Baví tě fyzika, elektronika nebo práce s daty a chceš, aby tvůj výzkum nekončil v šuplíku? V FBGLab vyvíjíme optovláknové senzory, které monitorují tramvaje v ulicích Ostravy, měří dech pacientů v magnetické rezonanci nebo sledují stav konstrukcí. Hledáme doktorandy, kteří tyto technologie posunou dál.
Vypsaná témata disertačních prací
Témata jsou vypsána ve studijním programu P0914FEI0005 – Biomedicínské inženýrství na Fakultě elektrotechniky a informatiky VŠB-TUO. Zaměření lze po domluvě přizpůsobit.
Téma 1P0914FEI0005 · Biomedicínské inženýrstvíFBGNeuronové sítěVitální funkce
Optovláknové senzory pro monitorování vitálních funkcí s potlačením pohybových artefaktů pomocí neuronových sítí
Optovláknové senzory na bázi Braggovských mřížek (FBG) umožňují neinvazivní snímání srdeční a dechové aktivity člověka i v prostředích, kde konvenční elektrické senzory selhávají (např. magnetická rezonance). Hlavním omezením jejich klinického nasazení jsou pohybové artefakty, které amplitudou často řádově převyšují fyziologický signál a klasické filtrační metody je nedokáží spolehlivě oddělit. Cílem dizertační práce je výzkum a vývoj FBG senzoru optimalizovaného z hlediska přenosu fyziologického signálu a metod založených na neuronových sítích pro potlačení pohybových artefaktů tak, aby bylo možné spolehlivě určovat vitální funkce i při pohybu monitorované osoby.
- Simulace a studium vlivu konstrukce FBG senzoru (materiál a tvar zapouzdření, způsob uchycení k tělu) na přenos srdeční a dechové aktivity a pohybových artefaktů do senzoru; určení konstrukčních parametrů, které zlepšují odstup fyziologického signálu od pohybových artefaktů.
- Návrh a realizace FBG senzorů na základě výsledků simulací a jejich experimentální porovnání z hlediska kvality snímaného signálu při různých typech pohybu monitorované osoby.
- Návrh neuronové sítě pro potlačení pohybových artefaktů v FBG signálu a získání srdeční a dechové složky, včetně hodnocení spolehlivosti výsledku; porovnání s klasickými metodami zpracování signálu.
- Výzkum využití více FBG senzorů v jednom vlákně pro zlepšení potlačení pohybových artefaktů a stanovení mezí, do kterých lze vitální funkce při pohybu ještě spolehlivě určit.
Téma 2P0914FEI0005 · Biomedicínské inženýrstvíFBGChytré textilieNeuronové sítě
Textilně integrované optovláknové senzory pro kontinuální monitorování vitálních funkcí
Integrace optovláknových senzorů na bázi Braggovských mřížek (FBG) přímo do textilií a oděvů otevírá cestu k dlouhodobému, nerušivému monitorování srdeční a dechové aktivity bez nutnosti připevňovat senzory na tělo. Textilní prostředí však přináší specifické problémy: vlákno je namáháno při pohybu a údržbě oděvu, přenos signálu z těla závisí na poloze senzoru a přiléhavosti textilie a měření je ovlivněno teplotou a vlhkostí. Cílem dizertační práce je výzkum způsobů integrace FBG senzorů do textilních struktur, rozmístění více senzorů v oděvu a metod zpracování signálu s využitím neuronových sítí, které umožní spolehlivě určovat vitální funkce z chytrého oděvu při běžné činnosti nositele.
- Výzkum a porovnání způsobů integrace FBG senzorů do textilní struktury (všití, vetkání, laminace, textilní kanálky) z hlediska citlivosti na srdeční a dechovou aktivitu, mechanické odolnosti a opakovatelnosti měření po opakovaném nošení a údržbě oděvu.
- Studium vlivu umístění senzorů na těle a přiléhavosti textilie na kvalitu snímaného signálu; návrh rozmístění více FBG senzorů v oděvu tak, aby byl fyziologický signál dostupný při různých polohách a činnostech nositele.
- Výzkum vlivu teploty a vlhkosti na FBG senzory v textilní struktuře a návrh metody kompenzace těchto vlivů, aby bylo možné dlouhodobé měření bez nutnosti kalibrace.
- Návrh metody založené na neuronových sítích pro rozpoznání činnosti nositele a výběr nebo kombinaci signálů z více senzorů v oděvu pro spolehlivé určení tepové a dechové frekvence.
Téma 3P0914FEI0005 · Biomedicínské inženýrstvíDASBezkontaktní monitoringNeuronové sítě
Distribuované akustické snímání (DAS) pro monitorování pohybu a vitálních funkcí osob v péči
Distribuované akustické snímání (DAS) umožňuje pomocí jediného optického vlákna snímat vibrace podél celé jeho délky, a to bez nutnosti umisťovat na tělo jakýkoli senzor. Vlákno uložené v podlaze, lůžku nebo matraci tak může bezkontaktně zachytit kroky, pád, neklid na lůžku, ale také dechové a srdeční aktivity ležící osoby. V biomedicíně je tato technologie dosud téměř nevyužitá a nejsou známy její možnosti ani meze. Cílem dizertační práce je výzkum využití DAS pro bezkontaktní monitorování pohybu a vitálních funkcí osob v nemocničním nebo domácím prostředí, včetně způsobu uložení vlákna a metod zpracování signálu s využitím neuronových sítí.
- Studium přenosu vibrací vyvolaných lidským tělem (chůze, pád, pohyb a dýchání na lůžku) do optického vlákna v závislosti na způsobu jeho uložení (podlaha, rám lůžka, matrace) a stanovení, které projevy těla je DAS systém schopen zachytit a s jakou citlivostí.
- Výzkum metod zpracování DAS signálu pro lokalizaci osoby, rozlišení více osob v prostoru a potlačení rušivých vibrací z okolí.
- Návrh neuronové sítě pro rozpoznání událostí důležitých pro péči o osobu (chůze, pád, opuštění lůžka, neklid) z DAS signálu a ověření její spolehlivosti v reálném prostředí.
- Výzkum možností určení dechové a srdeční frekvence ležící osoby z DAS signálu a stanovení mezí, za kterých je toto určení ještě spolehlivé.
Co u nás získáš
Výzkum s reálným dopadem
Naše řešení jsou chráněna patenty a licencována firmám z praxe.
Publikace v prestižních časopisech
Výsledky publikujeme v IEEE Access, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement nebo APL Photonics.
Zapojení do projektů
Pracuješ v projektech TAČR, MPO a dalších poskytovatelů a poznáš, jak se výzkum řídí a financuje.
Špičkové vybavení
Interrogátory FBG senzorů, systémy distribuovaného měření (DTS/DAS), svářečky vláken, laditelný laser a 3D tisk.
Jak se přihlásit
1. Ozvi se nám
Napiš na marcel.fajkus@vsb.cz, krátce se představ a napiš, co tě zajímá. Rádi tě provedeme laboratoří.
2. Domluvíme téma
Společně vybereme nebo upravíme téma disertační práce podle tvých zájmů.
3. Podej přihlášku
Přihlášku podáš do doktorského studijního programu na FEI VŠB-TUO podle termínů přijímacího řízení fakulty.
Máš zájem?
Nemusíš mít hotovou představu – stačí zájem o věc a chuť zkoušet nové věci.