Detail předmětu

Bionics

FEKT-PDBeAk. rok: 2010/2011

Bionika - základní pojmy a principy. Substitutivní medicína, biokompatibilita. Lidský organismus jako systém, adaptace, homeostáze, regulace živých organismů, biologická zpětná vazba. Informační a řídicí subsystém lidského organismu. Základy genetiky. Genetické algoritmy. Technické aspekty endokrinního systému, umělá slinivka. Nervová soustava - elektrické vlastnosti, měření kvality činnosti NS - EEG, vztah NS a umělých neuronových sítí. Vstupní a výstupní jednotky - smyslové orgány, motorické jednotky. Sluch - principy činnosti, měření kvality činnosti, náhrady. Zrak - principy činnosti, měření kvality činnosti, náhrady. Kosterní svalstvo - principy a měření kvality činnosti (EMG, ENG), náhrady. Kardiovaskulární systém - hemodynamika, elektrické vlastnosti, EKG, mimotělní krevní oběh a umělé srdce.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Základní schopnost technicky interpretovat stavbu a činnost částí lidského organismu. Schopnost měřit a interpretovat základní projevy lidského organismu (EKG, EEG, sluchově evokované potenciály, EMG, atd.)

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Účelem kurzu je poskytnout studentům základní technickou interpretaci složení a funkce jednotlivých systémů lidského organismu a tu využít jednak pro inspiraci při řešení technických problémů (genetické algoritmy, umělé neuronové sítě, analýza vizuální scény, atd), jednak pro volbu správné metodiky měření vlastností a stavu popisovaných systémů, resp. jejich náhrad.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Albergoni,V. et al.: Biological Systems. An Engineering Approach. Bologna. Pitagora Editrice 1974. (EN)
Deutch,S., Deutch,A.: Understanding the Nervous System. An Engineering Perspective. New York, IEEE Press 1993. (EN)
The Biomedical Engineering Handbook. J.D. Bronzino (ed.) Boca Raton, CRC Press 1995. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-BEI , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Bionika, základná pojmy, témata, cíle, principy. Substitutivní medicína, biomateriály, návrh umělých orgánů.
Lidský organismus jako systém. Adaptace a homeostáze. Principy homeostatického řízení. Příklady regulace vnitřního prostředí. Biologická zpětná vazba.
Informační a řídicí systém člověka. Genetický systém. Základy genetiky, genetické algoritmy.
Fyziologický systém. Endokrinní systém. Slinivka břišní a její umělé náhrady.
Nervová soustava. Elektrofyziologie nervového systému.
Měření kvality činnosti nervové soustavy.
Umělé neuronové sítě, vztah NS a UNS.
Smyslové systémy. Sluchový systém, fyzikální vlastnosti lidského sluchu, měření kvality sluchu. Kochleární protéza.
Zrakový systém, odezvy oka na různé uspořádání vizuální scény, měření kvality zraku, umělé náhrady.
Kostra její struktura a funkce, klouby, pohyb, implantáty.
Kosterní svaly, základy fyziologie, měření kvality svalové aktivity, ortopedické protézy.
Systém látkové výměny. Kardiovaskulární systém. Elektrické a mechanické procesy na srdci. Měření kvality srdeční činnosti- EKG.
Mimotělní krevní oběh, umělé srdce.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Genetické algoritmy, neuronové sítě
Biologicky aktivní body, měření kožního odporu.
Měření vlastností lidského ucha a oka.
Měření a interpretace tepové frekvence.
Měření krevního tlaku, měření saturace krve kyslíkem.
Elektrokardiografie, vektrokardiografie.