Diplomová práce se zabývá slitinami s tvarovou pamětí, a to především slitinou NiTi. Tato slitina je v práci použita ve formě tenkého drátu k výrobě tlakových senzorů typu Belt, které využívají jejich jedinečných vlastností. Hlavním cílem práce bylo zjistit základní elektrické a mechanické charakteristiky vlákna a na jejich základě navrhnout vhodnou biomedicínskou aplikaci. Výsledky měření charakteristik vlákna ukázaly jejich výjimečné vlastnosti, které jsou vhodné pro použití v tlakových senzorech typu Belt. Senzory byly použity ke snímání polohy pacienta na nemocničním lůžku.
Anotace v angličtině
The thesis deals with shape memory alloys, especially NiTi alloy. This NiTi alloy is used in the form of a thin wire to produce pressure sensors "Belt" that use their unique properties. The main aim of work was to determine the basic electrical and mechanical characteristics of the NiTi fiber. Based on characteristics was design a suitable biomedical application. The results of measuring the characteristics of the fiber showed their exceptional properties, which are suitable for use in "Belt" sensors. Sensors were used to monitoring patients in hospital bed.
Klíčová slova
Slitiny s tvarovou pamětí, slitina NiTi, biomedicínský sensor, tenzometr
Klíčová slova v angličtině
Shape memory alloys, NiTi alloy, biomedical sensor, strain gauge sensor
Rozsah průvodní práce
69
Jazyk
CZ
Anotace
Diplomová práce se zabývá slitinami s tvarovou pamětí, a to především slitinou NiTi. Tato slitina je v práci použita ve formě tenkého drátu k výrobě tlakových senzorů typu Belt, které využívají jejich jedinečných vlastností. Hlavním cílem práce bylo zjistit základní elektrické a mechanické charakteristiky vlákna a na jejich základě navrhnout vhodnou biomedicínskou aplikaci. Výsledky měření charakteristik vlákna ukázaly jejich výjimečné vlastnosti, které jsou vhodné pro použití v tlakových senzorech typu Belt. Senzory byly použity ke snímání polohy pacienta na nemocničním lůžku.
Anotace v angličtině
The thesis deals with shape memory alloys, especially NiTi alloy. This NiTi alloy is used in the form of a thin wire to produce pressure sensors "Belt" that use their unique properties. The main aim of work was to determine the basic electrical and mechanical characteristics of the NiTi fiber. Based on characteristics was design a suitable biomedical application. The results of measuring the characteristics of the fiber showed their exceptional properties, which are suitable for use in "Belt" sensors. Sensors were used to monitoring patients in hospital bed.
Klíčová slova
Slitiny s tvarovou pamětí, slitina NiTi, biomedicínský sensor, tenzometr
Klíčová slova v angličtině
Shape memory alloys, NiTi alloy, biomedical sensor, strain gauge sensor
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
Rešerše materiálů s tvarovou pamětí se zaměřením na NiTi
Popis žíhaného NiTi vlákna
Zjistit změny odporu v závislosti na deformaci a změně teploty NiTi vlákna
Zjistit změny odporu v závislosti na deformaci a změně teploty NiTi senzoru
Návrh biomedicínské aplikace NiTi snímače
Teoretická východiska (včetně výstupu z kvalifikační práce):
Slitiny s tvarovou pamětí jsou charakteristické svými mimořádnými vlastnostmi, které jsou využívány v technologiích snímání. Jednou z těchto slitin je slitina niklu a titanu tzv. Nitinol. Právě ona je důležitým prvkem pro výrobu senzorů využitých v praktickém měření diplomové práce, které si klade za cíl zjistit vlastnosti snímače. Tyto vlastnosti budou podkladem pro následný návrh využití snímače v biomedicínské aplikaci. Výstupem kvalifikační práce bude vytvoření článku připraveného k publikaci v odborném periodiku.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
Jaká je odporová závislost na deformaci NiTi vlákna?
Jaká je odporová závislost na deformaci a změně teploty využitých snímačů?
Jaké charakteristické fyzikální vlastnosti mají navrhnuté tenzometry?
Metoda:
Experimenty, laboratorní měření.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Technika práce: experimenty.
Vyhodnocení dat: Data budou zpracována v programech LabVIEW a Matlab. Text bude zpracován programem Microsoft Word.
Místo a čas realizace výzkumu:
Místo: Laboratoře CXI Technické univerzity v Liberci,
Čas: září 2020- listopad 2020
Vzorek:
Rozsah práce:
Rozsah diplomové práce činí 70-90 stran (tzn. 1/3 teoretická část, 2/3 výzkumná část).
Forma zpracování kvalifikační práce:
Tištěná a elektronická.
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
Rešerše materiálů s tvarovou pamětí se zaměřením na NiTi
Popis žíhaného NiTi vlákna
Zjistit změny odporu v závislosti na deformaci a změně teploty NiTi vlákna
Zjistit změny odporu v závislosti na deformaci a změně teploty NiTi senzoru
Návrh biomedicínské aplikace NiTi snímače
Teoretická východiska (včetně výstupu z kvalifikační práce):
Slitiny s tvarovou pamětí jsou charakteristické svými mimořádnými vlastnostmi, které jsou využívány v technologiích snímání. Jednou z těchto slitin je slitina niklu a titanu tzv. Nitinol. Právě ona je důležitým prvkem pro výrobu senzorů využitých v praktickém měření diplomové práce, které si klade za cíl zjistit vlastnosti snímače. Tyto vlastnosti budou podkladem pro následný návrh využití snímače v biomedicínské aplikaci. Výstupem kvalifikační práce bude vytvoření článku připraveného k publikaci v odborném periodiku.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
Jaká je odporová závislost na deformaci NiTi vlákna?
Jaká je odporová závislost na deformaci a změně teploty využitých snímačů?
Jaké charakteristické fyzikální vlastnosti mají navrhnuté tenzometry?
Metoda:
Experimenty, laboratorní měření.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Technika práce: experimenty.
Vyhodnocení dat: Data budou zpracována v programech LabVIEW a Matlab. Text bude zpracován programem Microsoft Word.
Místo a čas realizace výzkumu:
Místo: Laboratoře CXI Technické univerzity v Liberci,
Čas: září 2020- listopad 2020
Vzorek:
Rozsah práce:
Rozsah diplomové práce činí 70-90 stran (tzn. 1/3 teoretická část, 2/3 výzkumná část).
Forma zpracování kvalifikační práce:
Tištěná a elektronická.
Seznam doporučené literatury
ACKERMANN, Michal. 2015. Fatigue Properties of Shape Memory Alloys with Regard to Their Use in Medicine: Únavové vlastnosti slitin s tvarovou pamětí s ohledem na jejich využití v medicíně. Liberec. Disertační práce. Technická univerzita v Liberci. Dostupné také z: https://knihovna-opac.tul.cz/media-viewer?rootDirectoryfile=115618
BANERJEE, Tanvi et al. 2014. Monitoring patients in hospital beds using unobtrusive depth sensors. 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. ISBN 978-1-4244-7929-0. Dostupné z: doi:10.1109/EMBC.2014.6944972
CASTANY, P. et al. 2016. Deformation Mechanisms and Biocompatibility of the Superelastic Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-0.5N Alloy. Shape Memory and Superelasticity. 2(1), 18-28. ISSN 2199-384X. Dostupné také z: https://link.springer.com/article/10.1007/s40830-016-0057-0
CHEN, H. R. 2010. Shape memory alloys: manufacture, properties and applications. New York: Nova Science Publishers. ISBN 978-16-074-1789-7.
ĎAĎO, Stanislav a Marcel KREIDL. 1996. Senzory a měřicí obvody. Praha: ČVUT. ISBN 80-01-01500-9.
HANUŠ, Jaroslav et al. 2014. Snímač tlaku a/nebo síly [patent]. Technická univerzita v Liberci a Fyzikální ústav AV ČR, udělen 2014 11 5. CZ304873.
JÄHNE-RADEN N. et al. 2019. INBED: A Highly Specialized System for Bed-Exit-Detection and Fall Prevention on a Geriatric Ward. Sensors (Basel).19(5), 1017. DOI 10.3390/s19051017. Dostupné také z: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6427137/
MIYAZAKI, Shuichi. 2016. A Focus on Biomedical Shape Memory and Superelastic Alloys. Shape Memory and Superelasticity. 2(1), 2-2. ISSN 2199-384X.
NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA. 2019. Medicínská biofyzika. 2. vyd. Praha: Grada. ISBN 978-80-271-0209-9.
SEDLÁK, Bedřich a Ivan ŠTOLL. 2017. Elektřina a magnetismus. Praha: Karolinum. ISBN 978-80-246-3146-2.
SUN, Qingping et al. 2017. Advances in Shape Memory Materials. Springer: In Commemoration of the Retirement of Professor Hisaaki Tobushi. Switzerland: Springer. ISBN 978-3-319-53305-6.
Seznam doporučené literatury
ACKERMANN, Michal. 2015. Fatigue Properties of Shape Memory Alloys with Regard to Their Use in Medicine: Únavové vlastnosti slitin s tvarovou pamětí s ohledem na jejich využití v medicíně. Liberec. Disertační práce. Technická univerzita v Liberci. Dostupné také z: https://knihovna-opac.tul.cz/media-viewer?rootDirectoryfile=115618
BANERJEE, Tanvi et al. 2014. Monitoring patients in hospital beds using unobtrusive depth sensors. 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. ISBN 978-1-4244-7929-0. Dostupné z: doi:10.1109/EMBC.2014.6944972
CASTANY, P. et al. 2016. Deformation Mechanisms and Biocompatibility of the Superelastic Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-0.5N Alloy. Shape Memory and Superelasticity. 2(1), 18-28. ISSN 2199-384X. Dostupné také z: https://link.springer.com/article/10.1007/s40830-016-0057-0
CHEN, H. R. 2010. Shape memory alloys: manufacture, properties and applications. New York: Nova Science Publishers. ISBN 978-16-074-1789-7.
ĎAĎO, Stanislav a Marcel KREIDL. 1996. Senzory a měřicí obvody. Praha: ČVUT. ISBN 80-01-01500-9.
HANUŠ, Jaroslav et al. 2014. Snímač tlaku a/nebo síly [patent]. Technická univerzita v Liberci a Fyzikální ústav AV ČR, udělen 2014 11 5. CZ304873.
JÄHNE-RADEN N. et al. 2019. INBED: A Highly Specialized System for Bed-Exit-Detection and Fall Prevention on a Geriatric Ward. Sensors (Basel).19(5), 1017. DOI 10.3390/s19051017. Dostupné také z: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6427137/
MIYAZAKI, Shuichi. 2016. A Focus on Biomedical Shape Memory and Superelastic Alloys. Shape Memory and Superelasticity. 2(1), 2-2. ISSN 2199-384X.
NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA. 2019. Medicínská biofyzika. 2. vyd. Praha: Grada. ISBN 978-80-271-0209-9.
SEDLÁK, Bedřich a Ivan ŠTOLL. 2017. Elektřina a magnetismus. Praha: Karolinum. ISBN 978-80-246-3146-2.
SUN, Qingping et al. 2017. Advances in Shape Memory Materials. Springer: In Commemoration of the Retirement of Professor Hisaaki Tobushi. Switzerland: Springer. ISBN 978-3-319-53305-6.
Přílohy volně vložené
1 CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.