Praktika z návrhu a konstrukce lékařských přístrojů
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
17BAPNK | KZ | 2 | 0+2 |
- 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 cvičení a seminářích.
Studenti budou hodnoceni bodově v průběhu celého semestru formou dvou testů a také za odevzdání jednotlivých dílčích části technické dokumentace. Zakončení předmětu bude formou 10 minutové prezentace (5 minut diskuze) dané realizované úlohy.
Průběžné testy budou jednak z obecných teoretických znalostí a dále pak z oblasti, které se týkají jejich úlohy. Pro úspěšné absolvování je zapotřebí dosáhnout alespoň 50% bodů z každého testu. Maximální počet bodů za test je 20. Povolen je opravný termín pouze jednoho testu.
Technická dokumentace bude hodnocena ze dvou dílčích částí:
-rešerše a stanovení cílů problematiky návrh metod řešení,
-metody řešení, výsledky a jejich diskuze, měření a závěr.
Každá část bude hodnocena 15 body, čili celkový počet bodu za technickou dokumentaci je 30. Jednotlivé části technické dokumentace studenti dodají v elektronické podobě do stanovených termínů na emailovou adresu pnk@fbmi.cvut.cz
Celkové hodnocení je tedy součtem bodového hodnocení za průběžné testy, za zpracování technické dokumentace a za závěrečnou prezentaci, celkem tedy 100 bodů. Výsledná klasifikace je stanovena podle stupnice ECTS.
- 20 b - průběžný test v prvním bloku cvičení
- 20 b - průběžný test v druhém bloku cvičení
- 30 b - technická dokumentace
- 30 b - závěrečná prezentace
- 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 2011/2012:
-
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 Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2011/2012:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční v angličtině (povinný předmět)