- Nazwa przedmiotu:
- Procesy regulacji w systemach biologicznych
- Koordynator przedmiotu:
- prof. dr hab. inż. Gerard Cybulski
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- PRSB
- Semestr nominalny:
- 4 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 32, w tym:
a) ćwiczenia - 30 godz. ;
b) konsultacje - 2 godz. ;
2) Praca własna studenta 28 godziny:
a) przygotowanie do ćwiczeń - 8 godz.
b) przygotowanie do kolokwiów - 15 godz. ;
c) zapoznanie z literaturą –5 godz.;
Suma 60 (2 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 32, w tym:
a) ćwiczenia - 30 godz. ;
b) konsultacje - 2 godz. ;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 32, w tym:
a) ćwiczenia - 30 godz. ;
b) konsultacje - 2 godz. ;
2) Praca własna studenta 28 godziny:
a) przygotowanie do ćwiczeń - 8 godz.
b) przygotowanie do kolokwiów - 15 godz. ;
c) zapoznanie z literaturą –5 godz.;
Suma 60 (2 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład0h
- Ćwiczenia30h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Znajomość układów elektronicznych, elektrotechniki, metod pomiaru wielkości elektrycznych i nieelektrycznych, znajomość fizykomedycznych podstaw inżynierii biomedycznej
- Limit liczby studentów:
- -
- Cel przedmiotu:
- Znajomość mechanizmów regulacyjnych zachodzących w żywych organizmach na poziomie układów ze szczególnym uwzględnieniem procesów regulacji oraz ich nieinwazyjnego monitorowania w układzie krążenia
- Treści kształcenia:
- Systemy biologiczne od cząsteczek do ekosystemu. Znaczenie procesów regulacji w żywych organizmach. Homeostaza. Układ autonomiczny – budowa i funkcja.
Podstawowe metody stosowane w badaniu mechanizmów regulacyjnych w układzie krążenia. Problemy w detekcji i monitorowaniu sygnałów biologicznych.
Systemy z otwartą i zamkniętą pętlą sprzężenia. Krzywe powrotu żylnego i pojemności minutowej. Regulacja krążenia. Regulacja procesu oddychania.
Nieparametryczne i parametryczne metody identyfikacji biologicznych systemów regulacji. Identyfikowalność. Zastosowanie metod optymalizacyjnych. Nieliniowe metody analizy. Oscylatory nieliniowe.
Systemy rejestrujące i analizujące. Analizowane parametry sygnału EKG. Metody stosowane w dziedzinie czasu i częstotliwości. Metody nieliniowe. Turbulencja rytmu serca. Asymetria rytmu serca.
Metody odbioru sygnału i analizowane parametry. Analiza odpowiedzi na wysiłek dynamiczny, statyczny, próbę ortostatyczną bierną i czynną.
Perspektywy rozwoju metod badania układów regulacji w
systemach biologicznych.
- Metody oceny:
- Dwa kolokwia w trakcie semestru
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1. Ewaryst Tkacz, Przemysław Borys. Bionika. WNT, Warszawa 2008;
2. Khoo, Michael C. K. Physiological control systems : analysis, simulation, and Estimation. ISBN: 978-0-7803-3408-3, September 1999, Wiley-IEEE Press;
3. Khandpur RS. Biomedical instrumentation. Technology and applications. McGraw-Hill, 2005;
4. Jarosław Piskorski. Asymetria rytmu serca. Wydawnictwa Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu, 2011;
5. Aston R.: Principles of Biomedical Instrumentation and Measurement. Merrill Publ. Comp. Columbus 1990;
6. John G. Webster (Editor – in chief). Medical Instrumentation Applications and Design. John Willey and Sons, 2010;
7. Maciej Nałęcz. (red) Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000 t. 1 Biosystemy. EXIT Warszawa, 2005;
8. Shakti Chatterjee and Aubert Miller. Biomedical Instrumentation Systems. Delmar Pub, 2010;
9. Gerard Cybulski. Ambulatory Impedance Cardiography. The Systems and their Applications. Series: Lecture Notes in Electrical Engineering, Vol. 76, 1st Edition, 2011, ISBN: 978-3-642-11986-6, Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K.
10. Zhe Chen (Editor), Sridevi V. Sarma (Editor). Dynamic Neuroscience: Statistics, Modeling, and Control , 1st ed. 2018 Edition , Springer, 2018
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- brak
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka PRSB_2st_W01
- Posiada rozszerzoną wiedzę w zakresie wykorzystywania metod przetwarzania i analizy sygnałów biomedycznych, w tym metod analizy czasowo-częstotliwościowej sygnałów, w zastosowaniach do badania procesów regulacji w systemach biologicznych
Weryfikacja: 2 kolokwia sprawdzające w ciągu semestru
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W04, K_W05, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, III.P7S_WG, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka PRSB_2st_W02
- Posiada rozszerzoną wiedzę w zakresie modelowania procesów i systemów biologicznych, w tym modelowania przepływów, w zastosowaniach do badania procesów regulacji w systemach biologicznych
Weryfikacja: 2 kolokwia sprawdzające w ciągu semestru
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W05, K_W10, K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P7S_WG.o, P7U_W, III.P7S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka PRSB_2st_U01
- Potrafi przeprowadzić analizę sygnałów biologicznych ze szczególnym uwzględnieniem sygnałów charakteryzujących czynność układu krążenia
Weryfikacja: 2 kolokwia sprawdzające w ciągu semestru
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U01, K_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka PRSB_2st_U02
- Potrafi zbierać informacje nt. procesów regulacji w systemach biologicznych, dokonywać ich krytycznej oceny oraz formułować i uzasadniać wnioski
Weryfikacja: 2 kolokwia sprawdzające w ciągu semestru
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U01, K_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, III.P7S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka PRSB_2st_K01
- Student dowiaduje się o potrzebie ustawicznego kształcenia
Weryfikacja: Bieżąca ocena podczas zajęć
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KK
- Charakterystyka PRSB_2st_K02
- Student dowiaduje się o potrzebie kreatywnego spojrzenia na narzędzia służące do analizy procesów biologicznych
Weryfikacja: Bieżąca ocena podczas zajęć
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KO, I.P7S_KR