CdSINGEGNERIA BIOMEDICA
Codice840II
CFU12
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Il corso e' diviso in due moduli. Modulo 1. Biomeccanica dei tessuti; Modulo 2. Meccanica 2.
Modulo 1
Obiettivo e' di costruire le conoscenze fondamentali riguardo il comportamento di tessuti biologici, i modelli che lo rappresentano tendendo conto anche della loro struttura e funzione. Il corso e' focalizzato su tessuti molli (soft tissues).
Modulo 2
Al termine del corso:
- lo studente avrà acquisito le conoscenze di base in merito alla dinamica dei sistemi vibranti a uno e due gradi di libertà liberi e forzati
- lo studente avrà compreso gli aspetti fondamentali di attrito, usura, lubrificazione e trasmissioni meccaniche
The course is divided in two modules. Module 1. BBiomechanics of Tissues; Modulo 2. Mechanics II.
Module 1
The objective is to build the fundamental knowledge regarding the behavior of biological tissues, the models that represent it, also considering their structure and function. The course is focused on soft tissues (soft tissues).
Module 2
At the end of the course:
- the student will know the fundamentals of dynamics of vibrating systems with one and two degrees of freedom
- the student will be acquainted with the fundamental aspects of friction, wear, lubrication, and mechanical transmissions
Modulo 1
Capacita' di descrivere la struttura e funzione dei tessuti e stimare i parametri meccanici (sforzo, deformazione, moduli viscoelastici, porosita' ecc) e fisiologici dei tessuti (battito, metabolismo).
Modulo 2
Le conoscenze dello studente saranno verificate mediante prova scritta. La prova orale è obbligatoria, a discrezione del docente, solo nel caso in cui la prova scritta risulti essere al limite della sufficienza (18/30)
Module 1
Ability to describe the structure and function of biological tissues and to estimate their mechanical (stress, deformation, viscoelastic modules, porosities, etc.) and physiological parameters (heart beat, metabolism).
Module 2
The student's knowledge will be assessed by means of a written test. An oral test is mandatory, at the discretion of the instructor, only when the result of the written test is close to the minimum passing grade (18/30)
Modulo 1
Per quanto riguarda il modulo “Biomeccanica dei tessuti”, al termine del corso lo studente, sarà in grado di eseguire analisi meccaniche semplici sul muscolo, sangue, cartilagine, legamenti, tendini, pelle. Avra' un apprezamento delle leggi allometriche e una solida comprensione della viscoelasticita e modelli a parametri concentrati.
Modulo 2
Al termine del corso:
- lo studente sarà in grado di risolvere problemi di vibrazioni libere e forzate di sistemi a uno e due gradi di libertà
- lo studente saprà utilizzare gli strumenti fondamentali per la modellazione e analisi di attrito coulombiano, usura, lubrificazione, trasmissioni meccaniche
Module 1
For the “Biomeccanica dei tessuti” module, at the end of the course the student will be able to perform simple mechanical analysis on muscle, blood, cartilage, ligaments, tendons, skin. He/she will have an insight of allometric laws and a solid understanding of viscoelasticity and models with concentrated parameters.
Module 2
At the end of the course:
- the student will be able to solve problems of free and forced vibrations for mechanical systems having one and two degrees of freedom
- the student will be able to use the basic tools for modeling/analyzing Coulomb's friction, wear, lubrication, and mechanical transmissions
Modulo 1
L'esame scritto richiede risoluzioni problematiche. Esame scritto finale: 50% teoria e 50% esercizi.
Modulo 2
Dopo aver sostenuto la prova scritta, gli studenti che, a discrezione del docente, dimostrano un adeguato livello di conoscenze/capacità sono esonerati dal sostenere la prova orale.
Module 1
The written exam requires solving problems. Final written exam: 50% theory and 50% exercises.
Module 2
Assessment criteria of skills
Those students who demonstrate sufficient knowledge of the course topics with the written test may skip the subsequent oral examination, at the discretion of the instructor.
Modulo 1
Nel modulo “Biomeccanica dei Tessuti”, i comportamenti che si ritiene lo studente possa acquisire sono:
- Sensibilità nei confronti della analisi e della risoluzione di problematiche legate al comportamento meccanico di tessuti biologici;
- Sensibilità nello svolgere esercizi legati alla stima di parametri meccanici e fisiologici dei tessuti e organi.
Modulo 2
Lo studente potrà acquisire le competenze e la conoscenza di strumenti che sono alla base della progettazione e dell'analisi di sistemi meccanici.
Module 1
In the “Biomeccanica dei Tessuti” module, the student can acquire the following competencies:
- Approach the analysis and resolution of problems related to the mechanical behavior of biological tissues;
- Approach problems related to the estimation of mechanical and physiological parameters of tissues and organs.
Module 2
The student will be able to use tools and acquire competences underlying the design and analysis of mechanical systems
Modulo 1
I comportamenti saranno verificati tramite:
- Domande rivolte agli studenti nel corso delle lezioni frontali, per verificare l’acquisizione e il consolidamento dei concetti trattati;
- Svolgimento di esercizi in classe;
- Esercizi in gruppi.
- Esame scritto
Modulo 2
I comportamenti saranno verificati mediante un'attenta analisi degli elaborati scritti, rivolgendo particolare attenzione all'impostazione del processo risolutivo. In certi casi una verifica più approfondita potrà essere effettuata mediante prova orale.
Module 1
I comportamenti saranno verificati tramite
- Domande rivolte agli studenti nel corso delle lezioni frontali, per verificare l’acquisizione e il consolidamento dei concetti trattati;
- Svolgimento di esercizi in classe;
- Esercizi in gruppi.
-
Assement through:
- Questions addressed to students during the lectures, to verify the acquisition and consolidation of the concepts treated;
- Classwork and group work;
- Written exam.
Module 2
Behaviors will be assessed through a careful analysis of how the solution of the written exam has been conceived, formulated and carried out, possibly complemented by an oral examination
Modulo 1
Sono necessarie conoscenze consolidate di base di fisica e matematica. Sono inoltre utili, anche se non strettamente necessarie, conoscenze relative a meccanica, chimica e biochimica.
Modulo 2
Gli argomenti principali dei corsi di Fisica, Analisi Matematica, Algebra Lineare e tutti quelli di MECCANICA I sono di fondamentale importanza per poter seguire il corso in modo proficuo
Module 1
Consolidated basic physics and mathematics knowledge is needed. Knowledge of mechanics, chemistry and biochemistry is also useful, even if not strictly necessary.
Module 2
The main topics from Physics, Calculus, Linear Algebra and all topics of MECCANICA I are definitely important to profitably attend the course
Attività didattiche:
- Frequentando lezioni
- Lavoro di gruppo
Metodi di insegnamento:
- Lezioni
- Apprendimento a base di attività / apprendimento basato sui problemi / apprendimento basato sulla ricerca
Presenza: consigliato
Educational activities:
- Attending lessons
- Teamwork
Teaching methods:
- Lessons
- Activity-based learning / problem-based learning / research-based learning
Presence: recommended
Modulo 1
Biomeccanica dei Tessuti
- Viscoelasticita' e modelli a parametri concentrati
- Struttra e proprieta' di incomprimibilita' della matrice extra cellulare
- Proprieta meccaniche delle proteine strutturali collagene e elastina
- Reologia del sangue sia in vasi di grande calibro che il comportamento Farehus
- Struttura e proprieta' meccaniche dei vasi
- Struttura e proprieta' meccaniche del muscolo striato
Modulo 2
Approfondimento delle problematiche delle vibrazioni libere e forzate di sistemi a un grado di libertà. Vibrazioni libere e forzate di sistemi a due gradi di libertà. Attrito statico, dinamico e di rotolamento. Rendimento meccanico. Leggi fondamentali dell'usura e della lubrificazione. Trasmissioni meccaniche: aspetti fondamentali di ingranaggi, camme, giunti, freni.
Module 1
Biomeccanica dei Tessuti
- Viscoelasticity and lumped parameter models
- Structure and mechanical properties of the extracellular matrix
- Mechanical properties of collagen and elastin as structural proteins
- Rheology of the blood both in lagreg and small conduits
- Structure and mechanical properties of blood vessels
- Structure and mechanical properties of striated muscle
- Allometry and biological scaling
Module 2
Free and forced vibrations of one- and two-degrees-of-freedom systems. Static, kinetic, and rolling friction. Mechanical efficiency of machines. Fundamental laws of wear and lubrication. Mechanical transmissions: fundamental aspects of gears, cams, joints, brakes.
Moduli 1
Ampio materiale sul sito del corso.
Libro consigliato: Biomeccanica. Analisi multiscelta di tessuti biologici. Patron Editore di A. Redaelli (a cura di), F. Montevecchi (a cura di).
Modulo 2
Testi principali:
- Ciulli, Elementi di Meccanica, Pisa University Press
- Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, Meccanica Applicata alle Macchine. Patron Editore
Module 1
Extensive material on the course website.
Textbook: Biomeccanica. Analisi multiscelta di tessuti biologici. Patron Editore di A. Redaelli (a cura di), F. Montevecchi (a cura di).
Module 2
Bibliography
Main textbooks:
- Ciulli, Elementi di Meccanica, Pisa University Press
- Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, Meccanica Applicata alle Macchine. Patron Editore
Modulo 1
L'esame è scritto e consiste in una prova di 60-120 min, con 50% di domande teoriche/qualitative e 50% di esercizi quantitativi
L'iscrizione sul portale esami.unipi.it.
Modulo 2
Prova scritta e eventuale orale
Module 1
The exam is written and consists of a 2 to 2.5 hour test, with 50% theoretical / qualitative questions and 50% quantitative exercises
Registration via the exam.unipi.it portal is required.
Module 2
Written test and possible oral examination
Modulo 1
http://www.centropiaggio.unipi.it/course/meccanica-dei-tessuti-biologici.html-0