Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Innovative multidisciplinary curriculum in artificial implants

15 views

Published on

«Разработка инновационной междисциплинарной учебной программы по интеллектуальным имплантам для бакалавров и магистров в области биоинженерии/ BIOART»

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Innovative multidisciplinary curriculum in artificial implants

  1. 1. «INNOVATIVE MULTIDISCIPLINARY CURRICULUM IN ARTIFICIAL IMPLANTS FOR BIO-ENGINEERING BSC/MSC DEGREES» [BIOART] 586114-EPP-1-2017-1-ES-EPPKA2-CBHE-JP ІННОВАЦІЙНА МУЛЬТИДИСЦИПЛІНАРНА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА ДЛЯ ПІДГОТОВКИ БАКАЛАВРІВ ТА МАГІСТРІВ ЗІ ШТУЧНИХ ІМПЛАНТАТІВ ДЛЯ БІОІНЖЕНЕРІЇ Тарасов О.Ф., Сагайда П.І., Васильєва Л.В., Суботін О.В., Донбаська державна машинобудівна академія
  2. 2. Тривалість проекту ERASMUS+ 586114-EPP-1-2017-1-ES-EPPKA2-CBHE-JP: 15 листопада 2017 – 14 листопада 2020 Отримувач гранту: •Політехнічний університет Мадрида, Координатор: Проф. Дейвід Луенго Партнерство: •Університет Політехніки Мадрида (Іспанія) •Інженерний технікум Самі Шамона (Ізраїль) •Запорізький національний технічний університет (Україна) •Краківський технологічний університет (Польща) •Університет постійної освіти – Дунайський університет Кремс (Австрія) •Томас Мор Мехелен – Антверпен (Бельгія) •Університет Бар Ілан (Ізраїль) •Холонський технологічний інститут (Ізраїль) •Міжвузівський обчислювальний центр (Ізраїль) •Державна установа «Інститут патології хребта та суглобів імені М.І.Ситенка НАМНУ» (Україна) •Донбаська державна машинобудівна академія (Україна) •Вінницький національний технічний університет (Україна) •Державний вищий навчальний заклад «Приазовський державний технічний університет» (Україна) 2
  3. 3. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ПРОЕКТУ: • – Підготовка висококваліфікованих випускників з інтелектуальних штучних імплантатів • – Покращення рівня інтернаціоналізації та міжрегіонального співробітництва • – Розвиток інновацій у трикутнику знань у галузі проектування, виготовлення та обслуговування штучних імплантатів Завдання проекту: • – Розробити навчальний план бакалаврів/магістрів в галузі штучних імплантатів для біотехнології • – Створити мережу контактів для співробітництва в області біоінженерії штучних імплантатів на міжрегіональному рівні • – Сформувати компетенції та навички, необхідні для ринку праці в біоінженерії штучних імплантатів 3
  4. 4. НАПРЯМИ ДІЯЛЬНОСТІ ЗА ПРОЕКТОМ: • Порівняльний аналіз, оцінка та розробка плану • Розробка навчального плану. Основний ступінь бакалавра / магістра в галузі штучних імплантатів • Управління якістю та забезпечення якості • Створення співпраці між університетами та підприємствами 4
  5. 5. Біомедичні матеріали Development of Embedded System Courses with implementation of Innovative Virtual approaches for integration of Research, Education and Production in UA, GE, AM Біоматеріали – це матеріали, які можуть замінити пошкоджені ділянки організму: їх окремі органи і тканини. Біоматеріали можна умовно розділити на дві групи: Трансплантати - це органи і тканини, пересаджені від самого пацієнта, його близьких родичів чи інших донорів (наприклад, нирка, ділянку кістки, шкіра). Імплантати - це виріб з біосумісного матеріалу, який вводиться в організм хірургічним шляхом для заміни будь-якого органу або його частини і виконує втрачену цим органом функцію. 5
  6. 6. ПРИКЛАДИ ВИКОРИСТАННЯ ІМПЛАНТАТІВ 6 PLA = polylactide PGA= polyglycolide PTMC=polytrimethylen ecarbonate PDO=poly(p- dioxanone) PUR = polyurethane ePTFE = expanded polytetrafluoroethylene UHMWPE = ultrahigh mol. wt. polyethylene PET=polyethylene terephthalate HA = hydroxyapatite SS = stainless steel 6
  7. 7. Організаційна робота. Meetings with industrial partners • Виконано аналіз наявності діагностичних центрів і лікарень в регіоні, організовано співпрацю для спільного проведення практики студентів • Проведена нарада з керівніцтвом Донецького національного медичного університету (ДНМУ, м.Краматорськ) про співробітництво в процесі підготовки студентів • University-Enterprise collaborative group was developed • Розроблено плани та підписані Договори про співпрацю з ІПХС МАН України ім. Ситенка (м.Харків), ДонФТІ НАН України (м.Київ), і ПАТ Мотор Січ в області створення сучасних ендопротезів. Робота виконується за планом 7
  8. 8. Город Название ЛДЦ Адрес Контакты Сайт Краматорск Новая диагностика ул. Вознесенского, 17 +380 (50) 348-18-73 Часы работы: пн-пт 7:00–15:30; сб 8:00–11:00 Сайт: http://newdiagnostics.dn.ua Краматорск Новая диагностика ул. Социалистическая, 31 Телефон: +380 (50) 348-07-63 Часы работы: пн-пт 7:00–15:30 Сайт: http://newdiagnostics.dn.ua Краматорск Новая диагностика ул. Олекса Тихого, 31 +380 (50) 348-18-56 Часы работы: пн-пт 8:00–15:00 Сайт: http://newdiagnostics.dn.ua Краматорск Центр магнитно- резонансной томографии ул. Олекса Тихого, 31а +380 (626) 41-77-36 Часы работы: пн-пт 8:00–18:00; сб 8:00–14:00 8 Діагностичні центри і лікарні в регіоні
  9. 9. Славянск Лечебно- диагностический центр ул. Короленко, 5 050-998-70-46, 0626-66-40-98, 099-500-88-42 e-mail: buhldc@gmail.com Славянск Клиника репродуктивной медицины доктора Айзятуловой вулиця Центральна, 4 066 240 2222 Константиновка Центр «РДЦ» ул. А.Невского, 14 (06272) 25504, (050) 801-41-55 (06272) 25517 http://rdc.org.ua Константиновка Лечебно- диагностический центр пр-кт Ломоносова, 161а тел. (06272) 2-26-71, 050-265-43-82, 067-159-19-32 Дружковка Медицинский центр «Армикс» Котляревского, 151 +380(66)664-88-00, +380(62)674-64-64 Бахмут Медицинский центр ООО «Локат» улица Леваневского, 16 +380 (627) 49-31-82 +380 (99) 119-67-07 9 Діагностичні центри і лікарні в регіоні
  10. 10. Організація практики в медичних установах і Діагностичних центрах План практики Узгодження плану спільного проведення практики 10
  11. 11. 11 • Організована спільна робота з ЗНТУ, ВНТУ, ПДТУ і ДНМУ, медичними організаціями та Діагностичними Центрами Краматорська • Проведено анкетування викладачів і медичних працівників про важливість компетенцій для студентів • Розроблено список дисциплін підготовки студентів медичної спеціалізації Розробка навчальних планів бакалаврів і магістрів 11
  12. 12. 12 • Розроблено навчальні плани бакалаврів і магістрів, вибрано необхідне обладнання (Доповідь зроблена в м.Краків, Польща) • Розпочато викладання окремих дисциплін студентам спеціальностей КІТ і АПП в рамках проекту "BIOART" • Проведена практика студентів в діагностичних Центрах Краматорська • Проведена практика студентів 1-го курсу з мови програмування С # українською та англійською мовами Розробка навчальних планів бакалаврів і магістрів 12
  13. 13. New disciplines of Bachelor’s degree Curriculum Discipline Title Credits BioArt Module Module title Medical and biological systems 1,5 М 1.1, М1.2, М1.3, М3.2 Biomedical Instrumentation; Biomedical measurement and stimulation. Bio-sensors, stimulation, implants. Medical and regulatory equipment. Diagnostic and therapeutical appliances. Nanomedicine Mathematical processing of medical and biological data 1,5 М2.8, М2.9, М4.3 Monte Carlo methods; Statistical signal processing; Biomaterials Mathematical modeling and mathematical statistics in biomedical systems 2,0 М2.8, М2.9, М4.3 Monte Carlo methods; Statistical signal processing; Biomaterials Anatomy and physiology of human 1,5 М3.4, М4.1, М4.2 Regenerative engineering; Regenerative medicine; Orthopedics Medical terminology and Latin language 1,5 М3.4, М4.1, М4.2 Regenerative engineering; Regenerative medicine; Orthopedics 13
  14. 14. New disciplines of Bachelor’s degree Curriculum Discipline Title Credits BioArt Module Module title Units and elements of medical equipment 1,5 М1.1, М1.2, М1.3, М3.1 Biomedical Instrumentation; Biomedical measurement and stimulation. Bio-sensors, stimulation, implants. Medical and regulatory equipment. Diagnostic and therapeutical appliances. Bioinstrumentation Biotechnical systems and technologies 2,0 М2.1, М3.6, М4.4, М3.2 Radiofrequency (RF) circuits and systems; Intelligent devices; Smart sensors and sensor networks; Nanomedicine Biomechanics 2,0 М1.9, М3.3, М4.3 Mechanical: Advanced MCAD/MCAM; Biomaterials Electrical engineering and electronics 2,5 М1.7 Hardware: Advanced PCB design with low-power, small footprint, reliable components 14
  15. 15. New disciplines of Master’s degree Curriculum Discipline Title Credits BioArt Module Module title Methodology and organization of scientific research 1,0 М2.10, М3.6 Data mining. Intelligent devices. System Analysis of the Subject Area 1,0 М3.4, М4.1 Regenerative engineering; Regenerative medicine Principles of computational intelligence 1,5 М2.7, М2.10 Machine learning and artificial intelligence; Data mining Calculations and computer-aided design of optimal structures 1,0 М2.6 advanced Computer simulation of linear and non-linear systems Data analysis methods and their organization 1,0 М2.4, М3.5 Biomedical digital signal processing (DSP); Telemedicine Development of specialized Web-based applications 1,5 М2.6, М2.3, М2.4 advanced Computer simulation of linear and non-linear systems; Wireless sensor networks; Biomedical digital signal processing (DSP) Mng anodelid regenerative engineering 1,5 M3.4, M4.1 Regenerative engineering; Regenerative medicine 15
  16. 16. Meetings with industrial partners • Організована спільна робота з ІПХС МАН України ім. Ситенка, ЗНТУ та ПАТ Мотор Січ в області створення сучасних ендопротезів • Підписано Договір про співпрацю 16
  17. 17. Develop collaboration plan Розроблено план співпраці з підприємствами 17
  18. 18. Співпраця з розробки компетенцій з ІПХС МАН України ім. Ситенка Виконано узгодження компетенцій підготовки студентів за спеціалізацією Комп'ютерні науки в медицині спільно з ІПХС МАН України ім. Ситенка 18
  19. 19. Meetings with industrial partners • Організована спільна робота з ДонФТІ НАН України, ЗНТУ та ПАТ Мотор Січ в області обробки титанових сплавів для ендопротезів • Підписано окремий (другий) Договір про співпрацю 1 9
  20. 20. Meetings with industrial partners • Проведено робочу зустріч в ДонФТІ НАН України (м.Київ) за участю представників: Інститут металофізики ім. Курдюмова НАН України, Інститут проблем матеріалознавства ім. Францевича НАН України, ЗНТУ та ПАТ Мотор Січ • Проведено ознайомлення з лабораторіями інститутів Зразки з керамічних матеріалів для імплантатів 20
  21. 21. Design and modeling of implants in CAD and CAE Discipline «Biomechanics», «Biotechnical systems and technologies» Hydraulic universal testing machine for stretching, compression, bending Hardness measuring instrument 21
  22. 22. Discipline «Units and elements of medical equipment» Turning and milling machine 3D printer САM - system for working with CNC 22
  23. 23. Disciplines «Biotechnical systems and technologies», «Modeling and regenerative engineering» Hand prostheses based on biometric sensors Game manipulator OCZ NIA - allows to convert brain impulses into control commands 23
  24. 24. Discipline «Biotechnical systems and technologies» Systems of authorized access on the basis of biometric sensors: - biometric access control system; - time tracking system; - fingerprints of the lock (safe); - Android fingerprinting; - pos-terminal TTL fingerprint reader for Arduino-based projects CAMA fingerprint sensor 24
  25. 25. Disciplines «Anatomy and physiology of human» and «Medical terminology and Latin language» http://store.steampowered.com/app/583620/3D_Organon_Anatomy/ Virtual reality (VR) helmet for PC Video atlas of human organs for viewing models in 3D representation 25 25
  26. 26. 26 Soldering Station LUKEY 702 Digital Oscilloscope UNI-T UTDM12202CE (UTD2202CE) Pulse Sensor MAX30100 Pulse oximeter MD300I Biomed Single-channel electrocardiograph BE 100 Biomed PulseSensor Medical and special equipment
  27. 27. Disciplines «Mathematical modeling and mathematical statistics in biomedical systems», «Principles of computational intelligence», «Mathematical processing of medical biological data» Software development tools MathCAD, MatLab and SciLab systems for mathematical modeling, numerical integration, visualization, optimization, and verification of mechanical and multifunctional phenomena 27
  28. 28. Competences in disciplines of Bachelor’s degree Curriculum Discipline Title Competencies Medical and biological systems To know the definitions of the terms of equipment of biomedical systems, trends and problems in their design, own software for the automated development of biomedical equipment. To master and apply methods of mathematical modeling of biomedical equipment, to create mathematical models that describe the work of biomedical equipment and software for modeling. To perform fault diagnosis, master the methods of monitoring and testing of biomedical equipment. To be competent in creating software for calculating the reliability of biomedical equipment. To know the methods, categories and types of standardization of biomedical equipment, be able to use the standards for biomedical equipment and formulate requirements for it. To understand the basic concepts in the field of nano-and microelectromechanical systems of the possibility of their application in medicine, to master their structure and device, as well as the principles of computer-aided design and use. To perform development of medical systems by using measurements of various parameters of human subsystems. Mathematical processing of medical and biological data Ability to solve standard tasks of professional activity on the basis of information and bibliographic culture with the use of information and communication technologies and taking into account the basic requirements of information security, ethical and legal aspects of the use of medical information. 28
  29. 29. Competences in disciplines of Master’s degree Curriculum Discipline Title Competencies Principles of computational intelligence To know the definition of the terms of equipment of biomedical systems, trends and problems in their design, own software for the automated development of biomedical equipment. To be competent in creating a software for calculating the reliability of biomedical equipment. To know the methods, categories and types of standardization of biomedical equipment, be able to use the standards for biomedical equipment and formulate requirements for it. Data analysis methods and their organization To understand fundamental concepts of processing digital signals and to master the use of digital filters for converting signals. To possess skills of testing, data collection and processing of digital signals of biomedical purposes, to apply various methods of transformation and analysis of signals in computerized medical systems. To master the methods of simulation and statistical processing of signals 29
  30. 30. Онтологічне моделювання компетентностей студентів ІТ-спеціальностей в області біоінженерії Категоріально-онтологічна модель предметної області «Зміст освіти, представлення знань і процесу навчання» 30 Завдання діяльності Вимоги стандарту освіти Компетенція PО Вид економічної діяльності Образ студента в системі освіти Можливості студента Результат навчання PО Кваліфікаційний рівень Міра засвоєння знань Вимоги до області знань Засвоєний обсяг знань PО Загальний обсяг знань Міра оволодіння навичкою Вимоги до оволодіння навичкою Результат оволодіння навичкою PО Загальний обсяг навички PО + + Навчальний процес Стандартизація Засвоєння знань Оволодіння навичками
  31. 31. Онтологічне моделювання компетентностей студентів ІТ-спеціальностей в області біоінженерії Візуалізація онтологічної моделі предметної області «Підготовка магістра за фахом ІТ в медицині», що описана на мові OWL/RDF 31
  32. 32. Онтологічне моделювання компетентностей студентів ІТ-спеціальностей в області біоінженерії Запити до онтологічної моделі предметної області «Підготовка магістра за фахом ІТ в медицині», що описана на мові OWL/RDF 32 N Запит звичайною мовою Запит мовою SQWRL 1Яких компетенцій потребують студенти для розробки зазначеної біоінженерної продукції, з урахуванням відповідних вмінь, які вимагають таких компетенцій? Product(?p) ^ Element_Of_Product(?e) ^ Skill(?s) ^ Competence(?c) ^ includes(?p,?e) ^ for_development_demands(?e,?s) ^ supports(?s,?c) -> sqwrl:select(?s,?c) ^ sqwrl:columnNames("Skills", "Competencies") 2Яких компетенцій потребують студенти для розробки зазначеної біоінженерної продукції, з урахуванням відповідних знань, які підтримують такі компетенції? Product(?p) ^ Element_Of_Product(?e) ^ Knowledge(?k) ^ Competence(?c) ^ includes(?p,?e) ^ for_development_requires(?e,?k) ^ provides(?s,?c) -> sqwrl:select(?k,?c) ^ sqwrl:columnNames("Knowledge", "Competencies") 3Яких компетенцій потребують студенти для розробки зазначеної біоінженерної продукції, та які дисципліни забезпечують отримання таких компетенцій? Product(?p) ^ Element_Of_Product(?e) ^ Knowledge(?k) ^ Skill(?s) ^ Competence(?c) ^ includes(?p,?e) ^ for_development_requires(?e,?k) ^ provides(?k,?c) ^ supports(?s,?c) ^ Content_Modulus(?cm1) ^ sustains(?cm1,?s) ^ Discipline(?d1) ^ composes_part_of(?cm1,?d1) ^ Content_Modulus(?cm2) ^ maintains(?cm2,?k) ^ Discipline(?d2) ^ composes_part_of(?cm2,?d2) ). sqwrl:makeSet(?set,?p) . 32
  33. 33. Мотивація застосування онтологічних моделей та semantic-enabled технологій в IT-проектах A Semantic-enabled Platform For Supporting Healthy Lifestyles 33
  34. 34. Мотивація застосування онтологічних моделей та semantic-enabled технологій в IT-проектах Overview of the PerKApp ontology 34
  35. 35. Мотивація застосування онтологічних моделей та semantic-enabled технологій в IT-проектах An RDF/S model for describing metadata and annotation information for a collection of tweets 35
  36. 36. Мотивація застосування онтологічних моделей та semantic-enabled технологій в IT-проектах 36 Instantiation example of the RDF/S model SPARQL query for retrieving the top-50 hashtags co-occurring with the entity Refugee in tweets of 2016
  37. 37. Мотивація застосування онтологічних моделей та semantic-enabled технологій в IT-проектах 37 Anzo is a modern data discovery and integration platform that lets anyone find, connect and blend any enterprise data into analytics- ready datasets

×