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Responsable(s) Catherine Laporte

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Catherine Laporte


PLAN DE COURS

Hiver 2022
GTS615 : Instrumentation biomédicale (3 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2022


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


Les activités d’enseignement de la session d’hiver 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.


Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant ou l'étudiante doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. Il ou elle doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés afin de les rendre disponibles aux personnes inscrites au cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.


Les examens (intra, finaux) se feront en présence, si la situation socio-sanitaire le permet.


Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et, si requis, qu'elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour toute ou pour une partie de la session d’hiver 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.


Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.


En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d'hiver 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 18 janvier 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 1er février 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 25,0 % 25,0 % 50,0 %




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
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l’étudiant aura acquis des connaissances relatives aux systèmes physiologiques du corps humain en fonction de signaux qui pourraient être mesurés électriquement et sera en mesure de faire 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

À la fin du cours l'étudiant pourra :

  • Faire la caractérisation statique et dynamique d'un instrument de mesure.
  • Expliquer l'origine des signaux bioélectriques et les principes de conception d'électrodes pour l’acquisition des signaux ECG, EEG et EMG.
  • Analyser des circuits de mesure contenant des transducteurs de déplacement et de température
  • Analyser et concevoir des circuits d'amplification de biosignaux
  • Comprendre et analyser le comportement de systèmes de mesure pour la pression artérielle et les signaux respiratoires



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.



Utilisation d’appareils électroniques

L'étudiant.e devra être en mesure d'utiliser Zoom.



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



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Georges Matar Activité de cours cc-Georges.Matar@etsmtl.ca
01 Stéphanie Bouchard Laboratoire aux 2 semaines cl-stephanie.bouchard@etsmtl.ca



Cours
  1. Principes fondamentaux de l’instrumentation biomédicale  (6 heures)
  • Aperçu des principaux instruments de mesure biomédicaux
  • Caractérisation statique des appareils de mesure
  • Représentation des signaux dans les domaines temporels et fréquentiels
  • Caractérisation dynamique des instruments de mesure
  1. Enregistrement des signaux bioélectriques EMG, ECG et EEG(12 heures)
    • 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
  2. Capteurs et transducteurs utilisés en instrumentation biomédicale (7.5 heures)
      • Transducteurs de déplacement résistifs, capacitifs, inductifs et piézoélectriques
      • Transducteurs de température résistifs, thermoélectriques et pyroélectriques
    • Techniques d’analyse de signaux biomédicaux
  3. Mesures du système circulatoire  (6 heures)
      • 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
  4. Mesures du système respiratoire  (4.5 heures)
      • 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
  5. Instrumentation thérapeutique et technologies émergentes (3 heures)
      • Présentation par les étudiants d’une technologie pertinente de leur choix (projet de recherche)

L’ordre dans lequel ce contenu sera présenté pourra différer selon la nécessité de le coordonner avec les laboratoires et d’autres considérations.  



Laboratoires et travaux pratiques

0. Introduction à MATLAB

1. Caractérisation dynamique des instruments de mesure

2. Analyse de l'ECG

3. Mesure et analyse de la pression artérielle

4. Projet



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 rapports de laboratoire, deux devoirs, une présentation orale (projet de recherche documentaire), un examen mi-session et un examen final.

Devoirs                               25%

Laboratoires                        25 %

Projet                                  25 %

Examen final                        25 %



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

10% par jour de retard incluant les jours fériés.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, 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 ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Infractions de nature académique
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/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) 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, 5e Ed., Wiley, 2020.

 



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,4eEd., Prentice Hall, 2001.

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

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



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

http://ena.etsmtl.ca