Biocompatibilità Elettromagnetica-II - DEE

Classe delle lauree magistrali in:
Corso di laurea in:
Anno accademico:
Ingegneria Elettronica (LM-29)
Ingegneria Elettronica
2013 - 2014
Tipo di attività
Ambito disciplinare:
Settore scientifico
CFU:
formativa:
disciplinare: Campi
Ingegneria Elettronica
6
caratterizzante
elettromagnetici (ING-INF/02)
Titolo
Tipo di insegnamento:
dell’insegnamento:
Codice di Ateneo
Anno:
Semestre:
obbligatorio per il curriculum
Biocompatibilità
dell’insegnamento:
"Sistemi Elettronici per le
primo
secondo
elettromagnetica - II
2419
Biotecnologie"
modulo (CDP)
DOCENTE:
Prof. Francesco Prudenzano (PA)
ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE:
45 ore di lezioni teoriche, 12 ore di esercitazioni e seminari specialistici, 8 ore di laboratorio.
PREREQUISITI:
Conoscenze di base di campi elettromagnetici.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso ha come obiettivi principali quelli di fornire: i) una adeguata conoscenza dei dispositivi e sistemi a
microonde e ottici utilizzati nell’ambito della biomedicina con particolare riferimento agli applicatori ii) illustrare
gli effetti biologici dell’applicazione dei campi elettromagnetici, dei fasci di luce e dei fasci di particelle
accelerate, iii) fornire gli strumenti teorici per la comprensione delle suddette problematiche e l’individuazione
di opportune tecniche progettuali.
CONTENUTI:
Sorgenti e applicatori a microonde: propagazione guidata, dispositivi a microonde, parametri Z,Y,S, elementi
radianti, radiazione da aperture. Diffrazione [25 ore]
Esempi di applicatori a microonde. Equazione di trasferimento del calore alle microonde. Termoterapia e
Termoablazione a microonde [10 ore]
Sorgenti e applicatori ottici: propagazione in fibra ottica, fibre ottiche microstrutturale PCF, laser ad erbio,
laser ad itterbio ed olmio per biomedicina. Sensori in fibra ottica e in ottica planare. [10 ore]
Tubi a voto a Microonde, onde di carica spaziale. Acceleratori lineari LINAC. Diagnostica, terapia. Proton
terapia [5 ore]
Esercitazione e laboratorio: progetto di applicatore a microonde e ottici con HFSS/CST/FEMLAB e relativa
caratterizzazione con strumentazione di misura [15 ore].
METODI DI INSEGNAMENTO:
Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da trasparenze, videoproiettore e lavagna. Tutoraggio in forma di
assistenza individuale.
CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE:
Conoscenza dei principali dispositivi a microonde e ottici per la biomedicina e delle correlazioni tra l’aspetto
teorico-progettuale e quello tecnologico.
Comprensione degli effetti biologici derivanti dell’applicazione dei campi elettromagnetici, dei fasci di luce, dei
fasci di particelle accelerate,
Capacità di progettare applicatori a microonde e ottici mediante uso di software professionali.
Capacità di caratterizzare dispositivi a microonde e ottici nell’ambito della biocompatibilità elettromagnetica
con strumentazioni di misura
SUPPORTI ALLA DIDATTICA:
PC e videoproiettore; CAD tools per progettazione di dispositivi radianti a microonde e fotonici: CST, HFSS,
COMSOL; appunti di lezionei, dispense del docente, calendario degli esami e avvisi dal sito FTP: http://moegroup.poliba.it; http://dee.poliba.it/DEE/Prudenzano.html
CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME:
Esame orale, con discussione di una relazione scritta e individuale di progetto.
TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI:
R.E. Collin,Foundations for microwave Engineering. McGraw-Hill
Jordan Balmain Electromagnetic Waves and Radiating Systems Prentice Hall Electrical engineering series
R. Sorrentino, G. Bianchi. Ingegneria delle microonde e radiofrequenze McGraw-Hill
Paraboni, Antenne McGraw Hill, 1999
Computational Fourier Optics, SPIE press
Le fibre ottiche per telecomunicazioni , G. Vespasiano Editore: Telecom Italia
M.I.E Digonnet, Rare earth doped fiber laser and amplifier, Marcel Dekker INC New York
ULTERIORI TESTI SUGGERITI: C. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, US, Arizona; G. B.
Stracca: teoria delle microonde Città Studi Edizioni
ALTRE INFORMAZIONI: Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione, Politecnico di Bari
(http://dee.poliba.it) Stanza docente I° piano, tel. 0805963781 (int 3781), e-mail: [email protected].
Sito URL del gruppo di ricerca: http://moe-group.poliba.it
Master Degree class:
Electronic Engineering
Second level (two years)
degree:
Electronic Engineering
Scientific Discipline Sector:
Electromagnetic fields
Academic year:
2013 - 2014
Type of formative
Disciplinary area:
ECTS Credits:
activity:
Electronic Engineering
6
characterizing
Title of the course:
Type of course:
Course University
Electromagnetic
compulsory for curriculum
Year:
Semester:
code:
Biocompatibility - 2nd
"Electronic Systems for
first
second
2419
module
Biotechnologies"
LECTURER:
Prof. Francesco Prudenzano (Associate Professor)
HOURS OF INSTRUCTION:
45 hours of theory, 12 hours of examples and specialized seminars, 8 hours in laboratory.
PREREQUISITES:
Basic knowledge of electromagnetic fields.
AIMS:
The aim of this course is to provide: i) a suitable knowledge of microwave, photonic and fiber optic applicators
for biomedicine, ii) the basis knowledge of the biological effects due to the electromagnetic field application,
iii) an adequate comprehension of methods and techniques for design of microwave, photonic and fiber optic
applicators for biomedicine
CONTENTS:
Microwave sources and applicators: guided propagation, microwave devices, Z,Y,S, parameters; radiating
systems, radiating aperture. Diffraction [25 ore]
Examples of microwave applicators. Bio-heat equation. Microwave thermotherapy and thermoablation [10]
Optical sources and applicators: optical fibers, microstructured optical fiber PCFs; erbium, ytterbium, holmium
fiber lasers. Optical fiber and planar optics for sensing. [10]
Microwave tube. Linac particle ccelerators. Diagnostics and therapy. Proton therapy [5]
Laboratory: design via HFSS/CST/FEMLAB and characterization of microwave and optical devices for
biomedicine applicators [15].
TEACHING METHODS:
Lectures, supported by slides, videoprojector and blackboard. Personalized feedback and coaching to
improve every aspect of the student work.
EXPECTED OUTCOME AND SKILLS:
Knowledge of microwave, photonic and fiber optic applicators for biomedicine
Knowledge of the biological effects due to the electromagnetic field application
Comprehension of methods and techniques for design of microwave, photonic and fiber optic applicators for
biomedicine
Capability to design and characterize both microwave and optical component and system for biomedicine.
TEACHING AIDS:
PC and workstation; CAD tools HFSS/CST/COMSOL; lecture notes, exam calendar and news at FTP site:
http://moe-group.poliba.it; http://dee.poliba.it/DEE/Prudenzano.html
EXAMINATION METHOD:
Oral exam, with discussion of a written personal design report.
BIBLIOGRAPHY:
R.E. Collin, Foundations for microwave Engineering. McGraw-Hill
Jordan Balmain, Electromagnetic Waves and Radiating Systems Prentice Hall Electrical engineering series
R. Sorrentino, G. Bianchi. Ingegneria delle microonde e radiofrequenze McGraw-Hill
Paraboni, Antenne McGraw Hill, 1999
Computational Fourier Optics, SPIE press
Le fibre ottiche per telecomunicazioni , G. Vespasiano Editore: Telecom Italia
M.I.E Digonnet, Rare earth doped fiber laser and amplifier, Marcel Dekker INC New York.
FURTHER BIBLIOGRAPHY: C. Balanis, Advanced Enineering Electromagnetics, US, Arizona; G. B.
Stracca: teoria delle microonde Città Studi Edizioni
FURTHER INFORMATIONS:
Department of Electrical and Information Engineering, Politecnico di Bari (http://dee.poliba.it)
Lecturer room at 1th floor, phone 0805963781 (int. 3850), e-mail: [email protected].
URL site of research group: http://moe-group.poliba.it