 | Кафедра біомедичної інженерії |
[BFdf78] Біомедичні прилади та системи
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Третій (освітньо-науковий) |
| Галузь знань | 16 - Хімічна та біоінженерія |
| Спеціальність | 163 - Біомедична інженерія |
| Освітня програма | Всі ОП |
| Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 2-го курсу, весняний семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 18 год, Практ. 22 год, Лаб. год, СРС. 80 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Екзамен |
| Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Максименко В. Б., Практ.: Богомолов М. Ф., СРС.: Богомолов М. Ф. |
| Розміщення курсу |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Мета дисципліни
Основною метою навчальної дисципліни «Біомедичні прилади та системи» є вивчення методів побудови, функціонування та математичного опису елементів, функціональних вузлів та пристроїв біомедичних приладів та систем, що використовуються і різних галузях та установах охорони здоров’я і в цілому у біомедичній інженерії.
Предмет дисципліни
Розвиток сучасної біомедичній інженерії пов’язаний з широким використанням цифрових технологій у діагностичних і лікувальних медичних пристроях. Це зумовлює необхідність відповідної підготовки спеціалістів із знанням аналогової, цифрової схемотехніки, а також мікропроцесорних засобів. При цьому такий спеціаліст повинен мати відповідні компетентності у програмуванні, способах математичного описання функціональних вузлів на логічному і електричному рівнях, знати сучасну компонентну базу електроніки, вільно орієнтуватися у промислових зразках діагностичної і терапевтичної апаратури і перспективах їх подальшого розвитку.
Рівень розробок у біомедичній інженерії у значній мірі залежить від повноти і сучасності навчальних засобів підготовки спеціалістів, які , у свою чергу, визначають ефективність і якість проектування та експлуатації пристроїв і систем біомедичного призначення. У циклі лекцій з дисципліни «Біомедичні прилади і системи» розглядаються сучасні методи побудови, проектування, математичного описання та функціонування систем біомедичного призначення.
Силабус побудований таким чином, що для виконання кожного наступного завдання студентам необхідно застосовувати навички та знання, отримані у попередньому. Особлива увага приділяється принципу заохочення студентів до активного навчання, у відповідності з яким студенти мають працювати над практичними тематичними завданнями, які дозволять в подальшому вирішувати реальні проблеми та завдання в галузі біомедичної інженерії.
Програмні результати навчання:
В результаті вивчення навчальної дисципліни «Біомедичні прилади ї системи» аспіранти зможуть:
- розуміти та використовувати знання та навички проектування та використання біомедичних пристроїв і систем у різних галузях охорони здоров’я, в тому числі у біомедичній інженерії;
- знати основні принципи біомедичного приладобудування;
- знати основні типи і принципи роботи біомедичних сенсорів;
- уміти проектувати системи збору і обробки біомедичної інформації;
- мати навички проектування і моделювання роботи біомедичних приладів;
- уміти застосовувати електронні засоби у біомедичних пристроях і системах.
Відповідність результатів навчання до компетентностей у стандарті вищої освіти можна переглянути у Додатку 1 «Програмні результати навчання (розширена форма)».
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Місце навчальної дисципліни в програмі навчання:
- Дисципліну забезпечують наступні дисципліни та кредитні модулі: Вища математика; Фізика; Електротехніка та електронні прилади - Основи теорії кіл та сигналів; Електротехніка та електронні прилади – Електронні прилади; Електротехніка та електронні прилади - Аналогова схемотехніка; Основи дискретної математики а також Мікропроцесорні системи.
- Дисципліна забезпечує підготовку технічного і програмного забезпечення розробок по темам дисертаційних робіт.
Необхідні навички
- Знання фізики напівпровідників.
- Знання основ електротехніки.
- Знання аналогової схемотехніки.
- Знання дискретної математики.
- Знання цифрової схемотехніки.
- Знання мікропроцесорної техніки.
3. Зміст навчальної дисципліни
Програмні результати навчання, контрольні заходи та терміни виконання оголошуються аспірантам на першому занятті.
|
№ |
Тема |
Програмні |
Основні завдання |
|
|
Контрольний |
Термін |
|||
|
1. |
Електронні схеми у медичних приладах |
№ 1, 2 |
Практична контрольна робота (ПКР) |
1. |
|
2. |
Біомедичні сенсори |
№ 1, 2, 3 |
ПКР |
2. |
|
3. |
Підсилювання і обробка біосигналів |
№ 1, 2, 3 |
ПКР |
3. |
|
4. |
Засоби контролю |
№ 1, 2, 3 |
ПКР |
4. |
|
5. |
Засоби вимірювання |
№ 1, 2, 3 |
ПКР |
5. |
|
6. |
Серцеві ритморегулятори і дефібрилятори. |
№ 2, 3 |
Модульна КР |
6. |
|
7. |
Засоби візуалізації в медицині. |
№ 1, 4 |
ПКР |
7. |
|
8. |
Магнітотерапія і магнітофорез |
№ 3, 4 |
ПКР |
8. |
|
9. |
Засоби лазеротерапії |
№ 2, 3, 5, 6, 7 |
ПКР |
9. |
4. Навчальні матеріали та ресурси
Базова література:
- Медицинские приборы м системы: Разработка и применение/ Под ред. Джона Г.Вебстера. –К.: Медторг, 2004.- 620 с.
- Reinaldo Perez, PhD, PE. Design of Medical Electronic Devices. Academic Press, San Diego, USA.- 2002. - 279 s.
Додаткова література:
- The Biomedical Engineering – Editor-in-Chief Joseph D. Bronzino/ IEEE Press. 1995. – 2862 S.
- Medical Instrumentation: Application and Design. Handbook. John Wiley & Sons. Inc – New York, 1998. – 691 s.
- Montaigne, Fen. Medicine by Design: The Practice and Promise of Biomedical Engineering. The Johns Hopkins University Press. 2006. – 229 s.
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
|
Назви розділів і тем |
Кількість годин |
|||||||||
|
Всього |
у тому числі |
|||||||||
|
Лекції |
ПРАКТИЧНІ |
Лаборант. |
Індивідуальні заняття |
СРС |
||||||
|
Семінари |
Комп. практ. |
|||||||||
|
За НП |
Аудиторні |
За НП |
Аудиторні |
За НП |
Аудиторні |
|||||
|
Тема 1. Електронні засоби у медичних приладах |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 2. Біомедичні сенсори |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 3. Підсилювання і обробка біосигналів |
12 |
2 |
|
4 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 4. Засоби контролю |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 5. Засоби вимірювання артеріального тиску |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 6. Серцеві |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 7. Засоби візуалізації в медицині |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 8. Магнітотерапія і магнітофорез |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Тема 9. Засоби |
10 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Модульна контрольна робота |
10 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
Екзамен |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
Всього годин |
120 |
18 |
|
22 |
|
0 |
|
0 |
|
80 |
Рекомендації щодо засвоєння навчальних занять (у формі деталізованого опису кожного заняття та запланованої роботи):
Семінарські заняття
|
№ з/п |
Теми семінарських занять |
Кількість годин |
|
1 |
Сучасні електронні технології |
2 |
|
2 |
Типи і параметри медичних сенсорів |
2 |
|
3 |
Проблеми підсилювання та фільтрації біомедичних сигналів |
4 |
|
4 |
Системи вимірювання і моніторингу артеріального тиску |
2 |
|
5 |
Параметри дихання та штучна вентиляція легень |
2 |
|
6 |
Вимірювання і регуляція серцевих ритмів |
2 |
|
7 |
Системи візуалізації біомедичної інформації |
2 |
|
8 |
Системи фізіотерапії: електро- і магнітотерапія |
2 |
|
9 |
Сучасні системи лазеротерапії і стимуляції |
2 |
|
10 |
Модульна контрольна робота |
2 |
|
Разом |
22 |
|
Позааудиторні заняття
Передбачається в межах вивчення навчальної дисципліни не менше двох виїзних занять – на основі участі аспірантів у конференціях, форумах, круглих столах, Виставках медичного приладобудування, зокрема у міжнародній конференції «Вітчизняні інженерні розробки для охорони здоров’я, міжуніверситетській науково-практичній конференції: «Сучасний стан та перспективи біомедичної інженерії» тощо.
Платформа дистанційного навчання:
Для більш ефективної комунікації з метою розуміння структури навчальної дисципліни
«Біомедичні прилади та системи» і засвоєння матеріалу використовується електронна пошта, платформа дистанційного навчання "Сікорський" на основі системи Google classroom, Viber та сервіс для проведення онлайн-нарад Zoom, за допомогою яких:
- спрощується розміщення та обмін навчальним матеріалом;
- здійснюється надання зворотного зв’язку з аспірантами стосовно навчальних завдань та змісту навчальної дисципліни;
- оцінюються навчальні завдання аспірантів;
- ведеться облік виконання аспірантами плану навчальної дисципліни, графіку виконання навчальних завдань та їх оцінювання.
6. Самостійна робота студента
Види самостійної роботи (підготовка до аудиторних занять, проведення розрахунків за первинними даними, отриманими на лабораторних заняттях, розв’язок задач, написання реферату, виконання розрахункової роботи, виконання домашньої контрольної роботи тощо):
Самостійна робота
|
№ |
Теми самостійної роботи |
Кількість годин |
|
1 |
Сучасні електронні технології |
6 |
|
2 |
Типи і параметри медичних сенсорів |
6 |
|
3 |
Проблеми підсилювання та фільтрації біомедичних сигналів |
6 |
|
4 |
Системи вимірювання і моніторингу артеріального тиску |
6 |
|
5 |
Параметри дихання та штучна вентиляція легень |
6 |
|
6 |
Вимірювання і регуляція серцевих ритмів |
6 |
|
7 |
Системи візуалізації біомедичної інформації |
6 |
|
8 |
Системи фізіотерапії: електро- і магнітотерапія |
6 |
|
9 |
Сучасні системи лазеротерапії і стимуляції |
6 |
|
10 |
Модульна контрольна робота |
6 |
|
Разом |
60 |
|
Підготовка до семінарських занять:
- Медицинские приборы м системы: Разоаботка и применение/ Под ред. Джона Г.Вебстера. –К.: Медторг, 2004.- 620 с.
- The Biomedical Engineering – Editor-in-Chief Joseph D. Bronzino/ IEEE Press. 1995. – 2862 S.
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Правила відвідування занять
Відвідування лекцій, практичних та виїзних занять, а також відсутність на них, не оцінюється. Однак, аспірантам рекомендується відвідувати заняття, оскільки на них викладається теоретичний матеріал та розвиваються навички, необхідні для виконання семестрового індивідуального завдання.
Система оцінювання орієнтована на отримання балів за своєчасність виконання аспірантами практичних робіт, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.
Порушення термінів виконання завдань та заохочувальні бали
|
Заохочувальні бали |
Штрафні бали |
||
|
Критерій |
Ваговий бал |
Критерій |
Ваговий бал |
|
Своєчасне виконання практичної роботи (за кожну таку роботу) |
+ 1 бал |
Порушення термінів виконання практичної роботи (за кожну таку роботу) |
- 1 бал |
|
Написання тез, статті, участь у міжнародних, всеукраїнських та/або інших заходах або конкурсах за тематикою навчальної дисципліни |
+ 4 балів |
Невчасне написання модульної контрольної роботи (на запланованому занятті) |
- 4 балів |
Пропущені контрольні заходи
Індивідуальне завдання, яке подається на перевірку з порушенням терміну виконання, але до терміну виставлення поточної атестації (або заліку / іспиту), оцінюється зі штрафними балами.
Індивідуальне завдання, яке подається на перевірку з порушенням терміну виконання та після терміну виставлення поточної атестації (або заліку / іспиту), не оцінюється.
Академічна доброчесність
Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Норми етичної поведінки
Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Навчання іноземною мовою
Навчальна дисципліна «Біомедичні прилади та системи» передбачає її вивчення на український мові. У процесі викладання навчальної дисципліни використовуються матеріали та джерела російською та англійською мовою.
Враховуючи студентоцентрований підхід, за бажанням україномовних аспірантів, допускається вивчення матеріалу за допомогою англомовних онлайн-курсів за тематикою, яка відповідає тематиці конкретних занять.
Інклюзивне навчання
Навчальна дисципліна «Біомедичні прилади та системи» може викладатися для більшості аспірантів з особливими освітніми потребами, окрім осіб з серйозними вадами зору, які не дозволяють виконувати завдання за допомогою персональних комп’ютерів, ноутбуків та/або інших технічних засобів.
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Види контролю та бали за кожен елемент контролю:
|
№ з/п |
Контрольний захід |
% |
Ваговий |
Кіл-ть |
Всього |
|
1. |
Практична робота |
40 |
4 |
9 |
36 |
|
2. |
Модульна контрольна робота |
10 |
10 |
1 |
10 |
|
3. |
Дистанційне навчання / Наукова діяльність |
10 |
10 |
1 |
14 |
|
4. |
Екзамен |
40 |
40 |
1 |
40 |
|
Всього |
100 |
||||
Результати оголошуються кожному аспіранту окремо у присутності або в дистанційній формі (у системі Moodle або е-поштою).
Поточний контроль: модульна контрольна робота, оцінювання дистанційного навчання
- Модульна контрольна робота
|
№ з/п |
Модульна контрольна робота |
% |
Всього |
|
1. |
Відповідь правильна (не менше 90% потрібної інформації) |
90 |
10…9 |
|
2. |
Несуттєві помилки у відповіді (не менше 75% потрібної інформації) |
75 |
8…7 |
|
3. |
Є недоліки у відповіді та певні помилки (не менше 60% потрібної інформації) |
60 |
6 |
|
4. |
Відповідь відсутня або не правильна |
0 |
0 |
|
Максимальна кількість балів 10 |
|||
- Дистанційне навчання
Виставлення оцінки за дистанційне навчання шляхом перенесення результатів проходження онлайн-курсів у системі Moodle передбачено лише для контрольних запитань і результатів тестування за виконання індивідуального завдання.
Виставлення оцінки за контрольні заходи (практичні роботи, модульна контрольна робота) шляхом перенесення результатів проходження онлайн-курсів не передбачено.
|
№ з/п |
Дистанційне навчання |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
|
1. |
Відповідь на контрольні запитання в онлайн-системі Webex або Zoom |
43 |
1 |
6 |
6 |
|
2. |
Відповідь на тести у системі Google classroom |
43 |
1 |
6 |
6 |
|
3. |
Вчасність проходження дистанційного навчання |
14 |
1 |
2 |
2 |
|
Всього |
14 |
||||
У разі виявлення академічної не доброчесності під час дистанційного навчання – контрольний захід не враховується, аспірант до захисту не допускається.
Календарний рубіжний контроль
Проміжна атестація аспірантів (далі – атестація) є календарним рубіжним контролем. Метою проведення атестації є підвищення якості навчання аспірантів та моніторинг виконання графіка освітнього процесу 3.
|
Критерій |
Перша атестація |
Друга атестація |
||
|
Термін атестації 4 |
8-ий тиждень |
14-ий тиждень |
||
|
Умови отримання атестації |
Поточний рейтинг 5 |
≥ 15 балів |
≥ 40 балів |
|
|
Виконання практичних робіт |
Практична робота № 1-6 |
+ |
+ |
|
|
Практична робота № 7-12 |
– |
+ |
||
|
Виконання модульної контрольної роботи |
Модульна контрольна робота |
– |
+ |
|
3 Рейтингові системи оцінювання результатів навчання: Рекомендації до розроблення і застосування. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. 20 с.
4 Там само.
5 Там само.
Семестровий контроль: екзамен
|
Обов’язкова умова допуску до екзамену/заліку |
Критерій |
|
|
1 |
Поточний рейтинг |
RD ≥ 60 |
|
2 |
Виконання семестрового індивідуального завдання |
Проходження дистанційного навчання RD ≥ 60 |
|
3 |
Виконання модульної контрольної роботи |
Кількість балів RD ≥ 60 |
Умови допуску до семестрового контролю:
- Виконання практичних робіт;
- Позитивний результат першої атестації та другої атестації;
- Відвідування 60% лекційних занять.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Процедура оскарження результатів контрольних заходів
Аспіранти мають можливість підняти будь-яке питання, яке стосується процедури контрольних заходів та очікувати, що воно буде розглянуто викладачем згідно із наперед визначеними процедурами.
Додаткова інформація стосовно процедури оскарження результатів: аспіранти мають право оскаржити результати контрольних заходів, але обов’язково аргументовано, пояснивши з яким критерієм не погоджуються відповідно до оціночного листа та/або зауважень.
Додаткова інформація стосовно іспиту/заліку/співбесіди:
Аспірант має право покращити свої бали з модульної контрольної роботи у разі її своєчасного написання на запланованому занятті.
На екзамені аспірантам дозволяється користуватись учбово-методичним забезпеченням з практичних занять.
1.Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Перелік питань, які виносяться на семестровий контроль
- Функціональні вузли аналогової і цифрової схемотехніки у біомедичних приладах.
- Наведіть порівняльний аналіз технологій реалізації біомедичної апаратури.
- Наведіть класифікацію біомедичних приладів за їх призначенням.
- Типи первинних перетворювачів біомедичної інформації.
- Сенсори, чутливі до температури.
- Електроди для вимірювання біопотенціалів.
- Селективні газоаналізатори.
- Засоби підсилювання та перетворення біомедичних даних.
- Засоби вимірювання параметрів дихання. 10.Пристрої штучної вентиляції легень.
- Засоби контролю і моніторингу артеріального тиску.
- Серцеві ритморегулятори і дефібрилятори.
- Структура і функціонування електрокардіографів.
- Засоби діагностики на засадах аналізу експіраторного повітря.
- Засоби магнітотерапії і їх застосування.
- Засоби ударно-волнової терапії.
- Засоби лазеротерапії і їх застосування.
- Суть тестових методів дослідження.
- Біологічний зворотний зв’язок у пристроях фізіотерапії.
- Структура і функціонування спірометрів.
Можливість зарахування сертифікатів проходження дистанційних курсів
Дистанційне навчання через проходження онлайн-курсів у системі Moodle за певною тематикою допускається за умови погодження з аспірантами. У разі, якщо невелика кількість аспірантів має бажання пройти онлайн-курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але аспіранти повинні виконати всі завдання, які передбачені у навчальній дисципліні (практичні роботи, модульна контрольна робота).
Перелік дистанційних курсів наведено на сайті кафедри біомедичної інженерії КПІ ім. Ігоря Сікорського: http://bmi.fbmi.kpi.ua/non-formal-education
Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Максименко В. Б.; Богомолов М. Ф.;
Ухвалено кафедрою БМІ (протокол № 1 від 31.08.2023р. )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 1 від 01.09.2023р. )