Biomedicinska elektronika

Visokošolski učitelji: Jarm Tomaž
Sodelavci: Kramar Peter

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

Poleg vpisa v tekoči letnik je potrebno predznanje iz analogne elektronike in opravljanja meritev električnih veličin (snov predmetov Meritve, Elektronika). Študijske obveznosti vključujejo pozitivno oceno praktičnega dela (vaj) in izpita.

Vsebina:

Zajem biomedicinskih signalov: pogojevanje bioelektričnih in drugih signalov; galvanska ločitev signalov; predojačevalniki; viri šuma in ukrepi za zmanjšanje električnih motenj; merjenje majhnih signalov; ojačevalniki in krmilniki; instrumentacijski ojačevalnik; pasivni in aktivni filtri; frekvenčna področja biomedicinskih signalov; pasovno prepustno filtriranje biomedicinskih signalov; viri signalov za električno stimulacijo v biomedicini. Inštrumentacija za zajem bioelektričnih signalov: elektrokardiograf, elektroencefalograf, elektromiograf. Električna stimulacija vzdražnih tkiv: srčni spodbujevalniki, kardioverterji, defibrilatorji. Električni kirurški nož. Elektromagnetna kompatibilnost medicinskih naprav in varnost (nevarnosti električnega udara, uhajavi tokovi, varnostni ukrepi pri načrtovanju in uporabi elektronskih naprav, označevanje in testiranje medicinske opreme, varnostni standardi).

Cilji in kompetence:

• Spoznati specifične elektronske sklope ter zgradbo in komponente elektronskih biomedicinskih naprav. Pridobiti praktične izkušnje z uporabo nekaterih obravnavanih inštrumentov ter z izgradnjo in preizkusom varno delujočega merilnega ojačevalnika za zajem elektrofiziološkega signala (EKG ali EMG) ali električnega stimulatorja.
• Zgraditi zavest o potrebi po zagotavljanju varnega delovanja biomedicinskih naprav s stališča uporabnika in operaterja in pridobiti osnovno znanje o zagotavljanju varnosti pred električnim udarom v medicinskem okolju.

Predvideni študijski rezultati:

• Znanje in razumevanje:
• Poznavanje zgradbe in razumevanje delovanja nekaterih elektronskih medicinskih naprav. Poznavanje posameznih specifičnih elektronskih sklopov, ki nastopajo v merilni, diagnostični ali terapevtski elektronski opremi. Poznavanje in razumevanje dejstev v zvezi z nevarnosti električnega udara v medicinskem okolju ter ukrepi za njihovo preprečitev.
• Uporaba: Usposobljenost za osnovno uporabo nekaterih biomedicinskih inštrumentov Uporaba pridobljenega znanja za izgradnjo ojačevalnika za varen in kvaliteten zajem majhnih bioelektričnih signalov in drugih osnovnih elektronskih sklopov.
• Refleksija: Zavedanje o različnih varnostnih vidikih uporabe elektronskih naprav v medicinskem okolju.
• Prenosljive spretnosti: Vrednotenje delovanja medicinske elektronike in naprav. Sposobnost izbrati primeren inštrument ali elektronski sklop za določen namen in hkrati prepoznati omejitve izbranega. Samostojno iskanje dodatnih virov informacij.

Metode poučevanja in učenja:

Na predavanjih študenti spoznajo teoretične osnove zgradbe in delovanja tipičnih elektronskih biomedicinskih naprav in posameznih specifičnih sestavnih sklopov. Praktične vaje so namenjene izvedbi konkretnih nalog. Vključujejo projektno nalogo, v okviru katere študenti načrtujejo in zgradijo osnovni ojačevalnik majhnih bioelektričnih potencialov (EKG ali EMG), katerega delovanje preizkusijo in ovrednotijo ter primerjajo s komercialno napravo za ta namen. Vaje in predavanja pri tem predmetu se dopolnjujejo z vsebinami predmeta Meritve in senzorji v biomedicini.

Gradiva

Temeljni literatura in viri:

1. David Prutchi, Michael Norris: Design and Development of Medical Electronic Instrumentation: A Practical Perspective of the Design, Construction, and Test of Medical Devices. Wiley-Interscience, 2004
2. N. Leitgeb: Safety of electromedical devices. Springer, 2010.
3. J.D. Bronzino (editor): The biomedical engineering handbook (3rd ed.). CRC Press, 2006.
4. J. G. Webster (editor): Medical Instrumentation Application and Design (4th edition). Wiley, 2008.
5. Alojz Kralj (editor): Osnove medicinske elektrotehnike. Dopisna delavska univerza Univerzum, Ljubljana, 1983.
6. A. Šantić: Biomedicinska elektronika, Školska knjiga Zagreb, 1994.