PR_1-2_vvedenie v ID(konspekt)

«Введение в инженерную деятельность». ПР №1. Часть 2. (конспект).
Практическое занятие №1. Часть 2.
Тема занятия:
Экскурсии в лабораторию № 63 «Медицинского приборостроения»
Цели занятия:
Ознакомить студентов с научной,
деятельностью лаборатории.
опытно-конструкторской
и
производственной
Овладеть:
o практическим материалом в формате экскурсии-презентации согласно рабочей
программе дисциплины;
Лаборатория №63
Лаборатория Медицинского приборостроения создана в 1976 году. Основным
направлениям деятельности является разработка медицинской техники для
электрофизиологической диагностики человека.
Долгое время основным продуктом лаборатории были исследования и производство
электродной техники. В настоящее время усилия лаборатории сосредоточены на научноисследовательской
и
опытно-производственной
деятельности
в
области
электрокардиографии высокого разрешения.
В лаборатории налажено мелкосерийное производство медицинских электродов из
пористой керамики, обладающих лучшими характеристиками, нежели аналоги. Ведутся
работы по созданию производства электрокардиографической техники индивидуального
применения.
Рис. 1. Медицинские электроды одноразового (слева) и многоразового
(компьютерная модель, справа) применения; портативные электрокардиографы
индивидуального применения: макет (слева) и дизайн прототипа серийного
устройства (справа).
Чтобы лучше понять тематику работы, следует пояснить, что такое ЭКГ.
Сердце человека сокращается под действием электрических импульсов,
генерируемых нервной системой. Эти импульсы «бегут» по нервам внутри сердца и
далее попадают в сердечную мышцу (миокард), вызывая ее сокращение. Электрическое
поле, возникающее при этом, распространяется по всему телу человека и может быть
зарегистрировано на поверхности кожи с помощью электродов и специального прибора,
называемого электрокардиографом. В результате регистрируется периодической сигнал
определенной формы, называемый электрокардиограммой, и состоящий из
последовательных циклов.
Типичный кардиоцикл состоит из набора т.н. зубцов: P, Q, R, S,T. По изменению
формы этих зубцов можно судить о наличии тех или иных заболеваний сердца.
«Введение в инженерную деятельность». ПР №1. Часть 2. (конспект).
Рис. 2. Структура сердечного цикла человека на электрокардиограмме
Современный электрокардиограф представляет собой достаточно сложное и
многообразное по структуре устройство. Кроме элементов, отвечающих за
непосредственное регистрирование сигнала, в электрокардиографе зачастую можно
найти
 микропроцессорные модули, обрабатывающие сигнал и позволяющие
осуществлять полуавтоматическую диагностику;
 различные устройства отображения информации, такие как традиционная
бумажная лента или современный дисплей с функцией тач-скрин;
 разнообразные интерфейсы передачи данных: USB, Bluetooth и даже GPRS;
 особо технологичные модели комплектуются измерителями ускорения для
определения положения тела и модулями глобального позиционирования GPS.
Электронная схема устройства обычно включает схему коммутации, набор
усилителей, ряд частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и
микроконтроллер. Таким образом, создание электрокардиографа подразумевает
разнообразную работу в различных областях приборостроения – от разработки
принципиальной электронной схемы до проектирования конструкции корпуса.
Рис. 3. Структурная схема типичного измерительного канала в
электрокардиографии
Несмотря на более чем столетнюю историю ЭКГ, появляются все более и более
совершенные модели. Сердечные заболевания – это по-прежнему 30% всех смертей на
планете; в таких условиях тематика ЭКГ диагностики сохраняет свою актуальность. В
настоящий момент времени наиболее актуальными задачами являются:
 повышение качества регистрации сигнала и создание систем ранней диагностики
для выявления самых первых признаков болезней
 обеспечение миниатюрности и мобильности устройств
«Введение в инженерную деятельность». ПР №1. Часть 2. (конспект).
 создание разветвленных систем массовой диагностики и систем индивидуального
применения с использованием передачи сигналов через интернет и другие средства
связи.
Следуя за мировыми тенденциями в создании электрокардиографической техники,
лаборатория 63 предлагает будущим специалистам попробовать себя в роли
разработчика уже сейчас. В качестве первых шагов, доступных для освоения
первокурснику можно предложить такие задачи, как:
1. расчет, сборка и исследование свойств частотного фильтра для подавления
помех
2. изучение и сборка схемы на малошумящем операционном усилителе
3. изучение и сборка схемы оцифровки сигнала с помощью аналого-цифрового
преобразователя
4. программирование и отладка микроконтроллера
5. программирование алгоритмов обработки сигнала в системе MATLAB.