Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2018/2019

Praktika z návrhu a konstrukce lékařských přístrojů

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17ABBPNK KZ 2 0+2
Podmínkou zápisu předmětu je dřívější úspěšné absolvování předmětů:
Elektrická měření (17ABBEM)
Elektronické součástky a senzory v lékařství (17ABBESL)
Teoretická elektrotechnika (17ABBTEL)
Přednášející:
Cvičící:
Roman Matějka (gar.)
Předmět zajišťuje:
katedra biomedicínské techniky
Anotace:

V rámci prakticky orientovaného předmětu si studenti osvojí znalosti v oblasti návrhu a konstrukce dílčí měřicí části lékařského přístroje a dále prohloubí znalosti z oblasti fyziky, matematiky a teorie systémů a signálů. Na začátku si každá dvojice studentů zvolí úlohu, kterou budou v průběhu celého semestru zpracovávat. V jednotlivých blokových cvičeních si projdou celým postupem výroby přípravku, tj. volba vhodného senzoru/rozhraní, vymezení vstupních a výstupních veličin, volba vhodných součástek, limitace použití, tvorba samotné DPS pro přípravek, její osazení a oživení, řešení otázky bezpečnosti a galvanického oddělení napájecí a signálové cesty. V další části si přípravek připojí pomocí měřicí datově karty k PC, digitalizují naměřený signál, provedou analýzu signálu v časové a frekvenční oblasti, provedou kalibraci, návrh digitálního filtru, aplikují diferenciální a integrální počet pro výpočet dalších fyzikálních veličin apod. Výstupem předmětu bude krom samotného měřicího přípravku i jeho kompletní technická dokumentace a jednoduchá měřicí/vyhodnocovací aplikace v prostředí LabVIEW SignalExpress. Krom blokově orientovaných cvičení jsou součástí předmětu i čtyři semináře k prohloubení teoretických znalostí v oblasti elektroniky, teorie zpracování signálu, designu a ergonomie, bezpečnosti, legislativy a norem.

Požadavky:

Vzhledem k blokové formě výuky je povinná účast na obou blocích. Semináře k předmětu jsou nepovinné, avšak doporučené. Předmět je zakončen klasifikovaným zápočtem. Studenti budou hodnoceni bodově v průběhu celého semestru formou dvou testů a také za odevzdání technické dokumentace, kterou vytvoří na základě poznatků z jednotlivých blokových cvičení.

Testy budou obsahovat jeden početní příklad, a pět otázek s žádnou až pěti správnými odpověďmi. Správná odpověď je taková, kde jsou vyčerpány právě všechny správné odpovědi případně i možnost, že není žádná odpověď správná. Každá otázka je hodnocena 3 body. Otázky budou zaměřeny na všeobecné znalosti z oblasti fyziky, lékařské techniky a elektrotechniky a látky probrané na seminářích a cvičeních. Početní příklad bude zaměřen na aplikace základních zákonů v elektrotechnice v praktických aplikacích. Hodnocení příkladu 5 bodů za postup a 10 bodů za výsledek, tj. celkem 15 bodů. Celkem tedy za test 30 bodů, celkem za semestr 60 bodů.

Technická dokumentace bude obsahovat popis realizované úlohy, kterou studenti vytvoří v rámci předmětu. Práce bude obsahovat všechny podklady pro replikaci daného postupu tak, jak je běžné v technické praxi. Práce bude celkem hodnocena 40 body. Hodnocení bude následující 0 - 10 bodů teoretická východiska a rešerše, 0 - 15 bodu metody řešení, dále 0/5 pět bodů za správné citace a použití literatury dle normy (včetně popisu obrázků apod.), 0/5 za korektní grafy, 0/5 bodů za korektní schémata. Rozsah práce v rozmezí 3 - 5 stran, šablona se styly ke stažení v sekci ostatní. Práci studenti odevzdají v tištěné podobě do 4.1.2013 v tištěné podobě. Pozdější odevzdání bude hodnoceno 0 body!

Výsledná známka bude dána celkovým počtem získaných bodů za semestr.

Je možná oprava jednoho testu, tj. že bodový zisk z jednoho testu bude anulován a nahrazen ziskem bodu z náhradního testu. Tento test bude obsahovat látku z celého semestru.

Osnova přednášek:

V rámci předmětu proběhne 6 povinných 2 hodinových seminářů na začátku semestru. V rámci seminářů budou vysvětlena následující témata:

T1. Úvod do předmětu a jeho administrativa. Základní filozofie návrhu zařízení.

T2. Konvence značení součástek, práce se schématem a jeho interpretace. Práce s katalogovým listem, běžné pouzdra součástek a jejich parametry, základní principy při návrhu DPS. Základní a doporučená zapojení s OZ, zapojení se senzory.

T3. Návrh zařízení, stanovení vstupních podmínek pro jeho realizaci. Analogový signál, jeho úprava a diskretizace, vzorkování, DSP, úvod do numerické algebry, numerické zpracování signálu. Zařízení jako systém a jeho přenosová funkce. Komunikační a datové rozhraní.

T4. Mechanická konstrukce zařízení, krytí a elektrická bezpečnost.

T5. Standardy a normy, design a ergonomie. Obecná legislativa procesu vývoje a výroby prototypu/finálního výrobku, RoHS, likvidace nefunkčních a vysloužilých výrobku. Normy a legislativa pro použití ve zdravotnictví.

T6. Prototypová výroba, využití OEM, marketing. Ohlednutí za kuriozitami z praxe.

Osnova cvičení:

Vzhledem k nutnosti realizovat jistou časovou souslednost operací a možnost realizovat ucelenou část vývoje, je realizována bloková výuka.

Jednotlivé tematické bloky budou obsahovat ve cvičeních následující témata:

TB1. Návrh schématu a DPS, volba součástek, tvorba dokumentace.

TB2. Výroba DPS, osazení součástek, technologie THT a SMT, proces přetavení, pájení (olovnaté a bezolovnaté). Optická kontrola a proces oživení přípravku.

TB3. Návrh měřicí aplikace v prostředí LabVIEW, digitalizace signálu, jeho digitální analýza a zpracování v časové a frekvenční oblasti, kalibrace, návrh digitálních filtrů, aplikace diferenciálního a integrálního počtu, numerické a statistické zpracování.

TB4. Napájení, stabilizace napětí, zdroje referenčního napětí, galvanické oddělení pomocí DC/DC měničů, optické oddělení signálu. Reverzní inženýrství

V rámci cvičení se budou realizovat následující tematické úlohy:

U1. Využití senzoru neelektrických veličin - aplikace spirometrie, invazivní a neinvazivní krevní tlak, teplota

U2. Měření biopotenciálů - aplikace EKG, EMG, EOG

U3. Využití záření (viditelné, IR a UV) - aplikace absorpční spektrofotometrie

Cíle studia:
Studijní materiály:

[1] Vejrosta, V. Konstrukce zdravotnických elektrických přístrojů. Aplikace požadavků mezinárodních a evropských norem. Česká společnost pro zdravotnickou techniku: Praha, 2001. 72 s.

[2] Cetl., T., Papež, V. Konstrukce a realizace elektronických obvodů. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2002. 263 s.

[3] Kudláček, I. Úprava elektrotechnických zařízení do ztížených provozních prostředí. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2005. 103 s.

[4] Husák, M. Návrh napájecích zdrojů pro elektroniku. Přednášky. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2006. 159 s.

[5] Husák, M., Jirásek, L., Krejčiřík, A. Návrh napájecích zdrojů pro elektroniku. Cvičení. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2006. 174 s.

[6] Cetl, T. Aplikace elektrochemických zdrojů. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2004. 145 s.

[7] Cetl, T., Hrzina, P., Papež, V. Příklady konstrukčních řešení elektronických obvodů. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2006. 122 s.

[8] Sedláček, J. Materiály a technologie pro elektroniku. Laboratorní cvičení. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2005. 53 s.

[9] Mindl, P., Novotný, V. Měření a zkoušení elektrických přístrojů. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2001. 85 s.

[10] Vondrák, M. Vybrané stati z elektromagnetické kompatibility. Vydavatelství ČVUT: Praha, 2006. 131 s.

[11] Abel, M., Cimburek, V. Bezolovnaté pájení v legislativě i praxi. Pardubice: ABE.TEC, 2005. 179 s.

[12] Abel, M. Plošné spoje se SMD, návrh a konstrukce. Pardubice: Platan, 2000.

[13] Záhlava, V. Návrh a konstrukce desek plošných spojů. Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2005. 75 s.

[14] Mach, P., Skočil, V., Urbánek, J. Montáž v elektronice, pouzdření aktivních součástek, plošné spoje. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2001. 440 s.

[15] Škeřík, J. Technický receptář. 660 receptur pro kutily a profesionály. Praha: FCC Public, 1999. 285 s.

[16] Petruzella, F.D., Lab Manual for Programmable Logic Controllers with LogixPro PLC Simulator. 3rd ed. Boston: McGraw-Hill, 2005. p. 193.

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2018/2019:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
místnost KL:B-130
Matějka R.
16:00–19:50
SUDÝ TÝDEN

(paralelka 1)
Kladno FBMI
Lab. elektrotechniky a VI
Út
St
Čt

Rozvrh na letní semestr 2018/2019:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 22. 3. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet2181506.html