Медицинская электроника - Северный Государственный
реклама
Структура учебно-методического комплекса дисциплины I. Рабочая -учебная программа (приложение 1) Тематический план лекций (приложение 2) Тематический план практических занятий (приложение 3) II. Методические рекомендации для преподавателей по дисциплине (приложение 4) III. Методические указания для студентов по дисциплине (приложение 6) IV. Средства оценки компетенций (приложение 7) 2 3 1. Цель и задачи освоения дисциплины Цель преподавания дисциплины является обучение студентов основам знаний, необходимых для грамотного использования современной электронной измерительной и медицинской аппаратуры, предназначенной для научных исследований и использования в практическом здравоохранении. Задача курса заключается в изучении студентами основ технической и медицинской электроники, в приобретении навыков работы с электронно-измерительной медицинской аппаратурой, в освоении элементов современной интегральной схемотехники. 2.Место дисциплины в структуре ООП Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки медицинская биохимия. Освоение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Информатика», «Медицинская информатика», «Математика», «Математический анализ», «Оптика», «Механика, электричество». Учебная дисциплина «Медицинская электроника» содержательно и логически связана с учебными дисциплинами «Общая и медицинская биофизика», «Общая и медицинская радиобиология», «Лабораторная аналитика», «Принципы измерительных технологий в биохимии». 4 3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины: Коды формируемых компетенций ОК-№1 ПК -№2 ПК -№5 ПК -№21 ПК -№23 ПК-№ 29 ПК -№30 Компетенции Общекультурные компетенции Способность и готовность анализировать социальнозначимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медикобиологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности. Профессиональные компетенции Способность и готовность выявлять естественно научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат Способность и готовность к логическому и аргументированному анализу, публичной речи, ведению дискуссии и полемики, редактированию текстов профессионального содержания, к осуществлению воспитательной и педагогической деятельности, к сотрудничеству и разрешению конфликтов, к толерантности. способность и готовность к научно-обоснованному применению современных методик сбора и обработки информации о состоянии здоровья населения, деятельности различных типов медицинских организаций, к медикостатистическому анализу информации, характеризующей состояние здоровья населения в целях разработки научнообоснованных рекомендаций по его улучшению, к анализу показателей деятельности различных медицинских учреждений, направленных на оптимизацию их функционирования, к использованию современных организационных технологий. способностью и готовностью пользоваться измерительными приборами электрических величин, оптическими измерительными приборами, генераторами гармонических и импульсных сигналов способностью и готовностью использовать в профессиональной деятельности современные медикобиологические, исследовательские, информационные и организационные технологии способностью и готовностью разрабатывать и внедрять в практику новые методы исследования и анализа, основанные на современных и перспективных технологиях 5 В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: как происходит получение, передача и обработка медикобиологической информации с помощью электронной аппаратуры. устройство и принцип действия современной диагностической и электронной измерительной аппаратуры. назначение аналоговых и цифровых микросхем, входящих в структуру ЭВМ. основные типы и схемы включения электродов, микроэлектродов. механо-электрических преобразователей, термодатчиков и фотоприемников, используемых в диагностической аппаратуре и для научных исследований. Уметь: грамотно выбрать электронную аппаратуру для решения поставленных задач в области медико-биологического эксперимента, согласовать отдельные блоки установки между собой. разработать простейшие устройства для согласования и ввода получаемой информации в ЭВМ, грамотно пользоваться справочной литературой по электронноизмерительным приборам и по электронным компонентам и литературой по современной схемотехнике. Владеть: использования электронно-измерительной и медицинской аппаратуры. изготовления в условиях медико-биологической лаборатории несложных устройств для получения, обработки и регистрации медицинской информации. практического монтажа электронных схем. 4. Объем дисциплины и виды учебной работы: Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц. Вид учебной работы Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции (Л) Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные практикумы (ЛП) Клинические практические занятия (КПЗ) Самостоятельная работа (всего) Общая трудоемкость (час.) Всего часов Семестр 72 7 24 48 7 7 36 108 7 6 5. Содержание дисциплины: 5.1. Содержание разделов дисциплины № Наименование раздела п/п дисциплины 1 2 1. Введение в медицинскую 2. 3. 4. 5. Содержание раздела 3 История развития электроники. электронику Принципиальные схемы получения биомедицинской информации и данных. Современное состояние медицинской аппаратуры. Электрический сигнал в Электрический сигнал и медицинская линейных цепях. информация. Квазипериодические сигналы. Линейные двухполюсники в цепи гармонического сигнала. Спектр фаз и спектр амплитуд периодического напряжения. Импульсные сигналы. Прямоугольные импульсы и их искажения в линейных цепях. Электрический сигнал в Нелинейные элементы. Вольтамперные нелинейных цепях. характеристики двухполюсников. Сопротивление нелинейного элемента по постоянному току и его дифференциальное сопротивление. Полупроводниковые двухполюсники. Основные типы полупроводниковых элементов и их маркировка. Области применения полупроводниковых двухполюсников. Биполярные транзисторы. Вольтамперные характеристики транзисторов. Элементы теории Введение в теорию надежности. Основные надежности термины и определения. Понятие дефекта, неисправности, отказа оборудования. Методы повышения отказоустойчивости медицинской аппаратуры. Классификация отказов и степени надежности медицинских аппаратов, оборудования и приборов. Электробезопасность медицинского оборудования. Электроды и датчики в Электроды и микроэлектроды. Электроды медико-биологической электрокардиографов и элекгропрактике. энцефалографов. Металлические и стеклянные микроэлектроды для регистрации внутриклеточных и мембранных потенциалов. Механоэлектрические преобразователи в медицине. Датчики неэлектрических величин, регистрируемых электронными 7 6. приборами. Электронные медицинские термометры. Основные типы термоэлектрических преобразователей. Области применения термодатчиков в медицине. Фотодатчики и их использование в медицинской аппаратуре. Радиационные и фотоэлектрические приборы для фотометрических измерений и для регистрации инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Электронные измерительные приборы. Объекты электронных измерений. Современная электронная Классификация, обозначение и основные аппаратура характеристики электронных измерительных приборов. Современная диагностическая аппаратура. Электронная аппаратура для мед. лаб. анализа Физиотерапевтическая электронная аппаратура. Оптические квантовые генераторы. Электронные стабилизаторы в мед. технике. Электронные измерительные приборы 5.2. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. Наименование раздела дисциплины Л ПЗ С ЛП КПЗ СРС Всего часов 2 3 4 5 6 7 8 9 2 6 12 18 6 30 6 6 18 4 6 12 10 6 32 8 6 16 48 36 108 Введение в медицинскую 4 электронику Электрический сигнал в 4 линейных цепях. Электрический сигнал в 6 нелинейных цепях. Введение в теорию 4 надежности Электроды и датчики в медикобиологической 4 практике. Современная электронная 2 аппаратура итого 24 8 6. Интерактивные формы проведения занятий Интерактивные формы Длительность № Наименование проведения занятий (час.) п/п раздела дисциплины 1. Теория надежности Дискуссия на примере 2 решения ситуационных задач 2. Усилители и генераторы Дискуссия на примере 2 электрических решения ситуационных задач сигналов. 3. Электроды и датчики Дискуссия на примере в медико- решения ситуационных задач 2 биологической Доклады практике. Итого (час.) 6 Итого (% от аудиторных занятий) 8 7. Внеаудиторная самостоятельная работа студентов № п/п 1. 2. Наименование Виды самостоятельной раздела дисциплины работы Работа с учебной литературой Введение в медицинскую электронику Электрический сигнал Работа с учебной литературой. Подготовка рефератов в линейных цепях. 3. Электрический сигнал в нелинейных цепях. Работа с учебной литературой. Подготовка рефератов 4. Основы теории надежности Работа с учебной литературой. Решение ситуационных задач 5. Электроды и датчики в медикобиологической практике. Современная электронная аппаратура Работа с учебной литературой. Выполнение расчетнографических работ 6. Работа с учебной литературой. Формы контроля Проверка конспектов и тестирование Проверка конспектов Заслушивание рефератов Проверка конспектов Заслушивание рефератов Проверка конспектов и тестирование Проверка конспектов и тестирование Проверка конспектов и тематических заданий 9 8. Формы контроля 8.1. Формы текущего контроля - устные: защита лабораторных работ. - письменные: тесты, проверочные, контрольные работы. 8.2. Формы промежуточной аттестации - зачет Этапы проведения зачета 1. Этап – выполнение программы курса 2. Этап – компьютерное тестирование 3. Этап - устное собеседование 9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 9.1. Основная литература 1. Волобуев А.Н. Основы медицинской биологической физики: Учебник для студентов, аспирантов, врачей- ООО «Самарский дом печати», 2011 2. Ремизов А.Н., Максина А. Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика. Москва. Дрофа. 2010. 3. Карпов Ф.Ф. Основы электроники (для студентов МБФ)/ Ф.Ф.Карпов –М.: 2-ой МОЛГМИ, 2008 4. Попечителев Е.П. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника: Учеб. Пособие / Е.П. Попечителев, Н.А. Кореневский; Под ред. Е.П. Попечителева. – М.: Высш. шк., 2002. – 470 с.: ил. 5. Дж. Фрайден Современные датчики. Справочник. – Москва: Техносфера, 2005. – 592 с. 6. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П., Филист С.А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий: Монография / Курская городская типография. – Курск, 1999. – 537 с.: ил. 9.2 Дополнительная литература: 1. Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин / А.М. Туричин, П.В. Новицкий, Е.С. Левшина – СПб.: Энергия, 2000 2. Молчанов А.П. Курс электротехники и радиотехники/ А.П.Молчанов, П.Н. Западворов – М.: Наука, 2001 3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 3-х томах: Пер. с англ. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Мир, 1993. – 367 с.: ил. 9.3 Программное обеспечение и Интернет ресурсы OS Windows XP, набор офисных программ MS Office 2003, программа лабораторных работ по курсу физики с компьютерными моделями «Открытая физика», программа тестирования «t-Tester», браузер ИнтернетExplorer. 10 http://nrc.edu.ru/est/pos/ http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/naid/index.php http://www. Humbio.ru http://www.biomednet.com/library http://antropogenez.ru/catalog/ - www. Embriology.ru 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Занятия проводятся в четырех аудиториях кафедры медицинской и биологической физики, в том числе одном компьютерном классе. Оборудование для проведения лабораторного практикума по медицинской электронике: звуковые генераторы термометры, лазеры, блоки питания типа «Марс», электроизмерительные приборы М-838, М832, стенд для исследования полупроводниковых триодов и одиночных каскадов усилителя ЭС4, универсальный стенд «Электроник», электронный осциллограф С1-93, элементы питания. Для проведения расчетнографических работ, компьютерный класс. 11 11. Оценка студентами содержания и качества учебного процесса по дисциплине Анкета-отзыв на дисциплину «биофизика» (анонимная) Просим Вас заполнить анкету-отзыв по прочитанной дисциплине «физика». Обобщенные данные анкет будут использованы для ее совершенствования. По каждому вопросу поставьте соответствующие оценки по шкале от 1 до 10 баллов (обведите выбранный Вами балл). В случае необходимости впишите свои комментарии. 1. Насколько Вы удовлетворены содержанием дисциплины в целом? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Комментарий____________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Насколько Вы удовлетворены общим стилем преподавания? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Комментарий____________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Как Вы оцениваете методических материалов? качество подготовки предложенных 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Комментарий_____________________________________________________ _________________________________________________________________ 4. Насколько вы удовлетворены использованием преподавателем активных методов обучения (моделирование процессов, кейсы, интерактивные лекции и т.п.)? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Комментарий______________________________________________________ __________________________________________________________________ 5. Какой из разделов дисциплины Вы считаете наиболее полезным, ценным с точки зрения дальнейшего обучения и / или применения в последующей практической деятельности? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6. Что бы Вы предложили изменить в методическом и содержательном плане для совершенствования преподавания данной дисциплины? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ СПАСИБО! 12 Автор (ы): Занимаемая должность Доцент Фамилия, инициалы Карякин А.А. Подпись Рецензент (ы): Место работы Занимаемая должность Фамилия, инициалы Подпись 13 Приложение 2 Тематический план лекций Учебная дисциплина – медицинская электроника Направление подготовки – медицинская биохимия Семестр – 5 Курс – 3 № лекции 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Тема лекции Введение в медицинскую электронику. Современное состояние медицинской аппаратуры. Понятие биомедицинского сигнала и данных. Принципиальные схемы получения биомедицинской информации и данных. Законы постоянного тока. Работа и мощность тока. Режим работы источников тока. Переменный ток. Резистор, емкость, индуктивность в цепи переменного тока. Гармонический анализ сигналов. Ряд Фурье Нелинейные элементы, выпрямители. Транзисторы. Введение в теорию надежности. Основные термины и определения. Классификация отказов и степени надежности медицинских аппаратов, оборудования и приборов. Электробезопасность медицинского оборудования. Методы повышения отказоустойчивости медицинской аппаратуры. Генераторы импульсных и гармонических колебаний. Интегральные микросхемы. Электроды и датчики в медико- биологической практике ИТОГО Количество часов 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 24 Рассмотрено на заседании кафедры медицинской и биологической физики "___"_____________ 2013 г. протокол № ____________ Заведующий кафедрой, доцент А.А. Карякин 14 Приложение 3 Тематический план практических занятий Учебная дисциплина – медицинская электроника Направление подготовки – медицинская биохимия Семестр – 5 Курс –3 № Тема занятия занят. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Условие возникновения электрического тока. Закон Ома. Решение задач на закон Ома. Решение задач. Разветвленные цепи. Первый и второй законы Кирхгофа. Решение задач. Исследование диода. ВАХ диода. Применение свето- и фотодиодов в медицинской практике. Гармонический анализ сигналов. Ряд Фурье. Гармонический анализ одиночных импульсов. Оценка спектральных характеристик. Гармонический анализ последовательности импульсов. Оценка спектральных характеристик. Моделирование и гармонический анализ сложных сигналов. Оценка спектральных характеристик. Исследование операционных усилителей. Исследование вибраторов и мультивибраторов. Исследование ВАХ транзистора при различных режимах включения. Решение задач. Зачетное занятие. ИТОГО Кол-во часов 2 2 2 4 2 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 36 Рассмотрено на заседании кафедры медицинской и биологической физики "___"_____________ 2013 г. протокол № ____________ Заведующий кафедрой, доцент А.А. Карякин 15 Приложение 4 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Министерства здравоохранения Российской Федерации МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2015 г. 16 1. Современные подходы к проблематике дисциплины Являясь технической наукой, электроника основывается прежде всего на достижениях физики. Без электронной аппаратуры сегодня невозможна ни диагностика заболеваний, ни эффективное их лечение. Электронику в широком смысле слова можно подразделить на группы либо по области применения, либо по классу используемых устройств, либо по категории теоретических вопросов. Так выделяют физическую электронику, имея в виду раздел физики, рассматривающий электропроводимость тел, контактные и термоэлектронные явления; под технической электроникой понимают те ее разделы, в которых описываются устройства приборов и аппаратов и схемы их включения; полупроводниковой электроникой называют то, что это относится к применению полупроводниковых приборов. Электроника – прикладная отрасль знаний. Одно из распространенных применений электронных устройств связано с диагностикой и лечением заболеваний. Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач, а также устройство соответствующей аппаратуры, получили название медицинской электроники. Медицинская электроника основывается на сведениях из физики, математики, техники, медицины, биологии, физиологии, и других наук, она включает в себя биологическую и физиологическую электронику. Изучение дисциплины формирует: 1. Профессионально значимые практические и теоретические знания а) о возможности трансформации медико- биологической информации в электрический сигнал; б) обработке полученного сигнала аналоговыми и цифровыми методами; в) о возможности дозируемого электрического воздействия на организм с целью лечения; г) о возможности электронного моделирования биологических процессов. 2. Умения, имеющие важное значение для деятельности врача а) анализы; б) интерпретации полученных результатов; в) использование современных технологических подходов; 3. Качества мышления, необходимые будущему врачу; а) критичность; б) объективность; в) рациональность; Исходный уровень знаний студентов опирается на вузовскую программу по математике и физике. 2. Образовательные технологии Под образовательной (педагогической) технологией рассматривается системное и последовательное воплощение на практике спроектированного процесса обучения, система способов и средств достижения целей управления этим процессом. Реализуемыми видами учебной работы дисциплины являются 17 аудиторные занятия: лекции, практические занятия, лабораторные работы и самостоятельная работа студентов. При изложении лекционного курса предполагается, по возможности, избегать строгих, требующих глубокой математической подготовки доказательств, делая основной акцент на разъяснение смысла формулировок и понятий, иллюстрацию их примерами профессионального характера, различными моделями. На практических занятиях необходимо стремиться к выработке у студента логического и аналитического мышления, внимания, аккуратности, способности доводить решение типичных и нетипичных задач до конца, анализа ответа. Для формирования личности будущего врача в медицинском вузе необходимо организовывать знаково-контекстное обучение, которое обеспечит трансформацию познавательной деятельности в профессиональную деятельность. Основной характеристикой образовательного процесса контекстного типа является моделирование на языке знаковых средств предметного содержания будущей профессиональной деятельности специалиста. Учебная игра есть целеустремлённая самостоятельная деятельность студентов, направленная на усвоение конкретных знаний, умений и навыков их применения для достижения цели игры. При реализации информационно-компьютерной технологии обучения кафедра медицинской и биологической физики использует компьютерный класс, в котором проводятся лабораторные работы, контрольное тестирование студентов. Также студенты могут использовать сайт кафедры, где выложены методические рекомендации по выполнению лабораторных работ, вопросы к подготовке к практическим занятиям и коллоквиумам, а также вопросы к текущему и итоговому контролю. 2.1. Активные и интерактивные формы проведения занятий Активная форма обучения предполагает взаимодействие студентов и преподавателя, при котором студент не пассивный слушатель, а активный участник проведения практических занятий по математике, физике соответствует этой форме. Каждый студент участвует в обсуждении темы, предлагает методы решения задачи, обосновывает свой выбор. Преподаватель координирует работу, направляет обсуждение материала от известных истин к тем, что в процессе занятия только предстоит узнать, акцентирует внимание на главном, объясняет сложное при участии студентов и организует контроль усвоения. Интерактивные формы обучения в отличии от активных ориентированы на более широкое взаимодействие студентов не только с преподавателем, но и друг с другом и на доминирование активности студентов в процессе обучения. Место преподавателя на интерактивных занятиях сводится к направлению деятельности студентов на достижение целей занятий. Проведение занятий лабораторного практикума соответствует этой форме. Студенческая группа делится на творческие объединения по 2 -3 человека, которые выполняют определенное программное исследование. Обязательна домашняя подготовка по теме, где используется основная, дополнительная литература, материал лекций, а студенческий минимум определен контрольными вопросами. У студентов формируются умения 18 работать в коллективе и привносить свой индивидуальный опыт в процесс измерений, вычислений. Они активны на каждом этапе занятия: от распределения обязанностей в подгруппе в начале работы, проведения эксперимента, обсуждения результатов и выводов в конце. Совместная деятельность означает, что каждый вносит свой вклад, в ходе работы идет обмен знаниями, способами деятельности. Создается среда образовательного общения. Преподаватель вместе с новыми знаниями подводит студентов к самостоятельному поиску, и его задачей становится создание условий для их инициативы. 2.2. Организация и контроль самостоятельной работы обучающихся Самостоятельная работа студентов предусмотрена по всем разделам (модулям) дисциплины «Медицинская электроника» и включает работу с учебной литературой и самостоятельное решение задач. Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется при проверке конспектов и тематических заданий. 3. Принципы и критерии оценивания результатов обучения Контроль должен полностью соответствовать содержанию, проводиться систематически и быть хорошо организован. В процессе обучения используются различные виды контроля: 1. Контроль исходного уровня знаний (в начале занятий); 2. Текущий (по окончанию изучения определенной темы); 3. Рубежный (после изучения определенного раздела); 4. Итоговый (по окончании изучения дисциплины) Для проведения применяются следующие средства контроля: 1. Вопросы; 2. Задачи; 3. Графики; 4. Тесты. Итоговый контроль: зачет по дисциплине проводится в два этапа: 1. компьютерное тестирование; 2. устное собеседование. Если студент выполнил правильно 75-100% итогового теста, то от второго этапа освобождается. Устное собеседование проводится только со студентами, которые ответили правильно менее 75%. 19 Приложение 6 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Министерства здравоохранения Российской Федерации МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2015 г. 20 Лабораторная работа № 1 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Приборы и принадлежности: тестеры Ц4354-М1, М838, М832, элемент питания 1,5В с резистором, переменный резистор, малый стенд, биполярный транзистор. Цель работы: освоение работы с электроизмерительными приборами Порядок выполнения работы: 1. Дайте характеристику стрелочного комбинированного прибора Ц4354М1. а) назначение б) класс точности по постоянному току в) класс точности по переменному току г) класс точности при измерении сопротивлений д) стандартное положение прибора е) допустимое напряжение без пробоя изоляции прибора. 2. Измерьте прибором Ц4354-М1 в присутствии преподавателя напряжение в сети и укажите абсолютную ошибку измерения. Полученные данные занесите в табл. 1 Таблица 1 Напряжение, В Абсолютная погрешность, В 3. Измерьте сопротивление фоторезистора на малом стенде ( выводы 59,60) в открытом состоянии R1 и при его затемнении листом бумаги R2. Сделайте вывод о зависимости сопротивления от его освещенности. Значения сопротивлений внесите в табл.2 Таблица 2 Сопротивление при полном освещении, кОм Сопротивление при частичном освещении, кОм Вывод: 21 4. С помощью краткого справочника по транзисторам определите тип и цоколевку транзистора МП40. Прибором М838 определите коэффициент усиления по току. Для этого вставьте выводы транзистора в соответствующие гнезда прибора (гнездо соответствует типу npn, PNP – типу pnp, Е – эммитер, И – база, С - коллектор) Переключатель прибора поставьте в положение hFE Снимите показания и данные занесите в таблицу 3. Максимальное и минимальное значения h21э перепишите из справочника транзисторов. Определите исправность транзистора. Цоколевку зарисуйте и промаркируйте на рисунке (К,Э, Б). Таблица 3 Тип Коэффициент Название транзистора Минимальное Максимальное Исправен усиления транзистора (pnp или значение h21э значение h21э (да, нет) тока h21 npn) 5. Измерьте эдс источника питания. Измерьте силу тока, идущего через сопротивление R. По закону Ома определите сопротивление R. Данные занесите в таблицу 4. Таблица 4 ,В I, R, 6. Прибором М838 или М832 снимите зависимость переменного сопротивления переменного резистора от положения N движка (табл. 5). Таблица 5 N R, Ом 0 1 2 3 … Омметр подключите к нулевому значению шкалы и бегунку. При помощи миллиметровой бумаги постройте график зависимости R(N). 22 Лабораторная работа № 2 Изучение работы источника тока. Приборы и принадлежности: тестеры М838, М832, блок питания «Марс», малый стенд. Цель работы: изучение зависимости полезной мощности источника тока от силы тока в цепи. Определение режимов работы источника тока. Порядок выполнения работы 1. 2. 3. Соберите схему, показанную на рисунке. В качестве переменного резистора R используйте резистор на стенде. В качестве вольтметра и амперметра используйте тестеры. Установите на блоке питания «Марс» напряжение Uпит в пределах от 2 до резистором R - максимально возможный Уменьшая ток равными долями от максимального до нуля, снимите зависимость напряжения U на сопротивлении R от силы тока I. Значения выберите таким образом, чтобы общее количество точек было не менее 10. Для получения силы тока, равного нулю отключите одну клемму амперметра. Данные занесите в таблицу. По формуле рассчитайте полезную мощность. Постройте график зависимости N(I). «Марс »» 4 В, ток. 2,2 кОм 2,2 кОм тока VV V N=UI v v V R Uпит= Сила тока, мА Напряжение, В Мощность, 4. A Пользуясь теорией работы источника тока и данными измерений, найдите эдс источника тока и внутреннее сопротивление. Теоретически определите сопротивление нагрузки R при котором а) на нем выделяется максимальное напряжение, б) через него проходит максимальный ток, в) на нем выделяется максимальная мощность. Контрольные вопросы 1. Дайте определения силы тока, напряжения и эдс. В каких единицах измеряются эти величины? 2. Сформулируйте закон Ома для участка и полной цепи. 3. Дайте определение мощности, в каких единицах она измеряется? 4. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. 5. Докажите, что максимальная полезная мощность источника тока достигается при R=r. 6. Определите внутреннее сопротивление эквивалентного генератора, считая, что внутреннее сопротивление блока питания в используемом режиме пренебрежимо мало. 23 Лабораторная работа № 3 «Изучение вольтамперных характеристик нелинейных элементов» Приборы и принадлежности: тестер М838, М832, блок питания «Марс», малый стенд. Цель работы: изучение зависимости полезной мощности источника тока от силы тока в цепи. Определение режимов работы источника тока. Вольтамперной характеристикой (ВАХ) элемента называется зависимость силы тока, протекающего через элемент от напряжения, приложенного к данному элементу. Простейшим примером таковой является зависимость силы тока от напряжения для омического сопротивления, выражаемая законом Ома: I=U/R, где R – сопротивление. Так как сила тока в этом случае прямо пропорциональна напряжению, характеристика называется линейной – её графиком является прямая линия. Однако в медицинской электронике часто используются нелинейные элементы, где соответствующая зависимость не может быть представлена прямой линией, см. рис. I ΔI ● ΔU Рабочая точка U · Для нелинейных элементов закон Ома не выполняется, но зависимость силы тока о напряжения при малом изменении последнего можно характеризовать дифференциальным сопротивлением Rдифф=ΔU/ ΔI. Как видно из графика, эта величина не является постоянной, а зависит от среднего значения U (рабочей точки) Примером такого элемента может служить полупроводниковый диод, используемый, к примеру, в качестве выпрямителя переменного тока. Целью работы является снятие вольтамперной характеристики диода и определение дифференциального сопротивления в указанной преподавателем точке. Порядок выполнения работы. Соберите схему, указанную на рисунке. 24 D А R V V _ + В качестве источника тока используется блок питания «Марс», переменного резистора R и диода D – соответствующие элементы на рабочей панели. Для снятия ВАХ в прямом направлении установите напряжение БП «Марс» около 1 В. Меняя сопротивление R, снимите зависимость силы тока I от напряжения U. В качестве амперметра А и вольтметра V используются тестеры. После снятия характеристики определите дифференциальной сопротивление Rдифф при напряжении U=0,4 В, изменяя напряжение U в большую или меньшую сторону на 0,05 В. Для снятия ВАХ в обратном направлении переключите полярность БП и, меняя напряжение регулировками на панели БП (не трогая переменный резистор) от 1 до 9 В (не более!), снимите новую зависимость. Как для положительных, так и отрицательных значений U в одном масштабе постройте график I (U). Сделайте вывод о характере зависимости I(U) для диода Контрольные вопросы 1. 2. Изобразите схему однополупериодного выпрямителя. Укажите полярность при подключении нагрузки. Изобразите схему двухполупериодного выпрямителя. Покажите направление протекания тока при положительной и отрицательной полуволнах напряжения. 25 Лабораторная работа № 5 ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА Приборы и принадлежности: электронный прямоугольных импульсов, малый стенд. осциллограф, генератор Цель работы: измерение параметров электрических сигналов с помощью осциллографа. Электронный осциллограф предназначен для наблюдения функциональной зависимости величин, преобразованных в электрический сигнал. Наиболее часто осциллографы используют для изучения временной зависимости переменных величин. Структурная схема осциллографа изображена на рисунке 1. Основными частями осциллографа являются электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) 1, генератор развертки 2, блок синхронизации 3, усилитель вертикального 4 и горизонтального 5 каналов отклонения, блок питания 6. Электроннолучевая трубка является основной частью осциллографа. Она представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух, с находящимися в нутрии электродами. С одного конца стеклянный баллон имеет расширение, на торцовую часть которого (экран) нанесен слой вещества, светящегося под ударами электронов. На рисунке схематически изображен ЭЛТ с электростатическим отклонением луча. Катод (К) ЭЛТ аналогичен катоду радиолампы и имеет такое же назначение – испускать электроны. Далее расположены два анода А1 и А2, выполненные в виде полых металлических цилиндров. Они имеют высокий положительный потенциал относительно 26 катода: первый анод – порядка нескольких сотен, а второй – несколько тысяч вольт. Меняя напряжение на первом аноде, можно менять напряженность электрического поля между анодами и тем самым перемещать точку фокуса вдоль оси, добиваясь ее совмещения с поверхностью экрана. Вся система, состоящая из катода, управляющего электрода и двух анодов, создает узкий направленный поток электронов – электронный луч. На пути электронного луча стоят две пары взаимно перпендикулярных пластин Пх и Пу, называемых отклоняющими. Если между этими пластинами нет электрического поля, то они не влияют на электронный луч. Если же на какую либо пару пластин подано напряжение, то между пластинами образуется электрическое поле, которое отклоняет электронный луч. Пластины Пу отклоняют луч в вертикальной плоскости и называются вертикальными отклоняющими пластинами. Пластины Пх отклоняют луч в горизонтальной плоскости и называются горизонтальными отклоняющими пластинами. Чем выше разность потенциалов между пластинами, тем больше отклонения х и у электронного луча в их полях. Характеристикой отклоняющих систем осциллографа является чувствительность (отклонение светового пятна при изменении напряжения на пластинах на 1 В). Так как имеются две независимые отклоняющие системы – по горизонтальной оси Ох и по вертикальной оси Оу, то соответственно можно указать и две чувствительности Sх и Sу: Sx x , Ux Sy y Uy Если при отсутствии напряжения на горизонтально отклоняющих пластинах на вертикально отклоняющие пластины подать переменное напряжение, например синусоидальное, то на экране возникнет вертикальная прямая, так как электронный луч все время будет отклоняться в сторону положительно заряженной пластины, а заряд на пластинах будет изменяться с частотой поданных колебаний. На экране получится изображение синусоиды или другого периодического сигнала, если луч кроме колебательного движения вдоль вертикальной оси совершает еще равномерное движение вдоль горизонтальной оси. Это происходит в том случае, когда на горизонтально отклоняющиеся пластины подается разность потенциалов, линейно зависящая от времени. Для получения устойчивой картины на экране осциллографа необходимо, чтобы электронный луч, пройдя по горизонтали путь от одного края экрана до другого и быстро возвращаясь в первоначальное положение, повторял свою траекторию на экране. Такому условию удовлетворяет пилообразное напряжение Up, которое подается на горизонтально отклоняющие пластины от генератора развертки. Для получения на экране ЭЛТ устойчивого изображения необходимо, чтобы электронный луч начинал свое повторное движение в одной и той же фазе. Это может быть только в том случае, если период пилообразных колебаний равен или кратен периоду исследуемых колебаний. Процесс 27 согласования фаз называется синхронизацией развертки и осуществляется с помощью блока синхронизации. С помощью электронного осциллографа можно измерить амплитуду, частоту и период исследуемого сигнала. Для измерения амплитуды напряжения в некоторых типах осциллографов канал вертикального отклонения нужно калибровать, используя эталонный сигнал. В этом случае около ручки регулировки усиления вертикального канала на лицевой панели осциллографа указываются значения величины k y (В/дел.), обратной чувствительности. Измерив на экране осциллографа амплитуду сигнала y (дел.), можно рассчитать амплитудное значение напряжения: U max ( B) y(äåë) k y ( B / äåë) Для измерения периода и частоты исследуемого сигнала усиление по горизонтали калибруется в масштабе времени. Ручка регулировки длительности развертки градуирована в с/дел. Установив фиксированную длительность развертки k õ (с/дел.) и измерив на экране расстояние х по горизонтали между соседними точками, находящимися в одинаковых фазах, можно определить период Т и частоту исследуемого сигнала: 1 1 T (c) k (c / äåë.) x(äåë.) ; T kx x Порядок выполнения работы: I. Определение амплитуды, продолжительности и скважности импульсов. а) включите осциллограф и дайте ему прогреться 2-3 минуты. Ознакомьтесь с регулировками изменения усиления и продолжительности развертки. Найдите регулировки смещения изображения по осям x и y. Найдите ручку регулировки синхронизации развертки. T τ U б) подайте с помощью кабеля осциллографа на вход Y импульсный сигнал от прибора М 838. в) с помощью ручек дискретного усиления по вертикали и надлежащего выбора дискретной длительности развертки и синхронизации развертки добейтесь неподвижного положения импульса с ясно выраженной в нескольких больших делениях амплитудой и длительностью. Определите амплитуду U импульса по формуле: U= y∙ky, где y- высота импульса, выраженная в больших делениях масштабной сетки (включая дробную часть), ky - выбранная чувствительность усилителя, [ky]=В/дел.у 28 г) измерив длину импульса по горизонтальной шкале х, определите продолжительность импульса τ: τ=х∙kx, где kx – фиксированная длительность развертки. д) измерьте период следования импульсов Т, частоту ν=1/Т и скважность θ=T/τ. Определите размерность каждой из величин. е) данные занесите в таблицу Ky Y, дел U, Kx Xτ, дел τ XT, дел T ν θ II. Измерение времени релаксации RC-цепочки. а) соберите схему, указанную на рисунке. Сопротивление R и емкость С выберите на стенде по указанию преподавателя. (R= 1) 1,5 кОм; 2) 2,1 кОм; 3) 4,2 кОм C=0,01 мкФ) генератор имп R C К осциллографу Проанализируйте и зарисуйте форму выходных импульсов. Оцените время разрядки конденсатора. Как известно, напряжение на емкости С меняется в этом случае по закону: U=U0exp(-t/τ), где τ = RC- время релаксации. При t=τ U(τ)=U0ехр(-1)=U0 ∙ 0,37. Оцените по форме выходных импульсов значение времени релаксации, считая, что за время релаксации напряжение на сопротивлении должно уменьшиться до 0,37 от начального. Считая один из параметров цепочки известным (по указанию преподавателя), найдите значение второго параметра. Данные занесите в таблицу. 0,37 U0, X, U0, дел Kx, τ=kxX R или С дел где U=U0 0,37 Контрольные вопросы 1. Что называется импульсом? Какими параметрами он характеризуется? 2. Как называется исследуемая цепочка - дифференцирующей или интегрирующей. Как изменить характер этой цепочки на противоположный? При каких условиях она будет чисто дифференцирующей или чисто интегрирующей? 3. Каков физический смысл времени релаксации? 29 Лабораторная работа №4 Изучение работы биполярного транзистора в режиме с общим эмиттером ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. снять входные и выходные характеристики транзистора с общим эмиттером; 2. определить основные параметры транзистора: коэффициента усиления, входного и выходного сопротивления. транзистор, миллиамперметр, микроамперметр, вольтметр, укрепленные на стенде ЭС-4, вольтметр. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: Стенд типа ЭС-4 предназначен для изучения транзистора в статическом режиме и при определенном положении тумблеров его схема соответствует: Uб – источник постоянного напряжения в цепи база – эмиттер; Rб – потенциометр для измерения напряжения на базе; V1- вольтметр для измерения напряжения на базе; μA- микроамперметр для измерения базы; Uк – источник постоянного напряжения в цепи эмиттер – коллектор; Rк – потенциометр для изменения напряжения на коллекторе; mA- миллиамперметр для измерения тока коллектора; V2- вольтметр для измерения напряжения на коллекторе. ПОРЯДОК РАБОТЫ 1. Изучить принципиальную схему на стенде ЭС-4; 2. Подключить шнур питания к сети переменного тока. Подключить прибор М-832 или М-838 к гнездам Г1 и Г2. 3. Тумблером «Сеть» включить стенд, при этом загорается лампочка сигнализации. 30 4. Снять входную характеристику транзистора. Для этого потенциометром Rк установить напряжение на коллекторе 5 В и поддерживать его в постоянным в течении опыта. С помощью потенциометра Rб изменять ток базы через 20 мкА в пределах от 0 до 200 мкА и записать в таблицу соответствующие значения токов базы Iб, коллектора Iк и напряжение на базе Uб. 5. Построить входную характеристику Iб=f(Uб). U á r âõ Рассчитать входное сопротивление I á , при Uк=const. Для этого на прямолинейном участке графика выбрать произвольно две точки, провести соответствующие ординаты и абсциссы и определить какому Uб соответствует Iб. 6. Построить проходную характеристику Iк=f(Iб). Рассчитать по прямолинейному участку графика коэффициент усиления I ê I á , при Uк=const. 7. Снять выходную характеристику транзистора. С помощью потенциометра Rб установить ток базы 120 мкА и поддерживать его постоянным в течение всего опыта. Потенциометром Rк изменять напряжение на коллекторе Uк через 0,5 В до Uк = 2 В и через 1 В Uк = 12 В. Записать соответствующие значения напряжения Uк и тока Iк коллектора. Построить выходную характеристику Iк=f(Uк). 8. Рассчитать по графику выходное сопротивление U ê râûõ I ê , при Iб= const. 9. По окончании работы выключить стенд. Таблица результатов измерений № При напряжении Uк=5В Uб (мВ) Iб (мкА) Iк (мА) При токе Iб=120 мкА Iк (мА) Uк (В) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 31 Контрольные вопросы 1. В чем заключается принцип работы биполярного транзистора и полевого транзистора? 2. Какие значения имеет коэффициент передачи тока эмиттера? 3. Какие значения коэффициент передачи тока базы? 4. Схемы включения биполярных и полевых транзисторов. 5. Режимы работы биполярного транзистора. 6. Какие носители заряда в канале n-типа полевого транзистора? 7. Полевые транзисторы. Устройство. Графическое изображение. 8. Статические характеристики биполярного транзистора. Лабораторная работа № Гармонический анализ периодической последовательности прямоугольных импульсов Периодические сигналы описываются функцией: Ф(t) = Ф(t + nt), (1) где T = 2π / ω– период колебаний; n – любое положительное или отрицательное целое число; ω – круговая частота. Из (1) следует, что периодичность функции распространяется на интервал времени. Такая периодическая функция может быть представлена в виде суммы ряда других функций. Наиболее часто для этой цели используется ряд Фурье, составленный из тригонометрических функций и имеющий следующий вид в вещественной форме: n akcos (kt ) bk sin(kt ) ( t ) a 0 k 1 , где (2) 2 1 0 2 0 k 1 10 a ( t ) d t 2 1 a k 0 k 1 10 a k 1 ( t ) cos ( kt ) d t 2 ( t ) cos ( kt ) d t 0 32 ω = 2π / T Ряд Фурье можно также представить в виде: n ( t ) a 0 Ckcos kt k k 1 C k ak2 bk2 φk = arctg(bk / ak) C C e k k - амплитуда - фаза j k - комплексная амплитуда Совокупность модулей Сk образует амплитудно-частотный спектр периодической функции Ф(ωt), а фаз ωk – фазочастотный. Амплитудный спектр является дискретным или линейчатым, в котором отдельные спектральные составляющие, определяемые значениями ωk = k ω, следуют с интервалом, равным ω = 2π/T. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов Периодическая функция состоит из импульсов прямоугольной формы амплитудой АМ, длительностью τ и периодом повторения Т (рис.1). Z(ωt) AM ωt ωτ ωT = 2π Рис. 1 На участке –π ≤ ωt ≤ π данная функция Z(ωt) = AM при |ωt| ≤ α∙π 33 Z(ωt) = 0 при απ < |ωt| ≤ π где α = τ/T < 1 принимаем ωt = x Поскольку функция Z(ωt) четная, то синусные составляющие в разложении равны нулю. Для расчета линейчатого спектра необходимо ввести значение: α, N – число гармоник принять равным 20, АМ = 1; Ввести условия для функции; k = n/α = 0…N; А0 – постоянная составляющая; Аk – амплитуда гармоники; ADk = 20lg (Ak/A1) – значение гармоники, выраженное в децибелах, относительно 1-й гармоники. Рассчитанные по программе спектры, являются линейчатыми: спектральные составляющие в них следуют с интервалом ω = 2π/T. Задание на выполнение лабораторной работы 1. Рассчитать по программе линейчатый спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов при α = 0,1; 0,2; 0,5. 2. По результатам расчета построить линейчатые спектры. Лабораторная работа № Гармонический анализ периодической последовательности импульсов экспоненциальной формы Периодическая функция состоит из импульсов экспоненциальной формы амплитудой АМ и периодом повторения Т (рис.1). AM ωt ωT = 2π Рис. 1. 34 На участке –π ≤ ωt ≤ π данная функция Z( t ) AM e ( t ) R где β, R - коэффициенты, определяющие форму импульса. Поскольку функция четная, то синусные составляющие в разложении равны нулю. Для расчета импульса треугольной формы необходимо ввести следующие значения: β; R; N = 10; AM = 1; выражение для функции; k = 0…N; Ak; A0; ADk; Задание на выполнение лабораторной работы 1. Рассчитать по программе линейчатый спектр периодической последовательности импульсов экспоненциальной формы при β = 0,1; R = 1 и 3; AM = 1. 2. По результатам расчета построить линейчатые спектры. 3. Сравните линейчатые спектры для четырех видов импульсов: прямоугольного, косинусоидального, треугольного и экспоненциального. Лабораторная работа № Гармонический анализ периодической последовательности косинусоидальных импульсов Периодическая последовательность состоит из импульсов косинусоидальной формы (рис. 1). 35 Ф(ωt) AM 2Θ ωt ωT = 2π Рис. 1. На участке –π ≤ ωt ≤ π данная функция: AMcos ( t ) cos ( ) 1 cos ( ) ( t ) при |ωt| ≤ Θ Ф(ωt) = 0 при Θ < |ωt| ≤ π Величина Θ называется нижним углом отсечки. Поскольку функция Ф(ωt) четная, то синусные составляющие в разложении равны нулю. Для расчета линейчатого спектра необходимо ввести значение: U = Θ - нижний угол отсечки при размерности в радианах U UG 180 ; UG – в грудусах. АМ = 1 N – число гармоник принять равным 20; ввести условия для функции; k = n/α = 0…N; Ak – амплитуда гармоники; А0 – постоянная составляющая; ADk = 20lg (Ak/A1) – значение гармоники, выраженное в децибелах, относительно 1-й гармоники. Задание на выполнение лабораторной работы 36 1. Рассчитать по программе линейчатый спектр периодической последовательности косинусоидальных импульсов при. 2. По результатам расчета построить линейчатые спектры. 37 Приложение 7 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Министерства здравоохранения Российской Федерации СРЕДСТВА ОЦЕНКИ КОМПЕТЕНЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2015 г. 38 1. Карта оценки компетенций Коды Средства формируемых Наименование компетенции оценки компетенций Общекультурные компетенции ОК-№1 Способность и готовность анализировать Зачет социально- значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медикобиологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности. Профессиональные компетенции ПК -№2 Способность и готовность выявлять Зачет естественно научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физикохимический и математический аппарат ПК -№3 Способность и готовность к Зачет формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности. ПК -№9 Способность и готовность к работе с Зачет медико-технической аппаратурой, используемой в работе с пациентами, владеть компьютерной техникой, получать информацию из различных источников, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; применять возможности современных информационных технологий для решения профессиональных задач. ПК -№27 Способность и готовность использовать Зачет нормативную документацию, принятую в здравоохранении (законы Российской Федерации, технические регламенты, международные и национальные 39 ПК-№ 31 ПК -№32 стандарты, приказы, рекомендации, терминологию, международные системы единиц (СИ), действующие международные классификации), а также документацию для оценки качества и эффективности работы медицинских организаций Способность и готовность изучать Зачет научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования. Способность и готовность к участию в Зачет освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования с целью создания новых перспективных средств, в организации работ по практическому использованию и внедрению результатов исследования 40 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Министерства здравоохранения Российской Федерации Фонд тестовых заданий по дисциплине Медицинская электроника ТЕСТ По дисциплине «Медицинская электроника» Тема: Основы медицинской электроники Время: 15 мин. Вариант 1 Выберите ОДИН наиболее правильный ответ 1 Выделите пункт, в котором правильно перечислены все основные назначения медицинской электроники. 1. описание устройства и назначения электронных приборов и аппаратов, используемых в медицинской диагностике 2. съем, регистрация, хранение и обработка медико-биологической информации 3. разработка, производство электронных устройств 4. разработка, производство, использование электронных устройств (приборов) для съема, регистрации, хранения, обработки медико-биологической информации, а также для генерации факторов электротерапии. 2 Основное и главное требование по обеспечению безопасности при работе с электронной аппаратурой. 1. сделать недоступным для касания пациентов и персонала частей приборов и аппаратов, находящихся под напряжением 2. заземление, зануление приборов и аппаратов 3. дистанционное включение приборов и аппаратов 4. низкое напряжение питания 3 Основные требования, предъявляемые к электродам. 1. быстро фиксироваться и сниматься 2. иметь стабильные электрические параметры 3. не раздражать биологическую ткань 4. все перечисленные 4 Структурная схема съема биоэлектрических потенциалов (П – пациент, У – усилитель, РУ – регистрирующее устройство, Д – датчик, Э – электроды) П 1 У РУ б. П 3 Д РУ У Э У РУ 2 в. П Э РУ +г. 4 П . 41 5 Устройства отображения. 1. устройства, с помощью которых записывается информация на ленте, перемещающейся с помощью лентопротяжного механизма 2. устройства, которые запоминают полученную информацию 3. устройства для визуального показа и записи информации 4. устройства, которые временно представляют информацию (например, стрелочные приборы). 6 Электронные аппараты в медицине. 1. физиотерапевтическая электронная аппаратура 2. электронные стимуляторы 3. аппараты электрохирургии и гальванизации 4. все перечисленные 7 Величина тока (в мА), при которой наступает паралич дыхания : 1. 1 мА; 2. 5-10 мА; 3. 90-100 мА; 4. 50-60 мА 8 Медицинские электронные аппараты – это технические устройства для: 1. получения на выходе физических факторов (постоянный, импульсные токи, электрическое, магнитное поля и др.), с помощью которых обеспечивается дозирующее воздействие на организм 2. съема, усиления и регистрации медико-биологической информации 3. преобразования неэлектрических сигналов в сигналы электрической и электромагнитной природы 4. обработки и передачи медико-биологической информации 9 Упорядоченное движение положительных и отрицательных зарядов под действием электрического поля, это: 1. 2. 3. 4. переменный ток; постоянный ток; напряжение; схема замещения. 10 Первый закон Кирхгофа: 1. алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю; 2. если одна из точек цепи заземлена, то считают равным нулю потенциал этой заземленной точки; 3. ∑Ik=0; 4. электрическое сопротивление каждого элемента участка цепи наглядно представляют в виде потенциальной диаграммы. 11 Общее сопротивление, это: 1. 2. 3. 4. алгебраическое произведение резистивных элементов; Арифметическая сумма сопротивлений резистивных элементов; разность сопротивлений; отношение силы тока на одном из резисторов к общему напряжению. 42 12 Определите сопротивление нити электрической лампы мощностью 100 Вт, если лампа рассчитана на напряжение 220 В. 1. 2. 3. 4. 5. 570 Ом. 488 Ом. 523 Ом. 446 Ом. 625 Ом. 13 К батареи, ЭДС которой 4,8 В и внутреннее сопротивление 3,5 Ом, присоединена электрическая лампочка сопротивлением 12,5 Ом. Определите ток батареи. 1. 0,5 А 2. 0,8 А 3. 0,3 А 4. 1 А 5. 7 А 14 Закон Ома для полной цепи: 1. I= U/R 2. U=U*I 3. U=A/q 4. I1=I2 = I3=…= In 5. I= E/ (R+r) Тема «Основы анализа и обработки сигналов» по дисциплине «Медицинская электроника» ВАРИАНТ 1 1. Большинство физиологических параметров представляют собой сигналы: а) стационарные случайные; б) детерминированные случайные; в) нестационарные случайные. 2. Значения большинства измеряемых биопотенциалов находятся в диапазоне: а) до 5 мВ; б) до 10 мВ; в) до 15 мВ. 3. Применение амплитудного анализа имеет наибольшее распространение при изучении сигналов в исследованиях: а) пассивных физиологических; б) биоинтроскопических; в) лучевых. 4. Не является требованием, предъявляемым к электродам: а) стабильность электрических параметров; б) прочность; в) значительное переходное сопротивление на границе электрод-кожа. 43 5. Непрерывный мониторинг может быть необходим при регистрации: а) ЭКГ; б) температуры тела; в) концентрации ионов в плазме крови. 6. Квадрат гармонического колебания характеризует: а) энергию сигнала б) среднюю мощность сигнала в) мгновенную мощность сигнала 7. Спектр сложного сигнала можно представить в виде ряда Фурье, если он: а) непериодический; б) периодический; в) дискретный. 8. Четный сигнал содержит составляющие спектра: а) синусоидальные; б) косинусоидальные; в) и те, и другие. 9.Сигнал, представленный в виде ряда Фурье, имеет следующий вид: а) g (t ) a 0 a n cos nt bn sin nt n 1 n 1 б) в) ; g (t ) a n cos nt bn sin nt n 1 n 1 n 1 n 1 ; g (t ) a 0 bn cos nt a n sin nt 10. Преобразование Фурье используется для нахождения спектра, если сигнал: а) непрерывен; б) ограничен во времени; в) дискретен. 11. Выражение для обратного преобразования Фурье имеет вид: g (t ) а) G ( f )e df g (t ) б) G ( f )e j 2ft dt g (t ) в) j 2ft G (t )e j 2ft df 12. Если сигнал g(t) преобразован в новую функцию g(2t), то график исходного сигнала: 44 а) «растянется» по временной оси; б) «сожмется» по временной оси; в) не изменится. 13. Если сигнал g(t) сдвинут вперед по временной оси на 5 единиц, то новая функция определяется как: а) g(t+5); б) g(5t); в) g(t-5). 14. Отображение степени линейной зависимости между двумя сигналами в частотной области осуществляется с использованием функции: а) когерентности; б) корреляции; в) автокорреляции. 15. Привести классификацию основных типов сигналов, кратко их охарактеризовать. Тема «Датчики. Электронная медицинская аппаратура» по дисциплине «Медицинская электроника» ВАРИАНТ 1 1) Датчики - устройства, которые преобразуют … a) малые напряжения в напряжения большей величины b) электрические величины в неэлектрические c) неэлектрические величины в электрические 2) Назначение устройств отображения информации: a) представление медико-биологической информации в форме, удобной для восприятия b) преобразование световой энергии в энергию электрического тока, c) преобразование неэлектрических величин в электрические 3) Генератор синусоидальных колебаний предназначен для получения … a) импульсных колебаний b) гармонических электромагнитных колебаний c) электромагнитных колебаний сложной формы 4) Для преобразования малых электрических сигналов в электрические сигналы большей величины используются: a) датчики b) усилители c) генераторы d) регистрирующие устройства 45 5) Генераторы синусоидальных электромагнитных колебаний составляют основу: a) аппаратов для гальванизации b) аппаратов для УВЧ - терапии c) аппаратов для электрофореза 6) К устройствам отображения информации относятся: a) самописцы b) источники переменного тока c) датчики d) усилители 7) Усилитель является одним их основных составных частей … a) аппарата УВЧ-терапии b) электроэнцифалографа c) аппарата для гальванизации d) генератора синусоидальных колебаний 8) Условия усиления электрических сигналов без искажений определяются с помощью … a) входной характеристики усилителя b) амплитудной и частотной характеристик усилителя c) выходной характеристики усилителя 9) Одной из основных составных частей электрокардиографа является: a) контур пациента b) генератор синусоидальных колебаний c) электронный усилитель 10) Длительностью импульса называется … a) интервал времени от начала одного импульса до начала следующего импульса b) интервал времени от начала импульса до конца этого импульса c) интервал времени, в течении которого напряжение нарастает до максимального значения 11) Простейшая функциональная схема прибора медицинской диагностики состоит из последовательности устройств: a) генератор → преобразователь→ усилитель b) устройство съёма → электронный усилитель → устройство отображения информации c) электронный усилитель → датчик → самописец 12) При усилении электрических сигналов усилителем: a) не должна изменяться форма усиливаемых сигналов b) не должна изменяться амплитуда усиливаемых сигналов c) не должна изменяться мощность усиливаемых сигналов d) должно быть изменение частоты усиливаемого сигнала 13) При УВЧ – терапии воздействующим на человека фактором является: a) электромагнитные волны b) переменное электрическое поле c) переменное магнитное поле 46 d) переменный электрический ток e) постоянный электрический ток 14) При диатермии воздействующим на человека фактором является: a) электромагнитные волны b) переменное электрическое поле c) переменное магнитное поле d) переменный электрический ток e) постоянный электрический ток 15) При индуктотермии воздействующим на человека фактором является: a) электромагнитные волны b) переменное электрическое поле c) переменное магнитное поле d) переменный электрический ток e) постоянный электрический ток 16) При СМВ и ДМВ – терапии воздействующим на человека фактором является: a) электромагнитные волны b) переменное электрическое поле c) переменное магнитное поле d) переменный электрический ток e) постоянный электрический ток 17) При гальванизации воздействующим на человека фактором является: a) электромагнитные волны b) переменное электрическое поле c) переменное магнитное поле d) переменный электрический ток e) постоянный электрический ток 18) Применение УВЧ – терапии на частотах, принятых в России эффективно для прогрева: a) диэлектрических тканей организма человека b) проводящих электрический ток тканей организма человека c) слабопроводящих тканей 19) Применение метода диатермии эффективно для прогрева: a) диэлектрических тканей организма человека b) проводящих электрический ток тканей организма человека c) метод универсален, применяется и в первом и во втором случаях 20) Применение метода индуктотермии эффективно для прогрева: a) диэлектрических тканей организма человека b) проводящих электрический ток тканей организма человека c) метод универсален, применяется и в первом и во втором случаях 21) Контур пациента в аппаратах УВЧ - терапии и индуктотермии: a) подключен непосредственно к анодной цепи генератора b) индуктивно связан с колебательным контуром генератора c) включен в цепь смещения триода 47 22) Контур пациента в аппаратах для УВЧ-терапии и индуктотермии перед проведением процедуры настраивается: a) на частоту колебательного контура генератора b) так, чтобы выполнилось амплитудное условие генерации c) так, чтобы выполнилось фазовое условие генерации 23) Частота колебаний терапевтического контура УВЧ – аппарата определяется … a) электроёмкостью конденсатора и индуктивностью катушки индуктивности терапевтического контура b) частотой колебаний LC -генератора. c) тепловым эффектом при проведении терапевтической процедуры 24) Частотных искажений усиливаемого сигнала не будет, если … a) амплитуда напряжения не превышает критического значения b) все частоты его спектра находятся в пределах полосы пропускания c) коэффициент усиления не меняется в пределах полосы пропускания 25) Амплитудные искажения могут наблюдаться при усилении … a) только простых сигналов b) только сложных сигналов c) тех и других 26) Формирующие цепи предназначены для: a) генерирования импульсных напряжений b) преобразования формы импульсных и синусоидальных напряжений c) преобразования формы только синусоидальных напряжений 27) Основой приборов для регистрации высокочастотных процессов являются: a) самописцы b) активные и пассивные датчики c) электронно-лучевые трубки d) генераторы синусоидальных колебаний 28) Основными характеристиками устройств регистрации и отображения информации являются: a) размеры устройства отображения информации и чувствительность, b) скорость "развертки" регистрируемого сигнала во времени и диапазон частот c) чувствительность и диапазон регистрируемых частот 29) К низкочастотным устройствам отображения информации относятся: a) электромеханические самописцы b) источники переменного тока c) датчики d) усилители 30) Чувствительностью устройств отображения и регистрации информации является: a) отношение частоты отображаемого электрического сигнала к его амплитуде b) отношение амплитуды отображённого сигнала к амплитуде отбражаемого электрического сигнала c) произведение амплитуды отображённого сигнала к амплитуде отображаемого электрического сигнала 48 31) Контур пациента в аппаратах УВЧ - терапии и индуктотермии: a) а) подключен непосредственно к анодной цепи генератора; b) b) индуктивно связан с колебательным контуром генератора; c) c) включен в цепь смещения триода. 32) Условием согласования контура пациента и генератора в аппарате УВЧ является: a) амплитудное условие генерации электромагнитных колебаний в контуре генератора b) равенство частот электромагнитных колебаний в контуре пациента и в контуре генератора c) фазовое условие генерации электромагнитных колебаний в контуре генератора d) совпадение амплитудных условий в контуре генератора и в контуре пациента 33) Датчики являются элементом : a) терапевтической аппаратуры b) диагностических приборов c) электростимуляторов 34) Типовая блок – схема электронного диагностического прибора включает в себя следующие обязательные эементы: a) устройства съёма → контур пациента → устройство отображения и регистрации информации b) усилитель электрических сигналов → устройства съёма → устройство отображения и регистрации информации c) устройство съёма → усилитель → устройство отображения и регистрации информации 35) Терапевтический метод, в котором воздействующим на человека фактором является переменное высокочастотное электрическое поле называется: a) методом индуктотермии b) методом УВЧ – терапии c) методом диатермии d) методом гальванизации 36) Терапевтический метод, в котором воздействующим на человека фактором является переменное высокочастотное магнитное поле называется: a) методом индуктотермии b) методом УВЧ – терапии c) методом диатермии d) методом гальванизации 37) Терапевтический метод, в котором воздействующим на человека фактором является переменный высокочастотный электрический ток называется: a) методом индуктотермии b) методом УВЧ – терапии c) методом диатермии d) методом гальванизации 38) Терапевтический метод, в котором воздействующим на человека фактором является постоянный электрический ток называется: 49 a) b) c) d) методом индуктотермии методом УВЧ – терапии методом диатермии методом гальванизации 50 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Министерства здравоохранения Российской Федерации ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ по дисциплине Медицинская электроника 1. История развития электроники. Основные этапы развития. 2. Постоянный электрический ток. Условия возникновения электрического тока. 3. ЭДС. Источники ЭДС. 4. Закон Ома для однородного участка цепи, для полного участка цепи. 5. Законы Кирхгофа для разветвленной цепи. 6. Сопротивление. Последовательное и параллельное соединение резисторов. Эквивалентное сопротивление. 7. Емкость. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. 8. Индуктивность. Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности. 9. Переменный ток. Основные характеристики. Протекание переменного тока в RLC элементах. Понятие резонанса. Векторные диаграммы. 10.Гармонический анализ сигналов. Прямое и обратное преобразование Фурье. 11.Свойства Фурье. Спектральный анализ сигналов. 12.Диоды. Назначение, устройство, принцип работы. Пробой диода. 13.Диоды. ВАХ диода. Применение диодов в медицинской практике. 14.Биполярные транзисторы. Назначение, устройство, принцип работы. 15.Биполярные транзисторы. Входные и выходные ВАХ транзистора. 16.Схемы включения транзисторов. Эмиттерный усилитель сигналов. 17.Операционные усилители. Назначение, устройство, принцип работы. 18.Обратная связь ОУ. Дифференциальное и интегральное включение ОУ. 19.Теория надежности. Виды дефектов, способы устранения дефектов и неисправностей. 20.Электрическая безопасность. Классы электробезопасности медицинского оборудования. 21.Цифровая техника. Логические элементы и логические операции. Таблицы истинности. 22.Датчики и электроды, применяемые в медицинской практике. Параметрические и тензометрические датчики. 23.Датчики и электроды, применяемые в медицинской практике. Емкостные и индуктивные датчики. 51 24.Современная диагностическая аппаратура. Структурная схема современного медицинского полиграфа с электронной обработкой информации. 25.Регистрирующие каналы ЭКГ. Блоки реографии фонокардиографии. 26.Устройство манометра и кардиотахометра. Осциллографическая часть. 27.Электронная аппаратура для медицинского лабораторного анализа. Блок-схема автоматического лабораторного медицинского биохимического анализатора. Фотометрическая часть прибора. 28.Аналоговые и дискретные элементы системы электронной обработки информации. Конкретные типы лабораторных установок отечественного и зарубежного производства и их возможности. 29.Физиотерапевтическая электронная аппаратура. 30.Аппаратура для УВЧ-терапии. Ультразвуковая терапевтическая техника. 31.Электронные электростимуляторы. 32.Оптические квантовые генераторы. Принцип работы OKГ. 33.OKГ как оптический усилитель, охваченный положительной обратной связью. Основные типы выпускаемых промышленностью OKГ: газовые лазеры, твердотельные и другие типы ОКГ. Основные области использования OKГ непрерывного излучения в медицине при научных биологических исследованиях. 34.Лазерная нефелометрия. Измерители скорости кровотока на основе доплеровской спектроскопии. 35.Импульсная биофизическая флуориметрия. 36.Электронные стабилизаторы в медицинской технике. 37.Электронные стабилизаторы тока и напряжения. Управляемые источники. 38. Стабилизированный источник напряжения на интегральных микросхемах. Стабилизированный источник тока. 39.Силовые устройства источников тока. Силовые трансформаторы, их расчет. 40.Выпрямители и фильтры. 41.Электронные измерительные приборы. Объекты электронных измерений. Классификация, обозначение и основные характеристики электронных измерительных приборов. 5. Материалы для контроля остаточных знаний студентов. 52 АТТЕСТАЦИОННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Медицинская электроника для специальности 060601.65 «Медицинская биохимия» 53 Содержание АПИМ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Спецификация АПИМ…………………………………………3 Содержательная структура АПИМ…………………………... Инструкция по проведению педагогических измерений…… Варианты тест-билетов АПИМ………………………………. Инструкция по оценке заданий (ключи ответов)…………… Результаты испытаний АПИМ………………………………. Банк заданий АПИМ…………………………………………. 54 Спецификация АПИМ Название учебной дисциплины Название цикла дисциплин Коды и наименования направлений подготовки (специальностей), для которых возможно использование АПИМ Количество заданий в тест-билете Количество вариантов тест-билетов Форма заданий тест-билета Критерий оценки Алгоритм проверки Время выполнения тест-билета Реквизиты разработчиков Год разработки АПИМ Медицинская электроника математический и естественнонаучный 060601.65 «Медицинская биохимия» 17 1 Тест состоит из заданий с выбором одного ответа из предложенных. Тип заданий – закрытый. Неудовлетворительно до 60 % баллов за тест (менее 12 выполненных заданий) Удовлетворительно 60 и более % баллов за тест (от 13 выполненных заданий) За правильный ответ – 1 балл, за неправильный или неуказанный ответ – 0 баллов 25 мин Кафедра медицинской и биологической физики доцент, Карякин А.А., (8182)65-44-85 2014 55 Структура АПИМ дисциплины «медицинская электроника» (для специальности медицинская биохимия (060112) № п/ п 1 1. 2. 3 4 5 6 Наименование дидактической единицы дисциплины ПрОП Наименование темы задания 2 Введение медицинскую электронику 3 в 1. Электрический сигнал и медицинская информация 2. Линейные двухполюсники в цепи гармонического сиг нала. Электрический 1. Спектральный состав сигнала. сигнал в линейных 2. Импульсные сигналы. цепях. 3. Преобразование Фурье Электрический 1. Нелинейные элементы. сигнал в 2. Полупроводниковые нелинейных цепях. двухполюсники. 3. Биполярные транзисторы. Введение в теорию надежности Электроды и датчики в медикобиологической практике. Современная электронная аппаратура 1. Понятие дефекта, неисправности, отказа оборудования 2. Электробезопасность медицинского оборудования 1. Обратные связи в усилителях. 2. Дифференциальный усилительный каскад в медицинской технике. 3. Операционные усилительные микросхемы. 1. Электроды и микроэлектроды. 2. Фотодатчики и их использование в медицинской аппаратуре. 3. Электронные измерительные приборы. Объем содерж ания ДЕ (часов по програ мме) 4 12 Таблица № 1 Требования ГОС к уровню подготовки Уровень деятельСтепень ности усвоения при ДЕ контрол е 5 6 уметь понятие уметь понятие 30 уметь уметь понятие понятие 18 уметь понятие уметь понятие уметь уметь понятие понятие уметь понятие уметь понятие уметь понятие уметь Уметь понятие понятие уметь понятие уметь понятие 12 32 16 56 Таблица 2.1. Последовательность предъявления заданий и критерии «зачета» освоения ДЕ для всех вариантов тест-билета АПИМ дисциплины «медицинская электроника» (для специальности медицинская биохимия (060601) 1 1 2 3 4 5 6 2 Введение медицинскую электронику в Электрический сигнал в линейных цепях. Электрический сигнал в нелинейных цепях. Введение в теорию надежности Электроды и датчики в медикобиологической практике. Современная электронная аппаратура Наименование темы задания 3 1. Электрический сигнал и медицинская информация 2. Линейные двухполюсники в цепи гармонического сиг нала. 1. Спектральный состав сигнала. 2. Импульсные сигналы. 3. Преобразование Фурье 1. Нелинейные элементы. 2. Полупроводниковые двухполюсники. 3. Биполярные транзисторы. 1. Понятие дефекта, неисправности, отказа оборудования 2. Электробезопасность медицинского оборудования 1. Обратные связи в усилителях. 2. Дифференциальный усилительный каскад в медицинской технике. 3. Операционные усилительные микросхемы. 1. Электроды и микроэлектроды. 2. Параметрические и генераторные датчики в медицинской аппаратуре. 3. Электронные измерительные приборы. 4 знать № задания во всех варианта х тестбилета 5 1, 2, 3, знать 4, 5, 7 знать 6, 8, 9 знать 10, 11, 12, Критерий зачета № п/п Наименование дидактической единицы дисциплины ПрОП 13, 14 15, 16, 17 Инструкция по проведению педагогических измерений 1. 2. 3. 4. 5. Эксперт, проводящий тестирование, должен иметь следующий комплект материалов: Инструкцию и бланк отчета о проведении тестирования. Тест-билеты в количестве, равном списочному составу группы (плюс 1-2 билета). Бланки для ответов в соответствии с количеством тестируемых (плюс 3-4 бланка) Справочные материалы (если они необходимы по условиям тестирования). Листы для черновиков. 1. Начальный этап В начале тестирования эксперт должен: 1. Объяснить цель тестирования, указать количество заданий и время выполнения теста. 2. Напомнить студентам, что использование каких-либо справочных материалов не допускается. 3.Раздать бланки для ответов, справочные материалы и листы для черновиков. 57 4. Объяснить правила заполнения бланка для ответов и показать на доске пример такого заполнения. Напомнить, что основное требование при заполнении бланка – разборчивость сведений, поэтому делать записи лучше печатными буквами. 5. Проверить правильность заполнения бланка для ответов каждым студентов. 6.Напомнить студентам правила записи ответов в бланке (запись номера, штриховка или другие способы). 7. Указать на недопустимость штриховки опорных квадратов для сканера (для бланков сканерного ввода). 1. 2. 3. 4. 2. Основной этап На этом этапе эксперту необходимо: Раздать билеты с заданиями, соблюдая принцип отличия вариантов у ближайших соседей. Зафиксировать время начала работы над тестом и указать момент ее окончания (эти отметки времени записать на доске). Проконтролировать проставление студентами в листе ответов номера полученного варианта тест-билета. Обеспечить самостоятельность работы студентов. В процессе выполнения теста могут возникнуть ситуации, не предусмотренные процедурой тестирования. Все эти отклонения обязательно должны быть отражены в отчете. Приведем некоторые из возможных ситуаций. Некорректные вопросы. Вопросы тестируемых. Если у кого-либо из студентов возникнут уточняющие вопросы или замечания по заданиям теста, то следует записать фамилию студента и кратко описать вопросы (замечания), указав номер варианта и задания. (Напоминаем, что ответы на вопросы не должны служить подсказкой для решения!). Неверная запись ответов. Иногда студент неправильно отмечает ответы в бланке для ответов или делает отметки в тест-билете. В этом случае предложите студенту либо заполнить новый бланк ответов, либо внести исправления в старый. Любые исправления в листе ответов должны быть заверены подписью эксперта и, при необходимости, дано краткое пояснение. 3. Завершение тестирования По истечении времени тестирования следует собрать все материалы, провести их сортировку и заполнить отчет о проведении тестирования. При сборе материалов эксперт обязан еще раз проверить соответствие номера варианта в бланке ответов и тест-билете. Для сбора материалов не следует привлекать студентов! Сортировка материалов предполагает разделение на отдельные пачки тест-билетов, листов ответов, справочных материалов и черновиков. 58 ТЕСТ-БИЛЕТ По дисциплине «Медицинская электроника» Вариант 1 Выберите один наиболее правильный ответ 1 Выделите пункт, в котором правильно перечислены все основные назначения медицинской электроники. а) описание устройства и назначения электронных приборов и аппаратов, используемых в медицинской диагностике б) съем, регистрация, хранение и обработка медико-биологической информации в) разработка, производство электронных устройств г) разработка, производство, использование электронных устройств (приборов) для съема, регистрации, хранения, обработки медико-биологической информации, а также для генерации факторов электротерапии. 2 Структурная схема съема биоэлектрических потенциалов (П – пациент, У – усилитель, РУ – регистрирующее устройство, Д – датчик, Э – электроды) а) П У в) РУ б. П Д РУ Э У У б) П . Э +г. РУ г) П РУ . 3 Сигнал, представленный в виде ряда Фурье, имеет следующий вид: а) б) в) g (t ) a 0 a n cos nt bn sin nt n 1 n 1 n 1 n 1 g (t ) a n cos nt bn sin nt n 1 n 1 ; ; g (t ) a 0 bn cos nt a n sin nt 4 Если сигнал g(t) сдвинут вперед по временной оси на 5 единиц, то новая функция определяется как: а) g(t+5); б) g(5t); в) g(t-5). 5 При уменьшении длительности сигнала при неизменной амплитуде амплитудный спектр сигнала будет: а) шире и ниже; 59 б) уже и выше; в) уже и ниже; г) шире и выше. 6 Вольтамперная характеристика полупроводникового диода имеет вид… а) . в). б). . г) 7 Обозначениями выводов биполярного транзистора является… а).а-база;б-коллектор;в-эмиттер б). а- коллектор;б-эмиттер; в- база в). а- эмиттер;б- база; в-коллектор г). а-база; б- эмиттер; в-коллектор 8 В каких режимах могут работать транзисторы? а) активном, отсечки и насыщения б) пассивном и активном в) дырочном и пробойном г) лавинном и тепловом биполярные 9 Коэффициент усиления ОУ в децибелах определяется а) Uвых/Uвх б) 20 lg (Uвых/Uвх) в) 10 lg (Uвых/Uвх) г) ln (Uвых/Uвх) д) 0.5 lg (Uвых/Uвх) 10 На рисунке зависимость ОУ а). Частотная б). Амплитудная в). Временная г).ВАХ 11 Дана характеристика транзистора. Это 60 а). входная ОБ, б). выходная ОБ, в). входная ОЭ, г). выходная ОЭ. д). нет ответа. 12 Режим насыщения работы биполярного транзистора, структура п-р-п а). Э(+), К(-). б). Э(-), К(+). в). Э(+), К(+). г). Э(-), К(-). д). Э(0), К(+). 13 Способ включения транзистора: а). ОЭ, б). ОБ, в). ОК, г). эмиттерный повторитель. д). Нет ответа. 14. Применение амплитудного анализа имеет наибольшее распространение при изучении сигналов в исследованиях: а) пассивных физиологических; б) биоинтроскопических; в) лучевых. 15. Не является требованием, предъявляемым к электродам: а) стабильность электрических параметров; б) прочность; в) значительное переходное сопротивление на границе электрод-кожа. 16. Датчики, изменяющие собственный параметр под воздействием измеряемого сигнала: а) пьезоэлектрические; б) термоэлектрические; в) индуктивные. 17 Значения большинства измеряемых биопотенциалов находятся в диапазоне: а) до 5 мВ; б) до 10 мВ; в) до 15 мВ. 61 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 КОНТРОЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПРОСА Тест по Вариант № ВУЗ Дата / / Курс Группа специальность (напр. подготовки) шифр спец. ФИО (или номер зач. книжки) 62 Результаты испытаний АПИМ 1. Сведения о контингенте студентов, на котором проводилась апробация: Вуз: Северный государственный медицинский университет Специальность: 060112.65 медицинская биохимия Количество студентов (по специальности): Дата (даты) проведения: 2. Условия апробации: Интервал времени после окончания изучения дисциплины (в месяцах) – Особенности проведения апробации: 3. Результаты апробации представляются в виде матрицы первичных баллов выполнения заданий тест-билета по каждому варианту. 63 Матрица тестовых результатов по медицинской электронике Дисциплина ___________________________________ Вариант________________________________ Число заданий (К)________________________________________ Число испытуемых_______________________________________ № п/п Ф.И.О. студента Индив идуаль ный тестов ый балл Задания в тесте (j) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1. 2. 3. 64 Банк заданий АПИМ Выделите пункт, в котором правильно перечислены все основные назначения медицинской электроники. Совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении называется … Единицей измерения силы тока в электрической цепи является … Мощность электрической цепи измеряется … Если сопротивления R1 = R2 = 30 Ом, R3 = R4 = 40 Ом, R5 = 20 Ом и ток I5 = 2 А, то ток в неразветвленной части цепи равен … При каком соединении двух одинаковых резисторов (последовательном или параллельном) будет выделяться большее количество теплоты и во сколько раз? Если сопротивления всех 5. описание устройства и назначения электронных приборов и аппаратов, используемых в медицинской диагностике 6. съем, регистрация, хранение и обработка медико-биологической информации 7. разработка, производство электронных устройств 8. разработка, производство, использование электронных устройств (приборов) для съема, регистрации, хранения, обработки медико-биологической информации, а также для генерации факторов электротерапии. а) электрической цепью б) источником ЭДС в) узлом г) ветвью электрической цепи а) Ватт б) Вольт в) Ом г) Ампер д) Кулон а) амперметром б) омметром в) ваттметром г) вольтметром а) 8 А б) 4 А в) 2 А г) 6 А а) при последовательном соединении в 2 раза б) при параллельном соединении в 2 раза в) при последовательном соединении в 4 раза г) при параллельном соединении в 4 раза резисторов а) 3 Ом в) 2 Ом одинаковы и равны 6 Ом, то эквивалентное сопротивление пассивной резистивной цепи, изображенной на рисунке, равно … Относительно напряжения на справедливо утверждение, что … диоде б) 6 Ом г) 4 Ом а) напряжение на диоде отсутствует б) максимальное значение напряжения на диоде зависит от сопротивления резистора Rн в) максимальное значение напряжения на диоде равно амплитудному значению входного напряжения г) максимальное значение напряжения на диоде равно половине амплитудного значения входного напряжения Если диод описывается идеальной вольтамперной характеристикой, то суммарная вольтамперная рактеристика имеет вид … ха- Алгебраическая сумма токов в узле а) Ома электрической цепи равна нулю. Это закон б) 1 Кирхгофа … Для данной схемы уравнение … неверным будет Электрические цепи, в которых ЭДС, в) 2 Кирхгофа г) Джоуля-Ленца а) I4 + I6 – I7 = 0 б) I2 + I5 = I4 + I1 в) I3 + I1 = I5 + I6 г) I2+ I5+ I4 + I1 = 0 а) тангенциальными цепями 66 напряжения и токи периодически изменяются по гармоническому закону, называются … б) синусоидальными цепями в) алгебраическими цепями г) арифметическими цепями Емкость конденсаторов измеряется в … Полупроводниковым диодом электронный прибор с … а) Ом, кОм, МОм в) Ф, мФ, мкФ б) В, мВ, мкВ г) А, мА, мкА является а) одним p-n переходом б) двумя p-n переходами в) тремя p-n переходами г) четырьмя p-n переходами На рисунке приведена схема включения транзистора с общей(им) … а) землей б) базой в) эмиттером г) коллектором 23. а) землей б) базой в) эмиттером г) коллектором На рисунке приведена схема включения транзистора с общей(им) … Инжекцией носителей заряда в биполярном транзисторе типа p-n-p называется перемещение дырок из … а) эмиттера в базу б) базы в эмиттер в) базы в коллектор г) коллектора в базу Приведены временные диаграммы напряжений на входе (а) и выходе (б) устройства. Это устройство – … а) двухполупериодный мостовой выпрямитель б) стабилизатор напряжения в) сглаживающий фильтр г) трехфазный выпрямитель . На рисунке – временная диаграмма на выходе ... выпрямителя. а) однополупериодного б) трехфазного однополупериодного в) двухполупериодного, мостового г) двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки обмотки трансформатора Операционный усилитель – унифицированный усилитель постоянного тока, имеющий … а) маленький коэффициент усиления по напряжению и большое входное сопротивление б) маленький коэффициент усиления по напряжению и маленькое входное сопротивление в) большой коэффициент усиления по напряжению и большое входное сопротивление 67 г) большой коэффициент усиления по напряжению и маленькое входное сопротивление Характеристика усилителя, показывающая зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала, – это … а) амплитудно-частотная характеристика б) амплитудная характеристика в) характеристика нелинейных искажений г) характеристика частотных искажений На графике f2 определяет для усилителя … а) нижнюю граничную частоту усиления б) верхнюю граничную частоту нелинейных искажений в) верхнюю граничную частоту усиления г) нижнюю граничную частоту нелинейных искажений . В усилителях, как правило, используется … 3 Сигнал, представленный в виде ряда Фурье, имеет следующий вид а) положительная обратная связь б) отрицательная обратная связь в) одновременно положительная и отрицательная обратные связи г) обратные связи не используются а) б) в) Если сигнал g(t) сдвинут вперед по временной оси на 5 единиц, то новая функция определяется как: g (t ) a n cos nt bn sin nt n 1 n 1 n 1 n 1 n 1 n 1 g (t ) a 0 bn cos nt a n sin nt g (t ) a 0 a n cos nt bn sin nt а) g(t+5); б) g(5t); в) g(t-5). При уменьшении длительности сигнала а) шире и ниже; при неизменной амплитуде б) уже и выше; амплитудный спектр сигнала будет: в) уже и ниже; г) шире и выше 68