Nazwa przedmiotu:
Bioprzepływy
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Adam Piechna
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Wariantowe
Kod przedmiotu:
BIPR
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
1) Liczba godzin bezpośrednich 32, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) konsultacje - 2 godz. ; 2) Praca własna studenta 30 godziny: a) przygotowanie do kolokwiów - 15 godz. ; b) zapoznanie z literaturą - 15 godz. ; Suma 62 (2 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 32, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) konsultacje - 2 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstaw mechaniki płynów, Znajomość podstaw fizjologii, Znajomość podstaw anatomii, Podstawowa znajomość analizy matematycznej, Podstawowa znajomość równań fizyki matematycznej
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Umiejętność logicznego myślenia, formułowania i rozwiązywania zagadnień hemodynamicznych, zrozumienie różnych mechanizmów krążenia
Treści kształcenia:
Równanie ciągłości dla płynów ściśliwych i nieściśliwych, równania statyki, kinematyki i dynamiki płynów (równanie Naviera-Stokesa), równanie Bernoulliego i jego praktyczne wykorzystanie w układzie krążenia, przepływy ustalone i pulsujące cieczy lepkich nieściśliwych w kanałach o przekroju okrągłym i eliptycznym. Objętość wyrzutowa serca, natężenie przepływu krwi, chwilowe i średnie ciśnienie tętnicze w krążeniu dużym i małym, mechanizm powietrzni, podatność naczyń, szybkość rozchodzenia się fali tętna. Płyny niutonowskie i nieniutonowskie: modele reologiczne krwi, wpływ wartości hematokrytu na właściwości krwi. Właściwości hierarchicznej i sieciowej topologii naczyń; drzewa naczyniowe krążenia dużego i małego; zasada minimum wydatkowania energii w systemach biologicznych; fraktalne modele drzew naczyniowych, sieciowa struktura naczyń mikrokrążenia, krążenie oboczne; zespoły podkradania. Wymiary naczyń, pulsacja przepływu, formowanie się profili prędkości, krętość osi naczyń, zmienność pola przekroju poprzecznego naczyń, rozwidlenia i połączenia naczyń, nieniutonowskie właściwości krwi, laminarny bądź turbulentny charakter przepływu, znaczenie oddziaływań hemodynamicznych na lokalizacje zmian miażdżycowych i tętniaków. Zasady formułowania modeli fizycznych i elektrycznych różnych zjawisk przepływowych, bezwymiarowe liczby dynamicznego podobieństwa przepływów biologicznych, analogie mechano-elektryczne. Właściwości biofizyczne ściany naczyniowej, rozchodzenie się fali tętna w drzewie tętniczym, zjawisko odbicia fal i jego konsekwencje, wskaźnik kostkowo-ramienny. Przepływ w układzie żył powierzchownych, głębokich i przeszywających oraz metody ich badania, rola i budowa zastawek żylnych, mechanizm zapadania się żył, nadciśnienie w obrębie żył, żylaki. Metody opisu przepływu w ośrodku porowatym, prawa filtracji, zjawiska dyfuzji. Hipoteza Monro-Kelliego, rola i podstawowe parametry krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego i sposoby ich wyznaczania, modele krążenia PMR.
Metody oceny:
Ocena jest średnia ważoną z dwóch kolokwiów przeprowadzonych odpowiednio w połowie i na końcu semestru.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Cieślicki K.: Hydrodynamiczne uwarunkowania krążenia mózgowego, Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001; 2. Jaroszyk F.: Biofizyka, PZWL, Warszawa 2002; 3. Podstawy fizjologii”, pod redakcją M. Tafil-Klawe i J. Klawe, PZWL, Warszawa 2009; 4. G.A. Truskey, Transport Phenomena in Biological Systems, Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, 2004.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty przedmiotowe

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt BIPR_2st_W01
Posiada wiedzę w zakresie fizyki, w tym w zakresie mechaniki klasycznej, elektrodynamiki, optyki, mechaniki kwantowej oraz fizyki statystycznej w zakresie typowym dla uniwersytetu technicznego, ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb inżynierii biomedycznej w zakresie mechaniki płynów, termodynamiki i biofizyki molekularnej oraz fizyki radiacyjnej.
Weryfikacja: Kolokwia
Efekt BIPR_2st_W02
Posiada podstawową wiedzę w zakresie anatomii i fizjologii człowieka
Weryfikacja: kolokwia

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt BIPR_2st_U01
Potrafi posługiwać się zdobytą wiedzą z zakresu matematyki w analizie podstawowych problemów fizycznych i technicznych.
Weryfikacja: kolokwia