Дипломное проектирование по специальности «Биотехнические и медицинские аппараты и системы»

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
 
 
В.А. Карпухин, И.Н. Спиридонов 

 

Дипломное проектирование 
по специальности  
«Биотехнические и медицинские 
аппараты и системы» 
 
 
 

Методические указания 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2011 

УДК 616.78 
ББК 53.4 
   К26 
 
Рецензент А.И. Сенин 
 
 
Карпухин В.А. 
Дипломное проектирование по специальности «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» : метод. указания / В.А. Карпухин, И.Н. Спиридонов. – М.: Изд-во МГТУ  
им. Н.Э. Баумана, 2011. – 53, [3] с. 
Рассмотрены вопросы организации дипломного проектирования на кафедре «Биомедицинские технические системы». Сформулированы основные задачи дипломного проектирования, определены примерная структура и ориентировочный объем дипломного 
проекта или работы. Регламентированы требования к содержательной части основных разделов дипломного проекта. Описана 
процедура проведения защиты. 
Для студентов, обучающихся по специальности «Биотехнические и медицинские аппараты и системы». 
Рекомендовано Учебно-методической комиссией НУК РЛМ 
МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
 
УДК 616.78 
ББК 53.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 

К26 

ВВЕДЕНИЕ 

Биомедицинская техника относится к области техники и научных знаний, включающих совокупность средств, способов и методов деятельности, направленных на создание и обслуживание инструментов диагностики, лечения, реабилитации и профилактики 
заболеваний человека, биологического эксперимента, а также разработку программного обеспечения для решения задач медикобиологической практики. 
Объектами профессиональной деятельности инженера по направлению подготовки дипломированного специалиста «Биомедицинская техника» являются приборы, системы, комплексы и основные медицинские технологии, а также методы исследований 
лечебных воздействий, обработки информации в практическом 
здравоохранении и разных областях биомедицины. 
Методические указания включают основные положения, необходимые студентам при выполнении дипломного проекта и подготовке к защите выпускной квалификационной работы по направлению «Биотехнические и медицинские аппараты и системы», 
содержат сведения, полезные преподавателям, осуществляющим 
руководство дипломным проектированием. Составлены на основании государственного образовательного стандарта и методических материалов МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 

Дипломное проектирование является завершающим этапом 
подготовки специалиста. Его основные задачи таковы: 
• систематизация и расширение теоретических и практических 
знаний в области биомедицинской техники, полученных в период 
обучения; 
• формирование биотехнической методологии проектирования 
изделий медицинского назначения; 
• углубление знаний и накопление опыта в области проектирования, расчета и конструирования медицинских приборов, аппаратов, систем и комплексов; 
• закрепление навыков самостоятельной работы и применения 
полученных знаний при решении конкретных биоинженерных задач; 
• освоение методов теоретического исследования и инженерного эксперимента при решении поставленной в проекте проблемы; 
• выявление степени подготовленности выпускника к самостоятельному решению конкретных биоинженерных задач. 
Перед дипломным проектированием студенты проходят преддипломную практику, целью которой является подготовка к выполнению квалификационной работы. Задание на преддипломную 
практику должно составляться руководителем дипломного проекта 
и соответствовать его направлению. В ходе практики студенту необходимо изучить медико-биологические аспекты методов диагностики или терапии по выбранному направлению работы, сделать 
критический обзор существующей аппаратуры по предложенной 
теме, сформулировать основные медико-технические требования к 
разрабатываемому изделию. Итогом преддипломной практики 
должен быть выбор студентом методов и технических средств 
проектирования предлагаемого изделия, а также окончательно 
сформулированная тема квалификационной работы. 

2. ТЕМАТИКА ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ 

1. Выпускной квалификационной работой студента является, 
как правило, дипломный проект. 
2. Замена дипломного проекта дипломной работой допускается 
с разрешения декана по представлению заведующего кафедрой для 
отлично и хорошо успевающих студентов. При этом дипломная 
работа должна носить научно-исследовательский характер и иметь 
расчетно-графическую часть. 
3. Темы дипломных проектов и работ определяются руководителями, которых назначают из числа наиболее опытных преподавателей профилирующей кафедры. Эти темы обсуждаются и утверждаются на заседании кафедры до начала дипломного 
проектирования. 
4. Тематика дипломных проектов должна быть актуальной, соответствовать современному состоянию и перспективам развития 
здравоохранения и биомедицинской техники. 
5. Студентам предоставляется право выбора темы выпускной 
квалификационной работы. Они также могут предлагать руководителю дипломного проектирования свою тему с обоснованием 
целесообразности ее разработки. 
6. В качестве темы выпускной квалификационной работы может быть определена биотехническая система, содержащая функционально и конструктивно законченный технический объект или 
прибор, аппарат или комплекс медико-биологического назначения. 
Проект должен содержать материалы разработки или модернизации этого объекта на основе современных теоретических и экспериментальных исследований с использованием передовых методов 
проектирования и перспективной элементной базы. 
7. В задании на выпускную квалификационную работу указывают цель проектирования, основные медико-технические требования (МТТ) к разрабатываемому изделию и требования к выполнению исследовательской, конструкторской, технологической и 
экономической частям. 

3. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 

Дипломный проект должен содержать помимо основной части 
расчетно-пояснительную записку и графическую часть.  
Объем расчетно-пояснительной записки (РПЗ) к дипломному 
проекту – не более 100 машинописных страниц на листах формата 
А4 без учета приложений; графической части – не менее 10 листов формата А1.  
Дипломный проект должен включать следующие разделы: 
1) медико-биологический; 
2) исследовательский; 
3) проектный (проектно-конструкторский или проектно-программный); 
4) технологический; 
5) организационно-экономический; 
6) промышленной экологии и безопасности. 
В зависимости от вида разрабатываемого изделия последовательность указанных разделов определяется руководителем дипломного проекта. 
По степени проработки отдельных разделов проекты подразделяют следующим образом: 
– с развитой конструкторской частью; 
– с развитой программной частью; 
– с развитой исследовательской частью (дипломные работы). 
Большинство проектов имеют развитую конструкторскую направленность. 
Решение о той или иной направленности принимается руководителем дипломного проекта в соответствии с характером работы 
студента по месту выполнения проекта, специализацией, по которой обучается студент, а для проектов с развитой исследовательской частью – также с учетом способности студента к 
проведению научного исследования. 
_________ 

* Через 1,5 интервала, шрифтом 12 пунктов, поля сверху и снизу – 2 см, справа – 1,5, слева 3,5, количество символов в строке – 60–65, включая пробелы. 

В дипломной же работе наибольшее внимание уделяется исследовательскому разделу, при этом конструкторский и технологический разделы могут отсутствовать.  
Ориентировочное распределение объема основных разделов и 
графической части квалификационной работы инженера в зависимости от типа проекта, показано в таблице: 
 
Распределение объема основных разделов дипломного проекта, %, и объема графической части (формат А1) для проекта 
Раздел 
с развитой конструкторской частью 
с развитой программной частью 
с развитой исследовательской частью 

Медико- 
биологический 
10 
(1 лист) 
10 
(1 лист) 
15 
(1-2 листа) 

Исследовательский 
15 
(1-2 листа) 
15 
(1-2 листа) 
50 
(5 листов) 

Проектно- 
программный  
5 
(1 лист) 
55 
(5-6 листов) 
15 
(1-2 листа) 

Проектноконструкторский 

45 
(4-5 листов) 
15 
(2 листа) 
10 
(1 лист) 

Технологический 
15 
(1-2 листа) 
10 
(до 1 листа) 
5 
(1 лист) 

Организационно-экономический 

10 
(до 1 листа) 
10 
(до 1 листа) 
5 
(до 1 листа) 

 

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 

Расчетно-пояснительная записка дипломного проекта должна в 
краткой и ясной форме раскрывать творческий замысел, содержать 
аналитический обзор материалов, освещать вопросы, связанные с 
основной темой (конструкторской, программной или исследовательской), и сопутствующие, включая технико-экономические 
обоснования и вопросы безопасности жизнедеятельности. 
Расчетно-пояснительная записка включает следующие элементы: 
• титульный лист; 
• бланк задания; 

• календарный план; 
• направление; 
• реферат; 
• оглавление; 
• основную (содержательную) часть; 
• основные выводы; 
• список 
использованной 
литературы 
(библиографическая 
часть); 
• приложения. 
В основную часть расчетно-пояснительной записки должны 
входить: 
• введение; 
• медико-биологический, исследовательский, проектно-конструкторский, проектно-программный, технологический, организационно-экономический и другие разделы дипломного проекта; 
• заключение. 
Ниже приведены общие требования к содержанию отдельных 
разделов расчетно-пояснительной записки. 
Реферат – краткое описание дипломного проекта с указанием 
наиболее интересных разработок и предложений. Допускается изложение реферата на иностранном языке. 
Оглавление расчетно-пояснительной записки начинается с новой 
страницы. В оглавлении перечисляют заголовки, приводимые в записке, и указывают номера страниц, на которых они помещены. 
Введение кратко обосновывает актуальность темы и содержит 
объяснение цели данного дипломного проекта. Примерный объем 
введения – 1–3 страницы. 
В медико-биологическом разделе приводят данные анализа анатомических, физиологических, морфологических и иных показателей исследуемого биологического объекта. При разработке диагностических и биометрических систем и комплексов на основании 
проведенного анализа выявляют наиболее значимые диагностические признаки и определяют их физические характеристики. При 
разработке терапевтических аппаратов, систем и комплексов анализируют механизмы лечебного воздействия предложенного физического фактора и функциональные системы организма, изменяющие свое состояние при указанном воздействии. Также в этом 
разделе приводят обзор аналогов разрабатываемой техники с ана

лизом технических характеристик и функциональных возможностей. Примерный объем раздела 10–15 страниц. 
Исследовательский раздел начинается с разработки биотехнической системы (БТС) и анализа ее основных элементов, а также 
взаимосвязей между биологическим объектом или его отдельными 
частями и разрабатываемой технической системой. На этом этапе 
в соответствие с целевой функцией БТС должна быть предложена 
ее структурная схема. На основании анализа предложенной схемы 
БТС формулируют конкретные задачи исследований, которые могут быть сведены к следующим:  
• при разработке диагностических средств измерения медицинского назначения определяют факторы, влияющие на точность измерения полученных ранее физических характеристик биологического объекта, и формулируют численные критерии для их оценки. 
При отсутствии численных критериев допускается проведение вычислительного эксперимента на основе математического моделирования разрабатываемой БТС или ее элементов. Результатом вычислительного эксперимента может быть численная оценка 
погрешности метода измерения; 
• при разработке изделий терапевтической и хирургической 
техники анализ структурной схемы БТС обеспечивает выявление 
факторов, влияющих на эффективность лечебного воздействия. 
Также могут быть рассмотрены пути повышения эффективности 
на основе введения дополнительных обратных связей, способствующих оценке изменения состояния выявленных функциональных систем. Для численной оценки эффективности лечебного воздействия также рекомендуется проведение вычислительного 
эксперимента.  
Выводы, полученные в результате проведенных исследований, должны быть использованы для уточнения технических параметров и их погрешностей при разработке изделия. Заканчивается данный раздел проектом медико-технических требований 
либо проектом технического задания (ТЗ) на разработку программного продукта. Примерный объем раздела 10–15 страниц. 
Для дипломных работ объем данного раздела может достигать 
50 страниц. 
Проектный является основным разделом дипломного проекта 
и работе над ним должно быть уделено основное внимание сту

дента. Раздел может состоять из двух частей: проектно-конструкторской и проектно-программной. В зависимости от вида разрабатываемого изделия доли конструкторской и программной частей 
устанавливает руководитель дипломного проекта.  
В проектно-конструкторском разделе расчетно-пояснительной записки на основе анализа предложенных МТТ и обзора изделий медицинской техники по теме дипломного проекта должна 
быть предложена функциональная схема разрабатываемого медицинского прибора, аппарата, системы или комплекса. На этапе 
проектирования функциональной схемы предлагают и описывают 
принцип работы изделия, определяют функциональные узлы и их 
взаимосвязи, а также рассчитывают их характеристики. Для проверки правильности выбора характеристик функциональных узлов целесообразно осуществить математическое моделирование 
функциональной схемы в специализированных САПР Simulink, 
SystemVew и аналогичных с последующим исследованием динамических и статических параметров разрабатываемой схемы. В 
результате исследований определяют характеристики всех функциональных узлов создаваемого изделия.  
Далее разрабатывают принципиальную схему всего изделия 
либо его основных блоков. Выбор разрабатываемых блоков осуществляется руководителем дипломного проекта. На данном этапе 
проектирования определяют и обосновывают элементную базу, 
которая должна соответствовать лучшим образцам, представленным на отечественном рынке, рассчитывают элементы принципиальных схем и проводят вычислительные эксперименты в САПР 
Microcap, AVR Studio и подобных. Цель вычислительных экспериментов – уточнение номинальных значений элементов принципиальной схемы изделия и диапазона их отклонений, а также определение разрядности блоков цифровой обработки сигналов.  
При необходимости аппаратной цифровой обработки биомедицинских сигналов серьезное внимание уделяют выбору и обоснованию алгоритмов обработки, созданию программного обеспечения микропроцессорных систем, а также тестированию в 
отладочных средствах.  
При разработке электрических принципиальных схем чрезвычайно важны вопросы электробезопасности изделия медицинского 
назначения.