450-4095/01 – Biomedicínské senzory (BioS)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity3
Garant předmětudoc. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
AUG011 doc. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
FIE0019 Ing. Klára Fiedorová
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+1
kombinovaná Zápočet a zkouška 0+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Studenti se v tomto předmětu seznamují s problematikou převodu biologických signálů a fyziologických projevů z lidského těla na elektrický signál. K této tématice nejprve zvládnou problematiku snímačů a senzorů používaných v lékařství.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Přednášky jsou rozděleny do několika problémových okruhů. V úvodu jsou uvedeny základní elektrické vlastnosti buňky, teorie dráždivosti, vedení vzruchu v tkáních, snímání biopotenciálů a také účinky vysokofrekvenčního proudu na buňku a tkáň. Další část je věnována elektrickým snímačům a elektrodám, které se používají ve vyšetřovacích přístrojích. Závěrem jsou probírány také základní způsoby záznamu průběhů bioelektrických veličin a signálů.

Povinná literatura:

M. Penhaker, Snímače a senzory v biomedicíně, 1. vyd. ed. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2013. J. Spišak, M. Imramovský, and M. Penhaker, Snímače a senzory v biomedicíně, 1. vyd. ed. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2007. Janata,J.-Huber, R.J. Solid State Senzors,Academic Press,Inc.1985. Middelhoek,S.-Audet,S. Silicon Sensors,Academic Press,Inc.1989.

Doporučená literatura:

Guldan, A.: Mikroelektronické senzory. Bratislava, Alfa 1988.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: 10 laboratorních úloh Podmínky udělení zápočtu: dosažení minimálně 21 bodů z 30 možných V průběhu semestru absolvují studenti 10 laboratorních úloh, kterými se ověřuje průběžné studium a praktická připravenost. Odevzdání protokolu je podmínkou pro zahájení měření další úlohy. Bodové hodnocení laboratorní úlohy se skládá z hodnocení přípravy na úlohu a hodnocení protokolu. Pro udělení zápočtu je vyžadována povinná účast na cvičeních minimálně 80% z proběhlých vyučovacích hodin. 10 bodů je přiděleno na semestrální projekt, který se hodnotí z hlediska funkčnosti a prezentace navrženého řešení. Písemná zkouška 31-60b

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky nejsou na studenta kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Snímače a jejich rozdělení Senzor, Inteligentní senzor, Rozdělení senzorů, Měřicí řetězec, 2. Vlastnosti a charakteristiky senzorů, Statické vlastnosti a charakteristiky, Dynamické vlastnosti a charakteristiky, Chyby měření 3. Senzory tlaku Krevní tlak, Senzory pro neinvazivní měření, Senzory pro invazivní měření 4. Senzory průtoku Základní pojmy, Rozdělení senzorů průtoku, Základní metody měření průtoku, Elektromagnetické senzory průtoku, Termoanemometrické senzory průtoku, Senzory s diferenčním manometrem, Ultrazvukové senzory průtoku 5. Senzory tepelných veličin Fyzikální podstata teploty, Kontaktní měření tělesné teploty, Bezkontaktní měření tělesné teploty 6. Senzory chemických veličin Definice chemického senzoru, Základní schéma chemického senzoru, Základní pojmy, Parametry chemických senzorů, Principy chemických senzorů, Přehled principů a měřených veličin u chemických senzorů, Chemické senzory využívající fyzikálního principu, Chemické senzory využívající fyzikálně-chemického principu 7. Biopotenciálové elektrody Půlčlánkový potenciál, Materiály pro výrobu elektrod, Elektrické vlastnosti elektrod, Typy biopotenciálových elektrod 8. Biosenzory 9. Senzory biomagnetických polí Parametry magnetických senzorů, Základní typy magnetických senzorů, Magnetopneumografie 10. Detektory ionizujícího záření Ionizující záření , Druhy detektorů ionizujícího záření, Zobrazovací detektory (kamery), Dráhové detektory částic, Základní dozimetrické jednotky a veličiny, Fotografické detektory, Ionizační detektory, Scintilační detektory, Polovodičové detektory, Měření radioaktivity v organismu, 11. Senzory akustických veličin Fyzikální podstata akustiky, Fyziologie akustiky, Fonokardiografie, Měření stupně poškození sluchu 12. Senzory mechanických veličin Senzory kloubních úhlů, Akcelerometry, Gyroskopy, 13. Principy měření alkoholu Alkohol, Metanol, Etanol, Jednotky pro měření alkoholu, Metody zjišťování alkoholu v lidském těle 14. Vývoj nových technologií Praktické cvičení v laboratořích a seznámení s laboratorním řádem. Bezpečnostní školení. Laboratorní úloha č.1 - Polovodičové senzory teploty. Laboratorní úloha č.2 - Polovodičová tlaková čidla. Laboratorní úloha č.3 - Snímače magnetického pole, využívající Hallova jevu. Konzultace k úlohám č.1-3. Laboratorní úloha č.4 - Monolitický akcelerometr Laboratorní úloha č.5 - Dynamické vlastnosti polovodičových snímačů optického záření. Laboratorní úloha č.6 - Bezkontaktní proudová čidla s Hallovou sondou. Konzultace k úlohám č.4-6. Laboratorní úloha č.7 - Polovodičový senzor teploty s pulsním šířkově modulovaným výstupním signálem. Laboratorní úloha č.8 - Polovodičové obrazové snímače. Laboratorní úloha č.9 - Fotoelektrické snímače polohy PSD. Laboratorní úloha č.10 - Volné téma Konzultace k úlohám 7-10 Projekty: Každý student dostane zadány v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, které zpracuje s využitím měřící a výpočetní techniky. Tvorba samostatného projektu č. 1. Návrh a realizace systému pro měření a vyhodnocení údajů ze snímačů.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 21
                Laboratorní úlohy Laboratorní práce 30  16
                Semestrální projekt Semestrální projekt 10  5
        Zkouška Zkouška 60  31
Rozsah povinné účasti: V průběhu semestru absolvují studenti 10 laboratorních úloh, kterými se ověřuje průběžné studium a praktická připravenost. Odevzdání protokolu je podmínkou pro zahájení měření další úlohy. Bodové hodnocení laboratorní úlohy se skládá z hodnocení přípravy na úlohu a hodnocení protokolu. Pro udělení zápočtu je vyžadována povinná účast na cvičeních minimálně 80% z proběhlých vyučovacích hodin.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (N0788A060001) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (N0788A060001) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (N0788A060001) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (N0788A060001) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku