Медицинская электроника - Рабочая программа дисциплины - 03.04.02. Физика - Направления подготовки

Закреплена за кафедрой	Кафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки	03.04.02. Физика
Профиль	Физические методы и информационные технологии в медицине
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	4 ЗЕТ
Учебный план	03_04_02_Мед-2-2020

Курс (семестр)	1 (2)	Итого
Недель	13
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	18	18	18	18
Практические	18	18	18	18
Сам. работа	81	81	81	81
Часы на контроль	27	27	27	27
Итого	144	144	144	144

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	Целью курса "Медицинская электроника" является обучение студентов основам знаний, необходимых для грамотного использования современной электронной измерительной и медицинской аппаратуры, предназначенной для научных исследований и использования в практическом здравоохранении.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.02

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОК-1	способностью к абстрактному мышлению, анализу, синтезу
ОПК-5	способностью использовать свободное владение профессионально-профилированными знаниями в области компьютерных технологий для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами направленности
ПК-1	способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры и информационных технологий с использованием новейшего российского и зарубежного опыта
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	Об основных тенденциях развития цифровой техники; Об основных функциональных узлах вычислительных машин; О современных методах проектирования средств вычислительной техники.
3.2.	Уметь:
3.2.1.	эксплуатировать и обслуживать существующую лечебную медицинскую аппаратуру; разрабатывать новые физиотерапевтичекие приборы и аппараты. Использовать терминологию, систему параметров и характеристики современных ИС, классификацию и назначение элементов и узлов вычислительных машин, физические основы, принципы функционирования элементов ВМ комбинационного и последовательностного типа, принцип действия, методы синтеза и анализа функциональных узлов вычислительных машин, тенденции развития схемотехники вычислительных машин.
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	Проектирования узлов и устройств вычислительных машин с требуемыми параметрами; Выполнения анализа параметров узлов и устройств вычислительных машин; Обосновывания выбора элементной базы согласно техническому заданию; Работы с технической литературой, справочниками, тех. документацией, ГОСТами.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1.
1.1.	Классификация медицинской аппаратуры.	Лекции	2	1	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.2.	Электростимуляция	Лекции	2	1	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.3.	Магнитотерапевтические аппараты	Лекции	2	1	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.4.	Аппаратура для терапии постоянным электрическим полем и аэроионами	Лекции	2	1	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.5.	Электротерапевтические высокочастотные аппараты.	Лекции	2	2	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.6.	Ультразвуковые аппараты	Лекции	2	1	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.7.	Конструирование и расчет печатных плат.	Лекции	2	2	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.8.	Изучение механизмов переноса лекарственных веществ в биоткани человека методом электрофореза	Лекции	2	2	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.9.	Аппаратура для лечения постоянным током	Лекции	2	2	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.10.	Примеры построения устройств формирования, обработки и передачи биомедицинской информации на основе микропроцессорных устройств и микроконтроллеров.	Лекции	2	2	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.11.	Основные направления развития БТС, отражающие тенденции и проблемы совершенствования медико- биологических и экологических исследований.	Лекции	2	1	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.12.	Биотехнические инфраструктуры. Жизненный цикл и старение технических систем. Механотерапии. Биофизические нанотехнологии. Молекулярное узнавание.	Лекции	2	2	ОК-1, ОПК-5	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.13.	Расчет мостовой схемы выходного каскада электромиостимулятора со стимуляцией током	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.14.	Расчет задающего генератора аппарата дарсонвализации	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.15.	Расчет генератора управляемого напряжением (ГУН) схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.16.	Ориентировочный расчет надежности электронной лечебной аппаратуры.	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.17.	Уточненный расчет надежности электронной лечебной аппаратуры.	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.18.	Конструирование и расчет печатных плат.	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.19.	Ориентировочный расчет показателей безотказности выходного каскада, работающего в составе электромиостимулятора	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.20.	Ориентировочный расчет показателей безотказности выходного каскада, работающего в составе электромиостимулятора	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.21.	Расчет генератора на основе таймера 555	Практические	2	2	ОК-1, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.22.	Проблемы обеспечения надежной работы технических средств в условиях медико-биологической организации	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.23.	Поверка приборов и комплексов различного назначения	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.24.	Диагностическая аппаратура.	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.25.	Физиотерапевтические приборы.	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.26.	Терапевтическая аппаратура по областям медицины.	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.27.	Хирургическая электронная аппаратура.	Сам. работа	2	4	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.28.	Стерилизационное оборудование.	Сам. работа	2	4	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.29.	Основные классы медицинской аппаратуры	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.30.	Основные узлы медицинской аппаратуры	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.31.	Основные узлы медицинской аппаратуры на примере электрокардиографа	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.32.	Общие характеристики сигналов	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.33.	Пассивные и активные элементы	Сам. работа	2	4	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.34.	Электронные усилители электрических сигналов	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.35.	Аналоговая фильтрация	Сам. работа	2	4	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.36.	Генераторы	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.37.	Цифровые сигналы	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.38.	Элементы цифровой логики	Сам. работа	2	3	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.39.	Помехи в цифровой технике	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.40.	Цифровые логические устройства	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.41.	Запоминающие устройства	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.42.	Программируемые логические интегральные схемы	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.43.	Цифро-аналоговые преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.44.	Аналого-цифровые преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.45.	Принципы действия измерительных преобразователей	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.46.	Электростатические преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.47.	Электромагнитные преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.48.	Ионизационные преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.49.	Фотоэлектрические преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.50.	Резистивные преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.51.	Электромеханические преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.52.	Термоэлектрические преобразователи	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.53.	Мост Уитстона	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.54.	Пример использования преобразователя	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.55.	Электробезопасность в медицинской технике.	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.56.	Структурная схема ЦАП	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2
1.57.	Параметры ЦАП, АЦП	Сам. работа	2	2	ОК-1, ОПК-5, ПК-1	Л1.1, Л1.2, Л2.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Контрольные вопросы и задания приводятся в приложении.

5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)

ФЕДЕРАЛЬНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ СТАНДАРТОМ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
ПОДГОТОВКИ 03.03.02 ФИЗИКА и РУП не предусмотрены

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

Фонд оценочных средств приводится в приложении.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л1.1	Визильтер Ю.В., Желтков С.Ю., Князь В.А., Ходарев А.Н.	Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW [Электронный ресурс]: Пособие	Лань, 2009	e.lanbook.com
Л1.2	Т.А. Андросова, Е.Е. Юндина	Медицинская электроника [Электронный ресурс]: учебное пособие	Ставрополь : СКФУ, 2016	http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=459093
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1	В.П. Омельченко, А.А. Демидова	Медицинская информатика [Электронный ресурс]: учебник	М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016	www.studentlibrary.ru
Л2.2	Т.В. Зарубина, Б.А. Кобринский	Медицинская информатика [Электронный ресурс]: учебник	М. : ГЭОТАР-Медиа, 2016	www.studentlibrary.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	Медицинская электроника, автор Утемесов Р.М.		portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office MSOffice, MSWord, MSExcel, MSPowerPoint, MSAccess Adobe Photoshop, MS Paint WinRAR, WinZIP Far Manager, Total Commander Internet Explorer, Opera, Mozilla Microsoft Windows AcrobatReader 7-Zip AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=2263 - on-line курс в LMS Moodle АлтГУ www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека. www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека. www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека. www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека. http://www.biblioclub.ru/ интернет-портал «Университетская библиотека онлайн» www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана. www.intuit.ru/ Образовательный сайт

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория	Назначение	Оборудование
Помещение для самостоятельной работы	помещение для самостоятельной работы обучающихся	Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
214К	лаборатория медицинской физики - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации	Учебная мебель на 10 посадочных мест; доска маркерная 1 шт.; учебные наглядные пособия; анализатор биохимический CardioChek PA портативный; велоэргометр DH-8918 P; высоковольтный стабилизированный выпрямитель ТВ-2; датчик давления газа Gas Pressure Sensor GPS-BTA; датчик концентрации нитрат-ионов NO3-BTA Nitrate Ion-Selektive Elektrode; датчик содержания CO2/CO2 Gas sensor/CO2-BTA; датчик частоты дыхательных движений Respiration Monitor Belt /RMB-BTA; интерактивная доска Legamaster e-Board Touch 77 c проектором Epson EB-470; ионизатор воздуха – 2 ед.; колориметр датчик оптической плотности COL-BTA Colorimeter; комплекс магнитокоррекции Мультимаг; компьютер Celeron 2533MHz/ 17" LCD Samsung 740N; компьютер НЭТА /LCD 19" Samsung 943B (2,93Ghz/2*1024Mb/500Gb/DVD-RW/KM); лазер ЛГИ-201; лазер ЛГН-703; люксметр LS-BTA датчик освещенности Light Sensor; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД – 2 ед.; персональный компьютер с LCD монитором 19"; пневмотахометр Эльф-5-02; принтер лазерный Hewlett-Packard P1102w; пульсометр датчик частоты сердечных сокращений Exercise Heart Rate Monitor EHR-B; самописец "Эндим"; система сбора данных AFS в комплекте с кабелем – 2 ед.; скамья оптическая; спектрофотометр Vernier SpectroVis Plus SVIS-RL+ световод SVIS-FIBER; спироанализатор СПМ-01 "РД"; спирометр SPR-BTA датчик жизненной емкости легких Spirometer; тонометр BPS-BTA датчик артериального давления Blood Pressure Sensor; устройство для измерения и обработки данных УИОД LabQuest в комплекте – 3 ед.; ФМБ - 9К Установка учебная " Изучение принципов работы электроэнцефалографа"; ФМБ-8 Установка учебная лабораторная "Измерение импеданса. Определение импеданса
Учебная аудитория	для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик	Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов молекулярной физике для широкого спектра задач в различных областях.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Физические методы и информационные технологии в медицине» необходимо:
- построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала;
- систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям;
- усвоить содержание ключевых понятий;
- плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
Для эффективного изучения практической части дисциплины «Физические методы и информационные технологии в медицине» рекомендуется:
- систематически выполнять подготовку к практическим занятиям и лабораторным работам по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям ;
- своевременно выполнять практические задания, лабораторные работы.
- своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований.
В течение семестра студенты выполняют:
- домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на практических занятиях или перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли);
- промежуточные задания, во время практических или лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий;
- построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ;
- обсуждают задания практических и лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других.