Фізичні основи біомедичної інженерії

Мета дисципліни: ознайомлення з фізичними основами біомедичної інженерії, їх явищами та ідеями; опанування фундаментальними законами та теоріями фізичної біофізики, а також засобами біофізичного дослідження; формування наукового світогляду.

Завдання дисципліни: ознайомити студентів з основними фізичними поняттями біофізики та розглянути сучасний стан і перспективи розвитку; вивчити основні принципи формування поглинання світла речовиною та люмінесценцію з точки зору електронних переходів; узагальнити та систематизувати відомості про хімічні властивості фотопродуктів та механізми хемілюмінесценції, їх властивості, методи дослідження; навчити вмінню самостійного пошуку та аналізу інформації, використання її в процесі науково-практичної діяльності. 
 
 
Основні результати навчання
 
ЗК3. Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово. 
ЗК10. Навики здійснення безпечної діяльності. 
ЗК12. Здатність реалізувати свої права і обов’язки як члена суспільства, усвідомлювати цінності громадянського (вільного демократичного) суспільства та необхідність його сталого розвитку, верховенства права, прав і свобод людини і громадянина України.
СК4. Здатність забезпечувати технічні та функціональні характеристики систем і засобів, що використовуються в медицині та біології (при профілактиці, діагностиці, лікуванні та реабілітації). 

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ПР – практичні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.

 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
 
Л1. Мета та завдання біофізики. Механічні коливання та хвилі.
ПЗ1. Розрахунок характеристик механічних коливань та хвиль, резонанс.
СРС. К.
 
2 тиждень
Л2. Ультразвук. Еходоплерографія.
ЛЗ1. Визначення динамічної в'язкості рідини за методом Стокса а також відносні виміри.
СРС. К.
 
3 тиждень
 
Л3. Основи гідродинаміки і гемодинаміки.
ПЗ2. Розрахунок коефіцієнта поверхневого натягу. Взаємодія ультразвуку з речовиною.
СРС. К.
 
4 тиждень
 
Л4. Термодинаміка біологичних систем.
ЛЗ2. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу та його похибки.
СРС. К.
 
5 тиждень
 
Л5.Структура і властивості біологичних систем.
ПЗ3. Розрахунок об'ємної швидкості течії рідини за законом Пуазейля головним законом гідродинаміки.
СРС. К.
 
6 тиждень
 
Л6. Електричний потенціал в біологичних системах.
ЛЗ3. Визначення тиску та швидкісті течії крові в різних відділах кровоносної системи.
СРС. К.
 
7 тиждень
 
Л7. Фізичні основи  електрографії. Електрокардіографія.
ПЗ4. Побудова зображення в лінзах. Розрахунок похибок (аберації) лінз.
СРС. К.
 
8 тиждень
Л8.Електричне поле. Постійний і змінний електричний струм. Фізичні основи реографії.
ЛЗ4. Дослідження оптичних систем методом Беселя. 
МКР1. СРС. К.
 
9 тиждень
 
Л9. Електронне медичне устаткування.
ПЗ5. Закон Джоуля-Ленца. Кількісна оцінка теплової дії електричного струму.
СРС. К.
 
10 тиждень
 
Л10.  Фізичні основи медичних приладів.
ЛЗ5. Дослідження явища інтерференції світла від двох щілинних джерел. 
СРС. К.
 
11 тиждень
 
Л11. Біофізика зору.
ПЗ6. Розрахунок корекції оптичних аномалій зору контактними лінзами.
СРС. К.
 
12 тиждень
 
Л12. Рентгенівське випромінювання  і його застосування в медицині.
ЛЗ6. Визначення коефіцієнта поглинення γ - випромінювання і особливості його взаємодії з речовиною.
СРС. К.
 
13 тиждень
 
Л13. Елементи ядерної фізики. Радіоактивність. Іонізуючі випромінювання.
ПЗ7. Радіоактивність. Хвилі де Бройля. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга.
СРС. К.
 
14 тиждень
 
Л14. Люмінесценція. Оптичні квантові генератори і їх використання в медицині. Радіоспектроскопія. ЕПР і ЯМР.
ЛЗ7. Визначення сталої Рідберга та маси електрона за спектрами випромінювання водню та гелію.
СРС. К.
 
 
15 тиждень
 
Л15. Теплове випромінювання.
ПЗ8. Закон Кірхгофа. Закони Стефана – Больцмана та Віна, формула Релея – Джинса. Формула Планка. Законі зовнішнього фотоефекту. 
МКР2.
СРС. К.
 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 75 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 30 години;
2) підготовка до практичних занять – 16 годин;
3) підготовка до лабораторних занять – 14 годин;
4) підготовка до заліку – 15 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи та 7 лабораторних робот.
 
Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (3 запитання) та практичної частини (2 задачи). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум у 10 балів. Правильне розв’язання практичного питання оцінюється в 5 балів. Разом за одну модульну контрольну роботу – 30 балів.
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1

ПЗ. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 7 тиждень.
ЛЗ. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 8 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
 
ПЗ. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 15 тиждень.
ЛЗ. Оцінка за виконання – 10 балів. Термін надання – 14 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень). 
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен, білет до якого складається з теоретичної частини (3 запитання) та практичної частини (2 запитання). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів. 
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.

Екзамен відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.

Складання/перескладання екзаменів організується за встановленим Інститутом медичної інженерії розкладом.
 
 
Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.
 
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
 
Складання/перескладання  заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом. 

Під час лекцій користуватися мобільним телефоном і іншими гаджетами заборонено.
 
Під час складання модульних контрольних робіт заборонено використання будь-яких підручників, посібників, друкованих матеріалів, мобільних телефонів і інших гаджетів, окрім калькуляторів.