Õppeaine annab ülevaate mikroelektromehaanilistest süsteemidest biomeditsiinis, täpsemalt automatiseeritud laboritehnika rakendustes. Vaadeldavad rakendused hõlmavad sensoreid ja täiturmehhanisme ning nende võrke. Vaadeldakse mikroelektromehaanika valmistamist (prototüübid ja masstootmine) ning selle kasutamist uudsete analüüsi- ja diagnostika ülesannete lahendamisel teadus-arendustöös ja tööstuses. Laboratoorsetes töödes antakse praktilised juhised nimetatud süsteemide väljatöötamiseks, valmistamiseks, simuleerimiseks, testimiseks ja kasutamiseks mõõtmisteks teadus-arendustöös.

Lectures aim to provide an introductory overview of biomedical microelectromechanical systems (BioMEMS) applied to cutting edge miniaturized laboratory automation. This includes sensors and actuators and their networks in BioMEMS. Furthermore, technological aspects such as fabrication (from prototype fabrication to mass production) and applications in both research and industry (in novel analytical and diagnostic tasks) will be covered. Labs aim to provide hands-on tutorials on how such systems are designed, fabricated, simulated, tested and used for measurements in research.

Kursuse läbinud üliõpilane:
- tunneb mikrofluiidika teooriat ja simulatsioonide tegemist, selgitab sensorite ja biosensorite valmistamise peamisi printsiipe;
- selgitab mikroelektromehaanika seadmete tööpõhimõtteid, sh sensorite, täiturite ja nende võrkude tehnoloogiat;
- oskab välja töötada ja valmistada mikroelektromehaanika prototüüpe teadus-arendustöö tarbeks;
- mõistab mikroelektromehaanika eksperimentaaalset rakendamist ja mõõtemeetodeid ning on suuteline iseseisvalt jätkama oma teadmiste süvendamist valdkonnas.

After the course the student:
- possesses the necessary theoretical foundation (basics of fluid mechanics, simulations, principles of fabrication etc.);
- understands the working principle of BioMEMS devices (sensors, actuators, their networks and the underlying technology);
- is able to design and fabricate BioMEMS prototypes for research;
- understands the experimental applicability and measurement methodology of BioMEMS and be capable to continue independent specialization in the field.

Kursus koosneb 4 moodulist:
1. Hüdromehaanika alused ja prototüüpimine (materjalid ja prototüüpide valmistamine)
2. Simulatsioonid ja digitaalsed kaksikud, kõrgtasemelised valmistustehnoloogiad ja masstootmine (multufaasne voolamine ja piiskade mikrofluiidika, masstootmise materjalid ja meetodid, jmt)
3. Sensorid ja täiturid, nende võrgud ja adaptiivne automatiseerimine (sensorite ja täiturite tüübid ning tööpõhimõtted, võrgustandardid, jmt)
4. Rakendused teadus-arendustöös ja tööstuses (analüütika ja diagnostika, kasutus kommertstoodetes ja tulevikuväljavaated)

Igale moodulile järgneb semnar, kus tudengid esitavad lühikokkuvõtte mooduli temaatikast. Igas moodulis on teemale vastavad praktikumid, kus moodulis õpitut rakendada.

The course consists of 4 modules, which are:
1. Basic theory and prototype fabrication (fluid mechanics, structural materials, rapid prototyping etc.)
2. Advanced theory, simulations and digital twins, advanced fabrication and mass production (multiphase flows and droplet microfluidics, materials and methods used in mass production etc.)
3. Sensors and actuators, networks and adaptive automation (sensor and actuator types and working principles, relevant standards to networking etc.)
4. Applications in research and industry (analytical and diagnostics applications, case studies of commercial products and future perspective)

Each module is followed up by a seminar where students present a mini-review on topics related to the modules. Each module also has corresponding labs that help put knowledge gained during lectures into practice.

-

-

-

-

1. Introduction to BioMEMS. By Folch, Albert. 2016
2. Fundamentals and Applications of Microfluidics, Third Edition. By Nam-Trung Nguyen, Steven T. Wereley. 2019

-