Optisk sensorering er blevet en hjørnesten i moderne biovidenskab og medicin, da lys kan undersøge biologiske systemer ikke-invasivt med høj følsomhed og høj rumlig og/eller tidsmæssig opløsning. Optiske sensorer bruger lys-stof-interaktioner til at detektere og kvantificere biologiske processer. Formålet med dette kursus er at støtte studerende i at designe optiske sensorer eller instrumenter til at måle mængder, der er relevante for biosensorer og sundhedsapplikationer. Hver enhed vil være motiveret af et eksempel fra den virkelige verden. Vi vil introducere designprocesrammer såsom V-modellen og dobbeltdiamantmodellen og diskutere, hvordan brugerbehov driver innovationsprocessen. Studerende vil anvende koncepter, herunder design og konstruktion af et optisk instrument, læsning og analyse af data fra deres instrument og fortolkning af den biologiske relevans af deres resultater. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• bruge et designprocesrammeværk, såsom v-modellen eller dobbeltdiamantmodellen, til at specificere designkrav til et biomedicinsk ingeniørprojekt.
• beskrive grundlæggende optiske principper og lys-vævsinteraktioner, f.eks. absorption, spredning, diffraktion, og hvordan disse påvirker vores evne til at bruge optik til måling af biologisk relevante størrelser.
• designe life science-instrumenter, der bruger optiske principper til at måle klinisk og biologisk relevante fysiske størrelser.
• konstruere og justere et optisk instrument.
• beregne optisk dæmpning gennem en prøve.
• måle størrelsen af ​​objekter ud fra et diffraktionsmønster.
• analysere den biologiske relevans af målte mængder.
• bruge generativ AI til kritisk at analysere resultaterne af et eksperiment.
• anvende statistisk analyse, såsom fejludbredelse, til at vurdere pålideligheden af ​​deres eksperimentelle resultater.
• kommunikere videnskabelige resultater i både et teknisk og et ikke-teknisk format.

Kurset dækker en række emner, der er nødvendige for et vellykket design af instrumenter, der bruger optiske principper til at måle fysiske størrelser. I dette praktiske kursus vil du gennemføre tre veldefinerede laboratorieøvelser i grupper på 3-4 studerende for at lære om, hvordan man udvikler og bruger optikbaseret instrumentering. Hver øvelse vil være knyttet til et instrument, der i øjeblikket er i udbredt brug inden for biologi eller medicin. Hvor det er muligt, vil eksterne talere præsentere relevansen af eksperimenterne for deres aktive forskningsarbejde. Efter hver øvelse vil den studerende kommunikere deres resultater i både skriftlige og mundtlige rapporter. Nogle eksempler på laboratorieøvelser kunne være:

1. Byg en pulsoximeter/PPG og brug din enhed til at måle din puls og blodets iltning

2. Mål størrelsen af ​​objekter ved hjælp af diffraktionsmønsteret, som det gøres i flowcytometri

3. Byg et simpelt spektrometer og mål absorptionsspektret af flere opløsninger for at identificere deres sammensætning, som det bruges til blodanalyse

4. Design og byg et smartphone-baseret endoskop ved hjælp af og billeddannende fiberbundt og karakteriser dets ydeevne 04. maj, 2026