Основи біомендичної інженерії. Розділ «біотермодинаміка»

Розділ «Біотермодинаміка»

1. Визначення поняття системи, види систем, рівні складності систем.

2. Значення теорії ізоморфізму для дослідження і моделювання біосистем.

3. Значення теорії ізоморфізму для створення біотехнічних систем.

4. Базові принципи теорії систем.

5. Перше начало термодинаміки для біосистем.

6. Відмінності термодинамічних процесів у тепловій машині і біосистемі.

7. Друге начало термодинаміки для біосистем.

8. До якого виду систем належать біологічні об’єкти: відкриті, закриті, ізольовані, рівноважні, стаціонарні.

9. Як змінюється ентропія в біосистемах.

10. Закон Е.С.Бауера для живих систем.

11. Теорема Пригожина для біосистем.

12. Пояснити взаємозв’язок протилежно спрямованих енергетичних процесів у біосистемах.

13. Основний обмін організму людини, визначення поняття та розрахунок.

14. Зв'язок основного обміну організму та споживання кисню.

15. Джерела енергії в організмі людини та її продукція у стані основного обміну в ккал на кг маси тіла за годину, за добу.

16. Розрахунок продукції енергії в організмі людей з різною масою тіла.

17. Енергетична цінність харчових продуктів: білків, жирів, вуглеводів – в ккал/г.

18. Добова потреба організму людини в енергії, розрахунок з урахуванням основного обміну та виконуваної роботи.

19. Вплив енергетичного балансу в організмі людини на динаміку його маси.

20. Головний хімічний переносник енергії в клітині, та кількісні характеристики розподілу енергії на теплові затрати та виконання певних видів роботи.

21. Закони біоенергетики клітини по В.П.Скулачеву.

22. Пряма і непряма калориметрія – дати визначення та пояснити мету застосування.

23. Приблизний добовий розподіл енергії організму людини у відсотках: на основний обмін, термічний ефект, фізичну активність.

24. Тепловий баланс організму, первинне і вторинне тепло.

25. Навести та пояснити розрахунок теплового балансу організму людини.

26. Навести та пояснити розрахунок тепловтрат від конвекції.

27. Навести та пояснити розрахунок тепловтрат від безпосереднього контакту з гарячою чи холодною поверхнею.

28. Навести та пояснити розрахунок тепловтрат від теплового випромінення.

29. Навести та пояснити розрахунок тепловтрат від випаровування поту.

30. Навести розрахунки та пояснити формули тепловтрат з урахуванням термоізолюючих властивостей одягу.

31. Навести розрахунки та пояснити формули тепловтрат з урахуванням швидкості вітру.

32. Класифікація приладів для вимірювання температури.

33. Принцип роботи терморезисторів.

34. Принцип роботи термопари.

35. Правило Магнуса, правило адитивності термо-ЕРС по температурі і матеріалам.

36. Термоелектричні співвідношення Зеєбека, Пельтье, Томпсона.

37. Принцип роботи напівпровідникових термометрів.

38. Принцип роботи безконтактних термодатчиків.

39. Принцип роботи та діагностичні можливості тепловізора.

40. Дати визначення понять: «сплячки, анабіозу, абіозу, криптобіозу, діапаузи, торпедного стану, ангідробіозу».

41. Визначення поняття «гіпотермія» та пояснити її вплив на організм людини.

42. Фізіологічна реакція організму людини на гіпотермію.

43. Визначення поняття «гіпертермія» та пояснити її вплив на організм людини.

44. Фізіологічна реакція організму людини на гіпертермію.

45. Вплив температури тіла людини на обмін речовин та споживання кисню. (правило Q10).

 

Розділ «Електромагнітні явища в біосистемах»

1. Головні умови біоелектрогенезу.

2. Дати визначення «потенціал спокою» та пояснити його механізм згідно рівняння Нернста.

3. Дати визначення «потенціал дії» та пояснити його механізм згідно рівняння Нернста.

4. Характерні властивості потенціалу.

5. Характеристики фаз потенціалу дії.

6. Пояснити електричні процеси на мембрані клітини на прикладі еквівалентної електричної схеми мембрани.

7. Пояснити рівняння розрахунку швидкості розповсюдження потенціалу мембрани вздовж нервового волокна.

8. Трансмембранний, внутрішньо-аксіальний і зовнішній ток нервового волокна.

Формули розрахунків.

9. Рівняння Ходжкіна-Хакслі.

10. Пряма та дистанційна реєстрація потенціалу дії.

11. Застосування розрахунку потенціалу диполя для реєстрації потенціалу дії на відстані.

12. Значення теореми Гаусса для реєстрації потенціалів на поверхні тіла.

13. Трикутник Ейндховена та розрахунки потенціалів у 1, 2 і 3 відведеннях ЕКГ.

14. Закони електроліза Фарадея.

15. Закон дифузії Фіка та дифузійний потенціал, рівняння Гендерсона.

16. Рівняння електродного потенціала.

17. Гальвані-потенціал і Вольта-потенціал – пояснити різницю.

18. Електро-хімічний ланцюг – дати визначення, рівняння Нернста для електро- хімічного ланцюга.

19. Потенціал напівелемента – дати визначення.

20. Електродний потенціал – дати визначення.

21. Електроди, що поляризуються – визначення, сфера застосування.

22. Електроди, що не поляризуються – визначення, сфера застосування.

23. Електрична схема для зони контакту «електрод-шкіра». Перетворення іонного струму в електронний.

24. Елемент Даніеля-Якобі.

25. Класифікація електродів.

26. Електроди першого роду та електроди другого роду.

27. Окислювально-відновні електроди.

28. Індікаторні електроди та електроди порівняння.

29. Водневий електрод та відносна шкала електродних потенціалів – пояснити її значення.

30. Розрахунок іонозалежного електродного потенціалу на прикладі хлор-срібного електроду.

31. Принцип будови електрохімічних сенсорів (приклад рН-метріа, рСО₂-метра).

32. Принцип будови електрохімічних сенсорів (приклад рО₂-метра).

33. Електромагнітний вплив на організм людини на прикладі поляризації діелектрика, іонної та об ємної поляризації.

34. Характеристики електромагнітного поля Землі на рівні перебування в ньому людини.

35. Електромагнітне випромінювання тіла людини: три основні групи джерел випромінювання та їх частотні характеристики.

36. Відмінності принципів енцефалографії та магнітокардліографії.

37. Межі резонансної частоти людського організму та її значення при взаємодії організму з електромагнітним полем.

38. Електромагнітні характеристики різних тканин та органів людини.

39. Провідність організму людини для електромагнітного поля та глибина його проникнення в залежності від частотних характеристик.

40. Магнітні властивості тіла людини – приклад розрахунку.

41. Дисперсія імпедансу живих тканин – приклад розрахунку.

42. Вплив різних частот магнітного поля на організм, характеристики п’яти основних інтервалів частот від 10 КГц до 3000 ГГц.

43. Магнітно-динамічний ефект, ефект Холла.

44. Електромагнітне поглинання та його допустимі значення.

45. Джерела електромагнітного випромінювання в побуті та механізми їх негативного впливу на людину.

46. Принципи магнітотерапії.

47. Лікувальна дія постійного струму.

48. Залежність щільності та глибини тканинного струму від розміру, кількості та розташування електродів на тілі.

49. Принцип лікувального електрофорезу з позицій закону електролізу Фарадея та ефекту Холла.

50. Вплив імпульсного струму на біологічні об’єкти.

51. Характеристики лікувального імпульсного струму.

52. Принцип дії кардіодефібрилятора.

53. Російський ток – принцип впливу на організм.

54. Принцип інтерференцтерапії.

55. Дія змінного струму на організм людини, «порогові значення».

56. Високочастотне нагрівання тканин – розрахунок, межі частот.

57. Діатермокоагуляція і зварювання в хірургії – частотні характеристики.

 

Професор В.Б.Максименко