► TÝM ► VÝZKUM ► PUBLIKACE ► KONTAKT
► KDO JSME
|
Náš tým se orientuje na základní a aplikovaný výzkum aplikací elektromagnetického (EM) pole v medicíně a biologii. A dále výzkum a vývoj aplikací v oblasti EM používaných pro nové průmyslové technologie chránící životní prostředí. Výzkumné zájmy našeho týmu můžeme definovat jako studium interakcí EM pole s hmotou, se zaměřením na interakce EM pole s biologickými systémy, zejména pak s lidským tělem. Studiem těchto interakcí se snažíme identifikovat biologické účinky EM pole na člověka. A to zejména pozitivní účinky, které lze využít v medicíně k vývoji nových terapií. Jednou z našich výzkumných priorit je výzkum a vývoj mikrovlnných technologií pro mikrovlnnou hypertermii, která je využívána pro léčbu nádorových onemocnění. Dále sledujeme výzkum negativních biologických účinků EM pole na člověka. A studujeme také základní principy toho, jak mohou být EM pole generována v samotných biologických systémech. Výsledky studií interakce EM pole s hmotou lze také využít pro vývoj nových ekologických průmyslových technologií, zejména pro bez-emisní mikrovlnné ohřevy a vysoušení různých typů materiálů. K naší práci používáme především SW nástroj Sim4Life, vytvořený speciálně pro studium interakcí EM pole s lidským tělem. Naši studenti mají ale přístup i k dalším SW produktům, jak např. Comsol Multiphysics, CST Studio, FEKO, IE3D a Microwave Office. Výsledky numerických simulací pak ověřujeme experimentálně v naší laboratoři. |
|
► STRUČNÁ HISTORIE TÝMU
|
Již od vzniku katedry EM pole v roce 1972 se její vědečtí pracovníci věnovali otázce biologických účinků EM polí (prof. Tysl, prof. Vokurka, doc. Coufalová a další). V oblasti léčebných aplikací EM pole působíme od roku 1981, kdy prof. Jan Vrba (tehdy odborný asistent) zaznamenal novou iniciativu v oblasti léčby rakoviny, tzv. mikrovlnnou hypertermii. A našel lékaře z Lékařské fakulty Univerzity Karlovy a z Radioterapeutického ústavu (RÚ) v Praze, kteří měli zájem zahájit klinické aplikace hypertermie. Náš tým poté pro RÚ vyvinul mikrovlnný hypertermický systém a první klinické aplikace mikrovlnné hypertermie v Československu začaly v roce 1982. Byl to začátek dlouhé spolupráce našeho týmu s lékaři v oblasti výzkumu aplikací EM pole pro léčbu nádorových onemocnění. Počátkem 90. let jsme naši výzkumnou činnost rozšířili do oblasti ekologických průmyslových technologií pro bezemisní mikrovlnné ohřevy a vysoušení různých druhů materiálů. Na naší výzkumné práci se vždy významně podíleli naši bývalí diplomanti a doktorandi. Ve spolupráci s naším týmem obhájilo své diplomové práce více než 150 studentů. A někteří z nich pak u nás pokračovali v doktorském studiu, úspěšně obhájeno bylo 16 disertačních prací. A i nadále máme velký zájem o studenty, kteří by měli zájem v našem výzkumném týmu pracovat. Nabízíme zajímavá témata zaměřená na perspektivní EM technologie v medicíně i průmyslu. |
Kontakt
Katedra elektromagnetického pole, FEL, České vysoké učení technické v Praze
Technická 2, 166 27 Praha 6, Česká republika
Prof. Jan Vrba, , +420 603 714 097
► TÝM
 |
Jan Vrba
• koordinace výzkumné činnosti EM-Med týmu |
 |
Milan Polívka
• interakce anténních struktur s pokožkou |
 |
Ladislav Oppl
• lékařské aplikace v oboru EM |
 |
Milan Švanda
• antény vhodné pro umístění na těle |
 |
Milan Babák
• výzkum a vývoj aplikátorů pro léčebné aplikace EM pole |
|
Jesus Cumana
• výzkum a vývoj léčebných aplikací EM pole |
► VÝZKUM
Tým EM-Med se zaměřuje na výzkum a vývoj v následujících oblastech:
První (a historicky nejstarší) oblastí naší výzkumné činnosti jsou lékařské aplikace EM pole. Těžištěm naší práce v této oblasti je vývoj nových vyzařovacích struktur (tzv. aplikátorů) pro mikrovlnnou termoterapii a zejména pro její aplikace ve fyzioterapii (tzv. diatermie pro léčbu revmatických onemocnění), onkologii (tj. hypertermie při léčbě rakoviny), urologii (při benigní hyperplazii prostaty) a kardiologii (termoablace při srdečních arytmiích a fibrilacích). A dále poskytujeme fyzikální a technické konzultace týmům lékařů, kteří aplikují mikrovlnnou termoterapii v klinické praxi, zejména lékařům Ústavu radiační onkologie (Fakultní nemocnice Bulovka), kde léčba onkologických pacientů s hypertermií probíhá již od roku 1982. Druhou oblastí našeho výzkumu je teoretický základ nových perspektivních diagnostických metod založených na měření koeficientu odrazu a prostupu (resp. zeslabení) EM vln ve studované oblasti. Využívá toho, že různé typy biologických tkání mají různé hodnoty dielektrických parametrů. Třetí důležitou oblastí naší činnosti jsou expoziční komory pro experimentální výzkum účinků EM pole na biologické systémy. A to jak pro výzkum tzv. tepelných, tak i netepelných účinků. Tyto expoziční komory, resp. expoziční systémy, jsou přizpůsobeny požadavkům příslušných biologických a lékařských institucí. Např. pro výzkum tepelných účinků EM pole jsme vyvinuli technické vybavení pro Mikrobiologický ústav AV ČR. Expoziční komora pro výzkum netepelných účinků EM pole byla vyvinuta podle požadavků LF UK v Plzni. Čtvrtou oblastí našeho výzkumu je studium principů, pomocí kterých mohou být EM pole generována v biologických systémech. Ve spolupráci s Ústavem fotoniky a elektroniky AV ČR se podílíme na vývoji extrémně citlivého systému pro měření signálů vyzařovaných biologickými nanostrukturami, založeného na studiu a analýze těchto nanostruktur. Za páté se zabýváme také výzkumem a vývojem perspektivních průmyslových technologií založených na využití EM pole, které je přínosné pro ochranu životního prostředí, např. ohřev a sušení materiálů energeticky úspornými mikrovlnnými metodami. Další zkoumanou oblastí je interakce vyzařujících struktur, jako jsou antény nebo elektromagnetické odražeče, s biologickou tkání lidského těla. Cílem výzkumu je vytvořit obecné postupy návrhu vyzařujících struktur, které je možné umístit v těsné blízkosti tkáně, aniž by byly jejich vlastnosti degradovány a příliš mnoho energie vnikalo do vlastní tkáně. Součástí této oblasti je také návrh implantovatelných antén, které mohou efektivně pracovat uvnitř tkáně včetně využití systémů bezdrátového napájení pro zvýšení komunikačního dosahu apod. Poslední výzkumnou oblastí, které se tým EM-Med věnuje, je vývoj čipových i bezčipových transpondérů ve spojení se senzory pro bezkontaktní snímání nejen biologických veličin. Nedílnou součástí je opět vývoj struktur tak, aby je bylo možné efektivně umístit v komplexním prostředí blízkosti biologické tkáně.Lékařské aplikace elektromagnetického pole
Výzkum nových perspektivních diagnostických metod
Expoziční komory pro experimentální výzkum účinků EM pole na biologické systémy
Studium principů, pomocí kterých mohou být EM pole generována v biologických systémech
Vývoj perspektivních průmyslových technologií založených na využití EM pole
Výzkum interakce biologické tkáně s vyzařujícími strukturami
Vývoj senzorů pro bezkontaktní snímání biologických veličin
► ORGANIZACE MEZINÁRODNÍCH VĚDECKÝCH KONFERENCÍ A SEMINÁŘŮ
Náš tým byl v minulých letech několika mezinárodními vědeckými společnostmi pověřen organizací významných vědeckých konferencí a seminářů, které se konaly zde v Praze:
- ESHO 2007 – Annual Meeting of European Society for Hyperthermia Oncology (ve spolupráci s European Society for Hyperthermia Oncology, web: http://esho.info).
- PIERS 2007 – Progress in Electromagnetic Research (ve spolupráci s Electromagnetics Academy, web: http://emacademy.org).
- MAREW 2008 – Český a Slovenský mikrovlnný týden 2008 (ve spolupráci s Československou sekcí IEEE, web: https://www.ieee.cz).
- ISMOT 2011 – Mezinárodní symposium o mikrovlnné a optické technologii.
- Workshop COST TD 1301 „My Wave“, 2013.
- Workshop COST BM 1306 „EMF-MED“, 2014.
- PIERS 2015 – Progress in Electromagnetic Research (ve spolupráci s Electromagnetics Academy, web: http://emacademy.org).
- EuMCE 2019 – European Microwave Conference in Central Europe (ve spolupráci s European Microwave Association, web: https://eumwa.org)
► PUBLIKACE
Časopisecké publikace
2021–2025
- M. Polívka, M. Švanda, Class of Platform-Tolerant High Encoding Capacity Chipless RFID Tags for EAN/GTIN Encoding, IEEE IoT journal, 2023, přijato k publikaci.
- M. Svanda, J. Machac, M. Polivka: Constrains of Using Conductive Screen-Printing for Chipless 2 RFID TAGs with Enhanced RCS Response, Appl. Sci., 2023, 13, 148.
- H. Ayadi, J. Machac, M. Svanda, N. Boulejfen, L. Latrach: Proof of Concept of Reconfigurable Solvent Vapor Sensor Tag with Wireless Power Transfer for IoT Applications, Appl. Sci., 2022, 12, 10266.
- M. Polivka, V. Hubata-Vacek, M Svanda, Harmonic Balance / Full-Wave Analysis of Wearable Harmonic Transponder for IoT Applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 70, issue 2, pp. 977-987, Feb. 2022.
- Cumana Morales, J., Vrba J., VRBA J. Computer-aided design methodology for inductive compensated microwave class-E power amplifier, International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, 2021, 31(12).
2016–2020
- O. Fišer, et al., Temperature dependent dielectric spectroscopy of muscle tissue phantom, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 2020, 2020 885-891.
- J. Pokorný, J. Pokorný, J. Vrba, Electromagnetic communication between cells through tunneling nanotubes, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 2020, 12(9), 831-838.
- J. Kracek, M. Svanda, K. Hoffmann, Scalar method for reading of chipless RFID tags based on limited ground plane backed dipole resonator array, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 67, no. 11, pp. 4547-4558, Nov. 2019.
- M. Svanda, M. Polivka, J. Havlicek, J. Machac, D. H. Werner, Platform tolerant, high encoding capacity dipole array-plate chipless RFID tags, IEEE Access, vol. 7, pp. 138707-138720, Aug. 2019.
- O. Fišer, et al., Microwave non-invasive temperature monitoring using UWB radar for cancer treatment by hyperthermia, Progress In Electromagnetics Research, 2018, 2018(162), 1-14.
- T. Martan, et al., Refractometric Detection of Liquids Using Tapered Optical Fiber and Suspended Core Microstructured Fiber: A Comparison of Methods. Applied Optics, 2017, 56(9), 2388-2396.
- J. Macháč, M. Polívka, M. Švanda, J. Havlíček, Reducing mutual coupling in chipless RFID tags composed of U-folded dipole scatterers, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 58, no. 11, pp. 2723-2725, 2016.
- J. Havlíček, M. Švanda, J. Macháč, M. Polívka, Improvement of reading performance of frequency domain chipless RFID transponders, Radioengineering, vol. 25, no. 2, pp. 1-11, 2016.
- M. Polívka, J. Havlíček, M. Švanda, J. Macháč, Improvement in robustness and recognizability of RCS response of U shaped strip-based chipless RFID tags, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2016.
- J. Kraček, M. Švanda, M. Mazánek, J. Macháč, Implantable semi-active UHF RFID tag with inductive wireless power transfer, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 15, 2016.
- M. Švanda, M. Polívka, On-body semi-electrically-small tag antenna for UHF RFID platform-tolerant applications, IET Microwaves, Antennas and Propagation, vol. 10, no. 6, pp. 631-637, 2016.
- J. Pokorný, et al., Energy Parasites Trigger Oncogene Mutation, International Journal of Radiation Biology, 2016, 2016(4), 1-15.
- O. Fišer, I. Merunka, J. Vrba, Waveguide Applicator System for Head and Neck Hyperthermia Treatment, Journal of Electrical Engineering & Technology, 2016, 11(6), 1744-1753.
2011–2015
- M. Švanda, M. Polívka, Matching technique for an on-body low-profile coupled-patches UHF RFID tag and for sensor antennas, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, no. 5, pp. 2295-2301, 2015.
- M. Polívka, M. Švanda, Stepped impedance coupled-patches tag antenna for platform-tolerant UHF RFID applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, no. 9, pp. 3791-3797, 2015.
- M. Švanda, M. Polívka, Illustration of the impedance behaviour of extremely low profile coupled shorted-patches antennas for UHF RFID of people, International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2014, no. 2014, art. no. 712790, pp. 1-10, 2014.
- M. Chovanec, et al. Does Attempt at Hearing Preservation Microsurgery of Vestibular Schwannoma Affect Postoperative Tinnitus?, BioMed Research International, 2015.
- >D. Havelka, M. Cifra, O. Kučera, Multi-mode electro-mechanical vibrations of a microtubule: In silico demonstration of electric pulse moving along a microtubule, Applied Physics Letters, 2014, 104(24), 243702-1-243702-4.
- T. Dřížďal, et al. Waveguide-based Applicators for Superficial Hyperthermia Treatment: is Tuning Really Required?, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 2013, 6(27), 682-690.
- H. Dobšíček-Trefná, et al. Design of a Wideband Multi-channel System for Time Reversal Hyperthermia, International Journal of Hyperthermia, 2012, 28(2), 175-183.
- B. Vrbová, J. Vrba, Microwave Thermotherapy in Cancer Treatment: Evaluation of Homogeneity of SAR Distribution, Progress In Electromagnetics Research, 2012, 129 181-195.
