Elektronické součástky a senzory v lékařství

Předmět lze klasifikovat až po klasifikaci předmětů:

Teoretická elektrotechnika (17PBBTEL)

Garant předmětu:

Miroslav Husák

Přednášející:

Miroslav Husák

Cvičící:

Lukáš Malena, 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.

Osnova přednášek:

1. Proč senzory - funkce senzoru, mikrosystému, aktuátoru, senzorové sítě v biomedicíně a internet věcí (IoT)

2. Parametry senzorů

3. Kapacita - Kapacitní senzory, tlakové kapacitní senzory

4. Piezoodporový jev - tenzometry, tlakové senzory piezoodporové

5. Piezoelektrický jev - senzory s principem piezoelektrickým, tlakové senzory piezoelektrické

6. Induktanční, indukčnostní, magnetický princip, magnetostrikční jev - senzory s magnetickými obvody (indukčnostmi)

7. Hallův jev, magnetorezistivní jev - senzory magnetických veličin

8. Teplotní závislosti pn přechodu, odporu kovu a polovodiče, termoelektrický jev, teplotní závislost v MOS struktuře - teplotní senzory

9. Akcelerometry

10. Senzory průtoku a hladiny

11. Senzory chemických a biochemických veličin

12. Nanosenzory

13. Senzorové mikrosystému pro biomedicínskou diagnostiku (lab-on-chip apod)

Osnova cvičení:

1. Úvod, bezpečnost práce, měřicí přístroje, zapojení symetrického zdroje.

2. Bipolární tranzistory

3. Unipolární tranzistory

4. Základní funkce infračervených senzorů.

5. Využití akcelerometrů pro měření náklonu a vibrací.

6. Měření základních fyziologických vlastností lidského zraku a sluchu.

7. Fotometrie - měření úrovně osvětlení.

8. Senzory pro měření polohy - LVDT, základní principy měření rychlosti proudění tekutin.

9. Tyristory

10. Měření síly pomocí tenzometrických snímačů.

11. Měření polohy a rychlosti otáčení pomocí Hallovy sondy.

12. Ultrazvukové senzory pro echolokaci.

13. Senzory pro měření krevního tlaku.

14. Kontrola skript, náhraní měření, udělení zápočtů.

Cíle studia:

Seznámení se základním typy a funkcemi senzorů používaných v medicínské diagnostice a přístrojové technice.

Studijní materiály:

[1] Husák, M.: Mikrosenzory a mikroaktuátory, ACADEMIA, 2008 - stěžejní studijní opora k přednáškám

[2] Husák, M.: Senzorové systémy, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1993

[3] Vobecký, J., Záhlava, V.: Elektronika, součástky a obvody, principy a příklady, druhé, rozšířené vydání, Grada Publishing s.r.o., Praha 2001, ISBN 80-7169-884-9

[4] Vaníček, F.: Elektronické součástky Principy, vlastnosti, modely, Vydavatelství ČVUT, Praha 1999, ISBN 80-01-01897-0

[5] P. Ripka, M. Kreidl, S. Ďaďo: Senzory a převodníky, Vydavatelství ČVUT, Praha 2005

Studijní literatura cvičení:

[6] Foit,J., Záhlava,V., Vobecký,J.: Electronics - laboratory measurements, CTU in Prague, 2007

[7] Husák, M., Ripka, P., a další autoři: Senzory v lékařství, Návody k laboratorním cvičením, Vydavatelství ČVUT, Praha 2007 - stěžejní studijní opora, která je vhodná jak pro samostudium, tak i pro přípravu na cvičení i ke SZZ

[8] Vaníček, F.: Elektronické součástky - příklady, Vydavatelství ČVUT, Praha 2004, ISBN 80-01-02401-6

[9] Platil, P. Ripka: Senzory - laboratorní cvičení, Vydav. ČVUT, Praha 2004

[10] Fojt, J., Vobecký, J., Záhlava V.,: Elektronika, laboratorní cvičení. Vydavatelství ČVUT, Praha 2005

Studijní literatura pro bližší seznámení se s oborem:

[11] Dostál, J.: Operační zesilovače, BEN Technická literatura, Praha 2005, ISBN 80-7300-049-0

[12] Maťátko, J.: Elektronika, 5. vydání. Idea servis, Praha 2002

[13] Doleček, J.: Základy elektroniky. 1. díl. (a další díly), BEN - technická literatura, Praha 2005

[14] Láníček, R.: Elektronika - obvody, součástky, děje, 1. vydání, BEN - technická literatura, Praha 1998.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinný předmět)