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Responsable(s) Catherine Laporte

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École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Responsable(s) de cours : Catherine Laporte


PLAN DE COURS

Hiver 2019
GTS615 : Instrumentation biomédicale (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Données non disponibles




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Acquérir des connaissances relatives aux systèmes physiologiques du corps humain en fonction de signaux qui pourraient être mesurés électriquement et faire ainsi une modélisation schéma-bloc des différents systèmes.

Principes fondamentaux de l’instrumentation biomédicale. Signaux bioélectriques et électrodes pour l’acquisition des signaux ECG, EEG et EMG. Transducteurs physiologiques (pression, température, fibres optiques, accéléromètres, etc.). Systèmes d’enregistrement et amplificateurs. Systèmes de monitorage du patient (signes vitaux, cardiaques, pulmonaires, pression, etc.). Aperçu des instruments de mesure et de monitorage utilisés dans le milieu hospitalier, le milieu ambulatoire et à domicile.

Séances de laboratoire axées sur l’utilisation des outils de pointe, tels que LabView pour la conception d’interfaces graphiques de même que la conception de circuits électroniques élémentaires pour l’amplification et le traitement d’un signal bioélectrique, tel l’électrocardiogramme.



Objectifs du cours

Les sujets suivants seront abordés :

  • Caractérisation statique et dynamique (en temps et en fréquence) des instruments biomédicaux
  • Signaux bioélectriques et électrodes pour l’acquisition des signaux ECG, EEG et EMG.
  • Transducteurs physiologiques (pression, température, fibres optiques, accéléromètres, etc.).
  • Systèmes d’enregistrement et amplificateurs.
  • Systèmes de monitorage du patient (signaux vitaux, cardiaques, pulmonaires, pression, etc.).
  • Aperçu des instruments de mesure et de monitorage utilisés dans le milieu hospitalier, le milieu ambulatoire et à domicile.



Stratégies pédagogiques

La matière du cours est couverte de la façon suivante :

Un cours magistral par semaine

La théorie est enseignée durant les heures de cours magistral. Tous les cours sont d'une durée de 3 heures 30 minutes par semaine (incluant la période de pause de 30 minutes).

Travaux pratiques (quatre (4) heures par deux (2) semaines)

Au laboratoire, les étudiant(e)s travaillent généralement en équipe de trois personnes.  Les membres de l'équipe se partagent les tâches reliées à chaque laboratoire de façon à leur permettre d’acquérir le meilleur apprentissage. Un rapport doit être remis après l’accomplissement de chaque laboratoire. Une période de deux (2) semaines est allouée à la préparation de chaque rapport.

Des périodes de laboratoire pourraient être interverties avec des périodes de cours pour mieux arrimer le contenu des laboratoires à la progression des notions vues en cours.  De plus, deux séances de laboratoire consécutives pourront être espacées de plus ou de moins que deux semaines.  Le total du temps consacré aux séances de laboratoire demeure cependant de 24 heures (ce qui correspond à une moyenne de 4 heures aux deux semaines).

Présentation orale

La dernière séance de cours sera consacrée à des présentations orales sur des technologies non abordées dans les cours magistraux. Les présentations, d’une durée de 10 à 15 minutes (selon la taille du groupe), seront réalisées en équipes de deux personnes. 




Utilisation d’appareils électroniques

Aucune restriction particulière.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 08:30 - 12:30 Laboratoire aux 2 semaines
Jeudi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Georges Matar Activité de cours cc-Georges.Matar@etsmtl.ca



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
 

Principes fondamentaux de l’instrumentation biomédicale

  • Aperçu des principaux instruments de mesure biomédicaux.
  • Caractérisation statique des appareils de mesure.
  • Représentation des signaux dans les domaines temporel et fréquentiel.
  • Caractérisation dynamique des instruments de mesure.
  • Éléments de base des circuits électriques
7,5 heures
 

Enregistrement des signaux bioélectriques EMG, ECG et EEG

  • Physiologie et mode d’acquisition des signaux bioélectriques.
  • Électrochimie et électrodes d’enregistrement.
  • Amplification des signaux bioélectriques.
  • Protection du patient et des appareils d’enregistrement.
10,5 heures
 

Capteurs et transducteurs utilisés en instrumentation biomédicale

  • Transducteurs de déplacement résistifs, capacitifs, et piézoélectriques.
  • Transducteurs de température résistifs et thermoélectriques.
6 heures
 

Mesures du système circulatoire

  • Physiologie du système circulatoire.
  • Méthodes auscultatoires et tonométrie artérielle.
  • Mesure de la pression artérielle par cathéter.
  • Méthodes de dilution pour la mesure du débit cardiaque.
  • Débitmètres sanguins.
  • Pléthysmographie sanguine.
6 heures
 

Mesures du système respiratoire  

  • Physiologie du système respiratoire.
  • Débitmètres respiratoires.
  • Spirométrie et mesure des volumes pulmonaires.
  • Pléthysmographie corporelle.
  • Mesure du transport et de la distribution des gaz respiratoires.
  • Analyseurs de gaz.
3 heures
 

Conférence sur un thème lié au développement de nouveaux instruments biomédicaux ou à leur utilisation en recherche (conférencier invité)

1,5 heures
 

Instrumentation thérapeutique et technologies émergentes

  • Présentation par les étudiants d’une technologie pertinente de leur choix (projet de recherche).
1,5 heures
  Examen mi-session 3 heures
  Total 39

 

 

L’ordre dans lequel ce contenu sera présenté pourra différer selon la nécessité de le coordonner avec les laboratoires et d’autres considérations.  Le nombre d’heures indiqué pour chaque thème est approximatif et inclut le temps alloué pour l’examen de mi-session.




Laboratoires et travaux pratiques
Date Description Heures
  Introduction à Matlab 6 heures
  Acquisition de l’ECG 6 heures
  Mesure de la pression artérielle 6 heures
  Mesures du système respiratoire 6 heures
  Total 24

 

De plus, les étudiants devront consacrer du temps à l’étude d’une technologie biomédicale de leur choix dans le cadre de leur projet de recherche. Ce projet fera l’objet d’une présentation orale à la fin de la session.




Utilisation d'outils d'ingénierie

Chaque étudiant(e) sera capable d'utiliser le logiciel MATLAB pour visualiser et analyser des signaux physiologiques. Une introduction à MATLAB fera l’objet du premier laboratoire.




Évaluation

L’évaluation se fera sur les devoirs, les rapports de laboratoire, une présentation orale (projet de recherche), un examen mi-session et un examen final.

Activité Description % Date de remise
  Devoirs 10 %  
  Laboratoires 30 %  
  Présentation orale 10 %  
  Examen mi-session 25 % 28 février 2019
  Examen final 25 %  

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 28 février 2019



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Tolérance pour des délais raisonnables avec justification écrite.  Les délais injustifiés seront pénalisés à raison de 10% par jour (ouvrable ou non).




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

WEBSTER, J.G. ed., Medical Instrumentation: Application and Design, 4e Ed., Wiley, 2010.




Ouvrages de références

WEBSTER, J.G. ed., Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation, Wiley, 2006.

KHANDPUR, R.S., Biomedical Instrumentation:  Technology and Applications, McGraw-Hill Professionnal, 2005.

CARR, J.J., BROWN, J.M., Introduction to Biomedical Equipment Technology, 4e Ed., Prentice Hall, 2001.

ASTON, Principles of Biomedical Instrumentation and Measurement, Prentice Hall, 1990.

DOEBELIN, E., Measurement Systems: Application and Design, McGraw Hill, 2004.

DALLY, J.W., RILEY, W.F., McCONNELL, K.G., Instrumentation for Engineering Measurements, Wiley, 1984.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/