Mikro a nanosystémy pro biomedicínu

Garant předmětu:

Miroslav Husák

Přednášející:

Adam Bouřa, Miroslav Husák, Alexandr Laposa

Cvičící:

Adam Bouřa, Miroslav Husák, Michal Kočí, Alexandr Laposa

Předmět zajišťuje:

katedra mikroelektroniky

Anotace:

Obsahem předmětu jsou poznatky o nových principech činnosti součástek a systémů s mikrorozměry, mikrosystémy, mikrosenzory a mikroaktuátory využitelné v biomedicíně, mikrochirurgii apod.

Předmět ukazuje na nové možnosti realizace a aplikace integrovaných mikrosoučástí pracujících s různými fyzikálními a biochemickými principy a veličinami využívajícími především MEMS technologii.

Fyzikální principy činnosti mikrosystémů a mikroaktuátorů, klasifikace, parametry, navrhování, integrace, zpracování signálů, linearizace, kalibrace, inteligence systémů, aplikace mikroaktuátorů (elektrostatické, piezoelektrické, teplotní, chemické a biochemické, optické,..).

Předmět představuje moderní řešení v biomedicíně, akční prvky ve spojení se senzory, jejichž činnost je založena na základních fyzikálních a biochemických principech, včetně základních aplikací v mikromanipulaci, mikrorobotech. V předmětu jsou uvedeny principy dotykových displejů, mikrogenerátorů energie.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Základní fyzikální jevy využívané pro činnost mikro a nanosystémů a senzorů

2. Parametry mikro/nanosenzorů a mikro/nanoaktuátorů

3. Teplotní mikrosenzory - integrované, kontaktní a bezkontaktní, termokamery apod.

4. Mikrosenzory záření

5. Taktilní senzory a dotykové displeje

6. Biosenzory se zaměřením na elektronické metody

7. SMART mikro/nanosenzory

8. Elektrostatický princip pro využití v mikro a nanomanipulátorech

9. Piezoelektrický a tepelný princip pro mikroakční členy

10. Chemické biochemické mikroakční principy

11. Mikrosystémy pro biochemickou analýzu - Lab-on-chip, mikrospektrometr, mikrochromatograf apod.

12. Nanotechnologické materiály - od grafitu ke grafenu a aplikace v senzorech

13. Nanotechnologie a aplikace pro nanosystémy a nanosenzory

14. Mikro/nanosenzory a akční členy bezdrátové s autonomním napájením

Osnova cvičení:

1. Úvodní cvičení - bezpečnost, semestrální projekty, pokyny

2. Úvod do FEM a Ansys

3. Simulace Tepelného aktuátoru v Ansys Workbench

4. Ansys - Termoelektrický generátor, Peltierův článek

5. Ansys - Tenzometr

6. Dimatix - tiskárna

7. Coventor - elektrostatický varaktor

8. Lineární piezoelektrický motor PiezoLEGS Soubor, Napájení mikrosystémů magnetickým polem Soubor, Bezkontaktní měření teploty - senzor, Měření emisivity pomocí termokamery

9. Energy harvesting - modul EH300, Energy harvesting - Piezoharvester I, Energy harvesting - Piezoharvester II

10. Termoelektrické generátory, Napájení mikrosystémů magnetickým polem

11. Systém Android pro zobrazení měřených dat z mikrosenzorů a LabView

12. Multipřechodový solární mikročlánek článek pro koncentrovanou fotovoltaiku

13. Prezentace semestrálních prací

14. Náhradní měření, zápočet

Cíle studia:

Získání nových poznatků o současném a budoucím vývoji mikrosystémů (na čipu), elektrických a neelektrických akčních systémů, využití základních fyzikálních jevů pro aplikace v medicíně, ale i v dalších oborech, v oblasti realizace miniaturních zdrojů elektrické energie (Energy harvesting).

Studijní materiály:

[1] Husák,M.: Mikrosenzory a mikroaktuátory. Academia 2008

[2] Fraden,J.: Handbook of modern sensors. American institut of physics, Woodbury 1997

[3] Tuller,H.L, Microactuators, Kluwer 1998

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/BAB34MNS

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	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	místnost T2:B2-s141a Laposa A. Bouřa A. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice učebna CEMISmístnost T2:B2-s141a Bouřa A. Laposa A. 12:45–14:15 (přednášková par. 1) Dejvice učebna CEMIS
Út	místnost T2:B2-s141a Bouřa A. Laposa A. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Dejvice učebna CEMISmístnost T2:B2-s141k Husák M. Bouřa A. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice Cvičebna místnost T2:B2-s141k Husák M. Bouřa A. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice Cvičebna
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Lékařská elektronika a bioinformatika (povinně volitelný předmět)