Student Jan Žemlička se ve své bakalářské práci zabýval návrhem interdigitálních elektrod pro elektrochemickou impedanční spektroskopii, zejména se zabýval jejich citlivostí v závislosti na jejich geometrii pro účely měření růstu buněčných kultur. V úvodu práce student poskytuje velice dobře zpracovanou rešerši současného stavu a aplikací při různých buněčných měření.
Student nejdříve navrhnul sadu vzájemně porovnatelných senzorů, které podrobil EM simulaci v Ansys Maxwell. Výsledkem simulací je posouzení jejich citlivosti na základě dosažené intenzity elektrického pole na hranách jednotlivých elektrod (fingers). Citlivost jednotlivých senzorů porovnal metrikou hloubky vniku, přičemž sám na základě rešerše stanovil mezní hodnoty intenity elektrického pole, ke které metriku vztáhnul. V Tabulce 2.4 nastínil možné buněčné linie, které jsou na FEKT dostupné a bylo by možné na nich poté citlivost jednotlivých senzorů ověřit. K takovému kroku ale nedošlo, protože nebylo možné senzory v požadovaných rozměrech (desítky mikrometrů) fyzicky vyrobit, protože na její výrobu nebylo možné sehnat finance. Bylo tak přistoupeno k náhradnímu plánu výroby o něco větších elektrod na klasické DPS s povrchovou úpravou.
V dalším kroku student navrhnul měřící fixturu kompatibilní pro čtyřsvorkové připojení k impedančnímu analyzátoru E4990A, kde každá měřící elektroda je řízena analogovým multiplexorem, přičemž kalibrace se provádí až na fixtuře s důrazem co nejkratší cesty od kalibrační roviny k měřenému vzorku. Volbu multiplexorů doložil opět rešerší. Pozdější měření ukázalo, že kalibrace je dostatečně přesná. Fixturu realizoval na DPS, osadil a oživil. Bohužel, výrobce dodal DPS pouze s jedním senzorem, zbylé 4 elektrody byly odleptané, což považuji za velice neprofesionální přístup výrobce. DPS při návrhu prošla DRC kontrolou nastavenou přesně podle požadavků výrobce. Měření tak mohlo být bohužel provedeno pouze na jednom senzoru, což není vinou studenta.
V rámci měření pan Žemlička provedl několik experimentů na jediném povedeném vzorku. Provedl měření impedance destilované vody a fyziologického roztoku a zaměřil se na vliv stejnorměrné složky budícího signálu. Na měřených datech demosntruje drift impedance způsobený polarizačními ději, které odstartovalo zejména přivedení DC složky signálu.
Nakonec student provedl extrakci dat a nafitoval náhradní model. Zde bych vytknul slabiny práce. Student se mohl pokusit nafitovat více různých náhradních modelů, například Randlesův model s Warburgovou impedancí. Získal by tak přehled o tom, jak moc je jeho model fyzikálně správný. V ideálním případě by pro relevanci získaných dat mohl doložit citlivostní analýzu a případně k jednotlivým extrahovaným parametrům intervaly spolehlivosti.
Studen pracoval samostatně, nad zadáním uvažoval a obecně je práce napsaná velice precizně a na vysoké formální úrovni. Zadání bylo splněno, ostatní věci nebylo možné z pozice studenta ovlivnit. Navrhuji hodnocení B/89 bodů. Points proposed by supervisor: 89

Práce studenta Jana Žemličky je zaměřena na návrh biosenzoru pro měření pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie specifikované pro vzorky biologické povahy. Z toho důvodu jsou použity interdigitální elektrody. Student poměrně detailně popisuje požadavky na elektrody v této oblasti impedančních měření. Úvodní části práce tak velmi dobře shrnují základy této oblasti. Práce obsahuje řadu názorných modelových situací rozložení el. pole konkrétních elektrodových systémů s využitím elektromagnetických simulačních nástrojů (Ansys). Některé vyrobené senzory nemohly být vyzkoušeny z důvodu nedodržení deklarovaných parametrů výrobcem JLCPCB a některé interdigitální fingery (nejmenších rozměrů pro nejlepší rozlišení) se odleptaly. Nechápu, že takto odfláknutý produkt byl výrobcem vůbec shledán finální a hoden k odeslání zákazníkovy. Zvážil bych reklamaci, pokud se návrh stále pohyboval v rámci výrobcem deklarovaných limitů. V práci uváděná přesnost měření impedance analyzátoru E4990A je pravděpodobně značně přehnaná. Nejedná se o jedno číslo, ale existuje síť nomogramů podle velikosti impedance a kmitočtu. Reference [50] na extrakční skript není správná. Měla by vést na publikaci, kde byl použit nebo uveden (alespoň princip), ne na USB disk. Proč nebyl v kapitole 3.4 použit kompletní double Cole model ukázaný a použitý např. v:

https://ieeexplore.ieee.org/document/5642494

https://ieeexplore.ieee.org/document/10971635

Ten by možná umožnil získat věrohodnější hodnoty kapacit. V tomto případě asi již dostatečný počet stupňů volnosti pravděpodobně dovolil měřená data fitnout i uspořádáním méně vystihujícím reálnou situaci. Toto vysvětlení však v práci uvedeno není. V obr. 3.11 zjevně uvedený model na vysokých kmitočtech nestačí.

Doporučoval bych používat méně přebraných ilustrací. V česky psaném textu by mělo být použito i českých poznámek a popisů v obrázcích. Některé zkratky nejsou definovány při jejich prvním použití v textu. Seznam symbolů a zkratek je taktéž neobsahuje. Doporučil bych vyznačení směru kmitočtu v Nyquistově zobrazení impedance. Jinak je práce precizně napsaná, ilustrace jsou velmi kvalitní, jsou použity aktuální literární zdroje (problematika je vysoce aktuální) a student se v problematice zřejmě dobře orientuje. Navrhuji hodnocení B/85b. Topics for thesis defence:

1. Definice ZCPE (1.3) uvádí C jako kapacitu, což není úplně správně. Tento parametr nemá pouze rozměr kapacity. Dokážete vysvětlit?
2. Lze využít pro MUX/DEMUX standardní obvody HCF4051 neb 4052?
3. Lze z impedančního průběhu destilované vody a znalosti geometrie elektrod spočítat relativní permitivitu (jakou hodnotu by šlo ve vašem případě získat)?
4. V obr. 3.6 je vidět, že v oblasti kmitočtů nad 10 kHz již převažuje značná nepřesnost ve fázové charakteristice. Bylo by možné odstranit tyto jevy zvýšením budící úrovně bez vlivu na další aspekty měření?

Points proposed by reviewer: 85