1. SylabUZ
2. Wydział Mechaniczny
3. semestr zimowy 2020/2021
4. Inżynieria biomedyczna - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Sensory i pomiar wielkości nieelektrycznych

Wygeneruj PDF dla tej strony

Sensory i pomiar wielkości nieelektrycznych - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

Celem kształcenia jest nabycie przez studentów umiejętności i kompetencji w zakresie stosowania i eksploatacji sensorów oraz wykonywania pomiarów wielkości nieelektrycznych w inżynierii biomedycznej.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Podstawy elektrotechniki, elektroniki i metrologii, fizyki, biologii, biochemii, metod badań biomateriałów.

Zakres tematyczny

Wykład: Wprowadzenie do pomiarów wielkości nieelektrycznych. Przykłady zastosowania czujników wielkości nieelektrycznych w medycynie. Przemiany energetyczne w czujniku. Właściwości statyczne i dynamiczne czujników. Czujniki inteligentne. Sieci sensorowe. Pomiary temperatury. Pomiary wybranych wielkości mechanicznych. Tensometryczne czujniki siły i ciśnienia w medycynie. Pomiary przepływu i drgań oraz przykłady ich zastosowania w medycynie. Przykłady zastosowania czujników pola magnetycznego w medycynie. Czujniki dźwięku. Mikrofony i ich zastosowanie w medycynie. Czujniki fotoelektryczne. Półprzewodnikowe źródła światła. Półprzewodnikowe czujniki światła. Zastosowanie czujników fotoelektrycznych w oksymetrii. Pomiary wybranych parametrów fizycznych. Pomiary wilgotności. Pomiary gęstości. Pomiary lepkości. Pomiary stężenia jonów wodorowych (pH). Spektrofotometria absorpcyjna i spektrometria mas, adsorpcja powierzchniowa. Chromatografia cieczowa i gazowa. Podstawy fizykochemiczne metody polarograficznej i woltamperometrycznej. Charakterystyka wybranych metod polarograficznych. Wprowadzanie do biosensorów. Zastosowania medyczne i niemedyczne. Układy przetworników. Immunosensory. Biopotencjały, mikroelektrody, zjawiska elektryczne na styku elektroda-tkanka. Biocząsteczki i anality, proteiny, przeciwciała i kwasy nukleinowe, immobilizacja biomolekuł, receptory i biosensory komórek. Materiały i metody wytwarzania. Materiały elektrodowe. Biosensory elektrochemiczne Enzymy redoks i mediatory 1, 2 i 3 generacji. Woltamperometria cykliczna, amperometria, potencjometria. Lab-on-a-chip, suche testy, bioreaktory, zastosowania pozamedyczne biosensorów (w ochronie środowiska, przemyśle spożywczym). Kierunki rozwoju biosensorów (implantowane, miniaturowe).

Laboratorium: Tensometry i czujniki przesunięć liniowych. Czujniki temperatury. Czujniki pola magnetycznego. Czujniki ciśnienia i wilgotności. Przetworniki analogowo-cyfrowe. Pomiary lepkości. Pomiary elektrochemiczne – amperometryczne i woltamperometryczne. Pomiary przewodności elektrycznej. Pomiary spektrofotometryczne.

Metody kształcenia

Wykład : audytoryjny (w części seminaryjny) przy użyciu multimediów.

Laboratorium: metoda praktyczna (ćwiczenia laboratoryjne i obliczeniowe).

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Wykład: zaliczenie na ocenę dwóch kolokwiów.

Laboratorium: zaliczenie na ocenę (warunkiem zaliczenia laboratorium jest wykonanie doświadczeń przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium oraz uzyskanie pozytywnych ocen ze sprawozdań).

Ocenę końcową przedmiotu stanowi średnia arytmetyczna ocen z części wykładowej i laboratoryjnej.

Literatura podstawowa

1. M. Miłek, Metrologia elektryczna wielkości nieelektrycznych, Wydawnictwo Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2006.

2. J. Piotrowski (red.), Pomiary czujniki i metody pomiarowe wybranych wielkości fizycznych i składu chemicznego, WNT, Warszawa 2009

3. W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa 2008.

4. W. Torbicz i inni, Biopomiary, t.2 serii Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna pod red. M. Nałęcza, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2001.

5. B. Bhushan (red.), Springer handbook of nanotechnology, Springer - Verlag, 2004.

6. Z. Brzózka (red.), Miniaturyzacja w analityce, OWPW, Warszawa 2005.

7. Z. Brzózka, Sensory chemiczne, OWPW, Warszawa 1999.

8. Z. Brzózka (red.), Mikrobioanalityka, OWPW, Warszawa 2009.

9. A. Chmiel, Biotechnologia, PWN, Warszawa 1994.

10. A. Chwojnowski, Sucha chemia, Exit, Warszawa 2003.

11. E. Hall, Biosensors, Open University Press, Biotechnology Series, Milton Keynes 1991.

12. C. Kumar, Nanomaterials for Biosensors, Viley-VCH, 2007.

13. P.A. Oberg, T. Togawa, F.A. Spelman, Sensors in medicine and health care, Wiley-VCH, 2004.

14. T. Leondes, MEMS/NEMS: handbook techniques and applications. Vol. 5, Medical applications and MOEMS.

15. R.S. Greco, F.B. Prinz, R.L. Smith, Nanoscale technology in biological systems.

16. Z. Kulka, A. Libura, M. Nadachowski, Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowoanalogowe, WKiŁ Warszawa 1987.

Literatura uzupełniająca

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr hab. inż. Tomasz Klekiel, prof. UZ (ostatnia modyfikacja: 14-04-2020 21:39)