Předmět: Fyzika a biofyzika

« Zpět
Název předmětu Fyzika a biofyzika
Kód předmětu KAZ/BFYL
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Bakalářský
Rok studia nespecifikován
Semestr Zimní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština
Statut předmětu nespecifikováno
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Páleníček Daniel, Ing. Ph.D.
  • Houdek Zdeněk, Ing.
Obsah předmětu
Přednášky 1. Biosignály a jejich aplikace. Druhy, původ a zpracování biosignálů. Senzory. 2. Biologické membrány a transport. 3. Radioaktivita. 4. Volné radikály a hmota. 5. Biologické účinky ionizujícího záření a jeho aplikace v diagnostice a terapii. 6. RTG záření a Výpočetní tomografie. 7. Ultrazvuk (UZ) - vlastnosti UZ, akustické rozhraní, aplikace UZ v diagnostice, typy UZ sond, Dopplerův jev a jeho využití při echografii cévního řečiště (Continuous wave a Pulse wave), aplikace UZ v terapii 8. Zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI). 9. - 11. Mechanika tekutin a základy reologie, biofyzika proudění tělních kapalin. Hydrodynamika - klasifikace kapalin, rovnice pro ideální a newtonovské kapaliny - rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, proudění ideálních kapalin, rovnice pro viskózní kapaliny - Navier - Stokesova rovnice, viskozita, proudění reálných kapalin, Hagen - Poiseuillův zákon, Stokesův zákon Základy reologie - vztah mezi deformací a namáháním (strain-stress křivka), rozdělení látek dle mechanických vlastností, dynamické namáhání, význam reologie, reologické rozdělení těles, reologická elementární tělesa a reologické modely, křivky toku Proudění tělních tekutin - srdce a převodní systém srdeční, srdeční cyklus - fáze a popis tlakových a objemových změn, kvantifikace srdeční činnosti, krev a krevní tlak, hydromechanické zákony významné pro popis průtoků a tlakových poměrů v krevním řečišti 12. Termodynamika. 13. Optika a biofyzika vidění - spektrum a vlastnosti elektromagnetického záření, šíření světla - lom a odraz světla, disperze světla, optická spektra, vlnová optika- interference, difrakce a polarizace světla, základy paprskové optiky, kvantová optika; stavba oka, optický systém oka, blízký a vzdálený bod, akomodační šíře, zraková ostrost, stavba sítnice, mechanismus funkce tyčinek a čípků, refrakční vady oka 14. Akustika a biofyzika slyšení - akustické vlnění, vlnění v bodové řadě - harmonický pohyb, interference vlnění, rychlost vlnění, energie vlnění, intenzita zvuku, akustická spektra, fyziologická akustika - výška zvuku, hlasitost; struktura a funkce ucha, mechanismus slyšení, audiometrie 15. Mikroskopy - světelné a elektronové. Cvičení 1. Základy teorie chyb - absolutní chyba, relativní chyba, hrubá chyba, systematické chyby, náhodné chyby, aritmetický průměr, standartní chyba aritmetického průměru, grafické zpracování výsledků měření. 2. Měření hmotnosti - váhy pákové, pružinové a torzní, tenzometrické 3. Měření hustoty - pyknometrická metoda, metoda ponorného tělíska, Mohrovy vážky 4. Měření viskozity - Newtonův zákon viskozity, rotační viskozimetry, tělískové viskozimetry, Stokesův zákon, výtokové a kapilární viskozimetry, Hagen - Poiseuillův zákon 5. Kalorimetrická měření - měrná tepelná kapacita, Dewarova nádoba, směšovací kalorimetr, elektrický kalorimetr 6. Elektrické dipóly 7. Elektrická měření neelektrických veličin 8. Měření lomu světla - refraktometrie - Snellův zákon, mezný úhel, Abbého refraktometr 9. Měření optické otáčivosti - polarimetrie - optická aktivita látek, kruhový polarimetr 10. Měření světelné absorpce - spektrofotometrie - Lambertův a Lambert - Beerův zákon, absorbance, spektrofotometr 11. Biometrická měření 12. Vliv velikosti molekuly na rychlost difúze 13. Biofyzika vidění 14. Audiometrie 15. Mikroskopická měření

Studijní aktivity a metody výuky
Přednáška, Cvičení
  • Kontaktní výuka - 75 hodin za semestr
  • Příprava na souhrnný test [6-30] - 20 hodin za semestr
  • Příprava na zkoušku [10-60] - 30 hodin za semestr
Předpoklady
Odborné znalosti
vysvětlit základní a odvozené jednotky fyzikálních veličin dle soustavy SI
Odborné dovednosti
interpretovat elementární fyzikální zákony
Obecné způsobilosti
bc. studium: rozpozná problém, objasní jeho podstatu, rozčlení ho na části,
Výsledky učení
Odborné znalosti
vysvětlí fyzikálně chemické základy měřících laboratorních metod nejčastěji používaných ve zdravotnických laboratořích
charakterizuje biologické procesy na základě fyzikálních dějů a zákonitostí
Odborné dovednosti
vypracovává spolehlivé měřící metody a metody zpracování výsledků
aplikuje základní disciplíny fyziky na fungování lidského organismu
Obecné způsobilosti
bc. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých,
Vyučovací metody
Odborné znalosti
Přednáška založená na výkladu,
Přednáška s demonstrací,
Výuka podporovaná multimédii,
Odborné dovednosti
Cvičení (praktické činnosti),
Laboratorní praktika,
Obecné způsobilosti
Laboratorní praktika,
Přednáška s demonstrací,
Hodnotící metody
Odborné znalosti
Test,
Ústní zkouška,
Odborné dovednosti
Ústní zkouška,
Demonstrace dovedností (praktická činnost),
Obecné způsobilosti
Ústní zkouška,
Doporučená literatura
  • GLASER, Roland. Biophysics: An Introduction. 2nd ed.. New York: Springer, 2012. ISBN 978-3-662-49596-4.
  • HEŘMAN, Petr. Biosignály z pohledu biofyziky. 1. vydání. Praha: Dúlos. 2006.
  • KUCHAŘOVÁ, Monika, Pavel BÁRTA a Veronika NOVÁKOVÁ. Praktická cvičení z biofyziky.. Praha: Karolinum, 2021. ISBN 978-80-246-4987-0.
  • NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA. Medicínská biofyzika.. Praha : Grada, 2019. ISBN 978-80-271-0209-9.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr