Detail předmětu

Biosenzory

FEKT-ABSNAk. rok: 2010/2011

Předmět se zabývá širokým spektrem chemických senzorů a biosenzorů využívaných v lékařství a příbuzných oborech, principy převodu veličin, moderní konstrukcí a aplikacemi senzorů v diagnostice nemocí, a dále v analýzách a monitorování toxických a biologicky zajímavých látek. Dále předkládá vybrané senzory fyzikálních veličin jako průtokoměry, senzory tlaku a teploty.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Radimír Vrba, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Základní přehled o typech a principech senzorů používaných v lékařství, získání teoretických znalosti a praktických zkušeností v oboru senzoriky.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Předmět podrobně probírá pět základních principů převodu chemických a biochemických veličin u senzorů, které se používají v lékařství. Vedle základních principů jsou ukázány konstrukce moderních mikrosenzorů, vliv miniaturizace na parametry mikrosenzorů a aplikace v praxi.

1. Úvod, základní chemické senzory a biosenzory, definice, princip měření
2. Elektrochemické senzory a mikrosenzory, impedimetrické senzory
3. Potenciometrické senzory, pH senzory, Iontově selektivní senzory, ISFET senzory, LAPS biosenzory
4. Polarografické, voltametrické a amperometrické senzory.
5. Gravimetrické chemo- a biosenzory a mikrosenzory
6. Teplotní a kalorimetrické biosenzory
7. Optické chemo- a biosenzory a mikrosenzory
8. Fluorescenční chemo- a biosenzory a mikrosenzory, chemiluminescence, bioluminiscence
9. Speciální biosenzory, enzymové biosenzory, převodníky pro bioafinitní senzory
10. Imunosenzory, Elektrochemické biosenzory pro DNA
11. Fyzikální senzory - teplota, průtok, síla, tlak, vlhkost, magnetické senzory, Hallův jev

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout přehled základních fyzikálních chemických a biochemických principů a vlastností základních typů senzorů pro použití v lékařství, ale i při konstrukci analyzátorů a dalších lékařských přístrojů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Skládal, P.: Biosensory, Masarykova univerzita, Brno 2002 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BTBIO-A bakalářský

    obor A-BTB , 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, základní chemické senzory a biosenzory, definice, princip měření
2. Elektrochemické senzory a mikrosenzory, impedimetrické senzory
3. Konduktometrické chemosenzory, konduktometrické biosenzory
4. Potenciometrické senzory, ampérometrické senzory, pH senzory, polarografické senzory
5. Potenciometrické biosenzory a amperometrické biosenzory, bioelektrody
6. Iontově selektivní senzory, ISFET senzory, LAPS biosenzory
7. Speciální elektrochemické techniky - voltametrie, chronoamperometrie, rotační techniky
8. Kalorimetrické biosenzory, gravimetrické chemo- a biosenzory a mikrosenzory
9. Teplotní a optické chemo- a biosenzory a mikrosenzory
10. Fluorescenční chemo- a biosenzory a mikrosenzory, chemiluminescence, bioluminiscence
11. Speciální biosenzory, enzymové biosenzory, převodníky pro bioafinitní senzory
12. Imunosenzory, Elektrochemické biosenzory pro DNA
13. Fyzikální senzory - teplota, průtok, síla, tlak, vlhkost, magnetické senzory, Hallův jev

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jaromír Žák, Ph.D.
Ing. Zdeněk Pytlíček, Ph.D.
Ing. Jiří Sedláček

Osnova

1. Úvodní seznámení se základy měření, měřicími přístroji a laboratorními úlohami
2. Ultrazvukový senzor
3. Detekce plynů – O2 a CO2
4. Kalorimetrický senzor průtoku kapalin
5. Snímání otáček pomocí Hallova senzoru
6. Měření těžkých kovů potenciometrickou metodou
7. Měření pH roztoků, měření vodivosti vodných roztoků
8. Amperometrický biosenzor
9. Měření vlhkosti
10. Měření tlaku
11. Měření osvětlení
12. Měření teploty
13. Náhradní cvičení