«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по УР СГТУ имени Гагарина Ю.А. д.и.н., профессор Лобачева Г.В. «___» ______________ 2012 г. ПРОГРАММА междисциплинарного экзамена для поступления в магистратуру по направлению 201000.68 «Биотехнические системы и технологии» по кафедре «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» машиностроительного факультета ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Саратов 2012 ВОПРОСЫ К МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 201000.68 «Биотехнические системы и технологии» по кафедре «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» «Биофизика» 1. Биофизика как квинтэссенция естественных наук: физики, химии, биологии, математики. Структура биофизики. 2. Генерация и распространение нервных импульсов. 3. Слуховая рецепция. Устройство органа слуха. Коэффициент резонансного усиления звука и его частотная характеристика. Слышимый диапазон звука. Вестибулярный аппарат. 4. Обонятельная и вкусовая рецепция. Молекулярный механизм запаха. 5. Зрительная рецепция. Устройство глаза. Фоточувствительные элементы – палочки и колбочки. Спектральные характеристики колбочек. 6. Биофизика мышечного сокращения. Термодинамика механохимических процессов (химический и механический циклы). 7. Биофизика сердца. Строение сердца и его производительность. Систолически-диастолический цикл работы сердца. ЭКГ. 8. Биофизика легких. Строение и кровоснабжение легких. «Биохимия» 9. Предмет и структура биохимии. История биохимических знаний. 10. Механизм синтеза полипептидов на рибосомах. 11. Основные природные моно-, олиго- и полисахариды. Метаболизм углеводов в организме. 12. Классификация липидов и их основные свойства. Метаболизм жиров в организме. 13. Ферменты: классификация, роль в организме. Механизм действия ферментов на биохимические реакции. Коферменты и аллостерические ферменты. 14. Витамины: классификация, роль в организме. 15. Общая схема обмена веществ в организме. Гомеостаз и гомеорез. 16. Биохимия крови. 17. Канонические аминокислоты, полипептиды, белки. Первичная, вторичная и третичная структура белков. Канонические нуклеотиды. ДНК и РНК. 18. Гормоны. Схема управления гормональной секрецией. Обратная управляющая связь. Роль минеральных веществ. 19. Биохимия костной ткани. «Материаловедение, технология конструкционных материалов» 20. Атомно-кристаллическое строение металлов. 21. Плавление и кристаллизация металлов. Строение кристаллического слитка. 22. Дефекты кристаллического строения 23. Полиморфизм металлов. 24. Диаграмма состояния сплавов железо-цементит. 25. Углеродистые и легированные стали. Классификация и маркировка легированных сталей. 26. Понятие о термической и химико-термической обработке сплавов. Мартенситное превращение. 27. Методы изучения структуры металлов. 28. Состав и классификация пластмасс. 29. Тугоплавкие металлы и сплавы. 30. Сравнительная характеристика металлов и неметаллов. 31. Основные физико-химические процессы получения чугуна. 32. Классификация способов литья. 33. Общая характеристика обработки металлов давлением. 34. Физико-механические основы свариваемости металлов. 35. Обработка поверхностей лезвийным и абразивным инструментом. 36. Резины и их применение. «Моделирование биологических процессов и систем» 37. Применение фракталов в моделировании биологических процессов. Естественные и искусственные фрактальные структуры биологического объекта. 38. Дивергенция и ротор в векторном поле биологической среды. 39. Моделирование процесса морфогенеза, нервной системы, работы сердца, пульсовой волны в артерии человека и роста костной ткани. 40. Термодинамика биологических процессов. 41. Методы планирования и математического анализа биологических экспериментов. «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий» 42. Виды измерительных сигналов. Основные формы измерительных сигналов и их математические модели. 43. Понятие модуляции измерительного сигнала. Виды модуляции. 44. Понятие фильтрации сигнала. Задачи фильтрации в медикобиологических исследованиях. 45. Принцип действия фотоэлектрических преобразователей. Виды диагностики с применением этих преобразователей. 46. Схема рентгеновской трубки. Принцип действия и ее применение в медицинской диагностике. 47. Методы преобразования цифровых сигналов в аналоговые и аналоговых в цифровые. 48. Структурная схема микропроцессорной системы. Технические средства, необходимые для создания информационно-вычислительных комплексов на базе микропроцессорной техники. 49. Схема электронного микроскопа. Области применения оптической и электронной микроскопии. «Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы» 50. Функциональная схема электрокардиографа. Назначение электродов и электронных усилителей в приборе. 51. Принцип действия кардиостимулятора. Типы кардиостимуляторов, их медицинские особенности. 52. Принцип действия магнетрона. Примеры применения СВЧ излучения для медицинских целей. 53. Принцип действия тепловизионной системы. Примеры применения телевидения в медицине. 54. Понятие манипулятора, робота. Примеры применения манипуляторов в медицинской аппаратуре. 55. Функциональная схема ультразвуковой аппаратуры. 56. Схема и принцип действия стабилизированного выпрямителя. Типы источников питания, применяемых в медицинской аппаратуре. Схема управляемого выпрямителя на тиристорах. 57. Принцип действия медицинского аппарата «искусственная почка». 58. Основные технические элементы вакуумной техники. Использование вакуумной техники в медицинской практике. «Организация научных исследований» 59. Одно и многопроцессорные компьютеры. Структура современного компьютера для обработки научных результатов. 60. Искусственные нейронные сети, применяемые для интеллектуализации компьютеров в научных исследованиях. 61. Оперативная память для хранения научных результатов. 62. Методы компьютерной обработки результатов научного эксперимента на основе математической статистики. «Физико-химические и медико-биологические свойства биоактивных материалов» 63. Остеопластические материалы биологического происхождения: Аутогенная (аутологичная) костная ткань. Аллогенные трансплантаты. 64. Материалы небиологического происхождения: полимеры: органические полимеры, неорганические полимеры; металлы: титан и его сплавы, цирконий, тантал, кобальтохромовые сплавы, стали; композиционные материалы. 65. Биосовместимые покрытия имплантатов. Способы нанесения пористых покрытий на имплантаты. 66. Электроплазменное напыление биокомпозиционных покрытий. Схема плазменного напыления. Зависимость основных характеристик покрытий от режимов процесса напыления и предварительной подготовки поверхности. 67. Биоактивные кальций-фосфатные материалы в качестве компонентов покрытий дентальных имплантатов. 68. Контроль качества плазмонапыленных биокомпозиционных покрытий имплантатов. 69. Ультразвуковое обезжиривание и очистка титановых основ дентальных имплантатов. 70. Кинетика воздушно-абразивной обработки титана. 71. Методика синтеза гидроксиапатита. Рентгеновский фазовый анализ порошковых биоактивных материалов. «Новые технологии в обработке материалов» 72. Основные понятия о новых методах и технологиях обработки. Классификация технологий. 73. Основы теории лазерной, плазменной, ионно- и электроннолучевой обработки. Понятие концентрированных потоков энергии. 74. Кристаллические и аморфные структуры материалов. Аморфизация и наноструктурирование. Движение ионов и электронов в аморфном и кристаллическом теле. 75. Виды энергетического воздействия при обработке. Тепловая и механическая энергии, как основной вид энергии в контактной зоне. Закономерности развития упруго-пластических деформаций и напряжений при обработке. 76. Фазовые переходы и объемные фазово-структурные превращения. Поверхностная закалка и скин-эффект. 77. Методы и технические средства изучения и контроля материалов, подвергнутых лучевой, плазменной и физико-химической обработке. 78. Профилометрия и исследование морфологии поверхности материалов. 79. Масс-спектрометрия вторичных ионов. 80. Особенности взаимодействия потоков энергии с материалом при формообразовании с увеличением массы изделия (нанесение покрытий). 81. Лазерная металлизация. Электрофорез. Электроискровое легирование. Ультразвуковая металлизация. Плазменная и электродуговая металлизация. Ионно-лучевая имплантация. Плазменное и детонационное напыление. 82. Устройства формирования и ускорения пучка. Основные понятия ионной и электронной оптики. Общие свойства ионно-оптических элементов. Масс-сепаратор. 83. Системы сканирования ионного и электронного луча. Приемные фотоэлектронные и полупроводниковые устройства. Системы измерения тока и дозы имплантации. 84.Лазерная обработка и электронно-лучевая обработка. 85.Плазменная резка и электроэрозионная обработка. 86. Ультразвуковая обработка. «Конструирование и технология производства приборов и аппаратов» 87. Содержание процесса конструирования. Основные работы, выполняемые при разработке медицинской техники. 88. Технические требования (заявка на разработку). 89. Функциональный анализ. Функциональная схема и ее назначение. 90. Порядок и этапы разработки конструкторской документации. Технические предложения. Эскизно-технический проект. Рабочий проект. 91. Понятие о базировании и классификация баз. Выбор баз. Технологические базы. 92. Метод проб и ошибок. Метод мозгового штурма. 93. Морфологический и системный анализ. Направленный поиск решения. 94. Точность формы и ее обозначения. Точность взаимного расположения поверхностей. Шероховатость поверхности детали. «Материалы и технологии формирования покрытий для биомедицинской техники» 95. Виды композиционных материалов. Волокнистые композиционные материалы. 96. Состав и классификация полимерных материалов. Термопластичные и термореактивные полимерные материалы. Их применение в медицине. 97. Основные характеристики пленочных материалов и методы их оценки. Придание пленочным материалам бактериостатических свойств. 98. Технологическое оборудование, используемое при нанесении порошковых покрытий в производстве имплантатов. 99. Титан и его сплавы. Свойства, фазовые превращения. Промышленная обработка, коррозионная стойкость. 100. Методы исследования пленочных и объемных материалов: сходства и отличия. Литература Основная литература 1. Лясникова А.В. Материалы и покрытия в медицинской практике / В.Н. Лясников, А.В. Лясникова, Т.Г. Дмитриенко. - Саратов: Научная книга, 2011. 300 с. 2. Лясникова А.В. Биосовместимые материалы и покрытия нового поколения: особенности получения, наноструктурирование, исследование свойств, перспективы клинического применения / А.В. Лясникова, Т.Г. Дмитриенко. - Саратов: Научная книга, 2011. - 220 с. 3. Ершов Ю.А, Щукин С.И. Основы анализа биотехнических систем: учеб. пособие / Ю.А. Ершов, С.И. Щукин.- Москва: Изд-во. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2011. с.-536. 4. Пахарьков Г.Н. Биомедицинская инженерия: проблемы и перспективы / Г.Н. Пахарьков: Учеб.пособие. – СПб.: Политехника, 2011. – 232с.: ил. 5. Лясникова А.В. Применение специальных покрытий в изделиях медицинского назначения / А.В. Лясникова, Н.В. Протасова, В.Н. Лясников, Н.В. Бекренев. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. - 272 с. 6. Мельникова, И. П. Нанообъекты. Свойства и применение, методы изготовления и анализа наноструктур: учеб. пособие / И. П. Мельникова, Б. А. Маренко, В. Н. Лясников. - Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т., 2010. - 121 с. 7. Лясникова А.В. Применение электронной техники в медицине / В.М. Таран, А.В. Лясникова. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. - 160с. 8. Санников Р. Х. Теория подобия и моделирования. Планирование инженерного эксперимента. Учебное пособие - Уфа: УГНТУ, 2010. – 214 с. 9. Попечителев Е.П. Системный анализ медико-биологических исследований; Саратов: Научная книга, 2009 – 368с. 10.Лясникова А.В. Измерение и визуализация сигналов в медицине / А.В. Лясникова, В.М. Таран. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. - 231с. 11.Таран В.М., Лясникова А.В. Технические устройства и системы медицинской аппаратуры: учебн. пособие. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. – 615с. 12.Немирко А. П. Биотехнические системы: теория и проектирование Учебное пособие. Немирко А. П., Першин Н. Н., Пожаров А. В., Попечителев Е. П., Романов С. В. ГОУ ОГУ. – 2008. – 204с. 13.Лясникова А.В. Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных имплантатов / К.Г. Бутовский, А.В. Лясникова, А.В. Лепилин, Р.В. Пенкин, В.Н. Лясников. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. - 200с. 14.Лясникова А.В. Стоматологические имплантаты. Исследование, разработка, производство, клиническое применение / А.В. Лясникова, А.В. Лепилин, Н.В. Бекренев, Д.С. Дмитриенко. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. - 254с. 15.Таран В.М. Автоматизированное оборудование электроплазменного напыления порошковых покрытий / В.М. Таран, А.В. Лясникова. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2007. - 232с. 16.Серянов Ю.В. и др. Биофизика: уч. пособие / Ю.В. Серянов и др. Саратов: изд-во СГТУ, 2007.- 186с. 17.Лясникова А.В. Биосовместимые материалы в дентальной имплантологии / А.В. Лясникова, Г.А. Воложин. - Саратов: Сарат. гос. техн. унт, 2006. - 124с. 18.Перинский В.В., Шухостанов В.К., Лясников В.Н., Глухов А.В. Основы техносферного материаловедения: учеб. пособие / В.В. Перинский, В.К. Шухостанов, В.Н. Лясников, А.В. Глухов. - Саратов: Саратовский гос. техн. унт., 2009 г.- 214с. 19.Дворецкий С.И. Моделирование систем: учебник / С.И. Дворецкий.Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т, 2009.-320с. 20.Барац Я.И. Математические модели технологических процессов: учеб.пособие / Я.И. Барац - Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т, 2009. -119с. 21.Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие / Н. В. Акулич. - Минск : Новое знание, 2008. - 272 с.: ил. 22. Электротехнические и конструкционные материалы : учеб. пособие / В. Н. Бородулин. - 4-е изд., испр. - М.: ИЦ "Академия", 2008. - 28 с. 23.Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие / Н. В. Акулич. - Минск: Новое знание, 2008. - 272 с.: ил. 24. Попечителев Е.П. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы Ч.З и 4 / Е.П. Попечителев, Н.А. Кореневский. Курск: Курский Гос. техн. ун-т., 2006.- 233с. 25. Л.Хенч, Д.Джоунс. Биоматериалы, искусственные органы и инженеринг тканей. М.: Техносфера, 2006. – 304 с. 26. Схиртладзе А.Г. Проектирование нестандартного оборудования: учебник/ А.Г. Схиртладзе, С.Г. Ярушин.- М.: Новое знание, 2006.- 424 с.- ISBN 5-94735-097-1 Дополнительная литература 1. Колесов С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для вузов / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2007. - 535 с. 2. Бржозовский Б.М. Физические основы, технологические процессы и оборудование ультразвуковой обработки материалов / Бржозовский Б.М., Бекренев Н.В., Захаров О.В., Трофимов Д.В. : учеб. пособие - допущено УМО АМ для студентов вузов. Саратов: СГТУ, 2006. – 208 с. 3. Каримов Р.Н. Обработка экспериментальной информации. Ч.1-4: учеб. пособие. / Р.Н. Каримов. Саратов: СГТУ, 2004.- 128 с. 4. Куприй В.Т. Моделирование в биологии и медицине: учебник для ВУЗов. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2001.- 298 с. 5. Ильясов Л.В. Биомедицинская измерительная техника / Ильясов Л.В.//- М: Высшая школа, 2007. – 301 с. 6. Сазыкин Ю. О. Биотехнология: учеб. пособие / Ю. О. Сазыкин, С. Н. Орехов, И. И. Чакалева ; под ред. А. В. Катлинского. - 2-е изд., стер. - М. : ИЦ "Академия", 2007. - 256 с. ; 7. Биология : науч.-попул. энц. / ред. А. П. Горкин. - М. : РОСМЭН, 2006. - 560 с. 8. Лясникова А.В. Стоматологические имплантаты. Исследование, разработка, производство, клиническое применение / А.В. Лясникова, А.В. Лепилин, Н.В. Бекренев, Д.С. Дмитриенко. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. - 254 с. 9. Биоактивные материалы и покрытия в дентальной имплантологии: учеб. пособие. / А.В. Лясникова, К.Г. Бутовский, А.В. Лепилин, В.Н. Лясников. – Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2004. – 94с. 10. Ремезов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов / А.Н. Ремезов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. М.: Дрофа, 2003.- 560 с. 11. Рубин А.Б. Биофизика в 2-х томах, Т. 2. Биофизика клеточных процессов: учебник для вузов. М.: Книжный дом «Университет», 2000.- 2-е изде .- 468 с. 12. Попечителев Е.П., Короневский Н.А. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника: учеб. пособие / Е.П. Попечителев, Н.А. Короневский. М.: Высшая школа, 2002 – 470 с. 13. Неверов А. С. Коррозия и защита материалов : учеб. пособие / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - Минск : Вышэйшая школа,2007.-222 с. 14. Электротехнические и конструкционные материалы : учеб. пособие / В. Н. Бородулин. - М.: ИЦ "Академия", 2008. - 4-е изд., испр. - 280 с. 15. Бекренев Н. В. Высокоэффективные процессы обработки материалов и нанесения покрытий концентрированными потоками энергии (теоретические основы): учеб. пособие под ред. проф. В. Н. Лясникова Ч. 2. / Н. В. Бекренев, А. В. Лясникова, Д. В. Трофимов. Саратов: СГТУ, 2004. -117 с. 16. Моряков О. С. Материаловедение: учебник. / О. С. Моряков. - М.: ИЦ "Академия", 2008. - 240с. 17. Бакалов В.П. Основы биотелеметрии / В.П. Бакалов. М.: Радио и связь, 2001.-352с. 18. Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология / А.П. Кулаичев. М.: изд.-во МГУ, 2002.-379с. 19. Бекренев Н.В, Протасова Н.В., Родионов И.В., Лясникова А.В. Конструирование производство и применение внутрикостных стоматологических имплантатов: учеб. пособие / Н.В. Бекренев, Н.В. Протасова, И.В. Родионов, А.В. Лясникова. - Саратов: СГТУ.- 2003. 20. Неверов А. С. Коррозия и защита материалов : учеб. пособие / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - Минск: Вышэйшая школа, 2007.-222 с. 21. Колесов С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для вузов / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2007. - 535 с. 22. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. / В. Б. Арзамасов [и др.]; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. - М.: ИЦ "Академия", 2007. - 448с. 23. Лясников В.Н. и др. Материалы приборостроения: учеб. пособие / В.Н. Лясников и др. - Саратов: СГТУ, 2005. – 236 с. 24. Вихров С.П. Биомедицинское материаловедение: учеб.пособие. – Ч.1. Общие свойства и совместимость материалов с биологическими средами / С.П. Вихров, Т.А. Холомина, П.И. Бегун и др.- Вологда: ВоГТУ, 2003. – 138с. 25. Горбунов Д.Н. Триботехника: конструирование и эксплуатация машин: учебник. – М.: МСХА, 2002. – 632 с. 26. Евсиков В.В., Оськин В.А. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Книга 1.- М.: Изд-во «Колос», 2007.- 201 с. 27. Чередниченко В.С. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. 2-е изд., перераб./ В.С. Чередниченко. М.: изд-во «Омега-Л», 2006.244 с. 28. Райгородский Ю.М.и др. Форетические свойства физических полей и приборы для оптимальной физиотерапии в урологии стоматологии и офтальмологии: уч. пособие. - Саратов: СГТУ, 2000.- 208 с. 29. Божокин С.В. Фракталы и мультифракталы: уч. пособие. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001.- 128 с. 30. Научное издание «Технология Интернет - на службу обществу». Сб.статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции.2005.-274с. 31. Справочник по физиотерапии / Под ред. В.И. Шумякова. - М.: Медицина, 2003. – 260 с. 32. Введение в компьютерные технологии. Пер.с англ.-М.: Издательский дом «Вильямс», 2001.-688 с. ил. 33. Иванов С.Ю. Стоматологическая имплантология / С.Ю. Иванов, А.Ф. Бизяев, М.В. Ломакин и др. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2000. – 96 с.: ил. 34. Галимов Э.Р. Полимерные материалы в биомедицинской технике / Э.Р. Галимов, В.М. Солдаткин, А.Г. Исмаилова и др. – Учеб.пособие. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2003. - 242 с. 35. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Компьютерная поддержка изобретательства (методы, системы, примеры применения).М.: Машиностроение, 2002.- 476 с. 36. Волова Т.Г. Полиоксиалканоаты (ПОА) – биоразрушаемые полимеры для медицины / Т.Г. Волова, В.И. Севастьянов, Е.И. Шишацкая – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2003. – 330с. 37. Казаков Ю.Н. Концентрированные потоки энергии для технологических целей.- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. – 224 с. 38. Внутрикостные стоматологические имплантаты. Конструкция, технологии, производство и применение в клинической практике /Лясников В.П., Лепилин А.В. Протасова Н.В. и др.: Под ред. проф. Лясникова В.Н., проф. Лепилина А.В. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. - 2002 . - 100 с. 39. Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных имплантатов / Лясников В.Н., Лепилин А.В., Бутовский К.Г., Пенкин Р.В., Лясникова А.В. – Саратов: изд-во СГТУ, 2006.- 200 с. 40. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки материалов. – М.: Машиностроение, 2002. – 239 с. 41. Нанотехнология, наноструктурные материалы (обзор) Раков Э.Г. (РХТУ им Д.И.Менделеева) // Все материалы: Энциклопедический справочник. №1. 2008. –С.40-47. 42. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига. 2006.- 256 с. Обсуждено на заседании кафедры БМА Протокол № 46 от «18» января 2012 г. Утверждено на заседании УМКС/Н Протокол № 6 от «27» января 2012г. Заведующий кафедрой БМА д.т.н., профессор Лясникова А.В.