84203 - FONDAMENTI DI STRUMENTAZIONE BIOMEDICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce i principi di funzionamento, l'architettura funzionale e le caratteristiche tecniche dei dispositivi impiegati nella diagnostica medica. In particolare è in grado di: - determinare le prestazioni e l'affidabilità di un dispositivo; - valutare un dispositivo in termini di costi/benefici; - effettuare una verifica sulla sicurezza elettrica di un dispositivo; - definire le specifiche funzionali e tecniche di un dispositivo; - eseguire un progetto di massima un dispositivo; - realizzare un prototipo di uno strumento virtuale e della interfaccia utente. Al termine del corso lo studente sa reperire, consultare e interpretare le principali riviste tecniche e le normative nazionali ed internazionali del settore; sa aggiornarsi su metodi, tecniche e strumenti nel campo dell'ingegneria biomedica e industriale in genere.

Contenuti

Parte I

Classificazione dei dispositivi biomedicali. Architettura di uno strumento di misura per applicazione biomediche. Metodologie per trattare errori e disturbi durante la misura di segnali biologici. Caratterizzazione delle prestazione statiche e dinamiche di un sistema per misure biomediche.

Parte II

Sensori resistivi e capacitivi e loro impiego nella strumentazione biomedica. Misure di temperatura. Circuiti di rilevazione. Potenziale elettrochimico e sensori elettrochimici. Elettrodi per misure di biopotenziali superficiali e cellulari. Impedenza d'elettrodo. Misura e monitoraggio della pressione arteriosa.

Parte III

Richiami sugli amplificatori operazionali. Amplificatore in configurazione invertente, non invertente, buffer e differenziale. Rapporto di reiezione in modo comune (CMRR). Valutazione dell'impedenza d'ingresso e di uscita dell'amplificatore in configurazione invertente e non-invertente. Schema e specifiche funzionali dei preamplificatore per segnali biomedici. Dimensionamento del CMRR e dell'impedenza d'ingresso. Risposta in frequenza. Schemi di filtri analogici. Misura di biopotenziali. Analisi dei circuiti di un elettrocardiografo.

Parte IV

Strumentazione virtuale. Riferimenti normativi sui dispositivi medici. L'affidabilità e la sicurezza elettrica dei dispositivi elettromedicali.

Esperienze di laboratorio

Acquisizione di segnali mediante termocoppia.

Acquisizione di segnali mediante estensimetri.

Progetto e realizzazione di un termometro digitale.

Progetto e realizzazione di un preamplificatore per strumentazione

 

Testi/Bibliografia

G. Avanzolini, E. Magosso, Strumentazione biomedica: progetto e impiego dei sistemi di misura, Patron Editore, Bologna, 2015.

J.G. Webster, Strumentazione biomedica. Progetto ed applicazioni, EdiSES, Napoli, 2010

E. O. Doebelin, Strumenti e metodi di misura, McGraw-Hill, Milano, 2008

Metodi didattici

Il corso si articolerà in lezioni frontali in aula durante le quali il docente presenterà i singoli argomenti integrandoli con esperienze pratiche in laboratorio che permettano a ciascun allievo di acquisire padronanza e familiarità con i contenuti applicativi del corso. Inoltre, verranno svolti esercizi in aula per aiutare gli allievi a familiarizzare con l'analisi e la sintesi progettuale e per prepararli alla prova finale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti saranno valutati sulla base dello svolgimento di una prova scritta, per accertarne la capacità di analizzare e progettare semplici schemi circuitali di un sistema di misura, ed una orale durante la quale verrà verificata la capacità dell'allievo di presentare con proprietà di linguaggio, in modo organico e conciso gli argomenti del programma.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, notebook, videoproiettore, Laboratorio di Ingegneria Biomedica

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Cristiano Cuppini