«Утверждаю» Проектор по УР СГТУ профессор Г.В. Лобачева «___» ______________ 2011 г. Программа междисциплинарного экзамена для поступления в магистратуру по направлению 201000.68 «Биотехнические системы и технологии» по кафедре «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» Саратов 2011 ВОПРОСЫ К МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 201000.68 «Биотехнические системы и технологии» по кафедре «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» «Биофизика» 1. Биофизика как квинтэссенция естественных наук: физики, химии, биологии, математики. Структура биофизики. 2. Канонические аминокислоты, полипептиды, белки. Первичная, вторичная и третичная структура белков. Канонические нуклеотиды. ДНК и РНК. 3. Классификация ферментов. Кинетика ферментативных реакций. Коэффициенты ферментативного ускорения. Коферменты и аллостерические ферменты. 4. Гомоны. Схема управления гормональной секрецией. Обратная управляющая связь. Роль минеральных веществ. 5. Генерация и распространение нервных импульсов. 6. Слуховая рецепция. Устройство уха. Коэффициент резонансного усиления звука и его частотная характеристика. Слышимый диапазон звука. Вестибулярный аппарат. 7. Обонятельная и вкусовая рецепция. Молекулярный механизм запаха. 8. Зрительная рецепция. Устройство глаза. Фоточувствительные элементы – палочки и колбочки. Спектральные характеристики колбочек. 9. Биофизика мышечного сокращения. Термодинамика механохимических процессов (химический и механический циклы). К.п.д. механохимическая машина Качальского и Оплатки. 10. Биофизика сердца. Строение сердца и его производительность. Систолически-диастолический цикл и ЭКГ. 11. Биофизика легких. Строение и кровоснабжение легких. «Биохимия» 12. Предмет и структура биохимии. История биохимических знаний. 13. Механизм синтеза полипептидов на рибосомах. 14. Основные природные моно-, олиго- и полисахариды. Метаболизм углеводов в организме. 15. Классификация липидов и их основные свойства. Метаболизм жиров в организме. 16. Цикл трикарбоновых кислот. Пентозофосфатный цикл. Орнитиновый цикл. Гликолиз и глюконеогенез. 17. Окислительная цепь митохондрий и рассчитать их к.п.д. 18. Общая схема обмена веществ в организме. Гомеостаз и гомеорез. 19. Биохимия костной ткани. Биохимия крови. «Материаловедение, технология конструкционных материалов» 20.Атомно-кристаллическое строение металлов. 21. Плавление и кристаллизация металлов. Строение кристаллического слитка. 22. Дефекты кристаллического строения. 23. Полиморфизм металлов. 24. Диаграмма состояния сплавов железо-цементит. 25. Углеродистые и легированные стали. Классификация и маркировка легированных сталей. 26. Понятие о термической и химико-термической обработке сплавов. Мартенситное превращение. 27. Методы изучения структуры металлов. 28. Состав и классификация пластмасс. 29. Тугоплавкие металлы и сплавы. 30. Сравнительная характеристика металлов и неметаллов. 31. Основные физико-химические процессы получения чугуна. 32. Классификация способов литья. 33. Общая характеристика обработки металлов давлением. 34. Физико-химические основы свариваемости металлов. 35. Обработка поверхностей лезвийным и абразивным инструментом. 36. Электрохимические и электрофизические способы обработки. «Моделирование биологических процессов и систем» 37. Применение фракталов в моделировании биологических процессов. Естественные и искусственные фрактальные структуры биологического объекта. 38. Дивергенция и ротор в векторном поле биологической среды. 39. Моделирование процесса морфогенеза, нервной системы, работы сердца, пульсовой волны в артерии человека и роста костной ткани. 40. Термодинамика биологических процессов. 41. Методы планирования и математического анализа биологических экспериментов. «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий» 42. Виды измерительных сигналов. Основные формы измерительных сигналов и их математические модели. 43. Понятие модуляции измерительного сигнала. Виды модуляции. 44. Понятие фильтрации сигнала. Задачи фильтрации в медикобиологических исследованиях. 45. Принцип действия фотоэлектрических преобразователей. Виды диагностики с применением этих преобразователей. 46. Схема рентгеновской трубки. Принцип действия и ее применение в медицинской диагностике. 47. Методы преобразования цифровых сигналов в аналоговые и аналоговых в цифровые. 48. Структурная схема микропроцессорной системы. Технические средства, необходимые для создания информационно-вычислительных комплексов на базе микропроцессорной техники. 49. Схема электронного микроскопа. Области применения оптической и электронной микроскопии. «Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы» 50. Функциональная схема электрокардиографа. Назначение электродов и электронных усилителей в приборе. 51. Принцип действия кардиостимулятора. Типы кардиостимуляторов, их медицинские особенности. 52. Принцип действия магнетрона. Примеры применения СВЧ излучения для медицинских целей. 53. Принцип действия тепловизионной системы. Примеры применения телевидения в медицине. 54. Понятие манипулятора, робота. Примеры применения манипуляторов в медицинской аппаратуре. 55. Функциональная схема ультразвуковой аппаратуры. 56. Схема и принцип действия стабилизированного выпрямителя. Типы источников питания, применяемых в медицинской аппаратуре. Схема управляемого выпрямителя на тиристорах. 57. Принцип действия медицинского аппарата «искусственная почка». 58. Основные технические элементы вакуумной техники. Принцип действия механического вакуумного насоса. Использование вакуумной техники в медицинской практике. «Организация научных исследований» 59. Представление научной информации в виде комбинации двоичных разрядов. Типы вычислительных сетей. Операционная система реального времени. Слоистая структура операционной системы. Взаимодействие между уровнями. 60. Одно и многопроцессорные компьютеры. Структура современного компьютера для обработки научных результатов. Шины адреса, данных, управления. Применение стека. 61. Искусственные нейронные сети, применяемые для интеллектуализации компьютеров в научных исследованиях. 62. Оперативная память для хранения научных результатов. Классификация периферийных устройств. Аппаратура приема-передачи научной информации. Устройства защиты от ошибок в передаваемой научной информации ( код Хэмминга, циклический код Файра, обнаруживающие коды, итеративный код). 63. Методы компьютерной обработки результатов научного эксперимента на основе математической статистики. «Физико-химические и медико-биологические свойства биоактивных материалов» 64. Остеопластические материалы биологического происхождения: Аутогенная (аутологичная) костная ткань. Аллогенные трансплантаты. 65. Материалы небиологического происхождения: полимеры: органические полимеры, неорганические полимеры; металлы: титан и его сплавы, цирконий, тантал, кобальтохромовые сплавы, стали; композиционные материалы. 66. Биосовместимые покрытия имплантатов. Способы нанесения пористых покрытий на имплантаты. 67. Электроплазменное напыление биокомпозиционных покрытий. Схема плазменного напыления. Зависимость основных характеристик покрытий от режимов процесса напыления и предварительной подготовки поверхности. 68. Биоактивные кальций-фосфатные материалы в качестве компонентов покрытий дентальных имплантатов. 69. Контроль качества плазмонапыленных биокомпозиционных покрытий имплантатов. 70. Ультразвуковое обезжиривание и очистка титановых основ дентальных имплантатов. 71. Кинетика воздушно-абразивной обработки титана. 72. Методика синтеза гидроксиапатита. Рентгеновский фазовый анализ порошковых биоактивных материалов. «Новые технологии в обработке материалов» 73. Основные понятия о новых методах и технологиях обработки. Физические и химические методы формирования покрытий. Классификация технологий. 74. Основы теории лазерной, плазменной, ионно- и электроннолучевой обработки. Понятие концентрированных потоков энергии. 75. Кристаллические и аморфные структуры материалов. Аморфизация и наноструктурирование. Движение ионов и электронов в аморфном и кристаллическом теле. 76. Виды энергетического воздействия при обработке. Тепловая и механическая энергии, как основной вид энергии в контактной зоне. Закономерности развития упруго-пластических деформаций и напряжений при обработке. 77. Фазовые переходы и объемные фазово-структурные превращения. Поверхностная закалка и скин-эффект. 78. Методы и технические средства изучения и контроля материалов, подвергнутых лучевой, плазменной и физико-химической обработке. 79. Профилометрия и исследование морфологии поверхности материалов. 80. Масс-спектрометрия вторичных ионов. 81. Особенности взаимодействия потоков энергии с материалом при формообразовании с увеличением массы изделия (нанесение покрытий). 82. Лазерная металлизация. Электрофорез. Электроискровое легирование. Ультразвуковая металлизация. Плазменная и электродуговая металлизация. Ионно-лучевая имплантация. Плазменное и детонационное напыление. 83. Конструктивные особенности ионно-лучевых, плазменных и вакуумных установок осаждения тонких пленок. Принцип действия установок ионной имплантации. 84. Устройства формирования и ускорения пучка. Основные понятия ионной и электронной оптики. Общие свойства ионно-оптических элементов. Масссепаратор. 85. Системы сканирования ионного и электронного луча. Приемные фотоэлектронные и полупроводниковые устройства. Системы измерения тока и дозы имплантации. 86. Вакуумные системы. Системы управления и обратной связи. Особенности взаимодействия КПЭ с материалом при формообразовании с уменьшением массы изделия (размерная обработка). 87. Лазерная обработка и электронно-лучевая обработка. 88. Плазменная резка и электроэрозионная обработка. 89. Электрохимическое растворение. 90. Ультразвуковая обработка. 91. Особенности конструкции и эксплуатации установки типа ВРЕС 744.3227.001. 92. Особенности конструкции и эксплуатации установки электроискрового проволочно-вырезного станка 4321. «Конструирование и технология производства приборов и аппаратов» 93. Содержание процесса конструирования. Основные работы, выполняемые при разработке медицинской техники. 94. Техническое задание на разработку. 95. Функциональный анализ. Функциональная схема и ее назначение. 96. Порядок и этапы разработки конструкторской документации. Технические предложения. Эскизно-технический проект. Рабочий проект. 97. Правила простановки размеров. Понятие о посадках и их применение. Выбор баз. Предельные отклонения формы и взаимного расположения поверхностей. Шероховатость поверхности и ее связь со служебным назначением детали, ее точностью и методами обработки. 98. Метод проб и ошибок. Метод мозгового штурма. 99. Морфологический и системный анализ. Направленный поиск решения. «Материалы и технологии формирования покрытий для биомедицинской техники» 100. Виды композиционных материалов. Волокнистые композиционные материалы. 101. Состав и классификация полимерных материалов. Термопластичные и термореактивные полимерные материалы. Их применение в медицине. 102. Основные характеристики пленочных материалов и методы их оценки. Придание пленочным материалам бактериостатических свойств. 103. Технологическое оборудование, используемое при нанесении порошковых покрытий в производстве имплантатов. 104. Титан и его сплавы. Свойства, фазовые превращения. Промышленная обработка, коррозионная стойкость. 105. Методы исследования пленочных и объемных материалов: сходства и отличия. Литература Основная литература 1. Бекренев Н.В, Протасова Н.В. Родионов И. В., Лясникова А.В. Конструирование производство и применение внутрикостных стоматологических имплантатов: Учебное пособие. - Саратов: СГТУ.- 2003 2. Казаков Ю.Н. Концентрированные потоки энергии для технологических целей.- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. – 224 с. 3. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1978. – 239 с. 4. Дворецкий С.И. Моделирование систем. Учебник 2009.-320с. 5. Барац Я.И. Математические модели технологических процессов.Саратов: СГТУ. - 2009. -119с. 6. Неверов А. С. Коррозия и защита материалов : учеб. пособие / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - Минск : Вышэйшая школа, 2007. 222 с. 7. Колесов С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учебник для вузов / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2007. - 535 с. 8. Электротехнические и конструкционные материалы : учеб. пособие / В. Н. Бородулин. - 4-е изд., испр. - М. : ИЦ "Академия", 2008. - 280 с. 9. Дикусар А.И., Бобанова Ж.И., Ющенко С.П. Основы электрохимии и электрохимических технологий. Уч. пособие для ВУЗов. Тирасполь, 2005. 10. Бржозовский Б.М. Физические основы, технологические процессы и оборудование ультразвуковой обработки материалов / Бржозовский Б.М., Бекренев Н.В., Захаров О.В., Трофимов Д.В. – допущено УМО АМ для студентов вузов, изд-во СГТУ, 2006. – 208 с. 11. Бекренев Н. В. Высокоэффективные процессы обработки материалов и нанесения покрытий концентрированными потоками энергии (теоретические основы) / Н. В. Бекренев, А. В. Лясникова, Д. В. Трофимов // Учеб. пособие под ред. проф. В. Н. Лясникова: Ч. 2 / СГТУ – Саратов, 2004. 117 с. 12. Каримов Р.Н. Обработка экспериментальной информации. Ч.1-4: учеб. пособие, Саратов: СГТУ, 2004. Дополнительная литература 13. Моряков О. С. Материаловедение: учеб. / О. С. Моряков. - М.: ИЦ "Академия", 2008. - 240с. 14. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учеб. / В. Б. Арзамасов [и др.]; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. М.: ИЦ "Академия", 2007. - 448с. 15. Основы техносферного материаловедения: Учеб. пособ.\ В.В. Перинский, В.Н. Лясников и др. Саратов: СГТУ, 2009, 230с. 16. Лясников В.Н. и др. Материалы приборостроения. Учеб. пособ. Саратов: СГТУ,2005. – 236 с. 17. Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа, 2000, 638с. 18. Основы трибологии и триботехники: учеб. пособие / Н.С. Пенкин, А.Н. Пенкин, В.Н. Сербин. – М.: Машиностроение, 2008. – 200 с. 19. Казаков Ю.Н., Хореев В.В., Сперанский С.К. Формообразование и проектирование мелкоразмерных деталей машин и инструментов с наплавленными рабочими элементами Саратов, СГТУ, 2005. – 190 с. 20. Триботехника: конструирование и эксплуатация машин: учебник / Д.Н. Горбунов. – М.: МСХА, 2002. – 632 с. 21. Трение и модифицирование материалов трибосистем / Ю.М. Машков, К.Н. Полещенко, С.Н. Поворознюк, П.В. Орлов. – М.: Наука, 2000. – 280 с. 22. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 1985. 23. Евсиков В.В., Оськин В.А. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Книга 1. М.: Изд-во «Колос», 2007г. 24. Чередниченко В.С. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. 2-е изд., перераб. М.: изд-во «Омега-Л», 2006 г. 25. Райгородский Ю.М., Лясников В.Н., Серянов Ю.В., Лепилин А.В. Форетические свойства физических полей и приборы для оптимальной физиотерапии в урологии стоматологии и офтальмологии -Саратов: СГТУ, 2000. 26. Божокин С.В. Фракталы и мультифракталы .-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001, 128 с. 27. Куприй В.Т. Моделирование в биологии и медицине. Изд-во ЛГУ, 1989. 28. Таран В.М. Лясникова А.В. «Технические устройства и системы медицинской аппаратуры»- Саратов, СГТУ, 2008 29. Ильясов Л.В. «Биомедицинская измерительная техника».- М: Высшая школа, 2007. 30. Попечителев Е.П., Кореневский Н.А. «Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника». - М: Высшая школа, 2002 31. Справочник по физитерапии / Под ред. В.И. Шумякова. - М.: Медицина, 1992 32. Введение в компьютерные технологии. Пер.с англ.-М.: Издательский дом «Вильямс», 2001.-688 с. ил. 33. Научное издание «Технология Интернет – на службу обществу». – Сб.статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции.- 2005.-274с. 34. Лясникова А.В. Биосовместимые материалы в дентальной имплантологии: учеб.пособие / А.В. Лясникова, Г.А. Воложин; под ред. проф. Н.В. Бекренева. – Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2006. 124с. 35. Лясникова А.В. Стоматологические имплантаты. Исследование, разработка, производство и клиническое применение / Лясникова А.В., Лепилин А.В., Бекренев Н.В., Дмитриенко Д.С. Саратов. 2006. – 256с. 36. Бутовский К.Г. Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных имплантатов / Бутовский К.Г., Лясникова А.В., Лепилин А.В., Пенкин Р.В., Лясников В.Н. Саратов. 2006. – 200с. 37. Биоактивные материалы и покрытия в дентальной имплантологии: Учеб. пособие. / А.В. Лясникова, К.Г. Бутовский, А.В. Лепилин, В.Н. Лясников. – Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2004. – 94с. 38. Иванов С.Ю. Стоматологическая имплантология / С.Ю. Иванов, А.Ф. Бизяев, М.В. Ломакин и др. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2000. – 96с.: ил. 39. Галимов Э.Р. Полимерные материалы в биомедицинской технике / Э.Р. Галимов, В.М. Солдаткин, А.Г. Исмаилова и др. – Учеб.пособие. Казань: Изд-во Казан.гос.техн.ун-та, 2003. 242 с. 40. Вихров С.П. Биомедицинское материаловедение: Учеб.пособие. – Ч.1. Общие свойства и совместимость материалов с биологическими средами / С.П. Вихров, Т.А. Холомина, П.И. Бегун и др.; - Вологда: ВоГТУ, 2003. – 138с. 41. Волова Т.Г. Полиоксиалканоаты (ПОА) – биоразрушаемые полимеры для медицины / Т.Г. Волова, В.И. Севастьянов, Е.И. Шишацкая – Новосибирск, Издательство СО РАН, 2003. – 330с. 42. Внутрикостные стоматологические имплантаты. Конструкция, технологии, производство и применение в клинической практике /Лясников В.П., Лепилин А.В. Протасова Н.В. и др.: Под ред. проф. Лясникова В.Н., проф. Лепилина А.В. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. - 2002 . - 100 с. 43. Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных имплантатов / Лясников В.Н., Лепилин А.В., Бутовский К.Г., Пенкин Р.В., Лясникова А.В. – Саратов: изд-во СГТУ, 2006.- 200 с. 44. Артамонов Б.А., Волков Ю.С., Дрожалова В.И. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов : учеб. Пособие (в 2-х томах) / под ред. В.П. Смоленцева. - М.: Высшая школа, 1983. - 247 с. и 208 с. Обсуждено на заседании кафедры БМА Протокол № __ от «__» _________ 2011 г. Утверждено на заседании УМКС Протокол № __ от «__» _________ 2011 г. Заведующий кафедрой БМА д.т.н., профессор А.В. Лясникова