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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 096253 - FENOMENI DI TRASPORTO NEI SISTEMI BIOLOGICI
Docente Dubini Gabriele Angelo
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (401) INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ096253 - FENOMENI DI TRASPORTO NEI SISTEMI BIOLOGICI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ096253 - FENOMENI DI TRASPORTO NEI SISTEMI BIOLOGICI

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Nome insegnamento:        Fenomeni di trasporto nei sistemi biologici (ING-IND/34)

 

N° Crediti:                           10

 

Programma insegnamento:

 

 

Obiettivi dell’insegnamento

Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi gli strumenti teorici e numerici per la descrizione e la comprensione dei fenomeni di trasporto che avvengono nei sistemi biologici (con particolare attenzione al sistema cardiovascolare, a quello renale e a quello respiratorio del corpo umano), nei principali dispositivi artificiali che operano su fluidi biologici e nelle diverse applicazioni biotecnologiche. Il corso intende, inoltre, sviluppare negli allievi le capacità di identificare, di formulare correttamente e di risolvere problemi che si incontrano nelle applicazioni innovative in campo biomedico. Durante il corso verranno, infine, illustrate applicazioni a dispositivi artificiali reali e ad alcuni sistemi biologici per illustrare aspetti più propriamente progettuali.

 

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

Generalità dei fenomeni di trasporto: il trasporto di massa diffusivo e convettivo nei fluidi e nei mezzi porosi; conservazione della massa, della quantità di moto, delle specie chimiche e dell’energia, in regime stazionario e variabile.

Trasporto di massa attivo e passivo attraverso membrane porose e continue, biologiche e sintetiche, sia sottili sia spesse; rilascio controllato di farmaci.

Flussi e equilibri osmotici e elettrochimici. Diffusione facilitata attraverso membrane tramite carrier specifici o dovuta a condizioni fluidodinamiche particolari.

Aspetti fluidodinamici generali: reologia dei fluidi non newtoniani; modelli di turbolenza; fenomeni di efflusso; perdite di carico concentrate e distribuite nei condotti.

Fluidodinamica nei grandi vasi sanguigni: moto in regime pulsatile; il moto dei fluidi in presenza di biforcazioni e grandi curvature; cenni agli effetti della propagazione dell’onda di pressione; la sollecitazione alla parete dei vasi; fluidodinamica nei vasi collassabili.

L'approccio multiscala ai problemi biofluidodinamici complessi.

Microcircolazione: la reologia del sangue nella microcircolazione; il moto del globulo rosso nei capillari.

Fluidodinamica nelle vie respiratorie.

Fenomeni di trasporto nei vasi sanguigni e nelle vie aeree: la cinematica delle particelle in riferimenti euleriano e lagrangiano, il trasporto di fasi disperse e di cellule, gli aerosol.

Microfluidodinamica e dispositivi microfluidici per applicazioni biotecnologiche.

 

Le esercitazioni consistono nella risoluzione numerica ex cathedra di problemi di calcolo delle grandezze di trasporto che rappresentano le principali tipologie che si incontrano nelle applicazioni dell’ingegneria biomedica. Sono, inoltre, previsti lo svolgimento a squadre di un progetto basato sull’utilizzo di programmi di calcolo Ansys/Comsol e l’analisi critica di una lavoro di letteratura, con la redazione di relazioni tecniche da consegnare durante il semestre e che contribuiranno alla formazione della votazione finale.

 

Attività di laboratorio

Non sono previste attività di laboratorio sperimentale.

 

Prerequisiti

Non vi sono prerequisiti particolari, ad eccezione di una buona preparazione di base (a livello di corsi di laurea triennale) in matematica, fisica tecnica e biomeccanica.

 

Altre informazioni

-

 

Bibliografia

Note del corso.

Per integrazioni, approfondimenti e consultazione:

R.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, John Wiley & Sons, New York, Rev. 2nd edition, 2002

R.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, Fenomeni di trasporto, Ambrosiana, Milano, 1979

E.L. Cussler, Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge University Press, 1997

Y. C. Fung, Biomechanics: Circulation, Springer-Verlag, New York, 2nd edition, 1997.

 

Ore Lezione = 64, Ore Esercitazione = 32, Ore Laboratorio = 0.

 

Transport Phenomena in Biological Systems

The course aims at providing students with theoretical and numerical tools useful to describe and understand the transport phenomena occurring in the biological systems - particularly in the human cardiovascular, renal and respiratory systems - as well as in the most important categories of fluidic devices for biomedical and biotechnological applications. The course also aims at developing problem formulation and solving skills that enable effective expertise for addressing novel biomedical applications.

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Note Sulla Modalità di valutazione
 

Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaR.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot,, Transport Phenomena, Editore: John Wiley & Sons, New York, Anno edizione: 2002
Risorsa bibliografica facoltativaR.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, Fenomeni di trasporto, Editore: Ambrosiana, Milano, Anno edizione: 1979
Risorsa bibliografica facoltativaE.L. Cussler, Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 1997
Risorsa bibliografica facoltativaY. C. Fung, Biomechanics: Circulation, Springer-Verlag, Editore: New York, Anno edizione: 1997

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
66.0
esercitazione
27.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.2 / 1.6.2
Area Servizi ICT
04/06/2020