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

origine dell'EEG di superficie

elettrodi per EEG; standard internazionale di posizionamento degli elettrodi

elettroencefalografo digitale

Sensori piezoelettrici

equazioni costitutive dei materiali piezoelettrici

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

accelerometri

Strumentazione per l'imaging ad ultrasuoni

fisica degli ultrasuoni

trasduttori ad ultrasuoni

ecografia (cenni)

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. 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. Come ausilio alla didattica, si svolgeranno esercitazioni presso il Laboratorio di Ingegneria Biomedica e il Laboratorio di Elettronica e Telecomunicazioni. 

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