93917 - BIOMEDICAL INSTRUMENTATION

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente, al termine del corso, possiede le conoscenze relative ai principi di funzionamento e di progettazione della strumentazione diagnostica di più comune impiego nella pratica clinica (strumentazione per la registrazione di potenziali bio-elettrici, per l’acquisizione di bioimmagini, per la misura di forze e pressioni, di flussi e volumi corporei, dell’ossigenazione del sangue). In particolare, per ciascun dispositivo/apparecchiatura, lo studente conosce i fenomeni fisici di base, l’architettura, i materiali, le modalità di impiego, gli aspetti di interazione con il corpo umano. Lo studente è inoltre in grado di affrontare problematiche di analisi e progetto di dispositivi di misura biomedici.

Contenuti

Circuiti elettronici, amplificatori e filtri per segnali biomedici

Amplificatore operazionale

Amplificatori a retroazione

Preamplificatore per strumentazione

Filtri attivi

Altri circuiti analogici a retroazione (sommatore, derivatore/integratore, rivelatore di ampiezza, rivelatore di picco)

Misura dei potenziali elettroencefalografici

Eettrodi per EEG

Standard internazionale di posizionamento degli elettrodi

Elettroencefalografo digitale

Sensori piezoelettrici

Proprietà dei materiali piezoelettrici: effetto piezoelettrico diretto e inverso.

Circuiti di condizionamento per sensori piezolettrici (amplificatore di tensione, amplificatore di carica)

Accelerometri

Strumentazione per l'imaging ad ultrasuoni

Fisica degli ultrasuoni

Principali elementi di un trasduttore ad ultrasuoni e formazione dell'immagine ecografica

Focalizzazione e direzionamento elettronico nei trasduttori ad array

Misure di flussi e di volumi

Flussimetri a ultrasuoni (a sfasamento, Doppler ad emissione continua e ad emissione pulsata)

Pletismografia ad impedenza elettrica

Defibrillatori

Trapezoidale monofasico

Trapezoidale bifasico

Esperienze di laboratorio

Caratterizzazione di un amplificatore operazionale

Realizzazione rivelatore di picco/ampiezza con amplificatore operazionale

Progetto e realizzazione di un filtro del secondo ordine

Generatore di onda quadra

Realizzazione di un amplificatore di carica per sensore di pressione piezoelettrico

Testi/Bibliografia

G. Avanzolini and E. Magosso, Strumentazione biomedica: progetto e impiego dei sistemi di misura, Pàtron Editore, Bologna, 2015, terza edizione

J.G. Webster, Medical Instrumentation: application and design, Wiley and Sons, NY, 2009, 4th edition.

J.J. Carr, J.M. Brown, Introduction to Biomedical Equipment Technology, Wiley &Sons, NY, 4th Edition, 2000.

R.S. Khandpur, Biomedical Instrumentation: Technology and Applications, McGraw-Hill Professional, 2004

V.L. Da Silveira Nantes Button, Principles of Measurement and Transduction of Biomedical Variables, Academic Press, Elsevier, 2015

Metodi didattici

Il corso è articolato in lezioni frontali e attività di laboratorio. Le lezioni si propongono di fornire le conoscenze teoriche circa i principi di funzionamento e le linee di progetto della strumentazione biomedica presentata. I concetti esposti verranno accompagnati da esempi ed esercizi relativi all' analisi e progettazione di sistemi biomedici. Le attività di laboratorio, utili per imparare ad utilizzare strumentazione da banco e a realizzare/testare circuiti di generale interesse biomedico, prevedono esercitazioni presso il Laboratorio di Ingegneria Biomedica e il Laboratorio di Elettronica e Telecomunicazioni.

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, [https://elearning-sicurezza.unibo.it/] in modalità e-learning.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso il solo esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 2 ore seguita (nello stesso giorno o nel giorno seguente) dalla prova orale. Durante la prova scritta non è ammesso l'uso di testi e appunti. La prova scritta consiste di domande ed esercizi; attraverso la prova scritta gli studenti dimostrano di aver acquisito gli strumenti e le metodologie per affrontare problemi di progettazione e analisi di dispositivi elettromedicali. La prova orale attesta le conoscenze teoriche dello studente, la padronanza dei concetti, la proprietà di linguaggio e la chiarezza espositiva.

Le date delle prove, fissate in base al calendario della Scuola, saranno pubblicate su Almaesami (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm ). L'iscrizione alla prova d'esame avviene esclusivamente attraverso il servizio Almaesami (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm ).

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, document camera, notebook, videoproiettore, Laboratorio di Ingegneria Biomedica, Laboratorio di Elettronica e Telecomunicazioni, Matlab software

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisa Magosso