ECTS - University of Pisa
Modulo di fenomeni di trasporto biologico
Comprendere le basi delle equazioni di trasporto a partire da statiche di fluido e fenomeni di superficie (angolo di contatto, tensione superficiale) alle equazioni di Navier Stokes per semplici fluidi e trasporto di calore. Descrivere il trasporto di massa usando la prima e la seconda legge di Ficks (uniaxial). Inoltre dimostrerà la conoscenza sul trasporto di elettroliti e il trasporto delle membrane (attivo e passivo). Apprezzate come queste equazioni e fenomeni possono essere applicati al corpo umano (flusso sanguigno, emofiltrazione, trasporto nutriente).
Modulo di Bioingegneria Chimica
Capire le equazioni di base delle reazioni chimiche (ordine zero, primo ordine, Micheles Menten). Acquisire conoscenze sui sistemi fisiologici naturali, modellarli e progettare la sostituzione dell'apparecchiatura. Modella il rene, il polmone, il cuore, il pancreas e la sua relazione con il fegato e definire e ottimizzare i principali parametri di un dialisi, di un ossigenatore, di un cuore artificiale e di un infusore di insulina.
Module of Biological transport phenomena
Understand the basics equations of transport starting from fluid statics and surface phenomena (contact angle, surface tension) to Navier Stokes equations for simple fluids and heat transport. Describe mass transport using Ficks first and second law (uniaxial). Will also demonstrate knowledge on electrolyte transport , and membrane transport (active and passive). Appreciate how these equations and phenomena can be applied to the human body (blood flow, hemofiltration, nutrient transport).
Module di Chemical Bioengineering
Understand the basic equations of chemical reactions (zero order, first order, Micheles Menten). Acquire knowledge on the natural physiological systems, model them and to design equipment replacement. Model kidney, lung, heart, pancreas and its relationship with liver and to define and optimise the principal parameters of a dialyser, of an oxygenator, of an artificial heart and of an insulin infuser.
Fenomeni di trasporto biologico
Lo studente deve dimostrare la capacità di risolvere semplici problemi unidimensionali usando le basi Navier Stoke / Fick / equazioni di conservazione. Lo studente dovrebbe dimostrare la capacità di eseguire analisi dimensionali e avere una solida comprensione della rilevanza dei fenomeni di trasporto, superfici e reazione ai sistemi biologici. Lo studente dovrebbe essere in grado di eseguire semplici calcoli sul trasferimento di calore nel corpo.
Bioingegneria chimica
Lo studente dovrebbe essere in grado di stimare il tasso di consumo di ossigeno nel corpo e illustrare la differenza tra zero, prima e seconda reazione. Lo studente dovrebbe dimostrare la capacità di modellare il diverso sistema biologico descritto durante la classe e di ottimizzare i dispositivi medici in base a diverse condizioni fisiologiche e patologiche di un paziente.
Biological Transport Phenomena
The student must demonstrate the ability to solve simple one dimensional problems using basic Navier Stoke/Fick/conservation equations. The student should demonstrate the ability to perform dimensional analysis, and have a solid understanding of the relevance of transport, surface and reaction phenomena to biological systems. The student should be able to perform simple calculations on heat transfer in the body.
Chemical Bioengineering
The student should be able to estimate the rate of oxygen consumption in the body, and illustrate the difference between zero, first and second order reactions. The student should demonstrate the ability to model the different biological system described during the class, and to optimise the medical devices on the basis of different physiological and pathological conditions of a patient.
Per quanto riguarda il modulo “Fenomeni di trasporto Biologico”, al termine del corso lo studente, sarà in grado di eseguire analisi dimensionali e avere una solida comprensione della rilevanza dei fenomeni di trasporto, superfici e reazione ai sistemi biologici.
Per quanto riguarda il modulo “Bioingegneria Chimica”, al termine del corso lo studente, sarà in grado di modellare il diverso sistema biologico descritto durante la classe e di ottimizzare i dispositivi medici in base a diverse condizioni fisiologiche e patologiche di un paziente.
With regard to the module "Biological Transport Phenomena", at the end of the course the student will be able to perform dimensional analysis and have a solid understanding of the importance of transport phenomena, surfaces and reaction to biological systems.
As for the " Chemical Bioengineering" module, at the end of the course, the student will be able to model the different biological system described in the classroom and to optimize medical devices according to different physiological and pathological conditions of a patient.
metodi:
• Esame orale finale
• Esame scritto finale
Ulteriori informazioni:
L'esame scritto richiede risoluzioni problematiche. 50% SCRITTO, 50% orale
Methods:
Further information:
The written exam requires problem solving. 50% WRITTEN, 50% oral
Nel modulo “Fenomeni di trasporto Biologico”, i comportamenti che si ritiene lo studente possa acquisire sono:
Nel modulo “Bioingegneria Chimica”, i comportamenti che si ritiene lo studente possa acquisire sono:
In the "Biological Transport Phenomena" module, the behaviors that the student thinks can be acquired are:
In the module "Chemical Bioengineering", the behaviors that students feel is able to acquire are:
Per entrambi i moduli, gli strumenti utilizzati per accertare l’acquisizione dei comportamenti attesi saranno:
For both modules, the tools used to ascertain the expected behavior acquisition are:
Per seguire il corso in modo proficuo, non sono richieste conoscenze specialistiche da parte degli studenti. Tuttavia, sono necessarie conoscenze consolidate di base di fisica e matematica. Sono inoltre utili, anche se non strettamente necessarie, conoscenze relative a meccanica, elettronica, ed alla biologia.
To profitably attend this course, no specialistic knowledge is required. However, consolidated competences of physics and mathematics are needed. In addition, useful (even if not strictly needed) competences concern mecahnics, electronics, and biology.
Attività didattiche:
Frequentando lezioni
lavoro di gruppo, tesina
Presenza: consigliato
Metodi di insegnamento:
lezioni
Apprendimento a base di attività / apprendimento basato sui problemi / apprendimento basati sulla ricerca
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Modulo di Fenomeni di trasporto Biologico
Relazioni di conservazione, viscosità, fluidi newtoniani, flusso laminare, derivazione di Poiselulle, Bernoulli, trasferimento di massa,
tensione superficiale. Kinetica delle reazioni. Analisi dimensionale. Le equazioni di trasferimento di calore (conduzione, radiazione, convezione ed evaporazione) e la loro applicazione alla regolazione metabolica umana.
Modulo di Bioingegneria Chimica
Cinetica enzimatica, reazioni di emoglobina e ossigeno, equazioni di reazione del ligando del recettore. Modello della fisiologia renale, del ciclo Henle, del trasporto e della diffusione di sali, proteine, di secrezione. Parametri di un rene naturale e progettazione e modellizzazione di un dializzatore. Modello della fisiologia polmonare, del trasporto del gas, dell'ossigenazione del sangue in condizioni fisiologiche e patologiche. Definizione dei principali parametri di un polmone naturale e progettazione e modellizzazione di un ossigenatore. Modello della fisiologia del cuore, definizione dei suoi parametri principali e progettazione e modellizzazione della pompa cardiaca, cuore artificiale e pacemaker. Modello della fisiologia epatica del pancreas, metabolismo del glucosio insulino.
Biological Transport Phenomena
Conservation relations, viscosity, Newtonian fluids, laminar flow, derivation of Poiselulle, Bernoulli, Mass transfer, Nernst, surface tension. Kinetics of reactions. Dimensional analysis. Heat transfer equations (conduction, radiation, convection and evaporation) and their application to human metabolic regulation.
Chemical Bioengineering
Enzyme kinetics, haemoglobin and oxygen reactions, receptor ligand reaction equations. Model of kidney physiology, of Henle loop, of transport and diffusion of salts, protein, of secretion. Parameters of a natural kidney and design and modelling of a dialyser. Model of Lung physiology, of gas transport, of blood oxygenation in physiological and pathological conditions. Definition of principal parameters of a natural lung and design and modelling of an oxygenator. Model of heart physiology, definition of its principal parameters and design and modelling of cardiac pump, artificial heart and pacemaker. Model of pancreas-liver physiology,glucose insulin metabolism.
per Fenomenti di trasporto Biologico
Fenomeni di Trasporto Mauri R. For Chemical Bioengineering D.O. Cooney , Biomedical Engineering Principles, Marcel Dekker ed., New York.
Appunti disponibili sul sito del corso (http://www.centropiaggio.unipi.it/course/fenomeni-di-trasporto-biologico)
per Bioingegneria Chimica
Biomedical engineering principles, David O. Cooney, Marcel Dekker, New York
appunti forniti dal docente
for Biological TRANSPORT PHENOMENA Fenomeni di Trasporto Mauri R. For Chemical Bioengineering D.O. Cooney , Biomedical Engineering Principles, Marcel Dekker ed., New York
For Chemical Bioengineering
Biomedical engineering principles, David O. Cooney, Marcel Dekker, New York
Materials furnished by the professor
Non ci sono variazioni per studenti non frequentanti.
There are no variations for students that do not attend the course.
metodi:
Fenomeni
• Esame scritto finale: scritto con domande teoriche e esercizi
• Esame orale finale: al superamento dello scritto, breve orale
Bioingegneria Chimica
• Esame orale finale
• Esame scritto finale
Ulteriori informazioni:
L'esame scritto richiede risoluzioni problematiche. 50% SCRITTO, 50% orale
L’esito complessivo dell’esame viene calcolato tenendo conto delle votazioni conseguite nei due moduli, e quindi il peso da attribuire alla lode, eventualmente conseguita in uno dei due moduli, terrà conto del loro andamento congiunto.
Methods:
Further information:
The written exam requires problem solving. 50% WRITTEN, 50% oral
http://www.centropiaggio.unipi.it/course/bioingegneria-chimica.html
http://www.centropiaggio.unipi.it/course/fenomeni-di-trasporto-biologico
http://www.centropiaggio.unipi.it/course/bioingegneria-chimica.html
http://www.centropiaggio.unipi.it/course/fenomeni-di-trasporto-biologico
Nessuna nota aggiuntiva
No additional notes
