GATE Biomedical Syllabus

Código do Assunto: BM

Estrutura do curso

Seções / unidades	Tópicos
Section A	Engineering Mathematics
Unidade 1	Álgebra Linear
Unidade 2	Cálculo
Unidade 3	Equações diferenciais
Unidade 4	Análise de Variáveis Complexas
Unidade 5	Probabilidade e Estatística
Unidade 6	Métodos numéricos
Section B	Electric Circuits
Section C	Signals and Systems
Section D	Analog and Digital Electronics
Section E	Measurements and Control Systems
Section F	Sensors and Bio-Instrumentation
Section G	Human Anatomy and Physiology
Section H	Biomechanics
Section I	Medical Imaging Systems
Section J	Biomaterials

Programa do curso

Seção A: Engenharia Matemática

Unit 1: Linear Algebra

Álgebra Matricial
Sistemas de equações lineares
Eigenvalues
Eigenvectors

Unit 2: Calculus

Teoremas de valor médio
Teoremas de cálculo integral
Avaliação de integrais definidos e impróprios
Derivados Parciais
Máximos e mínimos
Integrais múltiplos
Séries de Fourier
Identidades vetoriais
Derivadas direcionais
Integral de linha
Integral de superfície
Volume integral
Teorema de Stokes
Teorema de Gauss
Teorema de Green

Unit 3: Differential equations

Equações de primeira ordem (lineares e não lineares)
Equações diferenciais lineares de ordem superior com coeficientes constantes
Método de variação de parâmetros
Equação de Cauchy
Equação de Euler
Problemas de valor inicial e limite
Equações diferenciais parciais
Método de separação de variáveis

Unit 4: Complex variables

Funções analíticas
Teorema integral de Cauchy
Fórmula integral de Cauchy
Série Taylor
Série Laurent
Teorema do resíduo
Integrais de solução

Unit 5: Probability and Statistics

Teoremas de amostragem
Probabilidade Condicional
Média, mediana, modo, desvio padrão, variáveis aleatórias, distribuições discretas e contínuas
Distribuição de veneno
Distribuição normal
Distribuição binomial
Análise de correlação,
Análise de regressão

Unit 6: Numerical Methods

Soluções de equações algébricas não lineares
Métodos de uma e várias etapas para equações diferenciais

Seção B: Circuitos elétricos

Fontes de tensão e corrente: independentes, dependentes, ideais e práticas
Relações VI de resistor, indutor, indutor mútuo e capacitor
Análise transitória de circuitos RLC com excitação DC.
Leis de Kirchhoff, malha e análise nodal
Teoremas - Superposição, Thevenin's, Norton's, Máxima transferência de potência e Reciprocidade.
Valores de pico, média e RMS das grandezas CA;
Potências aparente, ativa e reativa;
Análise fasorial, impedância e admitância
Ressonância série e paralela,
Diagramas de locus
Realização de filtros básicos com elementos R, L e C.

Seção C: Sinais e sistemas

Sinal e sistemas contínuos e discretos
Sinais periódicos, aperiódicos e de impulso
Teorema de amostragem
Laplace, Fourier e transformações z
Função de transferência, resposta de frequência de sistemas invariantes no tempo lineares de primeira e segunda ordem
Resposta ao impulso dos sistemas
Convolução e correlação
Sistemas de tempo discreto
Resposta de impulso, resposta de frequência, função de transferência de pulso, DFT
Noções básicas de filtros IIR e FIR.

Seção D: Eletrônica Analógica e Digital

Características e aplicações do diodo
Diodo Zener, BJT e MOSFET
Análise de pequenos sinais de circuitos de transistor, amplificadores de feedback
Características e aplicações de amplificadores operacionais
Amplificador de diferença, somador, subtrator, integrador, diferenciador, amplificador de instrumentação, buffer.
Circuitos lógicos combinacionais
Minimização de funções booleanas
Famílias IC: TTL e CMOS
Circuitos aritméticos, comparadores
Gatilho Schmitt, multi-vibradores, circuitos sequenciais, flipflops, registradores de deslocamento, temporizadores e contadores
Circuito de amostra e retenção, multiplexador
Características do ADC e DAC (resolução, quantização, bits significativos, tempo de conversão / estabilização)
Noções básicas de sistemas numéricos, microprocessador e microcontrolador: aplicativos, memória e interface de entrada-saída; elementos de sistemas de aquisição de dados.

Seção E: Medições e Sistemas de Controle

Unidades SI
Erros sistemáticos e aleatórios na medição
Expressão de incerteza - índice de exatidão e precisão, propagação de erros
PMMC, MI e instrumentos do tipo dinamômetro
Potenciômetro DC; pontes para medição de R, L e C, Q-meter
Noções básicas de engenharia de controle
Sistema de modelagem: função de transferência e modelo de espaço de estado
Análise de estabilidade: análise no domínio do tempo e no domínio da frequência

Seção F: Sensores e bioinstrumentação

Tipos de instrumentos - resistivos, capacitivos, indutivos, piezoelétricos
Sensores de efeito Hall e circuitos de condicionamento de sinal associados
Fontes e detectores ópticos
LED, fotodíodo, fotodiodo p-inandavalanche (APD)
Resistor dependente de luz e suas características
Noções básicas de detecção magnética
Interferômetro - aplicações em metrologia
Noções básicas de detecção de fibra óptica
Noções básicas de LASERs
Origem, natureza e tipos de sinais biológicos
Princípios de detecção de parâmetros fisiológicos
Tipos de transdutores e suas características
Eletrodos para sinais bioelétricos
Sinais bioelétricos e suas características
Amplificadores biopotenciais, artefatos de ruído e sua gestão
Isolamento elétrico (óptico e elétrico) e segurança de instrumentos biomédicos
Geração, aquisição e condicionamento de sinal e análise de biossinais: ECG, EMG, EEG, EOG, Blood ERG, PCG, GSR.
Princípios de medição da pressão sanguínea, temperatura central, volume e fluxo nas artérias, veias e tecidos - Volumes pulmonares, respiração e cardiacrito.

Seção G: Anatomia e fisiologia humana

Elementos básicos do corpo humano - sistema musculoesquelético, sistema respiratório, sistema circulatório, sistema excretor, sistema endócrino, sistema nervoso, sistema digestivo, nervoso, imunológico, tegumentar e reprodutivo
Noções básicas de biologia celular e molecular.

Seção H: Biomecânica

Engenharia Mecânica
Tecidos duros
Tecidos macios
Articulações e movimentos humanos
Mecânica de Biofluidos

Seção I: Sistemas de imagens médicas

Física básica e instrumentação de imagens médicas em Raios-X, Ultrassom, CT, MRI, PET, FMRI, SPECT e suas características

Seção J: Biomateriais

Propriedades básicas de biomateriais, biocompatibilidade, bioatividade, materiais biodegradáveis, Fundamentos de
Implantes e dispositivos médicos, transportadores de medicamentos, suportes para tecidos