BSc Eng, BE, ME Biomedical Students 31 March 2015 UCD - - PowerPoint PPT Presentation

31 March 2015

UCD Engineering Programmes

BSc Eng, BE, ME Biomedical Students

UCD Engineering Degree Programme Pathways DN150

Choose one of:

§ Biomedical § Chemical & Bioprocess § Civil § Electronic & Electrical § Mechanical

Decision Point 1 Decision Point 2

Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5

Stage 1 (60 Credit) Stage 2 (60 Credit) Stage 3 (60 Credit) Single-Stage ME (2-years, 120 Credit) Master of Engineering (ME)* specialising in... § Biomedical § Biosystems § Civil / Structural / Env. § Electronic & Computer

§ Energy Systems

§ Mechanical § Engineering with Business

*Minimum GPA required

for entry to ME Programmes

DN150

Stage One Engineering (Common) Graduate after 5 years with both BSc (Eng. Science) and ME Graduate after 4 years with BE Bachelor of Engineering

• Chemical and

Bioprocess

• Civil
• Electrical
• Electronic
• Mechanical
• Biomedical
• Energy Systems

Stage 4 BE (60 Credit) Graduate after 3 years with BSc (Engineering Science) 2

*ME: 6-8 month Professional Engineering Work Placement - Stage 4 Semester 2

Biomedical Engineering

• Biomedical Engineering

‘The application of engineering principles to understand, modify or control biological systems’

• Wide variety of application areas

– Medical device industry – Biosignal and bioimage processing – Rehabilitation engineering, orthopaedics…

• Foundation in Electrical/Electronic or Mechanical

Engineering

– Complemented with relevant physiology and anatomy – Brought together in specialised Biomedical Engineering modules

3

UCD Biomedical Engineering

Chemical ¡Eng ¡

Biotechnology ¡for ¡engineers ¡

Mechanical ¡ Eng ¡

• Dynamics ¡
• Fluid ¡mechanics ¡
• Materials ¡science ¡
• Mechanical ¡Design ¡
• Mechanics ¡of ¡solids ¡

¡ ¡ ¡

¡ ¡ Medical ¡Sciences ¡

• Anatomy ¡
• Physiology ¡
• Neurophysiology ¡
• Physiology ¡of ¡the ¡cardiovascular ¡

system ¡

• Exercise ¡science ¡

Electronic ¡& ¡ Electrical ¡Eng ¡

• Signal ¡Processing ¡
• Control ¡theory ¡
• Wireless ¡systems ¡
• CommunicaBon ¡

systems ¡

• Computer ¡

engineering ¡ Cell ¡and ¡Tissue ¡Eng ¡ Neural ¡Eng ¡ Medical ¡Device ¡Design ¡ Biomaterials ¡ Biosignal ¡and ¡Image ¡ Analysis ¡ Rehabilita@on ¡ Engineering ¡ Medical ¡Sciences ¡for ¡ Engineers ¡ Biomechanics ¡

ME Biomedical Engineering

Year 1 ¡

Semester 1 ¡

ANAT40010 Medical Sciences for Biomedical Engineers (unless already taken) MEEN40620 Biomechanics MEEN40630 Biomaterials MEEN40600 Medical Device Design 2 or 3 Modules From Below or Equivalent Engineering Modules EEEN30160 Biomedical Signal and Image Analysis EEEN40010 Control Theory EEEN40050 Wireless Systems EEEN40030 Photonic Engineering EEEN40150 Radio Frequency Electronics MEEN30030 Mechanical Engineering Design II MEEN40060 Fracture Mechanics MEEN20010 Mechanics of Fluids I MEEN40020 Mechanics of Fluids II MEEN30100 Engineering Thermodynamics II EEEN40300 Engineering Entrepreneurship EEME 30040 Professional Engineering (Finance) Modules from outside Engineering PHYS20040 An introduction to Physiology: Human cells and tissues PHYS30010 Physiology of the Cardiovascular System NEUR30080 Neuromuscular and membrane biology PHYC40430 Nanomechanics - from single molecules to single cells STAT30240 Linear Models I (Statistics) ACM40290 Numerical Algorithms

6

ME Biomedical Engineering Semester 2, Year 1 : 30-Credit Work Placement

7 ¡

Year ¡2 ¡

Semester ¡1 ¡ Semester ¡2 ¡

MEEN40610 ¡ Research ¡Project ¡/ ¡Thesis ¡ MEEN40610 ¡ Research ¡Project ¡/ ¡Thesis ¡ MEEN40560 ¡ Research ¡Skills ¡and ¡Techniques ¡ ¡ 3 ¡Modules ¡From ¡Below ¡or ¡Equivalent ¡ 3 ¡Modules ¡From ¡Below ¡or ¡Equivalent ¡ Engineering ¡Modules ¡ MEEN40350 ¡ RehabilitaBon ¡Engineering ¡ EEEN40010 ¡ Control ¡Theory ¡ ¡ EEEN40070 ¡ Neural ¡Engineering ¡ EEEN40050 ¡ Wireless ¡Systems ¡ CHEN40470 ¡ Cell ¡Culture ¡and ¡Tissue ¡Engineering ¡ EEEN30030 ¡ ElectromagneBc ¡Waves ¡ Engineering ¡Modules ¡ EEEN40150 ¡ Radio ¡Frequency ¡Electronics ¡ MEEN30020 ¡ Mechanics ¡of ¡Solids ¡II ¡ MEEN30030 ¡ Mechanical ¡Engineering ¡Design ¡II ¡ ¡ MEEN40040 ¡ Materials ¡Science ¡and ¡Engineering ¡III ¡ MEEN40060 ¡ Fracture ¡Mechanics ¡ ¡ ¡ MEEN40180 ¡ Nanomaterials ¡ ¡ MEEN40020 ¡ Mechanics ¡of ¡Fluids ¡II ¡ ¡ ¡ MEEN30010 ¡ Applied ¡Dynamics ¡II ¡ MEEN30100 ¡ Engineering ¡Thermodynamics ¡II ¡ ¡ MEEN40070 ¡ Advanced ¡Metals/Materials ¡Processing ¡ MEEN30090 ¡ Materials ¡Science ¡and ¡Engineering ¡II ¡ MEEN40430 ¡ Professional ¡Engineering ¡(Management) ¡ ¡ MEEN30030 ¡ Mechanical ¡Engineering ¡Design ¡II ¡ MEEN40670 ¡ Technical ¡CommunicaBon ¡ ¡ EEEN30050 ¡ Signal ¡Processing ¡Theory ¡and ¡ApplicaBons ¡ EEEN40130 ¡ Advanced ¡Signal ¡Processing ¡ ¡ ¡Modules ¡from ¡outside ¡Engineering ¡ EEEN40060 ¡ Digital ¡CommunicaBons ¡ PHYS30010 ¡ Physiology ¡of ¡the ¡Cardiovascular ¡System ¡ ¡ EEEN30060 ¡ CommunicaBon ¡Theory ¡ NEUR30080 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Neuromuscular ¡and ¡membrane ¡biology ¡ EEEN30120 ¡ Analogue ¡Electronics ¡ ¡ PHYC40430 ¡ Nanomechanics ¡-­‑ ¡from ¡single ¡molecules ¡to ¡cells ¡ ¡ Modules ¡from ¡outside ¡Engineering ¡ STAT30240 ¡ Linear ¡Models ¡I ¡(StaBsBcs) ¡ PHYS20020 ¡ Neurophysiology ¡ ACM40290 ¡ ¡Numerical ¡Algorithms ¡ ¡ PHYS20030 ¡ Physiology ¡of ¡the ¡internal ¡environment ¡of ¡ the ¡human ¡body ¡

ME Biomedical Engineering

8 ¡

Biomedical ¡Engineering ¡Stream ¡Stage ¡4 ¡

Stage ¡4 ¡

Semester ¡1 ¡ Semester ¡2 ¡

EEEN30170 ¡ BE ¡Biomedical ¡Project ¡ EEEN30170 ¡ BE ¡Biomedical ¡Project ¡ MEEN40600 ¡ Medical ¡Device ¡Design ¡ CHEN40470 ¡ Cell ¡Culture ¡& ¡Tissue ¡Eng ¡ MEEN40620 ¡ Biomechanics ¡ EEEN40070 ¡ Neural ¡Engineering ¡ EEEN30160 ¡ Biomedical ¡Signals ¡and ¡Images ¡ EEEN40350 ¡ RehabilitaBon ¡Engineering ¡ MEEN40630 ¡ Biomaterials ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Plus ¡1 ¡OpBon ¡from ¡: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ EEEN30110 ¡ Signals ¡and ¡Systems ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ EEEN40010 ¡ Control ¡Theory ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ EEEN40050 ¡ Wireless ¡Systems ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ EEEN40300 ¡ Entrepreneurship ¡in ¡Engineering ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MEEN30030 ¡ Mechanical ¡Engineering ¡Design ¡II ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MEEN30100 ¡ Engineering ¡Thermodynamics ¡II ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MEEN30140 ¡ Professional ¡Engineering ¡(Finance) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ MEEN40020 ¡ Mechanics ¡of ¡Fluids ¡II ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

David ¡FitzPatrick ¡– ¡Orthopaedic ¡ Mechanics, ¡Implant ¡Design ¡& ¡TesBng ¡

3D ¡landmark ¡ iden@fica@on ¡ coordinate ¡frame ¡ registra@on ¡ digi@zed ¡surface ¡ data ¡ medical ¡image ¡ segmenta@on ¡ Statistical Shape Analysis mean ¡shape ¡+ ¡varia@on ¡

• rthopedic

device design CAS

• rthopedic

device simulation

Delivery ¡Devices ¡ Implantable ¡ Devices ¡ External ¡AssisBve ¡ Devices ¡ UCD ¡Medical ¡Device ¡ Design ¡Lab ¡

Abdominal ¡Aor@c ¡Aneurysm ¡ ¡Dr. ¡Malachy ¡O’Rourke ¡

Predic'on ¡of ¡Thrombus ¡Growth ¡

(leU) ¡lumen ¡wall, ¡ini@al ¡scan ¡in ¡blue ¡and ¡follow ¡up ¡scan ¡in ¡red; ¡ ¡ (middle) ¡@me ¡averaged ¡wall ¡shear ¡stress; ¡ ¡ (right) ¡oscillatory ¡shear ¡index ¡ ¡

CorrelaBon ¡of ¡cycle ¡averaged ¡wall ¡shear ¡ stress ¡(TAWSS) ¡and ¡oscillatory ¡shear ¡index ¡ (OSI) ¡with ¡regions ¡of ¡developed ¡thrombus ¡ suggest ¡that ¡ ¡OSI ¡ ¡may ¡correlate ¡with ¡ regions ¡of ¡thrombus ¡deposiBon ¡

paBent ¡A ¡ paBent ¡C ¡ OSI = 1 2 1 −  τ W dt

T

∫

 τ W dt

T

∫

⎛ ⎝ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟

O'Rourke, ¡M. ¡J., ¡McCullough, ¡J. ¡P. ¡and ¡Kelly, ¡S.; ¡(2012) ¡ 'An ¡invesBgaBon ¡of ¡the ¡relaBonship ¡between ¡ hemodynamics ¡and ¡thrombus ¡deposiBon ¡within ¡ paBent-­‑specific ¡models ¡of ¡abdominal ¡aorBc ¡ aneurysm'. ¡PROCEEDINGS ¡OF ¡THE ¡INSTITUTION ¡OF ¡ MECHANICAL ¡ENGINEERS ¡PART ¡H-­‑JOURNAL ¡OF ¡ ENGINEERING ¡IN ¡MEDICINE, ¡226 ¡(7):548-­‑564. ¡ ¡

Heart ¡Valves ¡-­‑ ¡Dr. ¡Malachy ¡O’Rourke ¡

Le6 ¡Heart ¡Simulator ¡

To Pump Compliance and resistance Aortic Head Tank Left Atrial Tank Prosthetic Aortic Valve Papillary Muscle Support arms Mitral annulus plate

Soi ¡Bssue ¡biomechanics ¡ ¡ – ¡Dr. ¡Aisling ¡Ní ¡Annaidh ¡

• Mechanical ¡tesBng ¡

– In ¡vivo ¡ – In ¡vitro ¡

• Finite ¡Element ¡modelling ¡

¡ ¡

In ¡vivo ¡tesBng ¡of ¡skin ¡tension ¡lines ¡ In ¡vitro ¡characterisaBon ¡of ¡skin ¡ Finite ¡element ¡model ¡of ¡microneedle ¡penetraBon ¡ ¡

Polymer ¡microfluidics ¡design ¡and ¡ prototyping ¡-­‑ ¡Prof. ¡Michael ¡Gilchrist ¡ ¡

• Microfluidics ¡plamorm ¡

¡ ¡

• Micro/nano ¡tool ¡development ¡(for ¡6 ¡luer ¡part) ¡

40X60mm ¡ 22 ¡microluer ¡ 6 ¡luer ¡ Ni ¡tool ¡ Stainless ¡steel ¡ Micromolded ¡part ¡

Micro/nano ¡structuring ¡ ¡

• ­‑ ¡Prof. ¡Michael ¡Gilchrist ¡
• Micro/nano ¡structured ¡tools ¡development ¡
• Cell ¡responses ¡

¡AAO ¡ ¡ ¡

BMG ¡ ¡ tools ¡ Polymer ¡ ¡ replica ¡ Polymer ¡replica ¡ Cell ¡culture ¡

Polymer ¡medical ¡& ¡implantable ¡device ¡

• ­‑ ¡Prof. ¡Michael ¡Gilchrist ¡ ¡
• Micro ¡parts ¡
• Microneedles ¡and ¡medical ¡patch ¡

(interests) ¡ ¡

OpBcal ¡grade ¡cover ¡ Micro ¡dumbbell ¡specimen ¡ (hop://drugdelivery.chbe.gatech.edu/gallery_microneedles.html) ¡

• Prof. ¡Denis ¡Dowling ¡

Surface ¡Engineering ¡Research ¡Group ¡ www.ucd.ie/surfaces ¡

Control ¡ Wound ¡Healing ¡ Cancer ¡treatment ¡

Neuromuscular ¡Systems ¡and ¡ ¡ Neural ¡Engineering ¡Group ¡

Madeleine ¡Lowery ¡ School ¡of ¡Electrical, ¡Electronic ¡& ¡CommunicaBons ¡Engineering ¡

Research ¡Area ¡ Exploring ¡how ¡the ¡nervous ¡and ¡muscular ¡systems ¡work ¡together, ¡to ¡improve ¡understanding ¡

• f ¡human ¡motor ¡control ¡and ¡develop ¡beoer ¡rehabilitaBon ¡therapies ¡and ¡technologies. ¡ ¡ ¡

Skills/tools ¡ MathemaBcal ¡modelling ¡of ¡the ¡neuromuscular ¡system ¡ Biosignal ¡recording ¡and ¡analysis ¡(e.g. ¡EMG,EEG). ¡ Sample ¡Projects ¡ ComputaBonal ¡modelling ¡of ¡deep ¡brain ¡sBmulaBon ¡in ¡Parkinson’s ¡disease. ¡ Motor ¡unit ¡firing ¡and ¡recruitment ¡paoerns ¡in ¡faBgue ¡and ¡post-­‑stroke. ¡ IdenBficaBon ¡of ¡Biomarkers ¡for ¡Neurological ¡and ¡Neuromuscular ¡Disorders. ¡ Novel ¡applicaBons ¡of ¡electrical ¡sBmulaBon. ¡ ¡

Contact: ¡madeleine.lowery@ucd.ie ¡

Neural ¡Control ¡of ¡Movement ¡

Deep ¡Brain ¡SBmulaBon ¡ ¡

• Prof. ¡John ¡Sheridan ¡

OpBcal ¡Engineering ¡

Sample ME Projects 2013 and 2014

• The Left Heart Simulator: Measurement of Papillary Muscle Force in Porcine Mitral Valves
• Development of a Bioreactor for Monotonic and Oscillatory Stresses
• Determine optimal coating and performance for Flextome Cuting Balloon Protector Caps
• Design of needle system to reliably inject dye into the submucosa of the intestine via an elongate flexible

endoscope

• Cannula Pull Strength of the Pen Needle Assembly
• The biomechanical effects of playing surfaces during specific activities in Rugby Union
• Biaxial testing of heart valve tissue
• Computer aided design and manufacture using the Mori Seiki CNC machine
• Nanostructured apatite-mullite glass-ceramic surfaces
• Bioreactor design for carotid artery graphs
• PMMA Bone cement – Analysis of influence of vibration on cement penetration into trabecular bone

analogue

• Haemodynamics of mitral heart valves
• Design of a High Speed Micro-indention Process for Micro-structuring Biomedical Surfaces
• Development of a test method for rotational impacts of sports helmets
• Image Processing of Digital Holographic Microscope Images of Cells
• Multi-class brain-computer interface
• Analysing brain signals during anaesthesia in human
• Analysing respiration in heart failure using contact and non-contact sensors
• Analysing brain signals during execution and imagination of a motor task
• Novel applications of the BiancaMed SleepMinder
• Myoelectric control schemes for multifunction prosthetic hands

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Recent Graduates