Detail předmětu

Návrh a provoz komplexních systémů

FEKT-LNPSAk. rok: 2020/2021

Předmět se věnuje moderním součástkám a návrhu obodů pro analogové zpracování signálů, přístrojovým zesilovačům a napájecím zdrojům včetně jejich návrhu. Probírá mikroprocesorovou techniku pro vestavěné systémy, uživatelská rozhraní a sběrnice CAN, biotelemetrii ve zdravotnictví a ekologii, elektromagnetickou kompatibilitu v klinických podmínkách a elektrickou bezpečnost zařízení ve zdravotnictví. Definuje technické požadavky na zdravotnická centra.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Valentine Provazník, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen :
- vypočítat obvodové prvky napájecích zdrojů elektronických zařízení,
- orientovat se ve výběru moderních součástek pro analogové zpracování signálů,
- popsat hlavní aplikační rysy technologie CAN,
- popsat současně užívané modulace signálů v biotelemetrii,
- pojmenovat problémy elektromagnetické kompatibility v klinické praxi,
- vyjmenovat technické požadavky na vybavení jednotek ARO a JIP,
- interpretovat požadavky na elektrickou bezpečnost a spolehlivost lékařských přístrojů.

Prerekvizity

Student, který si zapíše tento předmět by měl být schopen :
- vysvětlit základní principy elektronických součástek,
- aplikovat základní zákony elektrotechniky,
- interpretovat základní jednotky fyzikálních veličin,
- popsat základní typy modulací signálů,
- diskutovat základní vlastnosti elektromagnetických polí.
Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.





Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují samostatné studium a laboratoře. Předmět využívá e-learning. Student odevzdá jeden samostatný projekt a řešený příklad.

Způsob a kritéria hodnocení

Až 10 bodů za laboratorní cvičení - body student získá za 1 protokol z měření,
až 10 bodů za tématický projekt,
až 10 bodů za výpočet obovodových prvků zadaného elektronického obvodu,
až 70 bodů za písemnou část zkoušky.
Pro úspěšné složení zkoušky je nutné získat z písemné části alespoň 20 bodů.
Zkouška je zaměřena na ověření základních vědomostí z funkce elektronických součástek a obvodů pro zpracování analogových signálů, interpretace mikroprocesorové techniky ve vestavěných systémech se sběrnicemi CAN, diskuse užívaných typů modulací v biotelemetrii a citování požadavků norem na bezpečnost lékařských přístrojů.

Osnovy výuky

1. Moderní součástky pro analogové zpracování signálů.
2. Obvody pro analogové zpracování signálů.
3. Přístrojové zesilovače.
4. Napájecí zdroje.
5. Návrh napájecích zdrojů pro elektronická zařízení.
6. Mikroprocesorová technika pro vestavěné systémy.
7. Uživatelská rozhraní, sběrnice CAN.
8. Autonomní a distribuované systémy.
9. Telemetrie ve zdravotnictví a ekologii.
10. Elektromagnetická kompatibilita v klinických podmínkách.
11. Normy pro elektrickou bezpečnost lékařských přístrojů.
12. Technické požadavky na zdravotnická centra.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům orientaci v obvodech pro analogové zpracování signálů, přístrojových zesilovačích, napájecích zdrojích, moderních součástkách pro analogové zpracování signálů. Probírána je mikroprocesorová technika pro vestavěné systémy, sběrnice CAN, uživatelská rozhraní pro autonomní a distribuované systémy. Telemetrie ve zdravotnictví a ekologii, EMC v klinických podmínkách a technické požadavky na zdravotnická centra.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění :
Laboratorní výuka je povinná, řádně omluvené zameškané laboratorní cvičení lze po dohodě s vyučujícím nahradit.
Odevzdání vypracovaného tématického projektu a obvodového řešení elektronického obvodu je podmínkou udělení zápočtu.

Základní literatura

Haasz,V. a kol.: Číslicové měřicí systémy. ČVUT, Praha, 2000
Vaculíková,P. a kol.: Elektromagnetická kompatibilita elektrotechnických systémů.Grada Publishing,Praha 1998
Vedral,J., Fischer J.: Elektronické obvody pro měřicí techniku. ČVUT, Praha, 1999

Doporučená literatura

Bronzino,J.D. et al: The biomedical engineering handbook. CRC Press,Boca Ranton 2000

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-BEI , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Valentine Provazník, Ph.D.

Osnova

Technické požadavky na diagnostická centra,centra neodkladné péče,operační sály,měřicí a monitorovací systémy ŽP.
Projektování komplexů pro diagnostiku,terapii a monitoring parametrů ŽP.Technická kompatibilita systémů.
Sestavy pro lékařské a ekologické aplikace z autonomních přístrojů a funkčních bloků s distribuovaným přenosem dat.
Využití mikroprocesorů pro měření, řízení a přenos dat. Principy autodiagnostiky systémů.
Programová vybavení pro podporu diagnostiky,plánování terapie,verifikaci pacientských dat.Statistické zpracování dat monitoringu ŽP.
Elektromagnetická kompatibilita v klinických podmínkách. Dynamika zpracovávaných signálů, odolnost proti rušení.
Tkáňové banky a transplantáty,biokompatibilita materiálů, formy biodegradace.
Kritéria bezpečnosti provozu,požadavky na izolace,zdvojení měřicích tras,energetické zálohování.
Ochrana zdraví před účinky toxických látek,elektrického proudu,elektromagnetických polí,ionizujícího záření.Povolené limity.
Technická řešení diagnostických center,operačních sálů,center nukleární medicíny
Technická řešení center radiační terapie a rehabilitačních center, monitorovacích systémů ŽP.
Metrologické požadavky na diagnostické a terapeutické systémy,měřicí systémy v ŽP.Programy testů a cejchování.
Teorie spolehlivosti aplikovaná na systémy v lékařství a ekologii.Typy zkoušek.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Valentine Provazník, Ph.D.

Osnova

Měření vyzařování ultrazvukových měničů a sond ultrazvukovým měřicím systémem.
Měření intenzit a spekter signalů vyzařování elektromegnetických polí známých zdrojů .
Seznamení s nemocničním informačním systémem Clinicom.