Syllabus

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Каф. біотехнічних систем

Основи конструювання біомедичної апаратури

Силабус

1. Освітні програми, для яких дисципліна є обов’язковою:

# Рівень освіти Галузь знань Спеціальність Освітня програма Курс(и) Семестр(и)
1 бакалавр 16. Хімічна та біоінженерія 163. Біомедична інженерія (бакалавр) Біомедична інженерія 4 7

2. Дисципліна пропонується як вибіркова для усіх рівнів вищої освіти і усіх освітніх програм.

3. Інформація про автора курсу

Прізвище, ім'я та по батькові Шадріна Галина Михайлівна
Науковий ступінь канд. техн. наук
Вчене звання доцент
Посилання на сторінку викладача(ів) на офіційній веб-сторінці університету http://library.tntu.edu.ua/personaliji/a/sh/shadrina-halyna-myhajlivna/
Е-mail (в домені tntu.edu.ua) shadrina@tntu.edu.ua

4. Інформація про навчальну дисципліну

Розподіл аудиторних годин Лекції: 32
Практичні заняття: 16
Лабораторні заняття: 16

Кількість годин самостійної роботи: 56
Кількість кредитів ECTS: 4
Мова викладання українська
Вид підсумкового контрою екзамен
Посилання на електронний навчальний курс у СЕН університету ATutor https://dl.tntu.edu.ua/bounce.php?course=2832

5. Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета вивчення навчальної дисципліни набуття студентами теоретичних знань та практичних навиків при конструювання біомедичної апаратури (БМА) рiзного призначення засобами комп’ютерної техніки.
Завдання навчальної дисципліни вивчення інженерних методів конструювання біомедичної апаратури, основних вимог до компонування біомедичної апаратури та забезпечення технологічності конструкції, основ ергономіки, методів конструювання вузлів і блоків біомедичної апаратури.

Місце дисципліни в структурно-логічній схемі навчання за освітньою програмою

Перелік дисциплін, або знань та умінь, володіння якими необхідні студенту (вимоги до рівня підготовки) для успішного засвоєння дисципліни

Основи радіоелектроніки, Елементна база БМА, Фізика.

Перелік дисциплін які базуються на результатах навчання з даної дисципліни

Основи побудови та застосування біотехнічних та медичних електронних апаратів
Основи побудови медичної техніки
Медичні комплекси та системи
Державний екзамен

Зміст навчальної дисципліни

Лекційний курс (формулювання тем)

Тема 1. Змiст i завдання дисциплiни "Основи конструювання БМА”. Конструктивні складові біомедичної електронної апаратури. Основні поняття та визначення. Інженернi методи пiдходу до конструювання БМА, організація процесу конструювання.
Тема 2. Характеристика основних стадій конструювання БМА. Організація процесу конструювання, стадії виконання робіт. Порядок побудови поетапної схеми конструювання вузлів і блоків БМА аналіз вихідних даних, обгрунтування технічних вимог до конструкції БМА.
Тема 3. Порядок попереднього конструювання основних вузлів приладу. Вивчення та аналіз технічного завдання і вихідних даних на конструювання, вивчення взаємозв’язків конструкції БМА із зовнішніми пристроями та техніко-економічних можливостей. Обгрунтування технічних вимог до конструкції БМА.
Тема 4. Основні вимоги до компонування БМА. Техніко-економічний аналіз конструкції БМА. Розробка попередніх варіантів ескізного компонування приладу, особливості графічного відображення компонування, аналіз технічних вимог.
Тема 5. Методи забезпечення технологічності конструкції БМА Поняття технологічності конструкції БМА. Показники технологічності.
Тема 6. Що таке ергономіка і її вплив на конструкцію БМА. Основи композиції зовнішнього вигляду приладу.
Тема 7. Захист конструкції БМА від динамічних механічних навантажень. Механічні впливи у конструкціях РЕА та БМА. Математичні моделі механічних впливів. Математичні моделі систем амортизації.
Тема 8. Забезпечення теплових режимів в БМА. Джерела тепла в БМА. Термостійкість радіодеталей. Моделі теплообміну в БМА. Види теплопередачі в БМА. Розрахунки теплових режимів БМА з герметичним та перфорованим корпусом.
Тема 9. Паразитні процеси в радіоелектронній апаратурі та способи захисту від них. Основні види паразитних зв’язків.
Тема 10. Методи проектування екранів, фільтрів, пошук джерел завад і усунення їх при конструювання приладу.
Тема 11. Пасивні елементи схеми. Характеристика пасивних елементів, електромонтажу, їх частотні характеристики. перехідні процеси та вплив на завадостійкість конструкції, паразитні зв’язки, причини їх виникнення.
Тема 12. Активні елементи схеми. Характеристика активних компонентів, електромонтажу, їх частотні характеристики. перехідні процеси та вплив на завадостійкість конструкції, паразитні зв’язки, причини їх виникнення.
Тема 13. Аналогові та цифрові схеми. Характеристика аналогових іцифрових схем з точки зору завадостійкості. Методи подавлення завад. Методи проектування схем спряження, вибір компонентів.
Тема 14. Компонування вузлів БМА. Декомпозиція і компонування вузлів БМА. Методи проектування блоків живлення, методики виконання заземлення в БМА.
Тема 15. Методи проектування монтажних плат. Характеристика контактних з’єднань. Вибір матеріалу для контактних з’єднань. Вимоги до друкованих плат. Провідний монтаж і друковані плати - методи проектування
Тема 16. Методи конструювання друкованих плат об’ємного і поверхневого монтажу. Критерії вибору конструкції друкованої плати. Вимоги до проектування посадочних місць під компоненти поверхневого монтажу, залежно від виду пайки, вимоги до друкованих плат на яких встановлюються компоненти поверхневого монтажу. Методи проектування друкованих плат з елементами поверхневого монтажу.

Практичні заняття (теми)

Розробка технічного завдання
Точність оцінювання АЧХ і ФЧХ фізичної системи за схемою
Метод послідовної оптимізації
Оптимізація параметрів елементів електронних схем методами математичного програмування
Захист біомедичної апаратури від вібрацій та ударів
Розрахунок теплового режиму біомедичноїї апаратури при природному повітряному охолодженні
Захист біомедичної апаратури від паразитних наведень
Екранування магнітного поля

Лабораторний практикум (теми)

Ознайомлення з системою моделювання електронних схем Multisim
Дослідження перехідних процесів в RC та RL ланках
Система автоматизованого проектування КОМПАС
Виконання креслення заданої деталі відповідно до ЄСКД
Створення символічного опису радіоелектронних компонентів (РЕК) з допомогою САПР P-CAD-2002
Побудова принципової електричної схеми з допомогою модуля P-CAD Schematic
Застосування зовнішньої графіки при оформленні схеми електричної в середовищі КОМПАС

Самостійна робота студента/аспіранта

Самостійна робота
№ Найменування робіт Кількість годин

1 Підготовка до лабораторних та практичних занять (14 занять по 2 години) 28
2 Методи проектування екранів. 4
3 Методи проектування схем спряження, вибір компонентів. 4
4 Методи проектування блоків живлення. 4
5 Вимоги до проектування посадочних місць під компоненти поверхневого монтажу, залежно від виду пайки, вимоги до друкованих плат на яких встановлюються компоненти поверхневого монтажу. Методи проектування друкованих плат з елементами поверхневого монтажу 5
6 Фактори оточуючого середовища та їх врахування при конструюванні БМА. 4
7 Методики виконання заземлення в БМА. Вплив електричних з’єднань на параметри БМА. 5
8 Підготовка та складання екзаменів, тестування:
- Екзамен
- Тест №1
- Тест №2 1,5
0,5
0,5
0,5
9 Екзамен 0,5
Усього годин 56


Навчальні матеріали та ресурси

1. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств.-М.: Высшая шк., 1990.
2. Гель П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры.- Л.: Энергоатомиздат, 1984.
3. Дж. Барнс. Электронное конструирование: методы борьбы с помехами. Мир, 1990.
4. Ч.Г.Мэнгин, С.Макклелланд. Технология поверхностного монтажа. Будущее технологии сборки в електронике. Мир, 1990.
5. Кирилюк В.В., Мацюк О.В., Піскун С.О., Шатковський О.М. Accel EDA.- Посібник з дисципліни „Теоретичні основи побудови САПР”, „САПР РЕМА”.- Тернопіль: ТДТУ ім..Івана Пулюя, 2001

6. Політика та контроль навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Політика навчальної дисципліни

Політика навчальної дисципліни визначається системою вимог, які викладач пред'являє до студента при вивченні дисципліни «Основи конструювання біомедичної апаратури» та ґрунтується на засадах академічної доброчесності.
Вимоги стосуються відвідування занять (неприпустимість пропусків, запізнень і т.п.); правил поведінки на заняттях (активну участь, виконання необхідного мінімуму навчальної роботи та ін.); заохочень та стягнень (за що можуть нараховуватися або відніматися бали і т.п.).
Політика навчальної дисципліни «Основи конструювання біомедичної апаратури» вибудована з урахуванням норм законодавства України щодо академічної доброчесності, Статуту, положень ТНТУ:

1. Положення про організацію освітнього процесу в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-340 від 21.05.2015 із змінами від 25.06.2019 - наказ №4/7-622 від 27.06.2019 та від 14.04.2020 - наказ №4/7-243 від 15.04.2020

2. Положення про індивідуальний навчальний план студента Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-669 від 25.09.2020

3. Положення про академічну мобільність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя

4. Положення про оцінювання здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-670 від 25.09.2020

5. Положення про академічну мобільність студентів ТНТУ ім.І.Пулюя - наказ№4/7-454 від 16.07.2013

6. Положення про врегулювання конфліктних ситуацій в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-164 від 01.03.2021

7. Положення про підсумковий семестровий контроль результатів навчання студентів Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-122 від 17.02.2020

8. Тимчасовий порядок проведення семестрового контролю та атестації здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-350 від 25.05.2020

9. Положення про недопущення академічного плагіату в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-964 від 01.11.2019 зі змінами від 19.12.2019 наказ №4/7-114 від 12.02.2020, зі змінами від 26.01.2021 - наказ №4/7-72 від 02.02.2021

10. Положення про академічну доброчесність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-969 від 01.11.2019

11. Статут Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя (нова редакція) - наказ МОН №248 від 25.02.2019

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання

Перший модуль - тести 10 балів, практичні та лабораторні роботи 30 балів, разом - 40 балів.
Другий модуль - тести 10 балів, практичні та лабораторні роботи 25 балів, разом - 35 балів.
Підсумковий екзаменаційний контроль (тести) - 25 балів.
Разом 100 балів.


Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Шкала оцінок
ВНЗ
(100-бальна)
Національна
(4-бальна)
ECTS
90-100 Відмінно А
82-89 Добре B
75-81 C
67-74 Задовільно D
60-66 E
35-59 Незадовільно FX
1-34 F

7. Додаткова інформація

Змiст i завдання дисциплiни "Основи конструювання БМА”. Конструктивні складові біомедичної електронної апаратури. Основні поняття та визначення. Інженернi методи пiдходу до конструювання БМА, організація процесу конструювання.
Характеристика основних стадій конструювання БМА. Організація процесу конструювання, стадії виконання робіт. Порядок побудови поетапної схеми конструювання вузлів і блоків БМА аналіз вихідних даних, обгрунтування технічних вимог до конструкції БМА.
Порядок попереднього конструювання основних вузлів приладу. Вивчення та аналіз технічного завдання і вихідних даних на конструювання, вивчення взаємозв’язків конструкції БМА із зовнішніми пристроями та техніко-економічних можливостей. Обгрунтування технічних вимог до конструкції БМА.
Основні вимоги до компонування БМА. Техніко-економічний аналіз конструкції БМА. Розробка попередніх варіантів ескізного компонування приладу, особливості графічного відображення компонування, аналіз технічних вимог.
Методи забезпечення технологічності конструкції БМА Поняття технологічності конструкції БМА. Показники технологічності.
Що таке ергономіка і її вплив на конструкцію БМА. Основи композиції зовнішнього вигляду приладу.
Захист конструкції БМА від динамічних механічних навантажень. Механічні впливи у конструкціях РЕА та БМА. Математичні моделі механічних впливів. Математичні моделі систем амортизації.
Забезпечення теплових режимів в БМА. Джерела тепла в БМА. Термостійкість радіодеталей. Моделі теплообміну в БМА. Види теплопередачі в БМА. Розрахунки теплових режимів БМА з герметичним та перфорованим корпусом.
Паразитні процеси в радіоелектронній апаратурі та способи захисту від них. Основні види паразитних зв’язків.
Методи проектування екранів, фільтрів, пошук джерел завад і усунення їх при конструювання приладу.
Пасивні елементи схеми. Характеристика пасивних елементів, електромонтажу, їх частотні характеристики. перехідні процеси та вплив на завадостійкість конструкції, паразитні зв’язки, причини їх виникнення.
Активні елементи схеми. Характеристика активних компонентів, електромонтажу, їх частотні характеристики. перехідні процеси та вплив на завадостійкість конструкції, паразитні зв’язки, причини їх виникнення.
Аналогові та цифрові схеми. Характеристика аналогових іцифрових схем з точки зору завадостійкості. Методи подавлення завад. Методи проектування схем спряження, вибір компонентів.
Компонування вузлів БМА. Декомпозиція і компонування вузлів БМА. Методи проектування блоків живлення, методики виконання заземлення в БМА.
Методи проектування монтажних плат. Характеристика контактних з’єднань. Вибір матеріалу для контактних з’єднань. Вимоги до друкованих плат. Провідний монтаж і друковані плати - методи проектування
Методи конструювання друкованих плат об’ємного і поверхневого монтажу. Критерії вибору конструкції друкованої плати. Вимоги до проектування посадочних місць під компоненти поверхневого монтажу, залежно від виду пайки, вимоги до друкованих плат на яких встановлюються компоненти поверхневого монтажу. Методи проектування друкованих плат з елементами поверхневого монтажу.
Затверджено рішенням кафедри
біотехнічних систем
(протокол №
10
від «
17
»
березня
2020
року).