L'insegnamento affronta diversi aspetti fondamentali relativi alla biofluidodinamica, fisiologia e medicina spaziale. L'obiettivo del corso è fornire agli studenti le conoscenze di base nel settore, approfondendo tematiche complementari e multidisciplinari inerenti al volo spaziale. Verranno descritti i principali strumenti investigativi, di natura modellistico-numerica e sperimentale, presentandoli nel contesto della loro applicazione tecnologica. Il corso è dedicato ai problemi di adattamento della fisiologia umana in ambienti estremi, esaminando più in dettaglio le condizioni di micro- e iper-gravità associate al volo umano spaziale. Particolare attenzione è riservata agli aspetti fluidodinamici legati alle alterazioni della circolazione cardiovascolare e dell'apparato respiratorio, con cenni ai cambiamenti indotti negli altri sistemi/apparati del corpo umano. La trattazione coinvolge dapprima una descrizione qualitativa e fenomenologica del sistema e del suo adattamento, fino ad arrivare ad un’analisi quantitativa in cui l’approccio fisico-ingegneristico è utilizzato per studiare problemi specifici e contromisure.

Il corso intende fornire approfondimenti interdisciplinari riguardanti la biofluidodinamica, la fisiologia e la medicina che interessano il volo spaziale. Agli studenti verrà proposta una panoramica degli strumenti investigativi, di natura modellistico-computazionale e sperimentale, presentandoli nel contesto della loro applicazione tecnologica. Alcuni aspetti salienti delle conoscenze acquisite saranno applicati dal punto di vista numerico, al fine di arricchire la descrizione e la comprensione dei fenomeni biofluidodinamici/emodinamici nel volo spaziale.

Si richiede la conoscenza delle equazioni di bilancio della fluidodinamica ed il comportamento dei fluidi nei diversi regimi di moto, e di aver frequentato i corsi di Aerodinamica e Gasdinamica. Sono inoltre necessarie nozioni di base dei metodi numerici e di un linguaggio di programmazione per il calcolo scientifico.

• Introduzione. Fondamenti di fisiologia umana: sistema cardiovascolare e respiratorio in condizioni terrestri standard. Elementi di emodinamica cardiaca e arteriosa • Condizioni "estreme" per l'uomo: stress ed esercizio. Ambienti estremi per l'uomo: terrestre e marino. Ruolo della gravità, quota, profondità e assenza di peso • Caratteristiche dell'ambiente spaziale (micro- e ipergravità, radiazioni, campo magnetico, accelerazioni da rientro, ...) • Alterazioni del sistema cardiovascolare e respiratorio associati al volo umano spaziale • Cenni alle principali alterazioni degli altri sistemi/apparati del corpo umano: meccanica e dinamica muscolo-scheletrica; sistema neuro-sensoriale e vestibolare; aspetti psico-sociali e comportamentali • Contromisure, gravità artificiale e sistemi di supporto alla vita • Cenni all'attività extra-veicolare (EVA), preparazione al volo e riabilitazione • Conclusioni. Domande aperte e sviluppi futuri • Esercitazioni: aspetti di emodinamica computazionale. Utilizzo di un modello matematico multiscala per lo studio del sistema cardiovascolare con applicazioni al volo spaziale umano.

Il corso si articola in 60 ore, di cui circa 42 ore di lezioni riguardanti aspetti teorici, e 18 ore di applicazioni relative all'emodinamica computazionale, svolte al pc sotto la guida del docente.

a) Testo di riferimento per il corso: Dispense/note fornite dalla docente b) Per ulteriori approfondimenti e consultazione: - H.-C. Gunga, V. Weller von Ahlefeld, H.-J. Appell Coriolano, A. Werner, U. Hoffmann, Cardiovascular System, Red Blood Cells, and Oxygen Transport in Microgravity, Springer, 2016 - H. Planel, Space and Life: An Introduction to Space Biology and Medicine, CRC Press, 2004 - J. C. Buckey Jr., Space Physiology, Oxford University Press, 2006 - G. Clément, Fundamentals of Space Medicine, Springer, 2011

Slides; Dispense; Esercitazioni di laboratorio;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... L’esame finale è orale e accerta l’acquisizione della comprensione, delle competenze e delle abilità tecniche attese. Al fine di verificare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento, e quindi l’acquisizione delle conoscenze fondamentali e la capacità di comprensione delle applicazioni tecnologiche, la prova orale verte su argomenti trattati a lezione e durante le esercitazioni. Si richiede agli studenti di redigere brevi relazioni sulle esercitazioni svolte. Le relazioni non vanno consegnate preventivamente, ma sono da presentare unicamente in sede d'esame, dove andranno commentate in fase di discussione orale. La valutazione massima è pari a 30 e lode.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.