Popis předmětu - BAB34MNS

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
BAB34MNS Mikro a nanosystémy pro biomedicínu
Role:PV Rozsah výuky:2P+2L
Katedra:13134 Jazyk výuky:CS
Garanti:Husák M. Zakončení:Z,ZK
Přednášející:Bouřa A., Husák M., Laposa A. Kreditů:4
Cvičící:Bouřa A., Husák M., Kočí M., Laposa A. Semestr:Z

Webová stránka:

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

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:

Klíčová slova:

Mikrosystém, mikrosystémové struktury, energetické domény, interdisciplinarita, systémová integrace, multičipové uspořádání, fyzikální jevy, metody návrhu, spolehlivost systémů, parametry mikroaktuátorů, scaling, dotykový displej, biometrické součásti, grafen, akční mechanismy, mikroaktuátor, elektrostatický, mikromanipulátory, mikromotory, piezoelektrický, tepelný, magnetický, chemický, biochemický, Lab-on-Chip, MEMS, RF MEMS, Energy harvesting, nanosystém

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPBIO_2018 Před zařazením do oboru PV


Stránka vytvořena 28.3.2024 17:52:19, semestry: Z,L/2023-4, Z/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)