского назначения, выпускаемых предприятиями Министерства промышленности Республики Беларусь. - Мн., 2001.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-052/тип.

ПЕРЕДАЧА, АНАЛИЗ И РЕГИСТРАЦИЯ

БИОМЕДИЦИНСКИХ СИГНАЛОВ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

Рецензенты:

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Передача, анализ и регистрация биомедицинских сигналов» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 для специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений. Она предусматривает изучение принципов построения систем передачи и регистрации биомедицинской информации, их принципиальных и структурных схем, разновидностей биотелеметрических систем, изучение методов передачи аналоговых и цифровых измерительных сигналов, разработку и расчет параметров биотелеметрических систем.

В результате изучения дисциплины «Передача, анализ и регистрация биомедицинских сигналов» студент должен:

знать:

- применение преобразований Фурье и Уолша для создания систем передачи, анализа и регистрации биометрических сигналов;

- методы передачи аналоговых и цифровых измерительных сигналов;

- принципы построения аппаратуры передачи, анализа и регистрации биометрических сигналов;

уметь характеризовать:

- конкретные системы медицинской электроники с применением цифровой обработки сигналов;

- методы построения биотелеметрических систем;

уметь анализировать:

- различные интерфейсы биотелеметрических измерительных систем;

- способы кодирования биотелеметрических сигналов с целью повышения помехоустойчивости систем медицинской электроники;

приобрести навыки:

- эксплуатации и обслуживания существующей медицинской электронной аппаратуры с системами передачи, регистрации и анализа биомедицинской информации;

- разработки систем передачи, регистрации и анализа биомедицинской информации для новых медицинских аппаратов.

Программа рассчитана на 95 учебных часов, в том числе 65 часов аудиторных занятий. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекции – 32 часа, лабораторные работы – 16 часов, практические занятия – 17 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Синхронно-асинхронный приемопередатчик биотелеметрических сигналов

Тема 1.1. Классификация систем передачи, анализа и регистрации биотелеметрических сигналов

Классификация и структура построения систем передачи, анализа и регистрации биотелеметрических сигналов. Основные характеристики интерфейса. Типы организации связи в средствах медицинской электроники (СМЭ). Особенности электросвязи в медицине и биологии.

Тема 1.2. Методы передачи данных

Методы передачи биомедицинской информации. Назначение, функции и структурная схема приемопередатчика биотелеметрических сигналов. Реализация, принцип работы передающей и приемной частей. Настройка и использование приемопередатчика биотелеметрических сигналов. Стандартный протокол обмена с использованием универсального асинхронно-синхронного приемопередатчика биотелеметрических сигналов. Методы уплотнения при передаче данных.

Раздел 2. Цифровая обработка сигналов

Тема 2.1. Применение преобразований Фурье в СМЭ

Процедура дискретизации биотелеметрических сигналов, свойства дискретизированных функций. Аналоговые и дискретные сигналы. Типовые функции. Ряд Фурье и интегральное преобразование Фурье.

Обработка сигналов с помощью дискретных ортогональных преобразований. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ): формула, свойства, применение при спектральном анализе биотелеметрических сигналов. Алгоритмы вычисления ДПФ. Быстрое преобразование Фурье (БПФ): формулы, графы, употребительные процедуры.

Быстрые методы вычисления ДПФ: алгоритмы с прореживанием по времени и по частоте. Вычисление обратного ДПФ и ДПФ действительных последовательностей.

Тема 2.2. Преобразование Уолша

Функции Уолша и дискретное преобразование Уолша-Адамара. Быстрое преобразование Уолша-Адамара.

Реализация быстрых алгоритмов цифровой обработки в СМЭ. Применения преобразования Уолша для передачи, анализа и регистрации биотелеметрических сигналов. Примеры применения.

Тема 2.3. Быстрые спектральные преобразования при сжатии биомедицинской информации

Сжатие информации на основе дискретных ортогональных преобразований. Разделение мажоритарно-уплотненных сигналов при помощи диадной свертки.

Двухмерные и трехмерные спектральные преобразования. Применение спектральных преобразований при цифровой обработке изображений и в цифровой голографии. Сокращение избыточности и повышение резкости изображений. Примеры применения преобразования Уолша для обработки изображений. Расширенное применение преобразований. Распознавание и классификация изображений.

Тема 2.4. Цифровая обработка биотелеметрических сигналов

Цифровые фильтры и их применение. Z-преобразование. Структуры одномерных рекурсивных фильтров. Синтез одномерных цифровых фильтров по методу “Окна”.

Методы реализации цифровых фильтров. Использование несинусоидальных функций для реализации цифровых фильтров. Техническая реализация цифровых фильтров.

Применение цифровой фильтрации в СМЭ. Цифровая обработка биомедицинских изображений.

Раздел 3. Защита биомедицинской информации

Тема 3.1. Реализация помехоустойчивого кодирования биотелеметрических сигналов

Коды: основные параметры. Исправление ошибок при передачи информации. Расстояние Хэмминга. Вероятность ошибочного декодирования.

Линейные групповые коды и их применение для корректировки ошибок при передаче биомедицинской информации. Линейные блоковые коды (коды Хэмминга, коды Рида-Маллера).

Циклические коды. Синдромный метод декодирования и его реализация. Мажоритарный декодер. Декодирование М-последовательностей с помощью метода максимального правдоподобия.

Тема 3.2. Защита биомедицинской информации

Защита биомедицинской информации. Криптографическое кодирование. Изучение существующих методов криптографического кодирования информации, исследование стандарта DES с использованием ЭВМ. Шифрование информации: метод замены (подстановки), метод перестановки, метод гаммирования. Шифрование с помощью аналитических преобразований.

Примерный перечень практических занятий

1. Определение спектра периодических и случайных сигналов.

2. Дискретные преобразования в базисе функций Фурье и Уолша.

3. Расчет шага дискретизации и квантование биомедицинского сигнала.

4. Количественная оценка биомедицинской информации. Оценка избыточности информационных сообщений.

5. Сжатие биомедицинской информации. Эффективное кодирование.

6. Реализация помехоустойчивого кодирования биомедицинской информации. Линейные групповые корректирующие коды.

7. Реализация помехоустойчивого кодирования биомедицинской информации. Циклические корректирующие коды.

8. Синхронизация данных с помощью М-последовательностей.

Примерный перечень лабораторных работ

1. Кодирование и декодирование групповых кодов.

2. Исследование циклических кодов.

3. Исследование алгоритмов сжатия биомедицинской информации.

4. Защита биомедицинской информации.

5. Исследование способов построения и характеристик цифровых фильтров биомедицинской информации.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Залманзон Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях. - М.: Наука, 1991.

2. Бакалов в биологии и медицине. - М.: Радио и связь

3. Лосев устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой обработки: Учеб. пособие для вузов. - Мн.: Выш. шк., 1990.

4. , , Шаньгин информации в компьютерных системах и сетях / Под ред. . – М.: Радио и связь, 1999.

5. Попечителев Е. П., Кореневский и фотометрическая медицинская техника: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 2002.

Дополнительная

1. Дмитриев теория информации. – М.: Высш. шк., 1989.

2. , Харисов анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1991.

3. Рош по техническому обеспечению Уинна Роша : Пер. с англ. А. Пашковского. - Мн.: МХХК “Динамо”, 1992.

4. и др. Цифровые методы обработки и распознавания бинарных изображений. - Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1992.

5. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов / Под ред. , , . – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.

6. Mixed-signal and DSP design techniques. 10 Section. – USA, Analog Devices, Inc., 2000.

7. , , Осипов работы по курсу «Передача, анализ и регистрация биомедицинских сигналов». – Мн.: БГУИР, 2001.

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-39-053/тип.

Технология средств медицинской электроники

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности ІМедицинская электроника

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

Рецензенты:

, ведущий специалист Производственного республиканского унитарного предприятия «Минское производственное объединение вычислительной техники», профессор, кандидат технических наук;

Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский государственный высший радиотехнический колледж» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.104-98.

пОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Технология средств медицинской электроники» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.104-98 специальности ІМедицинская электроника высших учебных заведений. Она предусматривает изучение следующих дисциплин: «Физика», «Технология деталей средств медицинской электроники», «Конструкционные и электротехнические материалы СМЭ», «Микроэлектронные схемы и микротехнологии СМЭ», «Конструирование СМЭ», «САПР СМЭ». Целью преподавания дисциплины является изучение технологических систем производства средств медицинской электроники (СМЭ), методов проектирования и управления технологическими процессами, обеспечивающих интенсификацию и эффективность производства, качество изготавливаемой продукции; физико-технологических основ технологических процессов сборки и монтажа, контроля, регулировки в производстве СМЭ, методики их проектирования и оптимизации с применением ЭВМ; принципов организации, построения и управления технологическими системами производства СМЭ;

В результате изучения дисциплины студенты должны:

иметь представление:

- о технологической системе производства средств медицинской электроники;

- о формах и типах организации производства средств медицинской электроники;

- о структуре и составе автоматизированных систем технологической подготовки производства;

- о технологических процессах производства средств медицинской электроники;

знать:

- основы технологии сборки и монтажа средств медицинской электроники;

- методики расчета параметров технологических процессов изготовления средств медицинской электроники;

- принципы и методики проектирования типовых технологических процессов изготовления средств медицинской электроники;

иметь опыт:

- проектирования технологических процессов сборки и монтажа средств медицинской электроники;

- разработки технологической документации на изготовление средств медицинской электроники;

- автоматизированной подготовки и выпуска технологической документации на технологические процессы сборки и монтажа средств медицинской электроники в соответствии с ЕСТД.

Программа рассчитана на объем 64 учебных часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 32 часа, лабораторных работ - 16 часов, практических занятий – 16 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЭА

Конструктивно-технологические особенности поколений ЭА. Состав, структура и характеристика ЭА как объекта производства. Взаимосвязь конструкций ЭА и технологии их производства. Технология как большая система. Системный подход к анализу производства. Иерархические уровни производства. Технологические системы предприятий и их подсистемы. Структура, функции и организация производственной и технологических систем предприятий. Производственные и технологические процессы, их структура и элементы в соответствии с ЕС ТПП. Виды и типы технологических процессов (ТП). Назначение и функции технологических подсистем изготовления деталей, сборочно-монтажных, настроечно-регулировочных, контрольно-испытательных работ.

Технологичность конструкций ЭА и её блоков. Структура и показатели технологичности конструкций по ЕС ТПП. Отработка конструкций сборочных единиц и блоков на технологичность. Особенности отработки технологичности конструкции в условиях гибких производственных систем (ГПС).

Экономичность и производительность ТП. Технологическая себестоимость, её структура и пути снижения. Структура технической нормы времени. Основные пути повышения производительности труда. Выбор оптимального варианта ТП.

Исходные данные и этапы разработки ТП сборки и монтажа ЭА. Технические требования к сборочным работам. Схемы сборочного состава, технологические схемы сборки. Особенности проектирования ТП сборки в зависимости от объёма выпуска.

Раздел 2. ТЕХНОЛОГИЯ ОДНОСТОРОННИХ, ДВУХСТОРОННИХ

И МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Классификация методов изготовления ПП. Материалы для производства плат и их характеристика. Механическая обработка ПП. Нанесение защитного рисунка. Травление металлической фольги. Химическая и электрохимическая металлизация. Типовые структуры процессов изготовления печатных и коммутационных плат различными методами. Комбинированный, полуаддитивный и аддитивный методы изготовления двухсторонних ПП.

Многослойные печатные платы (МПП). Сравнительная характеристика методов получения. Технология прессования пакета МПП. МПП на полиамидной пленке и керамическом основании. Многопроводный и стежковый монтаж. Тканые коммутационные платы. Инструмент, оснастка и оборудование для производства печатных и коммутационных плат. Средства механизации и автоматизации процессов.

Раздел 3. ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Классификация методов формирования электрических соединений и их характеристика. Физико-технологические основы пайки: смачивание, растекание, капиллярные явления, диффузия, кристаллизация. Припои, флюсы, пасты. Методы пайки: классификация и техническая характеристика. Активация процессов энергией механических и электромагнитных колебаний. Пути повышения качества паяных соединений и эффективности процессов пайки. Технологические основы индивидуальной пайки. Групповые методы пайки. Оборудование, инструмент, оснастка. Автоматизация процессов пайки. Контроль и испытание паяных соединений.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3

Конструкционные и электротехнические материалы (стр. 2 )

ЛИТЕРАТУРА

Дополнительная

Утверждена

Пояснительная записка

Тема 1.2. Естественные пределы точности измерений

с помощью СИП

Тема 2.1. Структурные схемы приборов для измерения неэлектрических величин

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Дополнительная

Утверждена

Пояснительная записка

Утверждена

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Утверждена

Утверждена

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Утверждена

Раздел 5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСОБИ

1. Статистическая обработка вариационного ряда с применением пакета «EXEL 2000».

2. Проверка соответствия эмпирических данных теоретическому закону распределения с применением пакета "EXEL 2000".

4. Основы работы с СУБД "ACCESS 2000". Работа с данными при помощи запросов.

Утверждена

Утверждена

Пояснительная записка

Республике Беларусь

ЛИТЕРАТУРА

Утверждена

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Примерный перечень практических занятий

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Утверждена