Кафедра біомедичної інженерії |
Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
Галузь знань | 16 - Хімічна та біоінженерія |
Спеціальність | 163 - Біомедична інженерія |
Освітня програма | Всі ОП |
Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
Форма здобуття вищої освіти | Очна |
Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 3-го курсу, весняний семестр |
Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 26 год, Практ. 28 год, Лаб. год, СРС. 66 год ) |
Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Лебедєв О. В., Практ.: Лебедєв О. В., СРС.: Лебедєв О. В. |
Розміщення курсу |
Навчальна дисципліна «Основи конструювання та проектування медичної техніки» (далі ОКП) викладається професором з 48 річним досвідом науково-практичної роботи із застосування інженерних і медико-інженерних засобів і технологій.
Навчальна дисципліна належить до циклу нормативних навчальних дисциплін фахової підготовки бакалавров. ОКП - нова важлива дисципліна в інженерній освіті. Багато компаній розробляють високотехнологічну продукцію для медицини сьогодення та майбутнього. Відповідно до міжнародних освітніх програм теоретичний зміст дисциплін включає основні проблеми на перетині інженерної і медичної . Практична частина спрямована на вирішення задач аналізу і проектування електронної медичної техніки.
Метою навчальної дисципліни є формування у студентів здатностей до аналіза та проектування медичної техніки з використанням сучасних прикладних пакетів проектування, забезпечення аналізу та синтезу проектних рішень.
Під час вивчення дисципліни формуються наступні фахові компетентності.
Загальні компетентності (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/89/2021 від 19.04.2021 р.):
ЗК 1 - Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК 2 - Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.
ЗК 6 - Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
ЗК 7 - Здатність генерувати нові ідеї (креативність).
ЗК 9 - Здатність спілкуватися з представниками інших професійних груп різного рівня (з експертами з інших галузей знань/видів економічної діяльності)
Спеціальні (фахові) компетентності (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/89/2021 від 19.04.2021 р.):
В результаті вивчення навчальної дисципліни «Аналіз і проектування електронної медичної техніки» студенти отримують знання:
– математичних принципів і методів, необхідних для проектування та дослідження процесів у електронних приладах;
- основних принципів моделювання та конструювання електронних приладів, пристроїв та систем;
- основних принципів технологій, що застосовуються на виробництві при виготовленні систем електронної техніки;
– сучасних методів та засобів комп’ютерного моделювання електронних приладів, пристроїв та систем;
Результатами навчання після вивчення дисципліни:
Для успішного вивчення навчальної дисципліни «Основи конструювання та проектування медичної техніки» необхідно попередньо вивчити наступні дисципліни: «Біомедична механіка», «Інженерна механіка», «Біотермодинаміка та масоперенос», «Діагностична техніка». Дисципліна «Основи конструювання та проектування медичної техніки» є базовою для таких освітніх компонент, як «Переддипломна практика», «Науково-дослідна практика», «Виконання магістерської дисертації».
Необхідні навички
№ з/п |
Тема |
Програмні результати навчання |
Основні завдання |
|
Контрольний захід |
Термін виконання |
|||
Розділ №1 Загальні відомості з конструювання та проектування медичної техніки |
||||
1 |
Основні стандарти з проектування біомедичних пристроїв. Етапи проектування. Вимоги до технічного завдання на проектування.
|
ПРН 1 ПРН 2 ПРН 3 |
Практичне заняття №1
|
1 тиждень |
2 |
Огляд програм 3Д моделювання. Основна інформація і прийоми роботи з програмами: МІМІКС, Компас, Autodesk Inventor, 3D MAX.
|
|
Практичне заняття №2
|
2 тиждень |
Розділ №2 3D моделювання в середовищах SolidWorks і Fusion 360. |
||||
3 |
Основні технології створення 3Д моделей.
|
ПРН 3 ПРН 40 |
Практичне заняття №3-6
|
3-6 тиждень |
4 |
Створення анімації і дослідження руху.
|
ПРН 2 ПРН 3 |
Практичне заняття №7
|
7 тиждень |
5 |
Створення фотореалістичний зображень 3Д моделей.
|
ПРН 7
|
Практичне заняття №8
|
8 тиждень |
6 |
Створення збірок.
|
ПРН 8 |
Практичне заняття №9
|
9 тиждень |
7 |
Перетворення 3Д моделей в креслення.
|
ПРН 9 |
Практичне заняття №9
|
9 тиждень |
Розділ №3 Рішення задач опору матеріалів і механіки у середовищах COMSOL. |
||||
8 |
Основна інформація і прийоми роботи з модулем COMSOL
|
ПРН 5 ПРН 36
|
Практичне заняття №10
|
10 тиждень |
9 |
Застосування COMSOL для проектування біомедичних приладів, пристроїв і технологій.
|
ПРН 5 ПРН 8
|
Практичне заняття №10
|
10 тиждень |
10 |
Проектування протеза нижних кінцівок
|
ПРН 9
|
Практичне заняття №11 |
11 тиждень |
11 |
Проектування протеза кульшового суглоба.
|
ПРН 8 ПРН 9
|
Практичне заняття №11 |
11 тиждень |
12 |
Передопераційне прогнозування операції стентування і лікування аневризми.
|
ПРН 36
|
Практичне заняття №12
|
12 тиждень |
13 |
Проектування бронежилета і захисної каски.
|
ПРН 2 ПРН 3 |
Практичне заняття №12
|
12 тиждень |
14 |
Проектування обладнань і технологій для пресотерапія (або лімфодренаж, пневмомассаж) і ударно-хвильової терапії.
|
ПРН 5 ПРН 8
|
Практичне заняття №12
|
12 тиждень |
15 |
Дослідження частотних властивостей барабанної перетинки.
|
ПРН 3 ПРН 40 |
Практичне заняття №13
|
13 тиждень |
16 |
Оптимізація моделі для досягнення певних цілей: мінімальної ваги, ресурсу роботи, міцності.
|
ПРН 8 |
Практичне заняття №13
|
13 тиждень |
17 |
Моделювання задач теплофізики.
|
ПРН 9
|
Практичне заняття №13
|
13 тиждень |
Розділ № 4 Рішення задач течії рідин і газів в середовищах COMSOL. |
||||
18 |
Основна інформація і прийоми роботи з доповненням COMSOL |
ПРН 40
|
Практичне заняття №14
|
14 тиждень |
19 |
Приклади застосування COMSOL для дослідження і проектування біомедичних пристроїв. . |
ПРН 9
|
Практичне заняття №14
|
14 тиждень |
20 |
Дослідження руху крові в склерозірованнимі судині.
|
ПРН 36
|
Практичне заняття №15
|
15 тиждень |
21 |
Рішення задач біотермодінамікі та масопереносу в приладах і організмі людини.
|
ПРН 10 ПРН 5 |
Практичне заняття №16
|
16 тиждень |
Розділ № 5 Застосування COMSOL для проектування біомедичних приладів, пристроїв і технологій. |
||||
22 |
Основна інформація і прийоми роботи з COMSOL
|
|
Практичне заняття №16
|
16 тиждень |
23 |
Приклади застосування доповнення COMSOL для дослідження і проектування біомедичних пристроїв.
|
|
Практичне заняття №16
|
16 тиждень |
24 |
Проектування пристроїв для дарсонваля та електрофорезу.
|
|
Практичне заняття №17
|
17 тиждень |
25 |
Проектування пристроїв для лікування постійним і змінним струмом.
|
|
Практичне заняття №17
|
17 тиждень |
26 |
Проектування пристроїв для лікування постійним змінним магнітним полем.
|
|
Практичне заняття №18
|
18 тиждень |
27 |
Проектування пристроїв СВЧ для лікування в онкології.
|
|
Практичне заняття №18
|
18 тиждень |
28 |
Реферат |
ПРН1,4,6,13 |
|
18 тиждень |
29 |
МКР |
ПРН 10-19 |
|
18тиждень |
30 |
Залік |
|
|
19 тиждень |
Базові ресурси
Допоміжні ресурси
Рекомендації щодо засвоєння навчальних занять (у формі деталізованого опису кожного заняття та запланованої роботи):
Аудиторні заняття
№ з/п |
Теми аудиторних занять |
Кількість годин |
1 |
Лекція 1. Основні стандарти з проектування біомедичних пристроїв. Етапи проектування. Вимоги до технічного завдання на проектування. |
2 |
2 |
Лекція 2. Огляд програм 3Д моделювання. Основна інформація і прийоми роботи з програмами: МІМІКС, Компас, Autodesk Inventor, 3D MAX. |
2 |
3 |
Лекція 3-6. Основні технології створення 3Д моделей. |
10 |
4 |
Лекція 7. Створення анімації і дослідження руху. |
2 |
5 |
Лекція 8: Створення фотореалістичний зображень 3Д моделей. |
2 |
6 |
Лекція 9: Створення збірок. Перетворення 3Д моделей в креслення. |
2 |
7 |
Лекція 10: Основна інформація і прийоми роботи з модулем COMSOL. Застосування COMSOL для проектування біомедичних приладів, пристроїв і технологій. |
2 |
8 |
Лекція 11. Проектування протеза нижніх кінцівок. Проектування протеза кульшового суглоба. |
2 |
9 |
Лекція 12. Передопераційне прогнозування операції стентування і лікування аневризми. Проектування бронежилета і захисної каски. Проектування обладнань і технологій для пресотерапія (або лімфодренаж, пневмомассаж) і ударно-хвильової терапії. |
2 |
10 |
Лекція 13. Дослідження частотних властивостей барабанної перетинки. Оптимізація моделі для досягнення певних цілей: мінімальної ваги, ресурсу роботи, міцності. Моделювання задач теплофізики. |
2 |
11 |
Лекція 14. Основна інформація і прийоми работи з доповненням COMSOL. Приклади застосування COMSOL для дослідження і проектування біомедичних пристроїв. |
2 |
12 |
Лекція 15. Дослідження руху крові в склерозірованнимі судині. |
2 |
13 |
Лекція 16. Рішення задач біотермодінамікі та масопереносу в приладах і організмі людини. Основна інформація і прийоми роботи з модулем COMSOL. |
2 |
14 |
Лекція 17. Проектування пристроїв для електрофорезу. Проектування пристроїв для лікування постійним і змінним струмом. |
2 |
15 |
Лекція 18. Проектування пристроїв для лікування постійним змінним магнітним полем. Проектування пристроїв СВЧ для лікування в онкології. |
2 |
Навчання здійснюється на основі сучасної стратегії взаємодії викладача та студента в електронному просторі з метою засвоєння студентами матеріалу та розвитку у них практичних навичок. Під час навчання застосовуються:
- стратегії активного і колективного навчання;
- особистісно-орієнтовані розвиваючі технології, засновані на активних формах і методах навчання (командна робота (team-based learning), парна робота (think-pair-share), метод мозкового штурму, метод кейс-стаді, ділові ігри, дискусія тощо);
- евристичні методи (методи створення ідей, методи вирішення творчих завдань, методи активізації творчого мислення);
- метод проблемно-орієнтованого навчання.
Види самостійної роботи: підготовка до аудиторних занять здійснюється відповідно до планку дисципліни за наведеними в ньому посиланнями на платформу MOODLE, проведення розрахунків за первинними даними, отриманими на лабораторних заняттях, розв’язок задач, написання реферату, виконання розрахункової роботи, виконання домашньої контрольної роботи тощо надсилається викладачу в електронному вигляді через систему MOODLE та в терміни часу вказаний у системі поточного оцінювання.
Порушення термінів виконання завдань та заохочувальні бали:
Заохочувальні бали |
Штрафні бали |
||
Критерій |
Ваговий бал |
Критерій |
Ваговий бал |
Виконання практичних робіт |
4 бали |
Порушення термінів виконання практичних робіт |
1 бал |
Своєчасне написання МКР |
0 балів |
Несвоєчасне написання ДКР або МКР |
- 5 балів |
Своєчасна здача іспиту |
0 бали |
Перездача іспиту |
- 5 балів |
Відвідування занять
Відвідування лекцій, практичних та виїзних занять не оцінюється. , за відсутність на них нараховуються штрафні бали Студентам рекомендується відвідувати заняття, оскільки на них викладається теоретичний матеріал та розвиваються навички, необхідні для виконання семестрового індивідуального завдання. Система оцінювання орієнтована на отримання балів за активність студента, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.
Пропущені контрольні заходи можна перескласти до завершення атестаційного тижня.
Тематичне завдання, яке подається на перевірку з порушенням терміну виконання – не оцінюється.
Модульна контрольна робота є поточним контрольним заходом, який охоплює практичні навички застосування інструментів точних наук для кількісного визначення, аналізу і оцінки функціональних систем і процесів взаємодіючих природних і штучних систем, що дозволить: досліджувати, розробляти, застосовувати, вдосконалювати та впроваджувати рішення, засоби та методи інженерних і точних наук, а також методи та технології медичної та біоінженерії для вирішення проблем, пов’язаних зі здоров’ям та якістю життя людини.
Система оцінювання
№ з/п |
Контрольний захід |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
1. |
Практична робота |
32 |
4 |
8 |
32 |
2. |
Тематичні завдання |
8 |
2 |
4 |
8 |
3. |
Дистанційне навчання/Наукова діяльність |
20 |
20 |
1 |
20 |
5. |
Залік |
40 |
40 |
1 |
40 |
|
Всього |
100 |
Система оцінювання МКР
№ з/п |
Контрольний захід |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
1. |
Своєчасне оформлення |
10 |
10 |
1 |
10 |
2. |
Вірна відповідь на кожне запитання (рішення) |
10 |
10 |
9 |
90 |
|
Всього |
<100 |
Залік є фінальним контрольним заходом, який охоплює всі програмні результати навчання.
Семестрова атестація студентів
Обов’язкова умова допуску заліку |
Критерій |
|
1 |
Поточний рейтинг |
RD ≥ 20 |
2 |
Написання модульної контрольної роботи |
RD ≥ 60 |
|
Всього |
RD ≥ 80 |
Додаткові умови допуску до екзамену/заліку:
(окрім обов’язкових умов можна вказати додаткові та/або необов’язкові умови допуску до екзамену/заліку).
Календарний рубіжний контроль
Проміжна атестація студентів (далі – атестація) є календарним рубіжним контролем. Метою проведення атестації є підвищення якості навчання студентів та моніторинг виконання графіка освітнього процесу студентами 3.
Критерій |
Перша атестація |
Друга атестація |
||
Термін атестації 4 |
8-ий тиждень |
16-ий тиждень |
||
Умови отримання атестації |
Поточний рейтинг 5 |
≥ 13 балів |
≥ 13 балів |
|
Виконання практичних робіт |
Практична робота |
+ |
+ |
Кількість балів | Оцінка |
---|---|
100-95 | Відмінно |
94-85 | Дуже добре |
84-75 | Добре |
74-65 | Задовільно |
64-60 | Достатньо |
Менше 60 | Незадовільно |
Не виконані умови допуску | Не допущено |
Академічна доброчесність
Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Норми етичної поведінки
Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Процедура оскарження результатів контрольних заходів
Студенти мають можливість підняти будь-яке питання, яке стосується процедури контрольних заходів та очікувати, що воно буде розглянуто згідно із наперед
визначеними процедурами. Студенти мають право оскаржити результати контрольних заходів, але обов’язково аргументовано, пояснивши з яким критерієм не погоджуються відповідно до оціночного листа та/або зауважень.
Дистанційне навчання (необов’язковий пункт)
Дистанційне навчання через проходження онлайн-курсів за певною тематикою
допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти онлайн-курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у навчальній дисципліні. Може здійснюватися виставлення оцінки за контрольні заходи шляхом перенесення результатів проходження онлайн-курсів. Можливе здійснення контрольних заходів і атестації дистанційно в онлайн режимі, за умови персональної ідентифікації студентів.
Навчання іноземною мовою (необов’язковий пункт)
Використання іноземної літератури, вивчення навчального матеріалу, термінів, стандартів, документів тощо на іноземних мовах можливе при вивченні новітніх технологій , а також відео і *.ppt демонстраціях у тих випадках, коли відсутні вітчизняні інформаційні джерела.
Англомовним групам іноземних студентів можливе викладання англійською мовою.
Позааудиторні заняття (необов’язковий пункт)
В межах вивчення дисципліни обов’язковим є проведення 50% практичних занять на клінічних базах серцево-судинної хірургії міста Києва, згідно угод про академічну співпрацю.
--
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Лебедєв О. В.;
Ухвалено кафедрою БМІ (протокол № 16 від 21.06.2024р. )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 9 від 26.06.2024р. )