MELOUN, J. Řízení a monitorování parametrů pro mikrofluidní systémy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2019.
Student Jan Meloun představil rozsáhlou, avšak přehlednou a dobře strukturovanou práci. V rešerši se zabývá zhruba na necelých 30 stranách spektrálním měřením, měřením pH a teploty, konstrukcí a využitím mikrofluidních systémů a vývojovou platformou Arduino. Ačkoli rešerše většinou tvoří dobrý poklad pro navazující praktickou část, jednotlivé části jsou často příliš obecné nebo mimo přímé praktické zaměření práce. Jde např. o kapitoly zabývající se charakterem světla, fyzikou mikrofluidních systémů nebo výrobou mikrofluidních čipů. V kapitole Návrh a konstrukce systému student vysvětluje konstrukci mikrofluidního systému složeného z dílčích částí. Prvky systému popisuje dostatečně do detailů a podkládá technickou dokumentací. Tato část je dobře zpracována, obsahuje však občasné nepřesnosti a neodborné vyjadřování. Např. "Kolíky MS1 až MS3 slouží k mikrostepování" nebo "Optimální procházející napětí těmito piny je 2V pro pin červené barvy a 3,5V pro zbylé dva piny." Praktický popis zkonstruovaného systému uvádí následně v kapitole 7. V první fázi student popisuje zajištění průtoku a přizpůsobení řízení průtoku otáčkám krokového motorku. Zde zcela chybí alespoň fotodokumentace vnější části systému (mimo řídicí část uvnitř boxu), která ovlivňuje celé řešení řízeného průtoku s využitím použité pumpy. Student zde tvrdí, že načerpával do nádobek o známém objemu tekutinu s různou rychlostí motorku a sestrojil tak kalibrační křivku. Zde postrádám tabulku naměřených hodnot. Následuje výsledný obrázek kalibrační křivky, která je nepopsaná. Ačkoli je řízení průtoku stěžejní částí systému, experiment zahrnuje řadu nejasností a nepřesností. Student např. udává průtok v jednotkách mililitry na litr. Přestože student mluví o třech měřených hodnotách, v převodní křivce je jich obsaženo 5. V další části následuje úsek zaměřený na měření pH. Zde student provedl měření za účelem získání kalibrační křivky na třech kalibračních vzorcích. Popis a vyjadřování studenta jsou opět velice nepřesné a působí neodborně. Např. v postupu uvádí, cituji: "Poměr mísení byl 10 ml vzorku na 30 µl.", kde chybí, o které látky se konkrétně jedná. Nebo způsob měření popisuje postupem, cituji: "Systém pomocí pumpy vzorky nasál a naměřil 50 analogových hodnot..." Naměřené hodnoty nejsou uváděny, ani jejich jednotky. Vypočtené hodnoty absorbance jsou na velmi malé úrovni (řádově 10-3) a výsledná křivka závislosti absorbance na pH je nevhodně zvoleného tvaru. Předpokladem tak je, že měření pH v praxi pro určité rozsahy pH nebude vždy zcela korektní. Stabilita měření bude závislá na mnoha podmínkách, neboť jakékoli ovlivnění měřicího elektrického nebo optického systému může znamenat i výrazné ovlivnění malé absorbance. Zvláště při "křehké" konstrukci prvků na nepájivém poli. Obdobné nedostatky jsou obsaženy i v dalších částech praktické části práce. Student např. pro síťový adaptér používá název trafostanice. Při ověřování v průtoku se věnuje spárování telefonu s řídicí částí systému, místo aby ověřoval praktickou funkci řízeného průtoku. Ačkoli je dílčí konstrukce v práci dobře teoreticky popsána, praktická konstrukce není dostatečně dokumentována. Ukázku hotového systému tvoří jen náhledový obrázek na systém - Obr. 6.2. Chybí např. detailní ukázka optického systému pro měření pH. Chybí třeba ukázka, jak je konkrétně v detailu řešen optická měřicí sestava pro měření pH nebo chybí ukázka funkce a zobrazení údajů na displeji. Student se prací věnoval aktivně, postupy konzultoval s vedoucím práce. Méně ale konzultoval dosažené výsledky. Celá práce je formálně na dobré úrovni, zadání je možné považovat za splněné splněné.
Předmětem práce studenta Jana Melouna je návrh řízení mikrofluidního systému a monitorování pH a teploty vzorků. Průtok mikrofluidním systémem má být zajištěn mikroprocesorem řízenou peristaltickou pumpou, hodnota pH má být měřena kolorimetricky s využitím fenolové červeni. Na měření teploty neklade zadání bližší požadavky, ale z podstaty věci by měla být měřena teplota proudícího roztoku. Teoretický úvod práce obecně pojednává o světle, spektrální analýze, měření pH a teploty, nicméně jedná se o „ochutnávku“ různých metod a principů, ze kterých neplyne, proč se student při své realizaci rozhodl pro daný způsob řešení. Postrádám zhodnocení, proč je určitá metoda vhodnější s ohledem na zadání. V samotné práci student realizuje vybrané způsoby měření s využitím platformy Arduino. Na obr. 5.1 popisuje desku s vyznačením nejdůležitějších externích komponent platformy. Zde student do kategorie „nejdůležitější externí komponenta“ zahrnuje např. USB konektor, konektory pro zapojení vstupů/výstupů, ale s označením 7) i hlavní mikročip ATmega328P. Elektrické schéma zapojení navrženého detektoru je vzhledem k modularitě dílčích prvků jednoduché, přesto je v nepořádku. Jednotlivé součástky nejsou popsány standardní konvencí (R1, R2, C1…), proto je těžké je v práci odkazovat. Nikde v práci není zmínky o hodnotě NTC (termistoru), proto je nemožné ověřit návrh obvodu, nicméně již na první pohled vykazuje obvod známky nevhodného návrhu: NTC s R = 10 kOhm je zapojen jako odporový dělič, výstup je přiveden do ADC a bez jakéhokoliv zesílení digitalizován, tím bude využita jen část převodníku, což významně a zcela zbytečně sníží jeho rozlišení. Jediný kondenzátor v obvodu 470 uF bude patrně elektrolytický? Symbol pro (asi) napájení též neodpovídá žádné konvenci. Není patrné, proč je nutné pro napájení 1,5 A, v práci zcela chybí zmínka o proudovém odběru, je tedy 1,5 A dost nebo málo? V souvislosti s napájením je zmiňována „trafostanice“, její roli v návrhu nerozumím, patrně měl student na mysli napájecí zdroj. Schéma na obr. 6.6 stojí též za povšimnutí: neoznačené diody, různé odpory, patrně detekční fotodioda v sérii s rezistorem 2M2, jehož hodnota není z práce patrná, a opět přivedeno na pin ADC bez jakékoliv další úpravy. Zcela nerozumím sdělení v grafu na obr. 7.1, kde student uvádí závislost rychlosti motoru na průtoku. Vzhledem k tomu, že nejsou popsány osy, lze pouze usuzovat na význam grafu. Připustím-li, že rychlost motoru (rozumím tím jeho otáčky) jsou na ose „x“, potom nerozumím při nulových otáčkách zápornému průtoku. Rovněž jednotka průtoku v [ml . l-] je zcela zavádějící. Dále rovnice kalibrační křivky na str. 51 nekoresponduje s grafem 7.3 (a) (namátkově ověřeno pár hodnot), mimoto jsou přehozené osy, v grafu A = f(pH), zatímco dle vzorce je pH = f(A). Nesrozumitelný je i graf na obr. 7.3 (b), ale o tom více v přiložených oponentních otázkách. Součástí práce je dále návrh software v grafickém prostředí MIT App Invertor 2, zmínka o něm je v kapitole 7.3 Vizualizace. Postrádám však vývojový diagram či jakýkoliv popis návrhu. Po formální stránce práce obsahuje velké množství překlepů, které by však snadno odhalila jazyková korektura příslušného editoru. Členění práce je příliš velké, obsahuje zbytečně moc krátkých kapitol. V práci jsou místy nedokončené nebo nepřesné myšlenky, např. „poměr mísení byl 10 ml vzorku na 30 ul“ (čeho?) nebo „je spočítán objem v jednotkách mililitry za minutu“. Na straně 55 je zřejmě odkazováno na neexistující objekt (obrázek ??). Práce je též zatížena termíny, které vzešly komolením termínů z vývojového prostředí, např. „zde se nachází listpicker“. Práce obsahuje 30 zdrojů, u některých z nich si nejsem jist jejich relevancí k tématu (např. [11], [12]). Je však s podivem, že student citoval 7 zdrojů, týkajících se samotné autorovy konstrukce hardware, 3 dny před kompilací textu práce. Bakalářskou práci studenta Jana Melouna doporučuji vzhledem k výše uvedeným výtkám přepracovat a doplnit technickým popisem návrhu řešení. Rovněž doporučuji napravit elektrické schéma zapojení s dodržením základních elektrotechnických standardů. V práci je patrné, že základní koncepce myšlenku má, realizace a popis však nejsou dotažené do konce. Takto předloženou práci navrhuji hodnotit známkou „nedostatečně“ / F.
eVSKP id 119014