2.Место дисциплины в структуре образовательной программы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»
Балашовский институт (филиал)
УТВЕРЖДАЮ
Директор БИ СГУ
доцент А.В.Шатилова
___________________________
"10" ноября 2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Узлы и элементы биотехнических систем
Направление подготовки
201000.62 «Биотехнические системы и технологии»
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Балашов
2014
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цели освоения дисциплины
2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе освоения
дисциплины
4. Содержание и структура дисциплины
4.1. Объем дисциплины
4.2. Содержание дисциплины
4.3. Структура дисциплины
5. Образовательные технологии
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
7. Данные для учета успеваемости в БАРС
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
3
3
3
5
5
5
6
10
10
12
14
15
2
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Узлы и элементы биотехнических
систем» являются: подготовка специалистов к созданию, эксплуатации и
ремонту узлов ввода-вывода, обработки цифровых
и аналоговых
медицинских
сигналов
для
хирургической,
терапевтической
и
диагностической медицинской аппаратуры; анализу и разработки их
конструкций, программ и методик испытаний.
2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла
(Б3.Б.7).
Для освоения указанной дисциплины студент должен овладеть
компетенциями, знаниями и умениями, сформированными в результате
освоения основных дисциплин, входящих в профессионального цикла , таких
как «Прикладная механика, «Общая электротехника», «Электроника и
микропроцессорная
техника»,
«Материаловедение»,
«Метрология,
стандартизация и сертификация».В ходе изучения дисциплины происходит
обобщение знаний, полученных при освоении указанных курсов,
показывается взаимосвязь и взаимовлияние различных
дисциплин,
реализуется профессиональная направленность образовательного процесса.
Изучение дисциплины «Узлы и элементы медицинской техники»
является завершающим этапом в подготовке по направлению
«Биомедицинская инженерия» и необходимо для подготовки к сдаче
государственного экзамена и выполнению выпускной квалификационной
работы.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе освоения
дисциплины
Процесс изучения дисциплины «Общая электротехника» направлен на
формирование следующих компетенций:
 способностью стремиться к саморазвитию, повышению своей
квалификации и мастерства (ОК-6);
 способностью критически оценивать свои достоинства и недостатки,
 намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения
недостатков (ОК-7);
 способностью использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
3










математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования (ОК-10);
способностью выявить естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их
решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
готовностью учитывать современные тенденции развития электроники,
измерительной и вычислительной техники, информационных технологий
в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
способностью владеть методами решения задач анализа и расчета
характеристик электрических цепей (ПК-4);
способностью проводить предварительное технико-экономическое
обоснование проектов биомедицинской и экологической техники (ПК-8);
способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и
проектирования деталей, компонентов и узлов биотехнических систем,
биомедицинской и экологической техники (ПК-9);
готовностью осуществлять контроль соответствия разрабатываемых
проектов и технической документации на изделия и устройства
медицинского и экологического назначения стандартам, техническим
условиям и другим нормативным документам (ПК-12);
способностью владеть правилами и методами монтажа, настройки и
регулировки узлов биотехнических систем, в том числе связанных с
включением человека-оператора в контур управления биомедицинской и
экологической электронной техники (ПК-27);
способностью проводить поверку, наладку и регулировку оборудования, и
настройку программных средств, используемых для разработки,
производства и настройки биомедицинской и экологической техники (ПК28);
готовностью к практическому применению основных правил выполнения
ремонта и обслуживания медицинской техники, основ технологии
обслуживания медицинской техники (ПК-29);
способностью разрабатывать инструкции по эксплуатации используемого
технического оборудования и программного обеспечения для персонала
биомедицинских и экологических лабораторий (ПК-32).
Планируемые результаты обучения по дисциплине
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
 классификацию медицинских электронных приборов, аппаратов и систем;
 основные понятия систем автоматизированного проектирования;
4
уметь:
 выбирать вычислительные средства для проектирования устройств и
систем управления;
 выполнять проекты технического обеспечения биотехнических систем на
базе типовых средств;
владеть:
 общими представлениями об основных технологических процессах
обслуживания медицинской техники;
 навыками работы с современными аппаратными и программными
средствами исследования и проектирования биотехнических систем.
4. Содержание и структура дисциплины
4.1. Объем дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов,
из них: 48 часов аудиторной работы (12 часов лекций, 24 часа лабораторных
работ, 12 часов практических занятий), 60 часов самостоятельной работы.
Дисциплина изучается в 8 семестре, ее изучение заканчивается зачетом.
4.2. Содержание дисциплины
Тема 1. Введение. Место дисциплины в учебном процессе. Биоусилители,
входные цепи, дифференциальные каскады, усилители
с гальванической развязкой, усилители для микроэлектродных
отведений.
Тема 2. Узлы математической обработки биологических сигналов,
генераторы
специальных импульсов, преобразователи сигналов, модуляторы,
источники питания.
Тема 3. Особенности расчета основных узлов диагностической,
терапевтической,
аналитической
электронной
техники,
компьютерные
технологии расчета и проектирования узлов медицинской техники.
Тема 4. Интерфейсы медицинских микрокомпьютерных систем (ММС):
основные понятия, стандартизация, типы. Интерфейсы для
подключения узлов медицинской техники к компьютерам.
Тема 5. Методы опроса источников медицинской информации. Системы с
временным разделением каналов. Разработка интерфейсных блоков
и
линий связи медицинских приборов с ПК.
Тема 6. Системы кардио- и пневмомониторинга. Основные функциональные
узлы, их схемотехника. Перспективные и нетрадиционные схемотехнические решения узло и элементов медицинских приборов и
5
аппаратов
4.3. Структура дисциплины
Практическая
работа
Самостоятельная
работа
4
20
5
18
6
2
4
7
2
8
10
8
20
18
2
4
2
10
Отчет по ЛБ№2
8
22
18
2
4
2
10
Отчет по ЛБ№3
Лекции
3
8
Всего часов
Лабораторные
занятия
2
Тема 1. Введение.
Место дисциплины в
учебном процессе.
Биоусилители,
входные цепи,
дифференциальные
каскады, усилители с
гальванической
развязкой, усилители
для
микроэлектродных
отведений.
Тема 2. Узлы
математической
обработки
биологических
сигналов,
генераторы
специальных
импульсов,
преобразователи
сигналов,
модуляторы,
источники питания.
Тема 3.
Особенности расчета
основных узлов
диагностической,
терапевтической,
аналитической
электронной
техники,
компьютерные
Примерные
формы текущего
контроля
(по
неделям
семестра)
Формы
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Неделя
семестра
1
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную
работу
студентов
и
трудоемкость (в часах)
Семестр
№ п/п
Раздел дисциплины
9
Отчет по ЛБ№1
6
технологии расчета
и проектирования
узлов медицинской
техники.
Тема 4. Интерфейсы
медицинских
микрокомпьютерных
систем (ММС):
основные понятия,
стандартизация,
типы. Интерфейсы
для подключения
узлов медицинской
техники к
компьютерам.
Тема 5. Методы
опроса источников
медицинской
информации.
Системы с
временным
разделением
каналов. Разработка
интерфейсных
блоков и линий
связи медицинских
приборов с ПК.
Тема 6. Системы
кардио- и
пневмомониторинга.
Основные
функциональные
узлы, их
схемотехника.
Перспективные и
нетрадиционные
схемотехнические
решения узлов и
элементов
медицинских
приборов и
аппаратов
Итого:
Промежуточная
аттестация
8
24
18
2
4
2
10
Отчет по ЛБ№4
8
26
18
2
4
2
10
Отчет по ЛБ№5
8
28
18
2
4
2
10
Отчет по ЛБ№6
108
12
24
12
60
Зачет
7
1
1
2
2
№
занятия
Всего
часов
№
темы
ПЛАНЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
3
1
2
2
2
3
2
3
4
2
4
5
2
5
6
2
6
Тема практического занятия.
Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии.
4
Биоусилители, входные цепи.
1. Биоусилители: типовые схемотехнические решения, основные
параметры.
2. Входные цепи медицинской аппаратуры: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
Узлы математической обработки биологических сигналов.
1. Дифференциальные каскады: типовые схемотехнические решения,
основные параметры.
2. Усилители с гальванической развязкой: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
Особенности расчета основных узлов.
1. Узлы гальванической развязки: типовые схемотехнические решения,
основные параметры.
2. Усилители для электродных отведений: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
Разработка интерфейсных блоков.
1. Узлы предварительной обработки биосигналов: типовые
схемотехнические
решения, основные параметры.
2. Генераторы специальных импульсов для медицинской аппаратуры:
типовыекардиосхемотехнические
решения, основные параметры.
Системы
и пневмомониторинга.
1. Электробезопасность пациентов и обслуживающего персонала при
разработке и эксплуатации медицинской техники.
2. Интерфейс кабинета доврачебного обследования: структура протокола
обмена информацией, достоинства и недостатки интерфейса.
Перспективные и нетрадиционные схемотехнические решения.
1. Система связи «пациент – медперсонал» для стационарных и
амбулаторных медицинских заведений. Схемотехника, аппаратное и
программное обеспечение процессов обмена информацией.
2. Примеры перспективных и нетрадиционных схемотехнических
решений
узлов и элементов медицинских приборов и аппаратов.
8
1
№
занятия
Всего
часов
№
темы
ПЛАНЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ.
1
2
4
3
1
2
4
2
3
4
3
4
4
4
5
4
5
6
4
6
Наименование лабораторной работы.
Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии.
4
Биоусилители, входные цепи.
1. Источники питания медицинской аппаратуры: типовые
схемотехнические
решения, основные параметры.
2. Интерфейсы медицинских микрокомпьютерных систем: типовые
схемотехнические решения, основные параметры.
Узлы математической обработки биологических сигналов.
1. Структурные схемы аппаратной организации интерфейсов
медицинских
микрокомпьютерных систем.
2. Основы программирования процессов обмена медицинской
информацией
по стандартным
интерфейсам
микрокомпьютерных
Особенности
расчета
основных медицинских
узлов.
1.
Интерфейсы для подключения узлов медицинской техники
систем.
(усилителей,
устройств управления, измерительных преобразователей и др.) к
компьютерам.
2. Назначение, состав, структура узлов ПК для связи с внешними
устройствами.
Интерфейсы медицинских микрокомпьютерных систем (ММС).
1. Методы опроса источников медицинской информации, узлы для
реализации опроса.
2. Системы с временным разделением каналов, пример функциональной
схемы.
Разработка интерфейсных блоков.
1. Интерфейсный блок медицинских приборов: пример структурной
схемы,
ее функционирование.
2. Линии связи медицинских приборов с ПК, схемотехника, параметры.
Системы кардио- и пневмомониторинга.
1. Узлы предварительной обработки биосигналов: типовые
схемотехнические
решения, основные параметры.
2. Генераторы специальных импульсов для медицинской аппаратуры:
типовые схемотехнические решения, основные параметры.
9
5. Образовательные технологии
Специфика дисциплины и объем учебного материала предполагают
использование
следующих
образовательных
технологий:
лекции,
практические занятия,
проблемное обучение, модульная технология,
проблемная лекция, подготовка письменных аналитических работ,
самостоятельная работа студентов.
В целом содержание курса отличает практическая направленность и
максимальная приближенность к актуальным запросам практической
деятельности.
В учебном процессе предусмотрено использование активных и
интерактивных форм занятий и методов обучения (презентации,
мультимедийные
обучающие
программы,
учебные
видеофильмы,
виртуальный лабораторный практикум и др.) в сочетании с внеаудиторной
работой. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах,
должен составлять не менее 30 % аудиторных занятий.
Информационные технологии, используемые при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине
1. Использование информационных ресурсов, доступных в информационнотелекоммуникационной сети интернет.
2. Составление и редактирование текстов при помощи текстовых
редакторов.
3. Создание электронных документов (компьютерных презентаций,
видеофайлов и т.д.) по изучаемым темам и электронных коллекций.
Для обеспечения доступности обучения инвалидам и лицам с
ограниченными возможностями здоровья учебные материалы могут быть
адаптированы с учетом особых потребностей: в печатных материалах
укрупнен шрифт, произведена замена текста аудиозаписью, использованы
звуковые средства воспроизведения информации.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
№ темы
Всего
часов
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Самостоятельная работа студентов по дисциплине
1
1
2
10
3
Жидкокристаллический индикатор
[1], [2]
2
3
4
5
6
10
10
10
10
10
Индикатор расстояния до сосудов
Ингаляционный наркоз
Источник опорного напряжения
Источник светового потока
Интерференционный светофильтр
[1], [2]
[1], [2]
[1], [2]
[1], [2]
[1], [2]
Вопросы для самостоятельного изучения (задания)
Литература
4
10
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по дисциплине















Темы рефератов:
Автоматическая регулировка усиления.
Аналогово-цифровой преобразователь.
Блок определения направления движения.
Блок тревожной сигнализации.
Блок управления электронно-лучевой трубкой.
Блок фотоэлектрических преобразователей.
Временная автоматическая регулировка усиления.
Волоконно-оптический элемент.
Генератор пилообразного напряжения.
Искусственная вентиляция легких.
Индикатор переключения каналов.
Клапан главной декомпрессии.
Контроллер пульта управления.
Микропроцессорная система.
Преобразователь длительности сигнала.
Контрольные вопросы по курсу:
1. Биоусилители: типовые схемотехнические решения, основные параметры.
2. Входные цепи медицинской аппаратуры: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
3. Дифференциальные каскады: типовые схемотехнические решения,
основные параметры.
4. Усилители с гальванической развязкой: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
5. Узлы гальванической развязки: типовые схемотехнические решения,
основные параметры.
6. Усилители для электродных отведений: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
7. Узлы предварительной обработки биосигналов: типовые
схемотехнические
решения, основные параметры.
8. Генераторы специальных импульсов для медицинской аппаратуры:
типовые схемотехнические решения, основные параметры.
9. Преобразователи биосигналов: типовые схемотехнические решения,
основные параметры.
10.Модуляторы для биосигналов: типовые схемотехнические решения,
основные параметры.
11
11.Источники питания медицинской аппаратуры: типовые схемотехнические
решения, основные параметры.
12.Интерфейсы медицинских микрокомпьютерных систем: типовые
схемотехнические решения, основные параметры.
13.Структурные схемы аппаратной организации интерфейсов медицинских
микрокомпьютерных систем.
14.Основы программирования процессов обмена медицинской информацией
по стандартным интерфейсам медицинских микрокомпьютерных систем.
15.Интерфейсы для подключения узлов медицинской техники (усилителей,
устройств управления, измерительных преобразователей и др.) к
компьютерам.
16.Назначение, состав, структура узлов ПК для связи с внешними
устройствами.
17.Методы опроса источников медицинской информации, узлы для
реализации опроса.
18.Системы с временным разделением каналов, пример функциональной
схемы.
19.Интерфейсный блок медицинских приборов: пример структурной схемы,
ее функционирование.
20.Линии связи медицинских приборов с ПК, схемотехника, параметры.
21.Электробезопасность пациентов и обслуживающего персонала при
разработке и эксплуатации медицинской техники.
22.Интерфейс кабинета доврачебного обследования: структура протокола
обмена информацией, достоинства и недостатки интерфейса.
23.Система связи «пациент – медперсонал» для стационарных и
амбулаторных медицинских заведений. Схемотехника, аппаратное и
программное обеспечение процессов обмена информацией.
24.Примеры перспективных и нетрадиционных схемотехнических решений
узлов и элементов медицинских приборов и аппаратов.
7. Данные для учета успеваемости в БАРС
Таблица максимальных баллов по видам учебной деятельности.
1
Лекции
10
2
Лабораторные
занятия
20
3
4
5
6
7
Другие виды
Практические Самостоятельная Автоматизирован
Промежуточная
учебной
занятия
работа
ное тестирование
аттестация
деятельности
15
5
10
40
8
Итого
100
Программа оценивания учебной деятельности студента
По всем пунктам, кроме данных промежуточной аттестации,
выставляемых по итогам проведения экзамена, предполагается занесение
12
данных в соответствующие графы рейтинговой таблицы вплоть до окончания
зачетной недели (последней учебной недели).
Лекции
Посещаемость более 90% лекций и активность на них (участие в опросах,
выполнение заданий, решение примеров) – 10 баллов.
Посещаемость более 70-90% лекций и активность на них (участие в опросах,
выполнение заданий, решение примеров) – 4-8 баллов.
Посещаемость более 60-70% лекций и активность на них (участие в опросах,
выполнение заданий, решение примеров) – 3-6 баллов.
Посещаемость более 50-60% лекций и активность на них (участие в опросах,
выполнение заданий, решение примеров) – 2-4 балла.
Посещаемость более 40-50% лекций и активность на них (участие в опросах,
выполнение заданий, решение примеров) – 1-2 балла.
Лабораторные занятия
Посещаемость более 90% занятий – 5 баллов.
Посещаемость более 80-90% занятий – 4 балла.
Посещаемость более 70-80% занятий – 3 балла.
Посещаемость более 60-70% занятий – 2 балла.
Посещаемость более 50-60% занятий – 1 балл.
Активность на занятиях: самостоятельное проведение лабораторных опытов
– 5 баллов, правильные ответы на контрольные вопросы – 5 баллов,
надлежащее оформление отчетов по лабораторному практикуму – 5 баллов.
Практические занятия
Посещаемость более 90% занятий – 5 баллов.
Посещаемость более 80-90% занятий – 4 балла.
Посещаемость более 70-80% занятий – 3 балла.
Посещаемость более 60-70% занятий – 2 балла.
Посещаемость более 50-60% занятий – 1 балл.
Активность на занятиях: самостоятельное правильное решение задач – 5
баллов, правильные ответы на контрольные вопросы – 5 баллов.
Самостоятельная работа
Самостоятельный выбор темы реферата, подбор материалов, написание
реферата, выступление с рефератом на занятии, аргументированные ответы
на вопросы слушателей – 5 баллов.
Самостоятельный выбор темы реферата, подбор материалов, написание
реферата, выступление с рефератом на занятии – 4 балла.
Самостоятельный выбор темы реферата, подбор материалов, написание
реферата – 3 балла.
Выбор темы реферата с преподавателем, подбор материалов, написание
реферата – 2 балла.
13
Выбор темы реферата, подбор материалов и написание реферата с
посторонней помощью – 1 балл.
Автоматизированное тестирование
Не предусмотрено
Другие виды учебной деятельности
Промежуточная аттестация
31-40 баллов – ответ на «отлично»
21-30 баллов – ответ на «хорошо»
11-20 баллов – ответ на «удовлетворительно»
Менее 11 баллов – ответ на «неудовлетворительно»
Таким образом, максимально возможная сумма баллов за все виды
учебной деятельности студента за один семестр по дисциплине «Общая
электротехника» составляет 100 баллов.
Пересчет полученной студентом суммы баллов по дисциплине в оценку
(экзамен)
Баллы
Итоговая
оценка
0-50
2
51-69
3
71-85
4
86-100
5
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Литература по курсу
Основная литература
1. Шишмарев, В.Ю. Основы проектирования приборов и систем: учеб.
пособие для бакалавров/ В.Ю. Шишмарев.- М.: Изд-во Юрайт, 2011.343с.
Дополнительная литература
1. Таран В.М., Лясникова А.В. Технические устройства и системы
медицинской аппаратуры. - Саратов: СГТУ, 2008. - 615 с.
14
Интернет-ресурсы
1. NIGMA.RU – интеллектуальная поисковая система.
2. Среда виртуального обучения Moodle.
Программное обеспечение
1. Microsoft Word 2007.
2. Microsoft Excel 2007.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Специально оборудованные лаборатории №201, №202, №301, №302,
для проведения лабораторных и практических занятий: видеопроектор,
интерактивная доска, компьютер, обычная доска, пластиковая доска;
2. Компьютерные классы (аудитории №№ 24, 25);
Рабочая программа дисциплины «Узлы и элементы биотехнических систем»
составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО по направлению
подготовки 201000.62 «Биотехнические системы и технологии»
(квалификация бакалавр) и требованиями приказа Министерства образования
и науки РФ №1367 от 19.12.2013г. о порядке организации и осуществления
образовательной деятельности по образовательным программам высшего
образования - программам бакалавриата, программам специалитета,
программам магистратуры.
Программа разработана в 2011 г. (одобрена на заседании кафедры физики и
информационных технологий, протокол №7 от 29 августа 2011 г.)
Программа актуализирована в 2014 г. (одобрена на заседании кафедры
физики и информационных технологий, протокол № 2 от «16» октября 2014
года).
Автор:
канд. техн. наук, доцент
Зав. кафедрой ФиИТ
канд.пед. наук, доцент
Декан факультета МЭИ
канд.пед.наук, доцент
Гаврилов Н.Д.
Сухорукова Е.В.
Кертанова В.В.
15