Nazwa modułu: Biomateriały metaliczne Rok akademicki: 2015/2016 Kod: EIB-2-201-IB-s Punkty ECTS: 4 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Inżynieria biomateriałów Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. inż. Skrzypek Stanisław (skrzypek@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Skrzypek Stanisław (skrzypek@agh.edu.pl) dr hab. inż. Moskalewicz Tomasz (tmoskale@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student ma wiedzę w zakresie nowoczesnych materiałów stosowanych w inzynierii biomedycznej. Zna ich własności, potrafi projektować procesy modyfikujace własności materiałow. Zna oddziaływanie materiałow z organizmem człowieka IB1A_W03, IB1A_W09, IB1A_W12, IB1A_W15 Aktywność na zajęciach, Egzamin, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych M_W002 Student zna nowoczesne metody badania materiałów i ocey ich przydatności na zastosowania biomedyczne. Zna metody mikroskopowe, metalograficzne, dyfrakcyjne i emisyjne wykorzytywane do charakteryzowania materiałów. IB1A_W03, IB1A_W09 Egzamin, Kolokwium Umiejętności 1 / 6
M_U001 Student potrafi dobierać i projektować materiały na różne zastosowania w inzynierii biomedycznej w tym materiały na protezy, implanty i inne elementy stosowane w medycynie. Student potrafi tastować (badać) materiały po kątem ich przydatności w inzynierii bimedycznej i konkretnych zastosowań w medycynie. IB1A_U03, IB1A_U08 Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość znaczenia poprawnego doboru materiałów w inzynierii biomedycznej oraz konieczności komunikowania się z otoczeniem w celu przekazywania informacji o najnowszych osiągnięciciach w zakresie inżynierii biomedycznej i stosowanych materiałów. IB1A_K05 Egzamin, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Zaangażowanie w pracę zespołu Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności Student ma wiedzę w zakresie nowoczesnych materiałów stosowanych w inzynierii biomedycznej. Zna ich własności, potrafi projektować procesy modyfikujace własności materiałow. Zna oddziaływanie materiałow z organizmem człowieka Student zna nowoczesne metody badania materiałów i ocey ich przydatności na zastosowania biomedyczne. Zna metody mikroskopowe, metalograficzne, dyfrakcyjne i emisyjne wykorzytywane do charakteryzowania materiałów. 2 / 6
M_U001 Student potrafi dobierać i projektować materiały na różne zastosowania w inzynierii biomedycznej w tym materiały na protezy, implanty i inne elementy stosowane w medycynie. Student potrafi tastować (badać) materiały po kątem ich przydatności w inzynierii bimedycznej i konkretnych zastosowań w medycynie. Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość znaczenia poprawnego doboru materiałów w inzynierii biomedycznej oraz konieczności komunikowania się z otoczeniem w celu przekazywania informacji o najnowszych osiągnięciciach w zakresie inżynierii biomedycznej i stosowanych materiałów. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Podstawowe definicje, przegląd implantów i urządzeń medyznych, zdefiniowanie warunków pracy implantów Postęp w implantologii, wielkość rynku implanologii, podstawowe definicje, przegląd implantów i urządzeń medycznych, zdefiniowanie warunków pracy implantów, naciski, naprężenia, środowisko eksploatacji, mechanizmy zużycia, korozja, zużywanie ścierane, smarowanie, tarcie,(prof. S.Skrzpek) Materiały metaliczne, metale i ich stopy materiały metaliczne, metale i ich stopy, procesy otrzymywania metali i stopów, procesy metalurgiczne, metalurgia proszkowa, elektroliza, składnik stopowy, domieszka metalurgiczna, skład chemiczny, mikrostrukturalny i strukturalny (fazowy), materiały monokrystaliczne i polikrystaliczne i nanokrystaliczne, materiały amorficzne, półwyroby hutnicze,(prof. S.Skrzpek) Korozja chemiczna, elektrolityczna Korozja chemiczna, elektrolityczna, potencjał korozyjny, specyfika warunków korozyjnych w płynach i tkankach ustrojowych, odporność korozyjna, metody ochrony antykorozyjnej,(prof.z.kalicka) Kryteria doboru materiałów metalicznych do zastosowań biomedycznych Kryteria doboru materiałów metalicznych do zastosowań biomedycznych. Biotolerancja, biozgodność, toksyczność i kancerogenność implantów metalicznych a ich skład chemiczny,(dr T.Moskalewicz) Przykłady zastosowań biomateriałów metalicznych w chirurgii kostnej Znaczenie i obszar stosowania biomateriałów metalicznych w medycynie, przykłady zastosowań biomateriałów metalicznych w chirurgii kostnej (implanty biomechaniczne: endoprotezy stawu biodrowego, kolanowego, łokciowego, ramiennego i skokowego, 3 / 6
implanty kręgosłupa oraz implanty biostatyczne: wkręty, płytki kostne, śruby, gwoździe śródszpikowe), (dr T.Moskalewicz) Znaczenie i rodzaje biomateriałów metalicznych w kardiologii Znaczenie i rodzaje biomateriałów metalicznych w kardiologii (elementy zastawek serca, rozruszników serca, stenty wieńcowe), w urologii (sterty urologiczne), w układzie oddechowym (stenty tchawiczno-oskrzelowe) i inne. (dr T.Moskalewicz) Biomateriały metaliczne w stomatologii i ortodoncji Znaczenie i rodzaje biomateriałów metalicznych w stomatologii i ortodoncji (wszczepy zębowe, mostki, zespolenia, łuki ortodontyczne),(prof.s.skrzypek) Stale nierdzewne - biostale Stale nierdzewne, rodzaje, gatunki, oznakowanie, mikrostruktura i właściwości, stabilność mechaniczna, obróbka cieplna, cieplno-chemiczna i mechaniczna (prof.s.skrzypek) Materiały z pamięcią kształtu w zastosowaniach biomedycznych Materiały z pamięcią kształtu, istota i mechanizmy pamięci kształtu stopów metalicznych, skład chemiczny, wytwarzanie, oznakowanie, właściwości, zastosowanie, kobalt i jego stopy, skład chemiczny, wytwarzanie, oznakowanie, właściwości i zastosowanie,(dr T.Moskalewicz) Tytan i jego stopy - podstawowy biomateriał Tytan i jego stopy, wytwarzanie, półwyroby, rodzaje stopów, oznakowanie, przeróbka plastyczna, obróbka cieplna i zastosowanie (dr T.Moskalewicz) Biomateriały metaliczne na narzędzia Biomateriały metaliczne na narzędzia, na instrumenty medyczne i na wyposażenie biomedyczne (dr T.Moskalewicz) Magnez i jego stopy Magnez i jego stopy, wytwarzanie, przeróbka, oznakowanie, właściwości i zastosowanie (prof. S.Skrzypek) Metale szlachetne i ich stopy Metale szlachetne i ich stopy, tantal i niob oraz ich stopy (Prof.S.Skrzypek) Powierzchnia, warstwa wierzchnia i powłoki biomateriałów metalicznych Powierzchnia, warstwa wierzchnia i powłoki biomateriałów metalicznych, technologia wytwarzania implantów metalicznych i metalo-ceramicznych, złącza metalowoceramiczne, inżynieria produkcji implantów, (prof.s.skrzypek) Przegląd metod badawczych biomateriałów metalicznych Przegląd metod badawczych biomateriałów metalicznych,podstawowe analizy materiałowe, podstawowe metody badania właściwości mechanicznych, podsumowanie wykładu (prof.s.skrzypek) Ćwiczenia laboratoryjne Korazja metali Rodzaje korozji, odporność korozyjna, metody badania odporności korozyjnej, potencjał korozyjny, kinetyka korozji.(prof Z.Kalicka) Stopy z pamięcią kształtu Struktura, mikrostruktura i właściwości stopów z pamięcią kształtu, przykłady zastosowań biomedycznych.(dr B.Dubiel) 4 / 6
Endoproteza stawu biodrowego i kolanowego Budowa endoprotezy stawu biodrowego i kolanowego, problemy użytkowe, rozwiązania konstrukcyjne i stosowane materiały. (dr T.Moskalewicz) Nierdzewne stale austenityczne Cr-Ni-Mo na implanty Zapoznanie się z własnościami mechanicznymi, odpornością na korozję składem chemicznym i mikrostrukturą stali austenitycznych stosowanych na implanty. Gatunki stali austenitycznych stosowanych na implanty skład chemiczny stali, własności mechaniczne i odpornośc na korozję. Analiza mikrostruktury stali austenitycznych Cr-Ni-Mo i jej związków z własciwościami.(dr J.Kowalska) Stale stopowe stosowane na narzędzia i urządzenia medyczne Podział stali stopowych do zastosowań biomedycznych i na narzędzia. Obróbka plastyczna, mechaniczna i cieplna tych stali. Mikrostruktura i własności oraz technologie wytwarzania narzędzi biomedycznych. (mgr G.Cempura) Tytan techniczny i stopy tytanu dla medycyny i pokrycia ochronne na stopach tytanu Zapoznanie się z mikrostrukturą tytanu technicznego i stopów tytanu stosowanych w medycynie. Omówienie wpływu mikrostruktury na właściwości mechaniczne stopów tytanu. Zapoznanie się z rodzajami powłok i warstw wierzchnich stosowanych w celu poprawy właściwości stopów tytanu dla medycyny.(dr T.Moskalewicz) Operacje technologiczne produkcji implantów metalicznych Zapoznanie się z operacjami technologicznymi produkcji implantów metalicznych. Wytwarzanie wyrobów metalowych, proces odlewania, obróbka plastyczna, obróbka cieplno-plastyczna, obróbka skrawaniem, szlifowanie i plerowanie. Powierzchniowe mechaniczne obróbki umacniające przez powierzchniowe odkształcenie plastyczne tzw. nagniatanie.(dr M.Witkowska) Stopy kobaltu, rodzaje, oznakowanie, mikrostruktura, właściwości i przykłady zastosowań biomedycznych Stopy Co-Cr-Mo, skaład chemiczny, oznakowanie i nazwy handlowe. Otrzymywanie stopów Co-Cr-Mo (mgr G.Cempura) Biomateriały metaliczne w stomatologii i ortodoncji, nowoczesne systemy implantu zębowego, mostków i łuków ortodontycznych Biomateriały metaliczne i złącza metalo-ceramiczne w stomatologii i ortodoncji, nowoczesne systemy implantu zębowego, mostków i łuków ortodontycznch. (mgr G.Cempura) Techniki i metody pomiarowe oraz badawcze wybranych implantów Badanie składu chemicznego, fazowego i mikrostrukturalnego. Makrostruktura materiałów po odlewaniu i po przeróbce plastycznej i po obróbce ciepnej. Defektoskopia i tomografia komputerowa materiałów w zastosowaniu do materiałów biomedycznych i tkanek. Badawcze i diagnostyczne metody nieniszczące charakteryzowania biomateriałów (dr A. Bunsch) Analiza dylatometryczna i mikrostrukturalna przemian fazowych przy nagrzewaniu i chłodzeniu stopów tytanu Zapoznanie się z przemianami fazowymi zachodzącymi przy nagrzewaniu i chłodzeniu stopów tytanu z wykorzystaniem badań dylatometrycznych i mikroskopowych. Sieci krystaliczne faz występujących w stopach tytanu i ich własności, - przemiany fazowe przy nagrzewaniu stopów tytanu, - zmiany zachodzące w mikrostrukturze podczas nagrzewania ze stanu wyżarzonego, - przemiany fazowe przy chłodzeniu stopów tytanu (dyfuzyjna, bezdyfuzyjna), - zmiany twardości oraz zmiany zachodzące w mikrostrukturze przy chłodzeniu; 5 / 6
morfologia faz tworzących się zależnie od szybkości chłodzenia, - zastosowanie badań dylatometrycznych do analizy przemian fazowych przy nagrzewaniu i chłodzeniu stopów tytanu, - analiza krzywych dylatometrycznych nagrzewania i chłodzenia, - obliczanie współczynnika rozszerzalności liniowej stopów tytanu w zakresie przed i po przemianie α+β β. (dr R.Dąborowski) E-learning Biomateriały metaliczne Samodzielne studiowanie zagadnień przedstawionych na ćwiczeniach z wykorzystaniem materiałów dostępnych w Internecie. Sposób obliczania oceny końcowej Srednia z egzaminu i ćwiczeń lab. z wagą odpowiednio 60:40 Wymagania wstępne i dodatkowe Fizyko-chemia ciała stałego, wiązania międzyatomowe, cechy stanu krystalicznego, budowa atomu Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.Marciniak J.: Biomateriały w chirurgii kostnej. Gliwice 1992. 2.Dobrzański L. Metalowe materiały inżynierskie, W-wa WNT 2004 3.Bylica A., Sieniawski J.: Tytan i jego stopy. Warszawa 1985 4.Błażewicz S, Stoch L., Biomateriały, Ak.Oficyna Wyd. EXIT, W-wa 2003 5.Skrzypek S.J.,Przybyłowicz K.: Inżynieria metali i ich stopów Wyd.AGH,Kraków 2012 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie do zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 30 godz 30 godz 30 godz 15 godz 15 godz 5 godz 125 godz 4 ECTS 6 / 6