Senzory v medicíně
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| F7ABBSM | Z,ZK | 4 | 2P+2L | anglicky |
- Garant předmětu:
- David Vrba
- Přednášející:
- David Vrba
- Cvičící:
- Tomáš Pokorný, Jan Rédr, David Vrba
- Předmět zajišťuje:
- katedra biomedicínské techniky
- Anotace:
-
Předmět poskytuje informace o základních elektronických součástkách senzorech, jejich principech činnosti, základních zapojeních a aplikacích. Důraz je kladen především na základní principy a aplikace. Základní principy činnosti senzorů neelektrických veličin včetně zapojení vyhodnocovacích obvodů. Zejména senzory mechanických jevů (polohy, síly, tlaku, mechanického napětí, prodloužení, torze, vibrací, akcelerace, průtoku a pod.), magnetického pole (magnetorezistor, Hallova sonda, feromagnetický senzor), teploty (PN přechod, odpor, termoelektrické články, bolometry), chemických veličin, optických spekter a biosenzory. Mikrosenzory a mikroaktuátory s využitím pro biomedicínské aplikace.
- Požadavky:
-
Podmínky zápočtu: Pro získání zápočtu je dovolená jedna absence, další absence jsou omluveny pouze potvrzením od doktora a student si musí měření nahradit. Student musí být na cvičení řádně připraven, což zahrnuje písemnou přípravu včetně tabulek v pracovním deníku. Výstupem z každého měření jsou zpracované hodnoty, které musí být okomentovány a diskutovány. Tyto výsledky musí být vyučujícímu prezentovány na konci hodiny. Student je povinen odevzdat jeden excelentní vypracovaný protokol dle nového vzoru.
Požadavky ke zkoušce: Zkouška bude probíhat formou testu, z látky která byla probrána na přednáškách a cvičeních. Test bude písemný a bude obsahovat otázky s nabízenými odpověďmi, z nichž pouze jedna je vždy správná.
Vstupní požadavky předmětu:
Úspěšné absolvování předmětu Teoretická elektrotechnika
Výstupní znalosti, dovednosti, schopnosti a kompetence:
Studenti se seznámí se základními funkcemi, principy činnosti, konstrukcí, vyhodnocováním signálů, náhradními modely, materiály základních typů senzorů tak, aby byli připravení k jejich aplikačnímu využití v lékařských přístrojích
- Osnova přednášek:
-
1.Senzory, mikrosenzory a mikrosystémy - seznámení se se základními pojmy, významem a lékařskými aplikacemi
2.Parametry senzorů - statické, dynamické, prostředí, metody a zapojení pro snižování chyb
3.Senzory s kapacitou – senzory fyzikálních a chemických veličin, tlakové kapacitní senzory (princip činnosti, konstrukce, vyhodnocování signálu, aplikace = PKVA)
4.Senzory s magnetickými obvody (indukčnostmi) - Induktanční, indukčnostní, (PKVA)
5.Senzory magnetických polí - magnetorezistor, Hallova sonda, magnetodioda, magnetotranzistor, SQUID, (PKVA)
6.Piezoodporový jev - tenzometry, tlakové senzory piezoodporové, (PKVA)
7.Piezoelektrický jev - senzory s principem piezoelektrickým, tlakové senzory piezoelektrické, (PKVA)
8.Senzory teploty - kovové, polovodičové, odporové, s pn přechodem, s |MOS strukturou, integrované, kryogenní, speciální, bezkontaktní, (PKVA)
9.Akcelerometry, gyroskopy, (PKVA)
10.Senzory průtoku, hladiny, (PKVA)
11.Senzory chemických a biochemických veličin, (PKVA)
12.Nanosenzory a nanomateriály - grafen apod., (PKVA), perspektivy
13.Senzorové sítě BAN a internet věcí (IoT)
14.Inteligentní (SMART) senzory, napájení senzorů
Poznámka: jsou podány informace o principech činnosti, závislostech, vyhodnocovacích elektronických obvodech, lékařských a jiných aplikacích. Pozornost u všech přednášek je zaměřena na princip činnosti, konstrukci, vyhodnocování signálu, náhradní modely, které slouží k úplnému popisu reálných vlastností součástky.
- Osnova cvičení:
-
1.Úvod, bezpečnost práce, měřicí přístroje, zapojení symetrického zdroje.
2.Základní funkce infračervených senzorů.
3.Využití akcelerometrů pro měření náklonu a vibrací.
4.Měření základních fyziologických vlastností lidského zraku a sluchu.
5.Fotometrie - měření úrovně osvětlení.
6.Senzory pro měření polohy - LVDT, základní principy měření rychlosti proudění tekutin.
7.Návrh a realizace tenzometrického senzoru ohybu
8.Návrh a realizace vyhodnocovacích obvodů tenzometrů
9.Měření síly pomocí tenzometrických snímačů.
10.Návrh a realizace jednoduchého teplotního senzoru
11.Měření polohy a rychlosti otáčení pomocí Hallovy sondy.
12.Ultrazvukové senzory pro echolokaci.
13.Senzory pro měření krevního tlaku.
14.Kontrola skript, náhradní měření, udělení zápočtů.
- Cíle studia:
-
Předmět poskytuje základní informace o fyzikálních a biochemických principech využívaných pro senzory, dále u jednotlivých typů senzorů seznamuje s principy činnosti, konstrukcí, vyhodnocováním signálů, náhradními modely, materiály a základními aplikacemi v lékařství, medicínské diagnostice a přístrojové technice.
- Studijní materiály:
-
[1] FRADEN, Jacob. Handbook of modern sensors: physics, designs, and applications. Fifth edition. Cham: Springer,
2016. ISBN 9783319193038.
[2] YOON, Jeong-Yeol. Introduction to biosensors: from electric circuits to immunosensors. New York: Springer, c2013.
ISBN 978-1-4419-6021-4.
Doporučená literatura:
[1] Sensor technology handbook. Amsterdam: Elsevier, 2005. ISBN 978-0-7506-7729-5.
[2] Implantable biomedical microsystems: design principles and applications. Editor Swarup BHUNIA, editor Steve
MAJERUS, editor Mohamad SAWAN. Waltham: William Andrew, an imprint of Elsevier, 2015. Micro & nano
technologies. ISBN 9780323261906.
[3] EGGINS, Brian R. Chemical sensors and biosensors. Chichester: Wiley, c2002. ISBN 0-471-89914-3.
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2023/2024:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Prospectus - bakalářský (!)
- Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinný předmět)
Úspěšné absolvování předmětu F7ABBSM je podmínkou pro zápis na předmět F7ABBPNK.