ingegneria biomedica

L’insegnamento vuole sviluppare la capacità da parte dello/a studente/ssa di visualizzare un problema usando un approccio geometrico per la soluzione, e di comprendere argomenti logico deduttivi sottolineando il ruolo delle ipotesi, ad esempio, tramite la costruzione di esempi e controesempi. Lo/a studente/ssa acquisisce strumenti e tecniche che permettono di operare con enti geometrici (vettori nel piano e nello spazio, rette, piani, coniche e quadriche) e algebrici (sistemi di equazioni lineari, matrici, polinomi, autovalori, autovettori, spazi vettoriali e loro trasformazioni). Lo/a studentessa acquisisce inoltre la capacità di collegare aspetti geometrici ed algebrici dello stesso problema. Infine egli/ella acquisisce le competenze necessarie per trattare numericamente, anche mediante l’utilizzo di un calcolatore, tutte quelle situazioni in cui i metodi algebrici non sono applicabili con “carta e penna� (ad esempio, risoluzione di un sistema lineare con un numero elevato di incognite ed equazioni). In particolare, lo/a studente/ssa impara a identificare un ente geometrico/algebrico, a riconoscerne le proprietà teoriche e a individuare e applicare il metodo algebrico/numerico più opportuno per il suo trattamento. L’implementazione e l’applicazione dei metodi numerici viene effettuata tramite il software MATLAB, di cui verrà appresa la sintassi di base.

L’insegnamento di Algebra Lineare e Geometria ha due obiettivi principali. Il primo è presentare argomenti di base di algebra lineare e geometria analitica, usando la geometria come motivazione, educando lo studente a pensare in modo geometrico, e quindi sviluppare l'intuizione, e a seguire il ragionamento logico deduttivo utilizzando un linguaggio formale appropriato. Il secondo obiettivo è presentare agli studenti i concetti fondamentali di alcuni metodi numerici di base dell’algebra lineare e la loro implementazione in ambiente Matlab, software numerico ormai ampiamente diffuso nel campo dell’ingegneria. In questo modo si vuole mostrare come gli aspetti teorici, simbolici e numerici interagiscono tra loro.

• Vettori nel piano e nello spazio e loro operazioni. Prodotto scalare, prodotto vettoriale e prodotto misto. Rette e piani nello spazio. Proiezioni ortogonali. • Matrici e loro operazioni. Matrici fortemente ridotte per righe. Sistemi di equazioni in forma matriciale e loro risoluzione con applicazioni geometriche. Equazioni matriciali, calcolo dell’inversa di una matrice. Determinanti. • Spazi vettoriali: definizioni, esempi ed applicazioni. Sottospazi vettoriali. Operazioni notevoli fra sottospazi. • Combinazioni lineari e dipendenza lineare. Metodo degli scarti. Basi di uno spazio vettoriale. Dimensione di uno spazio vettoriale. Dimensione di un sottospazio vettoriale finitamente generato. • Lo spazio vettoriale dei polinomi. La formula di Grassmann. • Applicazioni lineari. Immagine di un’applicazione lineare. Applicazioni lineari iniettive e suriettive. Isomorfismi. • Matrice di un’applicazione lineare. Endomorfismi e matrici quadrate. • Autovalori e autovettori. Autospazi di endomorfismi e di matrici. Polinomio caratteristico e spettro di un endomorfismo. Diagonalizzazione di un endomorfismo. • Basi ortonormali, matrici ortogonali. Algoritmo di Gram-Schmidt. Diagonalizzazione di matrici simmetriche mediante matrici ortogonali. Forme quadratiche e carattere di definizione. • Problemi metrici : distanza punto-retta, punto-piano, retta-retta. • Geometria quadratica: coniche, sfere. Quadriche non-degeneri in forma canonica. Riconoscimento di una quadrica. • Aritmetica di macchina: numeri di macchina, operazioni di macchina, errore di arrotondamento. Condizionamento di un problema numerico. Stabilità di un algoritmo. • Sistemi lineari: condizionamento e metodi numerici diretti. Fattorizzazioni di matrici: PA=LU, Choleski, QR e loro principali applicazioni. • Autovalori di matrici: condizionamento e metodi numerici: potenze, potenze inverse, QR (cenni). Decomposizione ai valori singolari di matrici e sue principali applicazioni.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Sul portale della didattica sarà disponibile il materiale didattico preparato dai docenti contenente anche esercizi svolti e proposti. Si fornisce una lista di testi di riferimento frequentemente utilizzati. M. Ferrarotti, M. Abrate “Lezioni di Algebra Lineare�, CELID, 2018. M. Ferrarotti, M. Abrate “Lezioni di Geometria�, CELID, 2018. L. Gatto, Lezioni di Algebra lineare e Geometria, CLUT, 2018. S. Greco, P. Valabrega, Lezioni di Geometria, Vol. 1 Algebra lineare, Vol. 2 Geometria Analitica, Ed. Levrotto e Bella, Torino 2009. G. Monegato, Metodi e algoritmi per il Calcolo Numerico, CLUT, 2008. A. Quarteroni, F. Saleri, P. Gervasio, Scientific Computing with MATLAB and OCTAVE, Springer, 2014. G. Strang, Algebra Lineare, Apogeo, 2008. G. Strang, Introduction to Linear Algebra, Wellesley-Cambridge Press, 2016. E. Carlini, LAG: the written exam v1 and v2, CLUT 2019. E. Carlini, 50 quiz di Geometria CELID 2011. G. Casnati, M.L. Spreafico, Allenamenti di Geometria, Ed. Esculapio, Bologna 2013. J. Cordovez, Chissà chi lo sa?, CLUT 2013. L. Scuderi, Laboratorio di Calcolo Numerico, CLUT, 2005.

Capacità di seguire una catena di ragionamenti logici; comprensione delle proprietà essenziali del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile. Acquisizione di una sufficiente manualità di calcolo.

L’insegnamento di Analisi Matematica I costituisce la cerniera tra la scuola media superiore e l’università . Lo scopo principale dell’insegnamento è di abituare gli studenti a seguire la concatenazione di semplici argomentazioni e di insegnare loro gli elementi fondamentali del calcolo differenziale e integrale per le funzioni di una variabile, con applicazioni alle equazioni differenziali ordinarie del primo e del secondo ordine.

Richiami: insiemi, operazioni sugli insiemi e simboli logici. Insiemi numerici, massimi e minimi, estremi. Proprietà di completezza dei numeri reali e sue conseguenze. Funzioni: iniettività e suriettività ; funzioni composte e inverse. Funzioni reali di variabile reale: funzioni elementari, monotonia e inverse delle funzioni elementari. (Circa 15 ore) Limiti e continuità : Limiti di funzioni e successioni; continuità . Teoremi sui limiti: unicità del limite, permanenza del segno e limitatezza locale, teoremi di confronto. Limiti di funzioni monotone. Algebra dei limiti. Forme indeterminate. Confronto locale di funzioni. Simboli di Landau. Infiniti e infinitesimi. Ordine di infinito e di infinitesimo, parte principale rispetto a un campione. Asintoti. Il numero e. Limiti notevoli trigonometrici ed esponenziali. Funzioni continue su un intervallo: esistenza degli zeri e dei massimi e minimi. (Circa 24 ore) Derivate: significato geometrico e fisico. Regole di derivazione. Derivate delle funzioni elementari. Derivate e continuità . Punti di non derivabilità , punti di estremo e punti critici. Teorema di Fermat. Funzioni derivabili su intervalli e teoremi fondamentali del calcolo differenziale (Rolle e Lagrange) e loro conseguenze. Regola di de L'Hôpital. Formula di Taylor e sviluppi di Maclaurin fondamentali. Uso degli sviluppi di Taylor nello studio del comportamento locale delle funzioni: confronto di funzioni, estremi, convessità . Applicazioni allo studio del grafico di funzioni. (Circa 23 ore) Primitive e regole di calcolo delle primitive; primitive di funzioni razionali. Integrale definito. Proprietà dell’integrale. Media integrale, teorema della media e Teorema Fondamentale del Calcolo Integrale. Relazione tra primitive e integrazione definita. Integrali impropri: definizioni e criteri di convergenza. (Circa 21 ore) Numeri complessi ed equazioni differenziali: forma algebrica, forma trigonometrica ed esponenziale dei numeri complessi. Parte reale, parte immaginaria, modulo e argomento. Radici dei numeri complessi. Teorema Fondamentale dell'Algebra. Esponenziale di un numero complesso e formule di Eulero. Equazioni differenziali: il problema di Cauchy. Equazioni differenziali del primo ordine, lineari e a variabili separabili. Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti. (Circa 17 ore)

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I testi di seguito elencati sono da considerarsi indicativi. Maggiori dettagli verranno forniti dal docente in aula. C. Canuto, A. Tabacco. Analisi Matematica I. Pearson, 2021. S. Lancelotti. Lezioni di Analisi Matematica 1. Celid, 2013. F. Nicola. Analisi Matematica I. Appunti delle lezioni. CLUT, 2018.

Al termine dell’insegnamento lo studente - Sarà in grado di utilizzare un linguaggio tecnico-scientifico appropriato - conoscerà la struttura atomica e le configurazioni elettroniche, comprendendone il ruolo nella determinazione delle proprietà periodiche degli elementi. - Conoscerà le diverse tipologie di legame chimico, sapendone definire le caratteristiche principali (es. energia di legame, lunghezza di legame, ordine di legame). - Saprà ricavare formule di struttura di molecole e ioni. - Sarà in grado di interpretare e bilanciare le reazioni chimiche, comprendendo le relazioni ponderali tra reagenti e prodotti. - Conoscerà struttura e proprietà dei solidi (ionici, covalenti, metallici e molecolari), nonché le proprietà chimiche e fisiche di gas, liquidi e soluzioni. - Saprà interpretare gli aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni chimiche - Saprà interpretare gli aspetti energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. - Saprà applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di esercizi di calcolo relativi alle leggi dei gas, alle proprietà colligative delle soluzioni, agli equilibri chimici, alla termochimica, al pH, alle celle galvaniche e ai processi elettrolitici.

L'insegnamento si propone di fornire le basi necessarie per l'interpretazione di fenomeni chimici, per la conoscenza della struttura e delle proprietà dei solidi cristallini e per la comprensione ed il calcolo dei fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. L'insegnamento intende fornire allo studente una solida preparazione scientifica, volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione della struttura e delle proprietà della materia, contribuendo, contestualmente agli altri insegnamenti del primo anno, al consolidamento dei fondamenti culturali tecnico-scientifici propri di ogni ingegnere. L’insegnamento di Chimica costituisce pertanto uno strumento efficace per l’accrescimento sia della capacità di ragionamento critico che dell’uso appropriato del linguaggio scientifico.

ATOMO Costituzione del nucleo, struttura dell'atomo di idrogeno e modelli atomici di Bohr e quantistico-ondulatorio. Numeri quantici, principio di esclusione e regola di Hund Forma spaziale degli orbitali s,p,d CLASSIFICAZIONE DEGLI ELEMENTI E TAVOLA PERIODICA Configurazione elettronica degli elementi e periodicità nelle loro proprietà chimiche e fisiche Raggio atomico, energia di ionizzazione ed affinità elettronica. Suddivisione in metalli, nonmetalli e semimetalli. Generalità sui gruppi principali della tavola periodica e su alcuni metalli di transizione. LEGAME CHIMICO Il legame ionico, covalente, metallico. Legame semplice, doppio e triplo. Geometria molecolare, teoria dell'ibridazione e della risonanza. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari. INTERAZIONI INTERMOLECOLARI Interazioni di van der Waals e legame a idrogeno. NOMENCLATURA, FORMULE E STECHIOMETRIA Massa atomica e molecolare, mole, numero di Avogadro; definizioni ed unità di misura. Reazioni acido-base e formazione di sali. Stato di ossidazione e bilanciamento di reazioni redox. Relazioni ponderali in una reazione, reagente limitante. Reazioni di combustione. STATO GASSOSO Leggi dei gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali. Distribuzione statistica delle energie (Boltzmann). Equazione di stato dei gas reali. STATO LIQUIDO Tensione di vapore di liquidi puri. Soluzioni e modi di esprimere la loro concentrazione. Dissociazione elettrolitica e grado di ionizzazione. Proprietà colligative di soluzioni elettrolitiche e non. Definizione di acido e base secondo Arrhenius, Brönsted e Lewis. Prodotto ionico dell'acqua. pH, pOH e idrolisi dei sali. STATO SOLIDO Cella elementare e struttura dei più semplici solidi cristallini. Reticoli cristallini. Classificazione dei solidi. EQUILIBRI TRA FASI Liquefazione dei gas. Diagramma di stato di sostanze pure (acqua e anidride carbonica). CINETICA CHIMICA E CATALISI Velocità e ordine di reazione. Equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Catalisi e catalizzatori. EQUILIBRIO CHIMICO Legge di azione di massa. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Principio di le Chatelier ed influenza della temperatura sull'equilibrio. TERMODINAMICA CHIMICA Primo, secondo e terzo Principio. Entalpia di reazione e legge di Hess. Energia libera ed entropia in una reazione. Criterio di spontaneità . ELETTROCHIMICA Potenziale normale ed effettivo di un elettrodo. Celle elettrochimiche ed equazione di Nernst. Forza elettromotrice di una pila. Reattività di metalli con acidi ossidanti e non. Elettrolisi e leggi di Faraday. CHIMICA ORGANICA Nomenclatura e proprietà dei principali composti organici. I gruppi funzionali più comuni e le loro principali reazioni. Isomeria strutturale.

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I testi consigliati, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal Docente titolare dell'insegnamento. ' P. Atkins, L. Jones, Principi di Chimica, Zanichelli ' Giannoccaro, Doronzo, Elementi di stechiometria, EdiSES ' Manfredotti-Lanfredi, Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana ' R. Michelin A. Munari, Fondamenti di Chimica per l'ingegneria, Cedam ' Petrucci-Harwood, Chimica generale,Principi e moderne applicazioni,Piccin ' Schiavello, Palmisano, Fondamenti di Chimica, EdiSES ' M.S.Silberberg, Chimica, Mc Graw-Hill Materiale utile si trova anche sul sito della didattica online del Politecnico di Torino o nelle pagine web dei singoli corsi.

• Conoscenza e capacità di comprensione (acquisizione delle basi teoriche e sperimentali della meccanica e della termodinamica e comprensione critica delle loro leggi; avvio alla comprensione del metodo scientifico, della natura e delle modalità della ricerca in Fisica). - Applicazione pratica delle conoscenze acquisite (capacità di identificazione degli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario; capacità di applicazione delle leggi e delle teorie a situazioni concrete mediante la risoluzione di problemi). - Apprendimento delle nozioni propedeutiche agli insegnamenti comuni e di indirizzo dei Corsi di Laurea di riferimento.

L’obiettivo principale dell'Insegnamento di Fisica I è di fornire allo studente una solida preparazione scientifica di base volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione quantitativa delle leggi fondamentali della natura, per quanto principalmente attiene alla meccanica e alla termodinamica. A tale scopo, l'insegnamento mira a dotare gli studenti dei necessari strumenti culturali e metodologici.

INTRODUZIONE I ll metodo sperimentale e le grandezze fisiche. L’operazione di misurazione. Dimensioni delle osservabili fisiche e unità di misura. Tipi di incertezze sperimentali e propagazione delle incertezze. CINEMATICA del punto. Richiami di calcolo vettoriale. Sistemi di riferimento. Posizione e spostamento, velocità , accelerazione in una e più dimensioni. Moto uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto vario. Moto in coordinate polari e cilindriche. Coordinate intrinseche (accelerazione tangenziale e normale). Moto circolare ed altri esempi. Cinematica dei moti relativi: leggi di composizione delle velocità e delle accelerazioni. DINAMICA del punto. Leggi di Newton. Forza e massa. Sistemi di riferimento inerziali. Forze in natura. Forze centrali. Forza di gravità . Forza elastica. Forze vincolari. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Sistemi di riferimento non inerziali: forze d’inerzia o apparenti. Lavoro ed energia cinetica: definizione di lavoro, teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale e conservazione dell’energia: campi conservativi di forze ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi ed applicazioni. Oscillatore armonico: moto armonico semplice, cenni al moto armonico smorzato e forzato e al concetto di risonanza. Quantità di moto e momento angolare: quantità di moto e teorema dell’impulso. Momento della forza e momento angolare. Il teorema del momento angolare. Legge di gravitazione universale. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione di Newton, massa inerziale e gravitazionale. Principio di sovrapposizione degli effetti. Campo gravitazionale generato da una massa. Linee di campo e flusso. Potenziale gravitazionale. Teorema di Gauss per il campo gravitazionale. Campo generato da una distribuzione di massa a simmetria sferica ed altri esempi. DINAMICA dei Sistemi di più particelle e URTI. Sistemi discreti e continui. Forze interne ed esterne. Centro di massa. Quantità di moto di un sistema di punti materiali. Teorema del centro di massa (I equazione cardinale della dinamica) e conservazione della quantità di moto. Momento angolare di un sistema: Teorema del momento angolare (II equazione cardinale della dinamica) e conservazione del momento angolare. Riferimento del centro di massa e teoremi di Koenig. Urti: quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti elastici e anelastici di I e II specie. DINAMICA e STATICA del Corpo Rigido. Definizione di corpo rigido. Corpo rigido in pura traslazione. Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso. Momento di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica di un corpo rigido. Moto di rotolamento senza e con strisciamento. Leggi di conservazione per il moto di un corpo rigido. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi ed applicazioni. MECCANICA DEI FLUIDI. Pressione. Statica dei fluidi: legge di Stevino. Leggi di Pascal e di Archimede. Dinamica dei fluidi ideali: linee di flusso e tubo di flusso. Portata. Teorema di Bernoulli. Esempi ed applicazioni. Cenni sul moto viscoso. TERMODINAMICA: calorimetria, I principio e gas perfetti. Termometria, trasmissione del calore. Equilibrio termodinamico e variabili di stato. Trasformazioni termodinamiche: reversibili e irreversibili. Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore. Primo principio della Termodinamica, energia interna. Calorimetria. Gas perfetti. Cenni alla teoria cinetica dei gas. Calore, lavoro ed energia interna. Applicazioni del I principio ai gas perfetti (relazione di Mayer, trasformazioni isoterme e adiabatiche). TERMODINAMICA: II principio ed entropia. Secondo principio della Termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius. Macchine termiche e frigorifere. Rendimento ed efficienza. Ciclo di Carnot ed altri cicli. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Teorema di Clausius. Entropia.

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P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica, vol. I, seconda edizione, EdiSes editore S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa. Fisica generale - Meccanica e Termodinamica, seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana

Lo studente dovrà possedere una visione di insieme del corpo umano, una comprensione del funzionamento dei vari sistemi e apparati come descritti nel programma del corso e dovrà aver acquisito famigliarità con la terminologia necessaria alla loro trattazione. Le nozioni acquisite gli consentiranno di ragionare sui meccanismi di adattamento del corpo alle mutevoli situazioni interne ed ambientali, e sui vari sistemi di regolazione e che garantiscono il mantenimento dell'omeostasi e la sopravvivenza. Il bagaglio di conoscenza e il linguaggio acquisito dovranno inoltre facilitare lo studente nel dialogo con interlocutori di estrazione biomedica e nell'approfondimento di argomenti specifici nella letteratura medica.

L'insegnamento intende fornire agli studenti una visione integrata del funzionamento del corpo umano dei principali sistemi di regolazione e delle loro interazioni. Nell'ambito del corso saranno inoltre fornite le necessarie nozioni propedeutiche di Biologia e di Anatomia e un'introduzione alla terminologia e alle convenzioni in uso nell'ambito biomedico.

La cellula La cellula eucariotica: definizione della struttura e del funzionamento dei differenti organelli. Struttura e funzioni della membrana plasmatica e concetto di mosaico fluido. Reticolo endoplasmatico liscio e rugoso. Apparato di Golgi e lisosomi. Citoscheletro: microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi. Struttura e funzione del nucleo: meccanismi di replicazione e trascrizione del DNA e traduzione proteica. Meccanismi di regolazione dell'espressione genica, il promotore di un gene, i fattori di trascrizione, gli enhancers, la regolazione dell'impacchettamento della cromatina. Meccanismi di divisione cellulare: mitosi e meiosi. Tessuti Giunzioni cellulari: desmosomi, emidesmosomi, giunzioni occludenti, giunzioni intermedie e giunzioni comunicanti (gap Junctions). Tessuti: definizione della composizione e della funzione della matrice extracellulare (glicosamminoglicani, proteoglicani, aggrecani, fibre collagene e fibre elastiche, fibre reticolari). Tessuto connettivo: classificazione (tessuto connettivo propriamente detto (denso, lasso), cartilagineo e osseo) e funzionamento. Caratterizzazione della struttura e del ruolo del tessuto cartilagineo (cartilagine ialina, fibrosa ed elastica). Struttura del tessuto osseo lamellare (spugnoso e compatto: osteone). Accenni all'utilizzo di scaffold ossei (protesi ed impianti). Sistema nervoso generale Correnti ioniche di diffusione attraverso la membrana e condizione di equilibrio (Legge di Nernst), concetto di gradiente elettrochimico. Potenziale di membrana. Conduzione di stimoli elettrici nella fibra nervosa passiva (propagazione elettrotonica). Il potenziale d’azione, meccanismi di insorgenza e sviluppo. Conduzione di potenziali d’azione in fibre mieliniche e amieliniche. Canali ionici, tipi e caratteristiche (cenni). Sinapsi elettriche (cenni). La sinapsi chimica, funzionamento, potenziali post-sinaptici eccitatori e inibitori, integrazione a livello del neurone, sommazione spaziale e temporale, Neurotrasmettitori (cenni). Tipi di recettori postsinaptici (cenni). I recettori somatici, caratteristiche generali e classificazione. Processo di trasduzione e codifica dello stimolo. Potenziale di recettore. Sensibilità statica e dinamica, adattamento. Dallo stimolo alla sensazione: soglia assoluta e differenziale, soglia di discriminazione spaziale, legge di Weber-Fechner (cenni). Muscolo Il muscolo scheletrico, basi anatomiche; accoppiamento eccitazione-contrazione e ruolo del Ca endoplasmatico. La scossa semplice, contrazione subtetanica e tetanica. Contrazione isometrica e isotonica. Relazione forza-lunghezza e forza-velocità . Unità motoria. Tipi di fibre muscolari: toniche e fasiche. Strategie per il controllo della forza sviluppata. Metabolismo muscolare (cenni). Farmacologia e patologia (cenni). Sistema nervoso centrale e periferico Sistema nervoso centrale e periferico: organizzazione generale anatomica e funzionale. Glia nel sistema nervoso centrale e periferico. Liquido cerebrospinale. Sensibilità somatica: campo recettivo di un neurone, vie leminscale ed extralemniscale. Organizzazione somatotopica della corteccia somatosensitiva e motoria; organizzazione generale della corteccia cerebrale (cenni); EEG (cenni). Cenni di controllo motorio: caratterizzazione delle principali classi di movimento (riflessi, ritmici, posturali, volontari). Recettore fusale e sua funzione (controllo efferente gamma: escluso). Il riflesso miotatico. Il riflesso flessorio di retrazione. Vie corticospinali. Organizzazione gerarchica delle principali strutture coinvolte nel controllo motorio. Il sistema nervoso autonomo: caratteristiche anatomiche, neurotrasmettitori, peculiarità dei due sottosistemi: simpatico e parasimpatico. Apparato cardio-circolatorio Il cuore: cenni di anatomia, eccitazione ritmica del cuore e conduzione dell’eccitazione durante il ciclo cardiaco, concetto di dipolo elettrico e elettrocardiogramma nelle tre derivazioni bipolari standard (Einthoven), aritmie cardiache (cenni). Analisi del ciclo cardiaco in termini di volume e pressione in relazione all’ECG. Toni cardiaci. Regolazione intrinseca della gittata sistolica (legge di Frank-Starling). Regolazione dell’attività cardiaca da parte del sistema nervoso. Circolazione sistemica: cenni di anatomia, concetto di resistenza idraulica e di caduta di pressione, legge di Poiseuille, andamento della pressione del sangue nell’albero circolatorio e azione del sistema simpatico sul letto vascolare; onda pulsatoria e polso arterioso, variazioni di pressione nell’albero circolatorio legate alla postura. Misura della pressione arteriosa. regolazione della pressione arteriosa: determinanti della pressione arteriosa sistemica, riflessi a breve, medio e lungo termine, determinanti del ritorno venoso. Compartimenti liquidi dell’organismo e equilibrio osmotico (cenni), filtrazione capillare, azione del sistema linfatico (cenni), edema e sue cause, controllo metabolico della perfusione tissutale. Apparato respiratorio Cenni di anatomia. Meccanica respiratoria: muscoli coinvolti, volumi polmonari, pressione alveolare e pressione intrapleurica nel ciclo respiratorio a riposo, pneumotorace; compliance del sistema toraco-polmonare, Legge di Laplace (cenni), concetto di tensione superficiale e ruolo del surfactante; prove di funzionalità respiratoria (cenni); sistemi di ventilazione artificiale (cenni). Diffusione e trasporto dei gas nel sangue: leggi dei gas (ripasso) e concetto di pressione parziale, composizione dell’aria libera e dell’aria alveolare, pressioni parziali di O2 e CO2 nel sangue arterioso e venoso, scambio di gas a livello alveolare e tissutale, ruolo dell’emoglobina e sua curva di dissociazione, modificazioni durante attività fisica, trasporto della CO2. Circolazione ematica polmonare e influenza della postura (cenni). Controllo nervoso della respirazione, chemocettori centrali e periferici e riflesso chemocettivo; altri riflessi motori che coinvolgono l’apparato respiratorio (cenni); problemi respiratori in alta quota e acclimatazione; respirazione in condizioni iperbariche (cenni). Rene Cenni di anatomia dell’apparato urinario; filtrazione glomerulare, autoregolazione della velocità di filtrazione glomerulare. Clearence plasmatica renale: significato e applicazioni cliniche (misura VFG). Meccanismi di assorbimento e secrezione (cenni) Proprietà funzionali dei diversi segmenti del tubulo. (cenni) Destino in termini di filtrazione/riassorbimento/secrezione dei principali costituenti del plasma (cenni). Meccanismo di concentrazione dell’urina Modulazione ormonale dell’attività renale e ruolo renale di mantenimento dell’omeostasi. Equilibrio acido-base Sistemi di regolazione dell’equilibrio acido-base e loro caratteristiche; i sistemi tampone; sistema respiratorio e inter dipendenza tra ventilazione e pH arterioso; meccanismi di regolazione renale del pH; stati di alcalosi/acidosi di origine respiratoria o metabolica e loro compensazione. Sistema endocrino (cenni) Definizione di ormone (lipo_idro solubile) Ispofisi: neuroipofisi, adenoipofisi, struttura e diverso meccanismo secretorio, controllo ipotalamico Pancreas: insulina, meccanismo di secrezione in funzione della glicemia, recettori, funzioni; glucagone. Surrenale: midollare e corticale tiroide: funzione ormoni tiroidei, secrezione Apparato digerente Cenni di anatomia. Funzioni e processi dell’apparato digerente. La deglutizione. Motilità della parete gastrointestinale: tipi di contrazione. Secrezione di liquidi, ioni ed enzimi.. Digestione e assorbimento di protidi, lipidi e carboidrati. Regolazione nervosa e umorale della funzione gastrointestinale (cenni). Il sistema immunitario Distinzione tra sistema immunitario naturale (innato) e specifico (acquisito). Sistema immunitario naturale: componenti chimico-fisiche e biologiche. Cellule del sistema innato: leucociti (granulociti e agranulociti), mastociti e macrofagi. Genesi della linea mieloide e linfoide nel midollo emopoietico. Definizione del processo di fagocitosi. Immunità acquisita: linfociti (T e B). Classificazione dei linfociti (T helper e citotossici) e B (cellule mature della memoria e plasmacellule). Recettori dei linfociti B e T (Immunoglobuline e TCR). Accenno alle molecole del complesso maggiore di istocompatibilità I e II e loro ruolo nella presentazione dell'antigene ai recettori delle cellule T. Meccanismi di memoria immunitaria e discriminazione tra self e non self (selezione clonale). Sistema Linfatico (ruolo dei linfonodi) e processo infiammatorio (ruolo delle cellule del sistema immunitario aspecifico, meccanismi di diapedesi).

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Written test; Optional oral exam;
... La prova d'esame intende accertare l'acquisizione da parte dello studente dei principi di anatomia del corpo umano, l'apprendimento dei fondamenti inerenti la biologia cellulare animale e la comprensione dei principali meccanismi fisiologici che regolano la funzionalità cellulare e degli organi. Gli studenti devono sostenere un esame scritto che può contenere una parte a “quiz� con affermazioni da valutare con risposta Vero/Falso, domande con risposte chiuse a scelta multipla e domande con risposte aperte. Per la parte a quiz viene valutata con peso 1 la risposta corretta, 0 la risposta non data e -0,5 quella errata. Il peso relativo tra domande aperte e quiz viene indicato esplicitamente sul compito. Durante lo svolgimento della prova scritta non è possibile utilizzare il materiale didattico. La durata della prova è di 1 ora. Sono ammessi all'orale gli studenti che superano lo scritto con un voto sufficiente. L'orale può modificare il voto dello scritto aumentandolo o diminuendolo fino a 3 punti.

Sulla pagina del corso vengono caricate le slides utilizzate a lezione Alcuni testi consigliati (ma ne esistono tanti altri): Stanfield, Fisiologia, ed. Edises Napoli Silverthorn, Fisiologia umana, ed. Pearson, Milano-Torino. Klinke Fisiologia Edises, Napoli Thibodeau e Patton, Anatomia e Fisiologia, Ambrosiana, Milano Martini F.H. Fondamenti di anatomia e fisiologia. Edises, Napoli

Lo studente deve acquisire due tipologie fondamentali di conoscenze: (i) la capacità di risolvere problemi concreti mediante programmi da implementare in un linguaggio di programmazione ed eseguire su un calcolatore; (ii) la capacità di comprendere aspetti quantitativi dell’informatica quali prestazioni, capacità di calcolo, rappresentazione dell’informazione, e l’organizzazione degli elaboratori. Queste capacità vengono applicate alla soluzione di problemi di rilevanza pratica.

L’insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si propone un duplice obiettivo: da un lato, introdurre gli studenti alle problematiche legate all’informatica sia dal punto di vista “culturale� che da quello tecnologico. Dall’altro, insegnare l’uso di un linguaggio di programmazione per un elaboratore, quale strumento per la soluzione di problemi reali.

o Teoria [8 ore] + Rappresentazione dell’informazione + Architetture dei sistemi di elaborazione + Architettura software o Problem solving e algoritmi [12 ore] + diagrammi di flusso (flow chart), pseudo-codice per la risoluzione di problemi concreti complessi o Linguaggio Python (40 ore) + Tipi di dato primitivi + Variabili e costanti numeriche + Stringhe e metodi per stringhe + Input e Output di dati numerici e di stringhe + Operatori aritmetici elementari, potenze, funzioni matematiche + Variabili booleane e operatori + Costrutti di controllo di flusso (condizionali e iterativi) + Funzioni e passaggio di parametri + Liste, Insiemi, Dizionari + Strutture complesse (dizionari di insiemi e dizionari di liste) + Lettura e scrittura di file di testo + Gestione delle eccezioni

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• Dispense del corso a cura del docente - Concetti di informatica e fondamenti di Python (Seconda edizione), Cay Horstmann Rance D. Necaise, APOGEO, ISBN 9788891635433, http://www.apogeoeducation.com/concetti-di-informatica-e-fondamenti-di-python.html

Conoscenza della lingua inglese, attraverso l’acquisizione della certificazione IELTS 5.0, che sviluppa le quattro abilità Writing – Listening – Speaking - Reading.

Il Politecnico ha inserito la lingua inglese tra gli insegnamenti obbligatori dei corsi di laurea e richiede il superamento dell’esame IELTS con punteggio 5.0 o certificazione sostitutiva (https://didattica.polito.it/cla/it/certificazioni). A tal scopo il Centro Linguistico d’Ateneo offre una serie di percorsi didattici differenziati sulla base del livello di conoscenza iniziale sia in aula con i CEL sia in autoapprendimento.

Il risultato del test di livello attribuisce un percorso didattico: Beginner: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Elementary: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Pre-Intermediate: Lezioni in aula orientate al livello IELTS 5.0 Objective 5 (o video lezioni) Writing Tutorials Speaking Tutorials Reading Tutorials Listening Tutorials Grammar Tutorials Vocabulary Tutorials Speaking Fluency for IELTS 5.0 Intermediate: Corso IELTS Intensive – videolezioni Writing Tutorials Speaking Tutorials Reading Tutorials Listening Tutorials Grammar Tutorials Vocabulary Tutorials Speaking Fluency for IELTS 5.0 Le attività didattiche sono proposte ciclicamente in corso d’anno. I link di iscrizione sono presenti sul tab Lingue della pagina personale del Portale della Didattica quando il corso/attività è disponibile. Le videolezioni sono accessibili dalla sezione Materiale Propedeutico della pagina personale del Portale della Didattica.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... Il Politecnico organizza una sessione IELTS al mese (escluso agosto). Per tutte le informazioni sulle sessioni IELTS per gli studenti del Politecnico: https://didattica.polito.it/cla/it/ielts

Beginner: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Elementary: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Pre-Intermediate: Complete IELTS Bands 4 – 5 (Student’s book with answers & CD ROM) Cambridge University Press ISBN 978 0 521 179560 Intermediate: IELTS Trainer Six Practice Tests with answers Cambridge University Press

Al termine dell’insegnamento, gli studenti saranno in grado di: - Descrivere e analizzare segnali e sistemi deterministici a tempo continuo, anche nel dominio della frequenza con la Trasformata di Fourier. - Comprendere e applicare le tecniche di conversione analogico-digitale e analizzare segnali e sistemi deterministici a tempo discreto, anche con la Trasformata Zeta. - Applicare i concetti fondamentali della teoria della probabilità all’analisi dei segnali. - Descrivere le proprietà dei segnali aleatori a tempo continuo e applicarne le principali tecniche di analisi. - Contribuire alla progettazione di sistemi di acquisizione e trattamento dei segnali. - Eseguire analisi di segnali, in particolare biomedici, nel dominio del tempo e della frequenza, interpretando criticamente i risultati ottenuti. In particolare, gli studenti saranno in grado di: * formalizzare in modo rigoroso il problema di analisi; * selezionare i metodi più appropriati tra quelli studiati; * valutare la validità e la generalizzabilità dei risultati rispetto ad altre realizzazioni dello stesso processo.

L’analisi e l’elaborazione dei segnali riveste un ruolo fondamentale nelle attività svolte dall’Ingegnere Biomedico, quali, ad esempio, l’analisi dei segnali fisiologici (elettroencefalogramma, elettromiografia, elettrocardiogramma) o i segnali misurati dagli apparati biomedicali. Per questo motivo, l'insegnamento ha il fine di presentare le conoscenze base della Teoria e dell’Analisi dei segnali. Esso si propone di fornire gli strumenti metodologici fondamentali per la descrizione e l'analisi dei segnali a tempo continuo e discreto di tipo deterministico e aleatorio. Sebbene l’insegnamento abbia un taglio principalmente teorico, saranno forniti esempi relativi all'applicazione delle tecniche studiate all'analisi di segnali biomedici.

L'insegnamento è suddiviso in tre macro-aree: Macro-area 1: generalità e segnali a tempo continuo (3 CFU): -Definizione e classificazione dei segnali: tempo continuo/discreto, deterministici/aleatori. -Energia e potenza media. -Serie e trasformata di Fourier. -Sistemi lineari e tempo-invarianti (LTI), risposta all'impulso, risposta in frequenza e funzione di trasferimento. -Filtri; concetto e misure di larghezza di banda. -Densità spettrale di energia e funzione di autocorrelazione per segnali ad energia finita. -Segnali periodici e loro densità spettrale di potenza. -Densità spettrale di potenza e funzione di autocorrelazione di segnali a potenza media finita non periodici. Macro-area 2: Conversione A/D e segnali numerici (2.5 CFU): -Conversione A/D: Teorema del campionamento, quantizzazione scalare uniforme. -Segnali a tempo discreto; trasformata Zeta, trasformata di Fourier a tempo discreto (DTFT), Trasformata di Fourier discreta (DFT), "Fast Fourier Transform" (FFT). -Sistemi LTI a tempo discreto. Risposta in frequenza, funzione di trasferimento, stabilità e causalità . -Filtri numerici: risposta all'impulso finita (FIR) e risposta all'impulso infinita (IIR). Macro-area 3: probabilità , variabili e processi casuali (2.5 CFU): -Teoria della probabilità . -Variabili casuali continue e discrete. -Processi casuali: definizioni. -Processi stazionari in senso lato (WSS): autocorrelazione e densità spettrale del valor quadratico medio. -Rumore gaussiano bianco e colorato. -Processi WSS filtrati. -Processi ergodici, teorema di Wiener.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Lucidi, dispense ed esercizi svolti messi a disposizione dai docenti. Sulla pagina Moodle del corso sono inoltre disponibili esercizi di autovalutazione relativi alle diverse parti del programma, che non incidono sulla valutazione finale. Libri di testo (facoltativi): - B. P. Lathi, R. A. Green. "Essentials of Digital Signal Processing". Cambridge University Press, 2014. - M. Luise, G. Vitetta, G. Bacci. "Teoria dei segnali. Analogici, digitali, multimediali e dati". McGraw-Hill Education, 2025.

Comprensione degli argomenti trattati e abilità di calcolo nell’utilizzo dei relativi strumenti matematici introdotti. Capacità di riconoscere ed utilizzare adeguati strumenti matematici nelle discipline ingegneristiche. Capacità di costruire un percorso logico, utilizzando gli strumenti introdotti.

L’insegnamento di Analisi Matematica II presenta gli argomenti di base dell’Analisi Matematica delle funzioni di più variabili. I principali argomenti trattati sono il calcolo differenziale per le funzioni di più variabili e le sue applicazioni, l’integrazione multipla, curvilinea e di superficie. L'insegnamento presenta inoltre la teoria delle serie numeriche, di potenze e di Fourier.

Richiami sui vettori. Cenni di topologia di R^n. Funzioni di più variabili, campi vettoriali. Limiti e continuità . Derivate parziali e direzionali, matrice Jacobiana. Differenziabilità , gradiente e piano tangente al grafico. Derivate seconde, matrice Hessiana. Polinomio di Taylor. Punti critici, massimi e minimi liberi (1,5 cfu) Integrali doppi e tripli, baricentri. Lunghezza di una curva e area di una superficie cartesiana. Integrali curvilinei e di superficie (solo superfici cartesiane), circuitazione e flusso di un campo vettoriale. Campi conservativi. Teoremi di Green, della divergenza e del rotore (2,5 cfu). Definizioni e criteri di convergenza per le serie numeriche. Serie di potenze. Serie di Fourier (2 cfu).

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Dispense fornite del docente. Schede di esercizi svolti sugli argomenti trattati in ciascuna settimana, fornite del docente. Raccolta di esercizi svolti, fornite dal docente. Temi d'esame degli anni passati, con soluzioni.

Il corso si propone di fornire agli allievi ingegneri le conoscenze e le metodologie necessarie alla modellazione ed alla rappresentazione grafica di elementi di macchine, con particolare riferimento alla normativa nazionale ed internazionale. Lo studente dovrà acquisire la capacità di rappresentare e quotare i più comuni organi di macchine, tenendo conto delle esigenze funzionali e produttive nonché di interpretare in modo univoco e corretto disegni di particolari e complessivi.

Il linguaggio base di tutte le attività ingegneristiche è rappresentato, nella maggior parte dei casi, dal disegno che coinvolge l'ingegnere in due attività distinte: la modellazione e la comunicazione. Nell'attività di progettazione ed analisi di sistemi, processi ed impianti industriali, tipici dell'ingegneria industriale, l'ingegnere utilizza il disegno per la scelta della soluzione costruttiva, l'effettuazione dei calcoli di progetto, con le analisi tecnico-economiche comparate delle diverse soluzioni; in questo senso il disegno non si presenta solo come un'attività puramente grafica, ma come la sintesi dell'elevato patrimonio conoscitivo dell'ingegnere in un prodotto rispondente a delle specifiche funzionali, produttive ed economiche. Nella realtà produttiva attuale, il disegno tecnico è un documento per comunicare, in maniera completa, precisa, univoca e rigorosa, tutte le informazioni di un componente industriale con l'obiettivo principale della sua fabbricazione.

INTRODUZIONE AL DISEGNO TECNICO: Il disegno come linguaggio grafico per la comunicazione di informazioni tecniche. Collocazione del disegno nel ciclo di vita del prodotto. Il prototipo digitale. Normazione ed unificazione nell'ambito del disegno tecnico: scale, formati dei fogli, linee e simbologia grafica. PROIEZIONI ORTOGONALI E SEZIONI: Le proiezioni ortografiche di solidi e loro compenetrazione. Le sezioni e relative norme di rappresentazione. Le proiezioni assonometriche. QUOTATURA E LA RAPPRESENTAZIONE DEGLI ERRORI: La quotatura funzionale e tecnologica. La disposizione delle quote e relative normative. I sistemi di quotatura. Le tolleranze dimensionali. Il sistema di tolleranze secondo la normativa ISO. I collegamenti foro-base ed albero-base. Finitura superficiale, rugosità e sua indicazione a disegno. Catene di tolleranze. Le tolleranze geometriche. Prescrizione, scelta dei riferimenti funzionali. ORGANI E COLLEGAMENTI MECCANICI: Organi filettati: definizioni. Sistemi di filettature e relative norme di rappresentazione e quotatura. Viti, bulloni, ghiere filettate e dispositivi antisvitamento. Collegamenti albero-mozzo. Chiavette, linguette e profili scanalati. Spine, anelli elastici. Rappresentazione di cuscinetti, cinghie, pulegge e ruote dentate.

Modalita di esame: Elaborato grafico individuale;
Exam: Individual graphic design project;
... La prova grafica accerta che l'allievo possieda le capacità di rappresentare e quotare i più comuni organi di macchine, scegliendo autonomamente il numero di viste necessario alla completa rappresentazione del pezzo, la tecnica di sezione più adatta alla morfologia del pezzo, il sistema di quotatura più opportuno in base alle esigenze funzionali, tecnologiche o di controllo, le tolleranze dimensionali di accoppiamento, le tolleranze geometriche ed i riferimenti, applicare, rappresentare e disegnare gli organi meccanici di collegamento, applicando le opportune normative di riferimento. Contestualmente verranno testate le capacità di eseguire calcoli di accoppiamento dimensionale, con tolleranze geometriche, caratterizzazione dei parametri di conicità , inclinazione e rastremazione. La prova è valutata in base alla qualità della rappresentazione grafica, alla correttezza della rappresentazione grafica, delle quote, alla capacità di effettuare i calcoli richiesti. La verifica delle competenze teoriche possedute dall'allievo, con particolare riferimento alla normativa nazionale ed internazionale è valutata con una serie di domande allegate alla prova grafica. Per ogni domanda, per ogni esercizio di calcolo e grafico viene indicato il punteggio sul testo d'esame, per un totale di 30 punti. La lode viene assegnata quando si rileva anche una rappresentazione grafica ottimale nell'esame. La durata massima è di 2 ore e non è permesso di usare alcun tipo di materiale didattico (testi, dispense, formulari, etc..).

E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale, vol. I e II, ed. Il Capitello, Torino S. Tornincasa, A. Zompì, E. Vezzetti, S. Moos: Quotatura funzionale degli organi di macchine, Edizioni CLUT, Torino

-Capacità di analizzare un circuito elettronico dal punto di vista della risposta in frequenza -Capacità di determinare la risposta di un circuito elettronico a un segnale di eccitazione periodico generico -Comprensione e capacità di utilizzo degli amplificatori operazionali per realizzare amplificatori e filtri -Capacità di scegliere le specifiche della componentistica elettronica necessaria a soddisfare le specifiche di progetto -Familiarità sia con la strumentazione di base di laboratorio (alimentatore, generatore di segnali, oscilloscopio, multimetro) per la caratterizzazione di circuiti analogici, sia con il montaggio di circuiti su basetta sperimentale (breadboard)

Scopo dell’insegnamento è apprendere l’uso dei componenti e sistemi elettronici analogici per il trattamento di segnali biologici provenienti da sensori, focalizzandosi in particolare sugli aspetti di amplificazione e filtraggio di segnali con tecniche di eliminazione dei disturbi. Considerate le frequenze in gioco dei segnali in questione si farà ampio uso dell’amplificatore operazionale. L'impostazione dell’insegnamento è volta a fornire le basi necessarie alla comprensione degli argomenti trattati nei corsi avanzati di sensori e strumentazione per l’ingegneria biomedica.

Le ore dedicate alla teoria (4CFU) vertono sui seguenti argomenti: - breve ripasso necessario per il consolidamento delle nozioni fornite nel corso di elettrotecnica indispensabili per questo insegnamento (0.2CFU) - analisi dei circuiti con la trasformata di Fourier e utilizzo dei diagrammi di Bode (0.8CFU) - retroazione negativa: si illustrano i concetti di base, focalizzandosi soprattutto nel contesto dei circuiti elettronici (0.4CFU) - amplificatore operazionale: questo componente viene ampiamente descritto e analizzato, studiandone i circuiti di base e quelli più complessi, come ad esempio l’amplificatore per strumentazione e i filtri attivi di primo e secondo ordine. L’amplificatore operazionale viene studiato considerandone anche il comportamento come componente reale, mettendo in risalto le correlazioni tra specifiche di utilizzo/progetto e caratteristiche descritte nei datasheet (2.6CFU) Ore di esercitazione (2 CFU): le ore di esercitazione seguono senza soluzione di continuità quelle di lezione. I vari argomenti trattati a lezione sono infatti completati con esempi applicativi in cui si risolvono numericamente i problemi affrontati. Parte delle ore di esercitazione, in cui si risolvono prove scritte di anni precedenti, sono esplicitamente pensate in preparazione all’esame finale. Ore di laboratorio (2CFU): in laboratorio si presenta la componentistica e la strumentazione base che saranno il corredo di questa parte applicativa del corso. Anche in questo caso, i circuiti proposti andranno di pari passo con quelli introdotti nelle ore di lezione e analizzati durante le esercitazioni. L’attività di laboratorio si snoda su un percorso appositamente definito per questo percorso di studi che porta, al suo compimento, all’assemblaggio di un sistema completo per il monitoraggio del segnale cardiaco, ovvero alla sua verifica sperimentale al termine del corso.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Written test; Optional oral exam;
... L’esame prevede una prova scritta della durata approssimativa di 2 ore strutturata in esercizi a risposta aperta. Il punteggio massimo sarà di 32/30. L'esame è svolto in forma cartacea. Durante la prova non è possibile consultare materiale didattico. E’ consentito l’uso di una calcolatrice scientifica e di fogli di brutta (a cura delle/dei candidate/i). La prova scritta potrà essere integrata da una prova orale a discrezione dei docenti, oppure su richiesta delle/degli studentesse/studenti che avranno conseguito un punteggio maggiore o uguale a 18 nella prova scritta. Una volta raggiunta la sufficienza, al voto dello scritto e dell’eventuale orale si aggiunge quello di laboratorio. Chi nella prova scritta consegue un punteggio maggiore o uguale a 15 può sostenere una prova orale integrativa per raggiungere la sufficienza alla quale, se raggiunta, si sommerà il voto di laboratorio. Studenti con punteggio dello scritto inferiore a 15 devono ripetere la prova scritta, indipendentemente dal punteggio di laboratorio

Sul portale viene fornito il materiale utilizzato nel corso che include le slides utilizzate in aula e le dispense a cura del docente che coprono il programma del corso. Testi aggiuntivi consigliati: 1) Jung, “Op Amp Applications Handbook�, Analog Devices 2) Jaeger/Blalock/Blalock, “Microelettronica�, McGraw-Hill; 3) Franco, “Amplificatori operazionali e circuiti integrati analogici�, Hoepli; 4) Beccari, "Circuiti elettronici lineari", CLUT

Conoscenza delle equazioni costitutive dei bipoli elementari (RCLM). Conoscenza delle principali tecniche di soluzione delle reti elettriche e comprensione dei rispettivi punti di forza e di debolezza. Conoscenza dei transitori del primo e del secondo ordine e comprensione degli aspetti fisici sui quali sono basati. Conoscenza della tecnica di soluzione di reti elettriche in regime sinusoidale basata sul metodo simbolico e sue limitazioni. Al termine dell'insegnamento gli studenti dovranno essere in grado di descrivere bipoli elementari o semplici combinazioni di bipoli elementari in termini di composizione delle caratteristiche tensione-corrente, essere in grado di risolvere semplici circuiti elettrici contenenti bipoli RCLM in regime continuo ed alternato sinusoidale ed essere in grado di studiare transitori del primo e secondo ordine. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare l'autonomia di giudizio durante le esercitazioni in aula, favorendo il confronto degli studenti su possibili soluzioni dei problemi proposti. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare le capacità di apprendimento degli studenti stimolandoli a confrontare punti di forza e debolezza di approcci differenti alla soluzione di problemi posti in aula, suggerendo una modalità di lavoro applicabile anche ad altri insegnamenti.

Il modulo si propone di fornire agli studenti i fondamenti di teoria dei circuiti, propedeutici ai successivi insegnamenti di elettronica, e le nozioni essenziali necessarie alla comprensione delle principali applicazioni dell'ingegneria elettrica ed elettronica. In particolare saranno presentate le principali tecniche di soluzione per reti elettriche in corrente continua e in corrente alternata sinusoidale e per il calcolo della risposta transitoria di reti del primo e del secondo ordine.

• Fondamenti e metodi per l’analisi di reti resistive: approssimazione circuitale, tensione, corrente, potenza, direzioni di riferimento, equazioni di Kirchoff, teorema di Tellegen e conservazione della potenza, caratteristiche degli elementi di base (resistori e generatori indipendenti), connessione serie e parallelo, regole di partizione di tensione e corrente, principio di sostituzione e di sovrapposizione degli effetti, teorema di Millman, analisi nodale. Bipoli equivalenti di Thevenin e Norton. Trasformatore ideale, generatori pilotati e amplificatore operazionale. Massimo trasferimento di potenza; - Introduzione alle reti dinamiche: induttori, condensatori e mutui induttori. Connessione serie e parallelo di induttori o condensatori; - Transitori del primo ordine (circuiti RC e RL): metodo per ispezione per l’analisi della risposta transitoria di circuiti con un elemento dinamico (L o C), interruttori e/o generatori costanti a tratti; - Transitori del secondo ordine: estensione all’analisi di reti con due elementi dinamici; - Analisi di reti che operano in regime sinusoidale: calcolo simbolico per l’analisi della risposta a regime di reti dinamiche con un numero arbitrario di elementi dinamici e generatori sinusoidali. Fasori, potenza complessa e rifasamento; - Risposta in frequenza.

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Testo di riferimento: R. Perfetti, "Circuiti Elettrici", 2.a edizione, Ed. Zanichelli, 2013. Contenuti online per lo studente in "online.universita.zanichelli.it/perfetti" Testi complementari: C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Circuiti elettrici, 3.a ed., McGraw-Hill, 2008 A. R. Hambley: Elettrotecnica - 4.a edizione, Pearson, 2009 C.R. Paul, Fundamentals of Electric Circuit Analysis, J.Wiley, 2001 R.C. Dorf, J.A. Svoboda, Circuiti Elettrici, Apogeo, 2001

L'insegnamento si propone di trasmettere le conoscenze di base relative a principi fisici, basi matematiche ed evidenze sperimentali dei fenomeni descritti dalle equazioni di Maxwell, che vengono utilizzate nella loro forma integrale e differenziale. Sono trattati in particolare i fenomeni elettrostatici e magnetostatici in relazione alle loro sorgenti, il caso più generale di fenomeni in cui sorgenti e/o campi dipendono dal tempo e la propagazione delle onde elettromagnetiche. Ci si attende che lo studente sviluppi l’abilità di applicare le suddette conoscenze a problemi scientifici semplici di rilevanza in campo ingegneristico, riguardanti i fenomeni elettromagnetici nei regimi stazionario e dipendente dal tempo, e di propagazione delle radiazioni elettromagnetiche.

L'insegnamento illustra le leggi fondamentali dell’Elettromagnetismo classico e della propagazione delle onde elettromagnetiche.

ELETTROSTATICA Richiamo di elettrostatica nel vuoto e legge di Gauss; calcolo di campo e potenziale elettrostatico per varie distribuzioni di cariche; dipolo elettrico, forza e coppia su un dipolo elettrico in un campo elettrico uniforme; conduttori e dielettrici, capacità e condensatori; energia e densità di energia del campo elettrico. CORRENTI ELETTRICHE E CIRCUITI Corrente continua: intensità e densità di corrente; legge di Ohm; resistenza elettrica, resistività e conducibilità ; effetto Joule, forza elettromotrice; carica/scarica di condensatore. MAGNETOSTATICA Il campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto, forza di Lorentz. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme; l’effetto Hall classico. Forza magnetica su una corrente elettrica, coppia magnetica su una spira rettangolare e di forma qualsiasi, momento di dipolo magnetico. Le sorgenti del campo magnetico: legge di Ampère-Laplace e sua applicazione a una corrente rettilinea (formula di Biot-Savart, forze fra correnti) e a una corrente chiusa circolare; solenoide di lunghezza indefinita, solenoide di lunghezza finita. Legge di Ampère. Legge di Gauss per il campo magnetico; campo magnetico nella materia. CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO Forze elettromotrici e correnti indotte, autoinduzione, circuiti RL, energia e densità di energia del campo magnetico, circuiti oscillanti LC, corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. FENOMENI ONDULATORI ED ONDE ELETTROMAGNETICHE Introduzione generale ai fenomeni ondulatori. Onde elettromegnatiche nel vuoto come soluzione delle equazioni di Maxwell. Polarizzazione. Vettore di Poynting. Spettro delle onde elettromagnetiche. Luce come onda elettromagnetica.

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• P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica, Elettromagnetismo - Onde", Terza Edizione a cura di R.C. Iotti e G. Barbero (EdiSES, Napoli, 2021). - D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica (Elettrologia Magnetismo Ottica)" , Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001) - - Materiale didattico fornito dalla docente

Conoscenza e comprensione delle caratteristiche meccaniche e di resistenza dei materiali Conoscenza dei metodi per la descrizione dello stato di tensione e di deformazione in campo lineare elastico Conoscenza dei criteri di cedimento statici e del concetto di coefficiente di sicurezza Conoscenza dei metodi per la valutazione dello stato di deformazione, di tensione e degli spostamenti in elementi monodimensionali Conoscenza del comportamento a fatica di materiali metallici e dei principali diagrammi utilizzati nella progettazione meccanica a fatica. Abilità di effettuare verifiche statiche in elementi in cui sono note le sollecitazioni. Abilità di calcolare le reazioni vincolari di strutture isostatiche. Abilità di calcolare le caratteristiche di sollecitazioni in elementi monodimensionali noti i carichi applicati. Abilità di valutare le tensioni e deformazioni nelle sezioni di elementi monodimensionali con e senza intagli, note le caratteristiche di sollecitazione applicate alla sezione. Abilità di individuare lo stato di tensione a fatica e di eseguire il dimensionamento a fatica di elementi monodimensionali. L'insegnamento contribuisce al conseguimento delle competenze relative alla Formazione ingegneristica di base: Ingegneria industriale, per quanto riguarda gli aspetti strutturali nella verifica e nel progetto di componenti bio-meccanici.

L'insegnamento ha come obiettivo di fornire le basi fondamentali per eseguire il dimensionamento e la verifica strutturale di elementi e di sistemi meccanici soggetti a carichi statici e variabili nel tempo (fatica). Gli argomenti affrontati, dopo un completamento delle nozioni fondamentali di statica, riguardano: - la valutazione delle caratteristiche e della resistenza statica dei materiali tramite la prova di trazione; cenni sullo scorrimento viscoso; - la definizione dello stato di tensione e di deformazione in elementi meccanici in campo lineare elastico e i criteri di cedimento statico; coefficienti di sicurezza; - il calcolo delle sollecitazioni in elementi strutturali semplici monodimensionali soggetti a carichi nel piano e nello spazio: proprietà geometriche delle aree, solido di de St Venant, equilibrio e caratteristiche di sollecitazione in sistemi isostatici, comportamento estensionale, flessionale, torsionale e a taglio; equazione della linea elastica; instabilità elastica; - definizione ed effetto degli intagli: il fattore di concentrazione delle tensioni; verifica statica di componenti intagliati; - resistenza a fatica in termini di tensione monoassiale: sollecitazione ciclica, nucleazione e propagazione della cricca, diagrammi per la presentazione dei risultati delle prove; applicazione al calcolo dei componenti, principali fattori riducenti la resistenza a fatica.

Richiami e completamento delle nozioni fondamentali di statica (forze, momenti, risultanti, equivalenza di sistemi), carichi concentrati e distribuiti, vincoli fondamentali, grado di iperstaticità . Equazioni di equilibrio alla traslazione e alla rotazione nel piano e nello spazio (1CFU); - Sollecitazioni in elementi strutturali monodimensionali soggetti a carichi nel piano e nello spazio: solido di de St Venant: comportamento estensionale, flessionale, torsionale e a taglio (2CFU); - calcolo della configurazione deformata di travi (equazione della linea elastica) e soluzione di problemi iperstatici (1 CFU); - stato di tensione e di deformazione (1CFU); - proprietà meccaniche dei materiali e criteri di cedimento e coefficienti di sicurezza (1 CFU); - instabilità elastica e teoremi dell’energia (0,5 CFU); - fatica dei materiali metallici, principali fattori riducenti la resistenza a fatica, calcolo a fatica di elementi modimensionali anche in presenza di intaglio (1,5 CFU)

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

• Somà A. Fondamenti di meccanica strutturale Si consigliano anche testi di approfondimento - R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine, Edizioni ETS - J. A. Collins, Failure of materials in mechanical design, J. Wiley.

Nell’ambito di questo insegnamento si vuole trasmettere allo studente: - capacità di applicare le leggi fondamentali della meccanica nell’analisi cinematica e dinamica di corpi rigidi nel piano e di meccanismi articolati, considerando anche la presenza di fenomeni dissipativi come l’attrito Coulombiano e viscoso; - conoscenza delle principali tipologie di componenti e sistemi meccanici per la trasmissione e il controllo del moto; - capacità di effettuare l’analisi di vari sistemi meccanici in condizioni di moto stazionario, oscillatorio e transitorio; - conoscenza di metodologie per la valutazione sperimentale del funzionamento di sistemi di trasmissione meccanica.

Scopo dell'insegnamento e' quello di fornire i principali elementi teorici ed applicativi della Meccanica Applicata, tramite richiami di cinematica, di equilibri dei corpi rigidi nel piano e dei principali tipi di componenti utili alla trasmissione del moto.

Programma (docente Eula) Richiami di Cinematica: cinematica del corpo rigido nel piano; velocità e accelerazione di un corpo rigido; centro delle velocità ; moti relativi; accelerazione di Coriolis; meccanismi articolati (circa 10h tra lezioni ed esercitazioni in aula). Accoppiamenti: rotoidale, prismatico, incastro; gradi di libertà (circa 1h). Geometria delle masse: baricentri e momenti d'inerzia (circa 1h). Statica e dinamica del corpo rigido: vincoli e reazioni vincolari; gradi di liberta' di un sistema; equazioni di equilibrio della dinamica; applicazioni delle equazioni di equilibrio per la risoluzione dei problemi di statica e dinamica; cenni su quantità di moto ed energia cinetica (circa 12h di lezioni ed esercitazioni in aula). Forze agenti negli accoppiamenti: aderenza e attrito; vari tipi di attrito; attrito nei perni; esempi, ipotesi dell’usura; meccanismi articolati con attrito nel perno (circa 6h di lezioni ed esercitazioni in aula). Componenti meccanici basati sull’attrito: studio di freni a pattino; freni a tamburo; cenni su freni a disco; freni a nastro; cenni su frizioni piane e cenni su frizioni coniche; analisi di trasmissioni con flessibili (funi e cinghie) (circa 18h di lezioni ed esercitazioni in aula). Tipi di trasmissione del moto: ruote dentate cilindriche a denti diritti ed elicoidali, cenni su ruote coniche, rotismi ordinari ed epicicloidali (circa 16h di lezioni ed esercitazioni in aula). Caratteristiche generali di un sistema di trasmissione del moto: tipologie di accoppiamento motore-riduttore-utilizzatore e motore-frizione-utilizzatore, rapporto di trasmissione, rendimento, condizioni di transitorio e di regime (circa 6h di lezioni ed esercitazioni in aula). Vibrazioni: studio di vibrazioni libere e forzate smorzate in sistemi ad 1 grado di libertà ; studio del transitorio, decremento logaritmico; studio del sistema forzato tramite il metodo dei vettori rotanti, risonanza, risposta in frequenza (circa 10h di lezioni ed esercitazioni in aula). Programma (docente Mazza) Meccanica dei sistemi di corpi rigidi: cinematica del corpo rigido, centro delle velocità , vincoli e gradi di libertà in un sistema di corpi rigidi, moti relativi, cinematismi, proprietà d'inerzia dei corpi, azioni di inerzia, quantità di moto, lavoro ed energia (circa 24 ore di lezione/esercitazione); Forze agenti negli organi di macchine: forze elastiche, fenomeni di aderenza e attrito, resistenza al rotolamento, analisi statica e dinamica di comuni sistemi meccanici (meccanismi, trasmissioni, veicoli) sottoposti a un sistema di forze (circa 12 ore di lezione/esercitazione); Componenti dei sistemi di trasmissione della potenza meccanica: freni ad attrito, frizioni, trasmissioni mediante flessibili, vite-madrevite, trasmissioni mediante ingranaggi (ruote dentate a denti diritti, elicoidali e cenni sulle ruote coniche), rotismi ordinari ed epicicloidali (circa 27 ore di lezione/esercitazione); Caratteristiche generali di un sistema di trasmissione del moto: riduzione dell'inerzia e delle forze/coppie ad un dato asse, accoppiamento motore-utilizzatore, rendimento (circa 8 ore di lezione/esercitazione); Vibrazioni meccaniche: vibrazioni libere e forzate di sistemi a un grado di libertà (circa 9 ore di lezione/esercitazione).

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... Esame (docente Eula) Lo Studente che effettua la prova scritta in aula avrà a disposizione dei fogli a quadretti timbrati, forniti dal Docente, ed il testo del compito in formato cartaceo e dovrà effettuare lo svolgimento del compito sui fogli a quadretti timbrati forniti dal Docente e poi consegnati al termine del tempo, in aula, al Docente stesso. Su tali fogli è richiesta l'indicazione di nome, cognome, matricola dello Studente e data dell'appello di esame. L’esame consiste in una prova scritta costituita da tre problemi riguardanti la parte di teoria svolta in aula e la parte di esercitazioni svolte in aula e da una domanda sulla parte di laboratorio (sia in base a quanto espresso nelle dispense sui banchi cinghie e riduttori inserite sul Portale dell'insegnamento sia in base anche a quanto appreso durante l’esercitazione stessa di laboratorio). La prova scritta ha lo scopo di accertare la preparazione dello studente su tutto il programma dell'insegnamento. La durata della prova è in genere di 2h ½. Durante la prova non è possibile consultare libri, appunti, formulari, dispense, smartphone, tablet, ecc… (tranne casi di Studenti Special Needs). Durante la prova scritta è utilizzabile una calcolatrice non programmabile. Sul Portale del Corso, nella sezione Materiale per il Corso, sono disponibili esempi di prove d'esame e di domande di laboratorio per la prova di esame. Il punteggio massimo è di 10 punti per ogni problema inerente teoria ed esercitazioni, per un totale di voto della prova scritta pari a 30/30 per questa parte. Nella prova scritta è sempre presente una domanda sul laboratorio opportunamente valutata in modo che la votazione massima dello scritto si porti a 31/30. Ad essa sarà ancora sommata la frequenza al laboratorio, valutata 0,8. La votazione minima dello scritto è 18/30 per raggiungere la sufficienza: il 18/30 dello scritto NON comprende la valutazione della frequenza al laboratorio e la domanda di laboratorio presente nello scritto. L’arrotondamento del risultato finale viene quindi effettuato all’intero superiore a partire da una votazione pari a XX.51 SOLO gli Studenti CHE HANNO CONSEGUITO IN ANNI PRECEDENTI AL 2019 LA VALUTAZIONE DEI LABORATORI seguiranno la loro solita modalità di valutazione dei Laboratori e non DOVRANNO RISPONDERE nello scritto alla domanda sul Laboratorio. Non è possibile utilizzare durante la prova scritta nessun tipo di supporto (dispense, appunti, formulari, smartphone, tablet, ecc…) tranne che il formulario previsto per gli Studenti Special Needs, il quale deve però essere validato dal Docente almeno una settimana prima dell’appello di esame prescelto dallo Studente. Nel caso di esami completamente in presenza, gli Studenti Special Needs possono anche scegliere (avvisando il Docente almeno una settimana prima dell’appello di esame prescelto) di effettuare lo scritto non in aula ma in Dipartimento, in presenza della Commissione di Esame e qualche giorno dopo l’appello ufficiale prescelto, concordando il giorno e l’orario con la stessa Commissione di Esame. In ogni caso lo Studente Special Needs usufruisce sempre del tempo aggiuntivo nello svolgimento della prova scritta. Esame (docente Mazza) L'esame consisterà in una prova scritta costituita da n.3 domande di cui: • n.1 domanda relativa a un problema numerico (esercizio della tipologia di quelli trattati a esercitazione); • n.1 domanda teorico/descrittiva relativa agli argomenti trattati a lezione; • n.1 domanda relativa all’esperienza di laboratorio. L'attività svolta dagli studenti in laboratorio sarà quindi argomento della prova scritta e contribuirà alla valutazione finale. La durata della prova è circa 2h. Durante la prova non è possibile consultare libri, appunti, formulari, dispense … La modalità di attribuzione del punteggio alle domande sarà : - domanda 1: 15 punti; - domanda 2: 15 punti; - domanda 3 (relativa all’esperienza di laboratorio): 2 punti Il punteggio massimo raggiungibile con la prova scritta sarà 32/30 (30 lode). Il punteggio minimo per superare lo scritto è 18/30. Per gli studenti degli anni accademici precedenti il 2019/20 saranno utilizzate le modalità di valutazione dei laboratori già stabilite in passato.

Testi di riferimento (docente Eula) PRINCIPALI: • C.Ferraresi, T.Raparelli, "Meccanica applicata" Ed CLUT, Torino. • G.Belforte, “Meccanica Applicata alle macchine�, ed.Levrotto & Bella. DI EVENTUALE SUPPORTO: • G. Jacazio, S. Pastorelli, “Esercizi di meccanica applicata alle macchine�, ed. Levrotto & Bella, Torino. • G.Jacazio, S. Pastorelli, “Meccanica Applicata alle Macchine�, Ed. Levrotto & Bella, Torino, 2001. Sul Portale dell'insegnamento lo Studente potrà trovare i testi degli esercizi svolti in aula con i risultati numerici e le informazioni necessarie per i laboratori oltre ad altro materiale utile per le lezioni e le esercitazioni. Testi di riferimento (docente Mazza) Testo adottato: - C. Ferraresi, T. Raparelli: “Meccanica applicata�; CLUT. Altri testi di riferimento: - G. Belforte, “Meccanica applicata alle macchine�; Levrotto & Bella. - G. Jacazio, S. Pastorelli: "Esercizi di meccanica applicata alle macchine"; Levrotto & Bella. - G. Jacazio, S. Pastorelli: “Meccanica applicata alle macchine�; Levrotto & Bella.

L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire una formazione di base sui materiali, includendo aspetti scientifici e tecnologici e fornendo linee guida per utilizzare le conoscenze acquisite in strumenti sfruttabili in fase di progettazione. Al termine dell'insegnamento si chiederà a studenti e studentesse di: - conoscere la terminologia internazionale della scienza dei materiali, in particolare quella inglese. - conoscere la struttura dei materiali e la dipendenza delle loro proprietà macroscopiche dalla medesima; - saper applicare le conoscenze di base per la modifica delle proprietà di un materiale, per renderle più adatte alla specifica applicazione, tramite, ad esempio, i diagrammi di stato ed i trattamenti termici; - avere consapevolezza dei criteri di selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; saper fare tale selezione sulla base delle proprietà dei materiali metallici, ceramici, vetrosi, polimerici e compositi.

I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi sulle correlazioni tra struttura, microstruttura e prestazioni del materiale. Si illustrano le potenzialità di materiali tradizionali ed innovativi considerando come il controllo delle loro caratteristiche microstrutturali ne influenza il comportamento. La trattazione è finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare la fase di scelta, nell'ambito del processo progettuale. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio ad esempi illustrativi che consentano a studenti e studentesse di riflettere su come le proprietà dei materiali e la loro modifica mirata siano alla base di una corretta selezione e progettazione. Particolare enfasi è quindi posta sui concetti di base della scienza dei materiali con riferimenti anche alla tecnologia ed ai processi di produzione.

Gli insegnamenti di Scienza e Tecnologia dei Materiali presentano contenuti comuni alla formazione dell'Ingegnere, riassumibili nei punti seguenti: - Terminologia internazionale relativa alla scienza dei materiali - Struttura dei materiali cristallini e amorfi; difetti reticolari; costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie) - Correlazione della struttura col comportamento elastico, plastico e con le altre proprietà dei materiali (termiche, ottiche, resistenza alla corrosione). - Modifica delle proprietà dei materiali: diagrammi di stato e trasformazioni (fusione/solidificazione, rafforzamento per precipitazione), fondamenti dei trattamenti termici, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà . - Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristico (metallici, ceramici, polimerici, vetri, compositi) e sulle loro proprietà . Tali contenuti occupano almeno 3,5 cfu e possono essere integrati dalla Docente responsabile con approfondimenti specifici su materiali e tecnologie finalizzati ad ogni Corso di Studi.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Exam: Written test; Computer-based written test in class using POLITO platform;
... Prova scritta (in aula); Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Obiettivi che l'esame intende accertare, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi: l'esame è strutturato in modo da verificare le conoscenze acquisite in merito alla struttura ed alle proprietà dei materiali ed alle correlazioni fra le medesime, nonchè in modo da verificare la capacità di elaborare le conoscenze acquisite e di saper fare, in modo autonomo, scelte e valutazioni dei materiali più adatti per una specifica applicazione nel campo biomedico. Lo scritto avrà la durata di 80 minuti, più¹ almeno 15 minuti per consentire accesso e chiusura. 16 domande, di cui: - 4 esercizi numerici da 2 punti ciascuno (totale 8 punti). - 2 quesiti sui diagrammi di stato da 3 punti ciascuno (totale 6 punti). - 4 quesiti a risposta aperta su tutto il programma da 2 punti ciascuno (totale 8 punti). - 6 quiz multiscelta su tutto il programma da 1,5 punti ciascuno (totale 9 punti). Il punteggio massimo totale sarà 31 punti, pari a 30L. La sufficienza si ha con 18 punti. Per i quiz multiscelta ad ogni risposta sbagliata sarà applicata una penalizzazione (-0,3 punti). Alle risposte sbagliate alle altre tipologie di domanda non saranno applicate penalizzazioni (verrà dato un punteggio inferiore a quello massimo a seconda della gravità di eventuali errori, minimo 0 punti). Ogni risposta non data varrà 0 punti. Durante l’anno saranno proposte alcune attività facoltative, come la preparazione di un breve video e/o una prova d’esame in itinere. I punti acquisiti mediante tali attività /prove resteranno validi per un A.A. E' possibile totalizzare il punteggio di 30L all'esame finale anche senza aver sostenuto la prova in itinere o aver svolto altre attività facoltative. Il punteggio massimo complessivo acquisibile tramite le attività /prove facoltative è di 4 punti. Ulteriori dettagli saranno forniti a lezione.

Dispense fornite dalla docente. Sono elencati alcuni libri di riferimento. la docente indicherà di volta in volta l'opportuna bibliografia. W.F. Smith, Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill (2004) William D. Callister Scienza e Ingegneria dei Materiali: una introduzione

Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Bioingegneria chimica Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le basi conoscitive relative ai principali fenomeni che sono alla base del "funzionamento" dei sistemi viventi, in modo da padroneggiare le basi molecolari che ad essi sottintendono, raggiungendo solide conoscenze chimico-fisiche e biochimiche necessarie per la comprensione della scienza e tecnologia dei biomateriali, le bio-nanoscienze e le bio-nanotecnologie. Nel dettaglio, lo studente avrà acquisito: - Conoscenze relative alla struttura e funzione dei composti chimici organici (classificati secondo la loro reattività e gruppi funzionali) e biochimici (acidi nucleici, proteine, oligo- e poli-saccaridi, lipidi) - Conoscenze relative ai meccanismi molecolari alla base dei processi evolutivi, della genetica e biotecnologici - Conoscenze e capacità di comprensione dei processi metabolici (catabolismo ed anabolismo) e dei loro meccanismi di controllo - Capacità di applicare conoscenza e comprensione acquisiti alla scienza e tecnologia dei biomateriali, le bio-nanoscienze e le bio-nanotecnologie - Conoscenze relative ai fondamenti di funzionamento dei sistemi biologici per la progettazione di soluzioni tecnologiche con applicazione nei dispositivi biomedici per la riparazione di tessuti o organi danneggiati e la cura di patologie.Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)Conoscenze relative alla specificità delle caratteristiche meccaniche dei materiali biologici, in particolare dell'osso. Conoscenze relative all'evoluzione progettuale delle protesi articolari e delle protesi di arto superiore ed inferiore. Conoscenze relative ai principali settori applicativi della biomeccanica compresa quella del sistema cardiocircolatorio, volta alla comprensione dell’evoluzione storica di protesi valvolari cardiache e stent vascolari. Capacità di affrontare un problema di carattere meccanico riguardante un sistema biologico integrando le conoscenze acquisite in ambito ingegneristico con quelle acquisite in ambito biologico. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare l'autonomia di giudizio relativamente alla scelta e all'utilizzo in particolare di protesi articolari, dispositivi per la traumatologia e protesi per amputati. Questo insegnamento contribuisce a migliorare le abilità comunicative attraverso la redazione di relazioni tecniche relative ai laboratori proposti. Questo insegnamento contribuisce a fornire allo studente gli strumenti per un aggiornamento continuo sia in ambito scientifico sia in ambito commerciale relativamente ai dispositivi protesici e ortesici in ambito biomeccanico.

Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Bioingegneria Chimica L’insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si colloca al terzo anno del corso di Laurea di I Livello in Ingegneria Biomedica con il fine di fornire le necessarie conoscenze dei principi chimico-fisici alla base dei sistemi biologici con particolare riferimento al disegno molecolare della vita, la traduzione e conservazione dell’energia, la sintesi delle biomolecole e alle recenti applicazioni in analisi clinica e diagnostica. L'insegnamento fornisce anche utili fondamenti per la progettazione di materiali e dispositivi per utilizzo in campo biomedicale alla nano-, micro- e macro-scala. L'insegnamento prevede 42 h di insegnamento frontale e 18 h di esercitazione in aula (gli studenti per le esercitazioni saranno divisi in 3 gruppi). Inoltre, sono previste 18 h di tutoraggio per rivedere gli esercizi svolti in aula. Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)L'insegnamento Bioingegneria Meccanica ha il fine di fornire agli allievi una panoramica dei settori applicativi della biomeccanica e le conoscenze di base per la progettazione e costruzione di sistemi biomeccanici. L'obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire allo/a studente/studentessa competenze e abilità che gli/le consentano di operare nell'ambito di strutture sanitarie, relativamente alla scelta e all'utilizzo in particolare di protesi articolari e di mezzi di sintesi per fratture, protesi valvolari e stent endovascolari, e industrie biomediche coinvolte nella progettazione meccanica e costruzione di protesi ed ausili.

Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Bioingegneria chimica - Introduzione all'insegnamento e obiettivi - I composti organici e i loro gruppi funzionali: Alcani, alcheni, alchini, alcoli, alogenuri alchilici, eteri ed epossidi. Composti Aromatici. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici e loro derivati funzionali. Ammine, tioli e solfuri, fosfati organici. - L’isomeria. - Reazioni in chimica organica: Reazioni di sostituzione, di addizione, di eliminazione. Reattività dei composti organici, reazioni di polimerizzazione. - Struttura e funzione delle proteine: Ruolo funzionale nell’uomo. Composizione, proprietà chimiche ed elettriche. Strutture primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Il folding e la stabilità delle proteine. L’esplorazione delle proteine. Proteine strutturali e fibrose. Relazione struttura /funzione. Enzimi, strategie catalitiche e di regolazione. - Struttura e funzione delle altre biomolecole: Carboidrati, Lipidi. - Barriere Biologiche, Proteine, Canali e Pompe di membrana, Macchine Molecolari. - La sintesi delle molecole della vita: DNA: componenti strutturali degli acidi nucleici, struttura del DNA, sequenza del DNA, replicazione, ricombinazione e riparazione del DNA. RNA: composizione e struttura, meccanismo di trascrizione. La sintesi proteica. - Mutazioni e Meccanismi di riparazione del DNA. Ricombinazione del DNA. I Virus e la trascrittasi inversa. L’esplorazione dei geni. Il DNA mitocondriale (mtDNA). - Sistemi che producono e/o utilizzano energia: Metabolismo: concetti, scopi, vie di traduzione del segnale. Glicolisi. Fermentazione. Il ciclo dell’acido citrico e la respirazione cellulare. Gli altri destini del Glucosio (via del pentoso fosfato, gluconeogenesi, il glicogeno). Cenni sul metabolismo dei lipidi e catabolismo degli amminoacidi. - Analisi di letteratura specializzata ed approfondimenti. Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)Caratteristiche meccaniche di materiali biologici: tessuto osseo, cartilagine, tessuto muscolare. Biomeccanica delle articolazioni e loro sostituzione protesica: anca, ginocchio, caviglia, spalla, gomito. Biomeccanica della colonna vertebrale e protesizzazione del disco intervertebrale. Corsetti ortopedici. Protesi per amputati di arto inferiore e superiore. Protesi ed impianti dentali. Elementi di biomeccanica cardiovascolare. Criteri generali di progettazione di strumenti per la chirurgia cardiaca e vascolare con particolare riferimento alla fluidodinamica. Tipologie e specifiche di progetto delle protesi valvolari cardiache. Tipologie e specifiche di progetto di stent endovascolari. Biomeccanica dei traumi da urto, caratteristiche dei manichini utilizzati nelle prove di crash automobilistici. Elementi di ergonomia.

Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Modalita di esame: Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo; Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Exam: Computer-based written test in class using POLITO platform; Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)Exam: Written test;
... Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Bioingegneria chimica L’esame si compone di una prova scritta per un punteggio complessivo di 33 punti. L’esame intende accertare che lo studente abbia acquisito: - Conoscenza della struttura e funzione dei composti organici - Conoscenza della struttura e funzione delle biomolecole - Conoscenza dei meccanismi molecolari alla base dei processi evolutivi e biotecnologici e della genetica - Conoscenza dei processi metabolici e dei loro meccanismi di controllo - Conoscenza dei fondamenti di funzionamento dei sistemi biologici e loro applicazione nella progettazione di soluzioni tecnologiche (quali ad esempio biomateriali, dispositivi biomedici) per la riparazione di tessuti o organi danneggiati e la cura di patologie. L’esame si compone di due sezioni. La SEZIONE1 comprende una serie di domande (46 domande) a risposta multipla per un totale di 23 punti. Sono previste domande su tutti gli argomenti affrontati durante l'insegnamento: chimica organica, amminoacidi/proteine/enzimi, carboidrati, le molecole della vita, metabolismo e lipidi/membrane/meccanismi di trasporto. Ad ogni domanda risposta correttamente viene attribuito un punteggio pari a 0.5 punti. In caso di risposta errata, viene attribuita una penalizzazione di 0.15 punti. In assenza di risposta il punteggio attribuito alla domanda è pari a zero. La SEZIONE1 si ritiene superata se viene raggiunto un punteggio complessivo di almeno 12 punti. La SEZIONE2 si compone di una serie di domande/esercizi a risposta aperta per un totale di 10 punti. Accanto ad ogni domanda/esercizio viene riportato il punteggio max. totalizzabile diviso equamente nelle sotto-domande, se non diversamente indicato. Sono previste domande/esercizi su tutti gli argomenti affrontati durante l'insegnamento: chimica organica, amminoacidi/proteine/enzimi, carboidrati, le molecole della vita, metabolismo e lipidi/membrane/meccanismi di trasporto. La SEZIONE2 viene sottoposta a valutazione previo raggiungimento di un punteggio pari a 12 nella SEZIONE1. La durata dell’esame scritto è pari 90 minuti durante i quali è possibile navigare liberamente tra i quesiti della SEZIONE1 e della SEZIONE2. Durante l'esame non si possono usare materiali didattici ma è consentito l’utilizzo della calcolatrice. Sarà consentito inoltre l'utilizzo di fogli di brutta per lo svolgimento dei calcoli necessari; tali fogli verranno forniti dal docente all’inizio della prova d’esame. Tutti i dati necessari per lo svolgimento degli esercizi saranno forniti nel testo dell’esame; non è quindi necessario alcun materiale di supporto/formulario. La somma dei punteggi ottenuti nelle SEZIONI 1 e 2 viene approssimata all’intero più vicino per la definizione della valutazione finale. Se il voto così determinato è maggiore a 30.5 allo studente viene assegnata la Lode. NON è previsto alcun orale integrativo. Per coloro che riscontrassero evidenti discrepanze tra l'autovalutazione ed il voto conseguito, sarà possibile visionare il compito in una data che verrà comunicata sul portale. Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)Prova scritta della durata di 1,5 ore con 4 domande aperte valutate ciascuna in trentesimi ed 1 domanda a risposta chiusa articolata in quattro quesiti vero/falso. La risposta a quest’ultima domanda, riguardante l’apprendimento dei contenuti di progettazione di dispositivi cardiovascolari, è valutata attribuendo a ciascuna risposta vero/falso un punteggio pari ad 1 se corretta e 0 se sbagliata o non fornita. La valutazione finale risulta dalla media delle valutazioni ottenute per le singole risposte aperte moltiplicata per 0,87 + la valutazione ottenuta per la risposta chiusa (primo esempio: 4 risposte aperte valutate 30/30 ciascuna e risposta chiusa completamente corretta = (30 x 0,87) + 4 = 30,1 quindi valutazione finale 30/30; secondo esempio: 4 risposte aperte la cui media risulta 25/30 e risposta chiusa parzialmente corretta (2 quesiti vero/falso corretti) = (25 x 0,87) + 2 = 23,75 quindi valutazione finale 24/30. Non si possono consultare appunti. La lode viene attribuita in casi eccezionali quando la prova scritta risulta essere perfetta.

Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria chimica)Bioingegneria chimica Testi utilizzati per l’insegnamento: J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L Stryer Biochimica V ed. Zanichelli; D.L. Nelson, M.M. Cox, Introduzione alla Biochimica di Lehninger III ed. Zanichelli; D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di Biochimica, Zanichelli Slide delle lezioni fornite dal docente e disponibili sul portale Testi e materiali di approfondimento: Articoli Scientifici indicati dai docenti. Bioingegneria chimica/Bioingegneria meccanica (Bioingegneria meccanica)- Nordin M., Frankel V.H., Basic Biomechanics of the Musculskeletal System, 2001, Lippincott Williams&Wilkins - Shafer R.C., Clinical - Biomechanics Musculoskeletal Actions and Reactions, 1987, Williams&Wilkins - Kapandji I.A. Fisiologia Articolare- schemi commentati di meccanica umana, 1981, Monduzzi - Collana di Ingegneria Biomedica – Pà tron Editore Non ne è necessario l'acquisto per la frequenza dell'insegnamento e il relativo superamento dell'esame.

Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Bioimmagini)Conoscenze relative ai principi fisici dell’imaging clinico. Conoscenza della struttura e tecnologia dei dispositivi per imaging clinico. Conoscenza delle potenzialità diagnostiche di ogni dispositivo e delle limitazioni intrinseche. Conoscenza delle criticità di ogni dispositivo anche in relazione alle problematiche di acquisto e manutenzione, in rapporto si servizi di ingegneria clinica. Dato un dispositivo per bioimmagini, lo studente sarà in grado di dettagliarne il grado di sviluppo tecnologico e la fascia di mercato in cui esso si colloca. Inoltre, grazie alla conoscenza acquisita sulla tecnologia, sulla normativa vigente e sull’offerta di dispositivi commerciali, lo studente sarà in grado di stilare un allegato tecnico per l’acquisto di un dispositivo per imaging. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare l’autonomia di giudizio durante le esercitazioni di laboratorio. Questo insegnamento contribuisce a migliorare le abilità comunicative scritte e orali mediante i laboratori. Questo insegnamento contribuisce a fornire allo studente gli strumenti per un aggiornamento continuo, richiedendogli la consultazione di siti web relativi ai maggiori produttori di dispositivi per immagini. Questa attività ha lo scopo di illustrare come sia possibile, tramite la rete, acquisire la documentazione per un’analisi di mercato preliminare dello stato dell’arte tecnologico.Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Dispositivi impiantabili attivi)Conoscenza dei principi di funzionamento e delle principali caratteristiche di stimolatori cardiaci, defibrillatori-cardioversori impiantabili, monitor del ritmo cardiaco impiantabili, stimolatori antalgici, stimolatori del nervo frenico, stimolatori per la riduzione della rigidità nella malattia di Parkinson, stimolatori urologici, stimolatori gastro-enterici e impianti cocleari. Capacità di comprendere nel dettaglio le caratteristiche funzionali dei dispositivi citati e gli aspetti di sicurezza legati all'uso di detti dispositivi. Questo insegnamento contribuisce a sviluppare autonomia di giudizio grazie alla soluzione degli esercizi proposti nel corso dell’insegnamento. Questo insegnamento contribuisce ad aumentare le capacità di apprendimento in quanto nel corso di lezioni ed esercitazioni viene fornito agli studenti un metodo che consente loro di affinare la conoscenza di dispositivi sconosciuti utilizzando le norme di prodotto e le indicazioni che possono essere ritrovate su manuali d'uso o sui siti web dei produttori di strumentazione medicale.

Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Bioimmagini)L’insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze di base relative al funzionamento dei moderni dispositivi per imaging clinico. Esso intende approfondire le conoscenze di base relativamente ai principi fisici su cui si fondano le diverse metodiche di imaging clinico, mostrando come tali principi siano sfruttati nei dispositivi reali. Di ogni dispositivo verranno introdotte le criticità sia strumentali che di gestione, i costi, e le necessità di manutenzione e controllo periodico.Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Dispositivi impiantabili attivi)L'insegnamento ha lo scopo di presentare agli studenti i principali dispositivi impiantabili attivi. In particolare verranno trattati argomenti relativi ai dispositivi impiantabili attivi in generale (sorgenti energetiche, telemetria, programmabilità ) e saranno poi descritti stimolatori cardiaci, defibrillatori-cardioversori impiantabili, monitor impiantabili del ritmo cardiaco, stimolatori urologici, stimolatori per il contenimento del tremore, stimolatori gastro-enterici e simili. La conoscenza dei dispositivi sarà ottenuta anche leggendo ed analizzando in modo critico manuali d'uso, al fine di fornire agli studenti un metodo che consenta loro di affrontare, nel corso della futura attività professionale, il bisogno di continuo aggiornamento. Saranno anche trattati i principali aspetti normativi relativi ai dispositivi impiantabili attivi.

Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Bioimmagini)Il programma del corso consiste nella descrizione dei più diffusi dispositivi per imaging medico a partire dai principi fisici. Pertanto, per ogni classe di dispositivi, verranno prima introdotte le caratteristiche dell’energia sfruttata per ottenere l’immagine e, successivamente, verrà discussa la tecnologia che consente al clinico di sfruttare tale interazione energia-materia in ottica di imaging diagnostico. Gli argomenti principali del corso sono i seguenti: - Introduzione alle bioimmagini (1.5h) - Dispositivi radiologici planari (7.5h) - Dispositivi per tomografia computerizzata e tomosintesi (7.5h) - Medicina nucleare, scintigrafia, dispositivi PET e SPECT (7.5h) - Dispositivi per metodi ottici (6h) - Ultrasonografia e dispositivi flussimetrici (7.5h) - Dispositivi per risonanza magnetica (7.5h) - Dispositivi per imaging ottico (3h) - Applicazioni diagnostiche (3h)Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Dispositivi impiantabili attivi)Nel corso dell’insegnamento saranno descritte nel dettaglio le funzioni dei dispositivi di seguito elencati. Per ogni dispositivo verranno inoltre presentati e discussi alcuni aspetti progettuali caratterizzanti. Saranno sempre sottolineati gli aspetti relativi all’alimentazione dei dispositivi ed alla valutazione, sotto questo aspetto della loro fattibilità . Per la maggior parte dei dispositivi saranno presentati e commentati filmati di procedure di impianto. - Sorgenti energetiche per dispositivi impiantabili attivi: descrizione, funzionamento e principali caratteristiche. - Telealimentazione mediante accoppiamento transcutaneo. - Telemetria bidirezionale: il metodo dell’impedenza riflessa ed altre soluzioni. - Fisiologia dei tessuti eccitabili: curva intensità – durata e parametri caratteristici. - Stimolatori cardiaci: circuito di uscita e forme d’onda tipiche nella stimolazione cardiaca, il modello elettrico del catetere di stimolazione, principali funzioni di uno stimolatore cardiaco, il codice NBG e le differenti modalità di funzionamento, funzionalità dello stimolatore orientate alla diagnostica clinica ed al follow-up, compatibilità con la risonanza magnetica nucleare. Analisi di parti selezionate di un manuale di uno stimolatore reale. Stimolatori tricamerali. - Defibrillatori – cardioversori impiantabili: generalità , utilità clinica, circuito di carica del condensatore e suo dimensionamento, valutazione dell’autonomia di un dispositivo. La rivelazione statistica di un evento, curve ROC, parametri di rivelazione. Rivelazione di VF, VT ed FVT. Terapie VF, VT ed FVT. Terapie ATP. Pacing antibradicardico post-shock. - CRT-D: generalità , utilità clinica, posizionamento del catetere per stimolazione del ventricolo sinistro, stimolazione multipoint e determinazione dei parametri. - ICM (loop recorder): generalità , utilità clinica, rivelazione dell’onda R mediante soglia dinamica, episodi riconosciuti, riconoscimento episodi, funzione holter, diario episodi, autonomia e consumi. - Stimolatore del frenico: generalità , utilità clinica, parametri di stimolazione e loro giustificazione, valutazione dell’autonomia. - Stimolatori urologici: generalità , utilità clinica, tecniche di impianto degli elettrodi, la stimolazione della vescica paralitica e della vescica iperattiva. Parametri di stimolazione. - Stimolatori antalgici: generalità , utilità clinica, tecniche di impianto di elettrodi intratecali, parametri di stimolazione. - Infusori impiantabili: generalità , utilità clinica, costituzione di un infusore impiantabile, considerazioni energetiche, modi di funzionamento. - Stimolatori encefalici: generalità , utilità clinica, tecniche di impianto elettrodi di stimolazione, parametri di stimolazione, la stimolazione ad anello chiuso. - Stimolatori gastro-intestinali: generalità , utilità clinica, tecniche di impianto, parametri di stimolazione. Uso del segnale elettro gastro entero grafico per la verifica dell’efficacia della stimolazione.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Bioimmagini)Slide fornite dal docente ed articoli scientifici di recente pubblicazione su tecniche particolari. Il testo consigliato è “Bioimmagini�, Valli e Coppini, Collana di Ingegneria Biomedica, Pà tron Editore.Dispositivi impiantabili attivi/Bioimmagini (Dispositivi impiantabili attivi)Il docente renderà disponibile tutto il materiale presentato a lezione. Saranno inoltre messi a disposizione degli studenti i manuali dei dispositivi presentati e discussi a lezione e altro materiale per eventuali approfondimenti. Sono disponibili le videoregistrazioni delle lezioni dell'anno precedente.

La prova finale consiste in un elaborato in forma scritta, nel quale il laureando descrive le attività svolte durante il tirocinio. L’elaborato è valutato dal relatore che, successivamente, definirà con la commissione di laurea il punteggio da assegnare. Modalità di assegnazione e dettagli sullo svolgimento della prova finale sono precisati nel regolamento didattico di Corso di Laurea

Modalita di esame: Accertamento (esame senza voto);
Exam: Check;
... Il punteggio di partenza consisterà nella media (depurata dei 16 CFU peggiori) divisa per 30 e moltiplicata per 110 alla quale potranno essere aggiunti al massimo 5 punti ulteriori. Criteri di formulazione del punteggio aggiuntivo (max 5 punti): - massimo 3 punti per l’elaborato scritto - massimo 2 punti per il tempo impiegato (2 punti entro un anno, -0,5 ogni sei mesi successivi) - massimo 1 punto a discrezione della commissione (lodi, lingua inglese, attività extracurricolare) La lode potrà essere assegnata al raggiungimento del punteggio 110 a discrezione della Commissione e a maggioranza qualificata, ovvero di almeno i 2/3 dei componenti la Commissione.

Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di valutare il livello di rischio al quale pazienti ed operatori sono esposti a causa dell’uso di strumentazione biomedica ed individuare le misure di prevenzione e protezione in grado di contenerlo; inoltre, per tutte le tipologie di apparecchi elettromedicali considerate, lo studente dovrà conoscere i principi di funzionamento, il grado di evoluzione tecnologica, i rischi specifici associati all’apparecchio considerato e le misure di prevenzione e protezione in grado di contenerli. Lo studente dovrà inoltre essere in grado di affrontare una prima fase di progettazione a blocchi della strumentazione trattata tenendo conto degli aspetti funzionali e di sicurezza applicabili. Infine, lo studente conoscerà il panorama normativo europeo e le norme generali, collaterali e particolari relative alla strumentazione trattata.

L'insegnamento ha come obiettivo fornire le conoscenze base relative al panorama normativo europeo, ai principali aspetti di sicurezza elettrica in ambito ospedaliero, alle metodiche ed ai problemi tipici del prelievo di biopotenziali ed ai principi di funzionamento e di corretta gestione dei principali tipi di apparecchi elettromedicali di tipo diagnostico e terapeutico.

• Il panorama normativo europeo: direttiva dispositivi medici 93/42, 47/2007, IEC601-1 (cenni), collaterali e particolari. - Sicurezza elettrica in ambito ospedaliero: suddivisione degli apparecchi elettromedicali in classi e tipi (I, II, III, B, BF, CF); macroshock per contatto diretto ed indiretto, interruttore magnetotermico, interruttore differenziale, impianto di messa a terra; microshock, nodo equipotenziale, uso di strumentazione di tipo CF. - Prelievo di biopotenziali: caratteristiche del front-end, interferenza di rete (CMRR finito, asimmetria elettrodi, accoppiamenti capacitivi), scelta dei valori desiderati di resistenza di ingresso e CMRR. Una generica catena di amplificazione per biopotenziali. - Il segnale elettrocardiografico: cenni di elettrofisiologia cardiaca, il ciclo elettrocardiografico e sua suddivisione, derivazioni agli arti, aumentate e toraciche. Gli artefatti tipici dell’elettrocardiografia. Esempio di catena di amplificazione ECG. Elettrocardiografia dinamica (Holter): problematiche tecnologiche ed utilità clinica. - Il segnale elettroencefalografico: generazione del segnale e sue caratteristiche, suddivisione in bande. Utilità clinica del segnale EEG. sistemi di elettrodi (il sistema 10-20), sistemi di elettrodi per EEG ad alta risoluzione. Gli artefatti tipici dell’elettroencefalografia: esempi di tracciati corrotti dai diversi tipi di artefatti. Catena di amplificazione del segnale EEG. Cenni all’interpretazione del segnale EEG. Analisi nel dominio delle frequenze. Cenni alla soluzione del problema inverso per la localizzazione delle sorgenti. - Potenziali evocati somatosensoriali, visivi ed uditivi: metodi di eccitazione e prelievo, cenni alla tecnica dell’averaging. - Lampade scialitiche: le diverse tipologie di lampade scialitiche, costituzione, rischi associati all’uso delle lampade scialitiche. La norma particolare specifica. Manutenzione e verifiche preventive. - Apparecchi per elettrochirurgia: principi di funzionamento, evoluzione dello stadio di uscita e rischi legati all’uso dello strumento, monitor paziente e monitor di elettrodo. Un moderno elettrobisturi: analisi delle prestazioni. Elettrobisturi utilizzati in chirurgia mini-invasiva:problematiche e soluzioni. La norma particolare specifica e le linee guida. Manutenzione e verifiche periodiche. - Defibrillatore – cardioversore: principi di funzionamento, dimensionamento del circuito di scarica, monitoraggio dell’energia ceduta. La norma particolare specifica e le linee guida. Manutenzione e verifiche periodiche. - Pompe di infusione: principi di funzionamento, le diverse tipologie di pompa di infusione. La norma particolare specifica. Manutenzione e verifiche periodiche.

Modalita di esame: Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Exam: Computer-based written test in class using POLITO platform;
... Gli studenti svolgeranno lo scritto in aula attraverso la piattaforma Respondus, accedendo con PC personale. In caso qualche studente non fosse provvisto di PC adatto lo comunicherà al docente entro la data di chiusura delle iscrizioni all’esame ed il docente tenterà di risolvere il problema, ma ovviamente la soluzione non può essere garantita. La modalità d'esame in presenza sarà identica a quella utilizzata in remoto o in modalità mista, salvo il fatto che tutti gli studenti saranno in aula, ma comunque utilizzeranno il proprio calcolatore per sostenere l'esame. L'unica reale differenza dalla modalità in remoto consiste nel fatto che in aula, sebbene si richieda comunque l'attivazione del sistema di proctoring, ci sarà anche la sorveglianza di personale apposito (docente, esercitatori, ...). La prova d'esame intende verificare la capacita degli studenti di svolgere esercizi di calcolo simili a quelli trattati durante le esercitazioni, ma gli esercizi d'esame potranno contenere varianti tese a verificare la capacità degli studenti di adattare quanto appreso alla soluzione di problemi differenti da quelli espressamente trattati a lezione ed esercitazione. Nel corso della prova non è consentita la consultazione di appunti, testi a stampa o qualunque altro materiale. È possibile usare unicamente la calcolatrice messa a disposizione dal sistema di proctoring o una calcolatrice personale non programmabile. La prova d’esame è suddivisa in due parti: • la prima parte consta di 15 domande a risposta guidata, • la seconda parte consta di 3 domande a risposta aperta. Il tempo a disposizione per svolgere la prima parte è di 15 minuti, per la seconda è di 70 minuti. Prima parte: domande a risposta guidata Per ogni domanda sono presentate cinque possibili risposte delle quali una sola corretta. Lo studente potrà selezionare la risposta che ritiene corretta o astenersi dal rispondere. Si ricorda che, con il sistema Respondus, per correggere una risposta che si intende modificare è sufficiente “cliccare� sulla risposta che si vuole sostituire a quella data precedentemente e ritenuta errata, mentre per annullare una risposta senza sceglierne un’altra occorre “cliccare� due volte sulla risposta già data e che si intende annullare. Seconda parte: domande a risposta aperta Le tre domande a risposta aperta includeranno (i) due esercizi nei quali lo studente dovrà fornire il solo risultato finale in forma numerica, (ii) un esercizio nel quale lo studente dovrà riportare lo svolgimento per intero e che potrà consistere in un esercizio numerico o in una domanda aperta su argomenti teorici. Nel caso (i), sarà specificato nel testo il massimo errore tollerabile (assoluto o percentuale, a seconda dei casi) e, se il risultato non fosse un numero puro, l’unità di misura nella quale esprimerlo. È necessario prestare molta attenzione a non effettuare alcuna approssimazione senza previa verifica, a svolgere i conti mantenendo un numero adeguato di cifre decimali per garantire l’accuratezza richiesta ed a fornire il risultato espresso nell’unità di misura richiesta ma senza indicarla (è già parte del testo della domanda). Qualora nell’esercizio di cui al punto ii) lo studente dovesse commettere uno o più gravi errori di elettrotecnica o di elettronica o le formule riportate non dovessero essere consistenti con gli schemi elettrici disegnati o non fossero presenti gli schemi elettrici di riferimento (se richiesti) l’intera domanda verrà considerata nulla. Votazione finale Alla prima parte, che ha la durata di 15 minuti, sono attribuiti 9 punti che derivano dal moltiplicare per 9/15 il punteggio ottenuto come segue: ogni risposta corretta incrementa il totale di 1 punto, ogni risposta errata comporta la sottrazione di 0,25 punti ed ogni risposta non data non è considerata. Alla seconda parte, che dura 70 minuti, sono attribuiti 24 punti: le due domande a risposta numerica aperta varranno 6 punti cadauna, mentre la domanda totalmente aperta, della quale dovrà essere riportata integralmente la soluzione, varrà sino a 12 punti. Lo studente che non supera la soglia di 6/15 nella prima parte o quella di 12/24 nella seconda parte è riprovato.

I docenti metteranno a disposizione degli studenti il materiale presentato a lezione e durante le esercitazioni in aula ed eventuale altro materiale per approfondimenti. L'intero programma del corso è contenuto nel testo Strumentazione Biomedica di G.L. Cerone, M. Gazzoni, M. Knaflitz edito da Levrotto & Bella, Torino

Lo studente, se seguirà la proposta formativa con particolare attenzione ai metodi di studio proposti, acquisirà : - una profonda conoscenza delle leggi fisiche e dei modelli matematici alla base dello scambio di calore e di massa; - una profonda conoscenza delle proprietà dei materiali che intervengono nei fenomeni di diffusione del calore e di massa; - una profonda conoscenza delle corretta terminologia utilizzata per i vari tipi di problemi affrontati e delle relative unità di misura e basi fisiche e fisico-matematiche; - una profonda conoscenza delle significato fisico dei diversi raggruppamenti adimensionali; - la capacità di modellare i sistemi sedi di diffusione termica o di massa utilizzando le corrette condizioni al contorno; - la capacità di scegliere e applicare i modelli studiati per risolvere problemi ingegneristici introducendo le opportune ipotesi semplificative; - la capacità di comprendere testi tecnici su argomenti correlati per la sua futura attività di ingegnere.

Lo scopo dell’insegnamento è fornire allo studente la conoscenza dei metodi fisico sperimentali e dei modelli fisico-matematici che descrivono i fondamenti termodinamici per trattare analiticamente il trasporto di calore e di massa nei sistemi naturali per le applicazioni ingegneristiche. Lo studente sarà introdotto alle applicazioni della termodinamica e della trasmissione del calore per descrivere i processi industriali dell’ingegneria con particolare attenzione a quelli biologici, ovvero ai sistemi biomedici ed agroindustriali, farmaceutici e progettuali tipici dell’ingegneria biomedica, ambientale ed agraria.

TERMODINAMICA APPLICATA (circa 50 h) Definizione di grandezze e concetti fondamentali: sistema e stato termodinamico, temperatura, calore, lavoro. Primo principio: enunciato generale, energia interna. Secondo principio: enunciato generale, macchine termiche, il teorema di Carnot, temperatura termodinamica, entropia, reversibilità e irreversibilità . Sistemi a deflusso: definizioni e rappresentazioni, equazioni fondamentali per i sistemi a deflusso, entalpia, calori specifici e bilanci di energia. L'equazione dell'energia cinetica e il teorema di Bernoulli. Proprietà di corpi omogenei, comportamento delle sostanze, relazioni termodinamiche generali e trasformazioni fondamentali, comprimibilità isoterma e adiabatica. Le sostanze pure: cambiamenti di stato, equazione di Clapeyron per i vapori, proprietà delle miscele di liquido e vapore. Equazioni di stato per gas ideali e reali; miscele ideali di gas ideali. Psicrometria: grandezze e trasformazioni psicrometriche di sostanze umide. Concetto di macchina motrice e operatrice, cenni sui cicli dei motori a gas e a vapore. Dispositivi e cicli inversi a semplice e multipla compressione di vapore. TRASMISSIONE DEL CALORE (circa 30 h) Introduzione ai modi di trasmissione del calore. La conduzione: Equazione generale. La legge di Fourier. Fenomenologia e conduttività termica. Conduzione stazionaria monodimensionale. Conduzione non stazionaria in un sistema a resistenza interna trascurabile. La convezione forzata e libera: la legge di Newton nella convezione. Strati limite delle velocità e delle temperature nel deflusso interno ed esterno. I principali numeri adimensionali e le principali correlazioni. Scambiatori di calore: tipologie e grado di compattezza e metodi di dimensionamento. Irraggiamento: grandezze caratteristiche e interazione con le superfici. Il corpo nero e corpi grigi. Emissività . Scambio di energia per irraggiamento e fattori di forma.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI Capacità di analizzare il problema proposto in base ai principi della termodinamica e ai meccanismi fontamentali inerenti la trasmissione del calore. Capacità di utilizzare in modo adeguato gli strumenti matematici proposti nelle specifiche discipline ingegneristiche. Capacità di analisi critica dei risultati numerici ottenuti individuando le eventuali contraddizioni o limiti dal punto di vista fisico. CRITERI, REGOLE E PROCEDURE PER L'ESAME La prova scritta ha durata di 90 minuti. La modalità di esame si svolge con una prova scritta articolata in: - Una domanda di teoria (10 punti), nella quale si richiede rigore metodologico e proprietà di linguaggio tecnico-scientifico, inerente gli argomenti di teoria e applicazione ingegneristica sviluppati a lezione ed esercitazione e trattata nei testi adottati; - Due esercizi numerici (10 punti per ciascuno), nei quale si richiede rigore metodologico, opportuna definizione di ipotesi introdotte e uso appropriato delle unità di misura, nonché la correttezza numerica dei risultati, in quanto ogni progetto ingegneristico prevede queste caratteristiche, che saranno sviluppate e trattate sia durante le lezione e le esercitazioni sia nei testi adottati. Il punteggio massimo acquisibile è quindi 30/30 suddiviso in 10/30 per ognuno dei temi (domanda di teoria ed esercizi numerici) argomento della prova di esame. Durante l’esame lo studente dovrà portare con sé solo: - Fogli protocollo a quadretti; - Calcolatrice; - Biro; - Documento di riconoscimento.

Testo adottato per teoria G. Cuccurullo. Elementi di Termodinamica e trasmissione del calore. Maggioli Editore, Santancargelo di Romagna, 2020. Testo di approfondimento per teoria U. Lucia e G. Grisolia. Fisica tecnica per l’ingegneria biomedica. Create, McGraw-Hill, Milano, 2025 Testi consigliati per esercizi [ 2 ] R. Borchiellini, G. Grisolia & U. Lucia. Esercizi di Termodinamica Applicata. Springer-Verlag Italia, Milano, 2022. [ 3 ] V. Giaretto. Esercizi di Termodinamica Applicata. CLUT, Torino, 2021 [ 4 ] V. Giaretto. Esercizi di Trasmissione del Calore. CLUT, Torino, 2021

Le informazioni dettagliate sull’insegnamento tirocinio sono consultabili sulla GUIDA STUDENTI, sezione TIROCINIO, dell’anno accademico in corso.

Modalita di esame: Accertamento (esame senza voto);
Exam: Check;