Программа GATE Biomedical Syllabus

Код темы: BM

Структура курса

Разделы / Единицы	Темы
Section A	Engineering Mathematics
Раздел 1	Линейная алгебра
Модуль 2	Исчисление
Блок 3	Дифференциальные уравнения
Раздел 4	Анализ сложных переменных
Блок 5	вероятность и статистика
Блок 6	Численные методы
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

Учебная программа

Раздел A: Инженерная математика

Unit 1: Linear Algebra

Матричная алгебра
Системы линейных уравнений
Eigenvalues
Eigenvectors

Unit 2: Calculus

Теоремы о среднем значении
Теоремы интегрального исчисления
Вычисление определенных и несобственных интегралов
Частные производные
Максимумы и минимумы
Кратные интегралы
Ряд Фурье
Векторные идентичности
Направленные производные
Линейный интеграл
Поверхностный интеграл
Объемный интеграл
Теорема Стокса
Теорема Гаусса
Теорема Грина

Unit 3: Differential equations

Уравнения первого порядка (линейные и нелинейные)
Линейные дифференциальные уравнения высшего порядка с постоянными коэффициентами
Метод вариации параметров
Уравнение Коши
Уравнение Эйлера
Начальные и краевые задачи.
Уравнения с частными производными
Метод разделения переменных

Unit 4: Complex variables

Аналитические функции
Интегральная теорема Коши
Интегральная формула Коши
Серия Тейлор
Серия Laurent
Теорема об остатке
Интегралы решения

Unit 5: Probability and Statistics

Теоремы выборки
Условная возможность
Среднее значение, медиана, мода, стандартное отклонение, случайные переменные, дискретное и непрерывное распределения
распределение Пуассона
Нормальное распределение
Биномиальное распределение
Корреляционный анализ,
Регрессионный анализ

Unit 6: Numerical Methods

Решения нелинейных алгебраических уравнений
Одно- и многоступенчатые методы для дифференциальных уравнений

Раздел B: Электрические схемы

Источники напряжения и тока: независимые, зависимые, идеальные и практичные
VI отношения резистора, катушки индуктивности, взаимной индуктивности и конденсатора
Переходный анализ цепей RLC с возбуждением постоянным током.
Законы Кирхгофа, сеточный и узловой анализ
Теоремы - суперпозиция, Тевенина, Нортона, максимальная передача мощности и взаимность.
Пиковые, средние и среднеквадратичные значения величин переменного тока;
Полная, активная и реактивная мощности;
Фазорный анализ, импеданс и допуск
Последовательный и параллельный резонанс,
Диаграммы локусов
Реализация базовых фильтров с элементами R, L и C.

Раздел C: Сигналы и системы

Непрерывный и дискретный сигнал и системы
Периодические, апериодические и импульсные сигналы
Теорема выборки
Преобразования Лапласа, Фурье и z
Передаточная функция, частотная характеристика линейно-инвариантных систем первого и второго порядка
Импульсная характеристика систем
Свертка и корреляция
Системы с дискретным временем
Импульсная характеристика, частотная характеристика, импульсная передаточная функция, DFT
Основы БИХ и КИХ фильтров.

Раздел D: Аналоговая и цифровая электроника

Характеристики и применение диода
Стабилитрон, BJT и MOSFET
Анализ малых сигналов транзисторных схем, усилители обратной связи
Характеристики и применение операционных усилителей
Разностный усилитель, сумматор, вычитатель, интегратор, дифференциатор, инструментальный усилитель, буфер.
Комбинационные логические схемы
Минимизация булевых функций
Семейства ИС: TTL и CMOS
Арифметические схемы, компараторы
Триггер Шмитта, мультивибраторы, последовательные схемы, триггеры, регистры сдвига, таймеры и счетчики
Схема выборки и хранения, мультиплексор
Характеристики АЦП и ЦАП (разрешение, квантование, значащие биты, время преобразования / установления)
Основы систем счисления, микропроцессора и микроконтроллера: приложения, память и интерфейс ввода-вывода; элементы систем сбора данных.

Раздел E: Системы измерения и контроля

Единицы СИ
Систематические и случайные погрешности измерения
Выражение неопределенности - точность и показатель прецизионности, распространение ошибок
Инструменты PMMC, MI и динамометрического типа
Потенциометр постоянного тока; мосты для измерения R, L и C, Q-метр
Основы контрольной техники
Система моделирования: передаточная функция и модель в пространстве состояний
Анализ стабильности: анализ во временной и частотной областях

Раздел F: Датчики и биоинструменты

Типы инструментов - резистивные, емкостные, индуктивные, пьезоэлектрические.
Датчики на эффекте Холла и соответствующие схемы преобразования сигналов
Оптические источники и детекторы
Светодиод, фотодиод, p-inandavalanchephotodiode (APD)
Светозависимые резисторы и их характеристики
Основы магнитного зондирования
Интерферометр - приложения в метрологии
Основы оптоволоконного зондирования
Основы ЛАЗЕРОВ
Происхождение, природа и типы биосигналов
Принципы определения физиологических параметров
Типы преобразователей и их характеристики
Электроды для биоэлектрических сигналов
Биоэлектрические сигналы и их характеристики
Усилители биопотенциала, шумовые артефакты и управление ими
Электрическая изоляция (оптическая и электрическая) и безопасность биомедицинских инструментов
Генерация, сбор и обработка сигналов и анализ биосигналов: ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ, ЭОГ, ЭРГ крови, ПКГ, GSR.
Принципы измерения артериального давления, внутренней температуры, объема и потока в артериях, венах и тканях - объемы легких, дыхание и частота сердечных сокращений.

Раздел G: Анатомия и физиология человека

Основные элементы человеческого тела-muscloskeletal системы, дыхательной системы, системы кровообращения, выделительной системы, эндокринной системы, нервной системы, желудочно-кишечного, нервной, иммунной, покровных и репродуктивной системы
Основы клеточной и молекулярной биологии.

Раздел H: Биомеханика

Инженерная механика
Твердые ткани
Мягкие ткани
Человеческие суставы и движения
Механика биожидкости

Раздел I: Системы медицинской визуализации

Базовая физика и аппаратура медицинских изображений в рентгеновских лучах, УЗИ, КТ, МРТ, ПЭТ, ФМРТ, ОФЭКТ и их характеристики

Раздел J: Биоматериалы

Основные свойства биоматериалов, биосовместимость, биоактивность, биоразлагаемые материалы, основы
Имплантаты и медицинские устройства, носители для доставки лекарств, каркасы для тканей