Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2017

MAS in Medizinphysik Information
Fachrichtung: Allg. Medizinphysik und Biomedizinisches Ingenieurwesen
Vertiefung Biomechanics
Wahlfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0255-00LEnergy Conversion and Transport in BiosystemsW4 KP2V + 1UA. Ferrari
KurzbeschreibungTheorie und Anwendung von Thermodynamik und Energieerhaltung in biologischen Systemen mit Schwerpunkt auf Zellebene.
LernzielTheorie und Anwendung von Energieerhaltung auf Zellebene. Verständnis für die grundlegenden Stofftransport-Kreisläufe in menschlichen Zellen und die Mechanismen, welche diese Kreisläufe beeinflussen. Parallelen zu anderen Gebieten im Ingenieurswesen erkennen. Wärme- und Massentransport Prozesse in der Zelle, Kraft Entwicklung der Zelle, und die Verbindung zu modernen biomedizinischen Technologien.
InhaltMassentransportmodelle für den Transport von chemischen Spezies in der menschlichen Zelle. Organisation und Funktion der Zellmembran und des Zytoskeletts. Die Rolle molekularer Motoren in der Kraftentwicklung der Zelle und deren Funktion in der Fortbewegung der Zelle. Beschreibung der Funktionsweise dieser Systeme sowie der experimentellen Analyse und Simulationen um sie besser zu verstehen. Einführung in den Zell-Metabolismus, Zell-Energietransport und die Zelluläre Thermodynamik.
SkriptKursmaterial wird in Form von Hand-outs verteilt.
LiteraturNotizen sowie Referenzen aus der Vorlesung.
151-0524-00LContinuum Mechanics IW4 KP2V + 1UE. Mazza
KurzbeschreibungKonstitutive Gleichungen für strukturmechanische Berechnungen werden behandelt. Dies beinhaltet anisotrope lineare Elastizität, lineare Viskoelastizität, Plastizität und Viscoplastizität. Es werden die Grundlagen der Mikro-Makro Modellierung und der Laminattheorie eingeführt. Die theoretischen Ausführungen werden durch Beispiele aus Ingenieuranwendungen und Experimente ergänzt.
LernzielBehandlung von Grundlagen zur Lösung kontinuumsmechanischer Probleme der Anwendung, mit besonderem Fokus auf konstitutive Gesetze.
InhaltAnisotrope Elastizität, Linearelastisches und linearviskoses Stoffverhalten, Viskoelastizität, mikro-makro Modellierung, Laminattheorie, Plastizität, Viscoplastizität, Beispiele aus der Ingenieuranwendung, Vergleich mit Experimenten.
Skriptja
151-0604-00LMicrorobotics Information W4 KP3GB. Nelson
KurzbeschreibungMicrorobotics is an interdisciplinary field that combines aspects of robotics, micro and nanotechnology, biomedical engineering, and materials science. The aim of this course is to expose students to the fundamentals of this emerging field. Throughout the course students are expected to submit assignments. The course concludes with an end-of-semester examination.
LernzielThe objective of this course is to expose students to the fundamental aspects of the emerging field of microrobotics. This includes a focus on physical laws that predominate at the microscale, technologies for fabricating small devices, bio-inspired design, and applications of the field.
InhaltMain topics of the course include:
- Scaling laws at micro/nano scales
- Electrostatics
- Electromagnetism
- Low Reynolds number flows
- Observation tools
- Materials and fabrication methods
- Applications of biomedical microrobots
SkriptThe powerpoint slides presented in the lectures will be mad available as pdf files. Several readings will also be made available electronically.
Voraussetzungen / BesonderesThe lecture will be taught in English.
263-5001-00LIntroduction to Finite Elements and Sparse Linear System Solving Information W4 KP2V + 1UP. Arbenz
KurzbeschreibungThe finite element (FE) method is the method of choice for (approximately) solving partial differential equations on complicated domains. In the first third of the lecture, we give an introduction to the method. The rest of the lecture will be devoted to methods for solving the large sparse linear systems of equation that a typical for the FE method. We will consider direct and iterative methods.
LernzielStudents will know the most important direct and iterative solvers for sparse linear systems. They will be able to determine which solver to choose in particular situations.
InhaltI. THE FINITE ELEMENT METHOD

(1) Introduction, model problems.

(2) 1D problems. Piecewise polynomials in 1D.

(3) 2D problems. Triangulations. Piecewise polynomials in 2D.

(4) Variational formulations. Galerkin finite element method.

(5) Implementation aspects.


II. DIRECT SOLUTION METHODS

(6) LU and Cholesky decomposition.

(7) Sparse matrices.

(8) Fill-reducing orderings.


III. ITERATIVE SOLUTION METHODS

(9) Stationary iterative methods, preconditioning.

(10) Preconditioned conjugate gradient method (PCG).

(11) Incomplete factorization preconditioning.

(12) Multigrid preconditioning.

(13) Nonsymmetric problems (GMRES, BiCGstab).

(14) Indefinite problems (SYMMLQ, MINRES).
Literatur[1] M. G. Larson, F. Bengzon: The Finite Element Method: Theory, Implementation, and Applications. Springer, Heidelberg, 2013.

[2] H. Elman, D. Sylvester, A. Wathen: Finite elements and fast iterative solvers. OUP, Oxford, 2005.

[3] Y. Saad: Iterative methods for sparse linear systems (2nd ed.). SIAM, Philadelphia, 2003.

[4] T. Davis: Direct Methods for Sparse Linear Systems. SIAM, Philadelphia, 2006.

[5] H.R. Schwarz: Die Methode der finiten Elemente (3rd ed.). Teubner, Stuttgart, 1991.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Linear Algebra, Analysis, Computational Science.
The exercises are made with Matlab.
376-2017-00LBiomechanik von Sportverletzungen und RehabilitationW3 KP2VK.‑U. Schmitt, J. Goldhahn
KurzbeschreibungDie Veranstaltung vermittelt die Grundlagen der Verletzungsbiomechanik. Sportverletzungen und deren Rehabilitation bilden dabei den Schwerpunkt der Vorlesung.
LernzielIn dieser Veranstaltung sollen Sie Grundlagen der Traumabiomechanik erlernen. Anhand von Beispielen aus dem Sport lernen Sie verschiedene Mechanismen, die zu Verletzungen des menschlichen Körpers führen können, kennen. Sie sollen ein Verständnis für das Entstehen von Verletzungen entwickeln, das Sie in die Lage versetzt Verletzungspotentiale abzuschätzen und präventive Massnahmen zu entwickeln.
InhaltDie Veranstaltung beschäftigt sich mit den Grundlagen der Verletzungsmechanik und der Rehabilitation. Es wird untersucht, wie Verletzungen entstehen und wie sie verhindert werden können. Die Vorlesung konzentriert sich dabei auf Verletzungen, die im Sport erlitten werden.
SkriptUnterlagen werden zur Verfügung gestellt.
LiteraturSchmitt K-U, Niederer P, M. Muser, Walz F: "Trauma Biomechanics - An Introduction to Injury Biomechanics" bzw. "Trauma-Biomechanik - Einführung in die Biomechanik von Verletzungen", beide Springer Verlag
Voraussetzungen / BesonderesDie Mitarbeit an einer Gruppenarbeit ist fester Bestandteil der Veranstaltung. Die Gruppenarbeit wird benotet und zählt somit zur Gesamtnote der Vorlesung hinzu. Nähere Informationen werden in der ersten Vorlesung gegeben.
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