Mikro a nanosystémy pro biomedicínu - BAB34MNS

Kredity 4
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2L
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.
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).
Osnovy 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
Osnovy 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
Literatura
[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
Požadavky
Žádná data.