- Docente: Alessandra Costanzo
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-INF/02
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Alessandra Costanzo (Modulo 1) Emanuele Montanari (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Cesena
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria biomedica (cod. 8198)
Conoscenze e abilità da conseguire
Lo studente, al termine del corso, conosce i principali fenomeni legati alla propagazione libera e guidata delle onde elettromagnetiche ed alla loro interazione con i diversi mezzi materiali. Successivamente si dedica allo studio dei meccanismi di interazione tra i campi elettromagnetici ed i sistemi biologici e relativi modelli teorici. Lo studente acquisisce le conoscenze di base su: - principali fenomeni di propagazione dei campi elettromagnetici - meccanismi di interazione dei campi elettromagnetici con i diversi mezzi materiali per diverse frequenze di lavoro. - meccanismi di interazione tra campi elettromagnetici e sistemi biologici - principi elementari della dosimetria dei campi elettromagnetici.
Contenuti
Il corso intende introdurre gli studenti alla comprensione dellinterazione tra il campo elettromagnetico e i tessuti biologici, quale meccanismo di base per diverse applicazioni della bioingegneria.
Nella prima parte si tratterranno le leggi fondamentali dellelettromagnetismo, il concetto di onde uniformi e le leggi della propagazione nei materiali omogenei ed uniformi.
Nella seconda parte del corso si approfondirà lo studio della tecnica e degli apparati della Risonanza Magnetica Nucleare. Gli studenti potranno così vedere unapplicazione esemplificativa di diversi concetti dellelettromagnetismo, a partire dai campi statici fino alle frequenze in banda VHF.
Successivamente si tratteranno le nozioni di campo lontano, di antenna e di grandezze caratteristiche della radiazione per fornire agli studenti i concetti fondamentali della dosimetria a microonde.
Infine si confronteranno i concetti di circuito a costanti concentrate e a costanti distribuite, a fondamento della modellazione dei fenomeni della bioelettricità e della trasmissione dei segnali elettrici nel corpo umano.
Sono previste alcune attività di laboratorio software in cui gli studenti faranno pratica con la simulazione elettromagnetica e costruiranno semplici modelli per caratterizzare linterazione tra campi elettromagnetici e tessuti biologici.
- INTRODUZIONE (2)
- Bioelectromagnetism, bioelectricity, bioelectromagnetics.
- Classificazione dei campi em e dei meccanismi di interazione con i diversi mezzi.
- ELETTROMAGNETISMO DI BASE (24)
- Campi elettromagnetici nel dominio del tempo:
i. Equazioni di Maxwell.
ii. Mezzi materiali e relazioni costitutive.
iii. Discontinuità.
iv. Leggi di conservazione.
- Campi elettromagnetici sinusoidali:
i. Equazioni di Maxwell.
ii. Teorema di Poynting ed altri teoremi fondamentali.
iii. Polarizzazione.
iv. Mezzi dielettrici.
v. Mezzi conduttori.
- Onde piane uniformi:
i. Equazioni e caratteristiche generali.
ii. Propagazione nei mezzi.
iii. Riflessione e trasmissione.
iv. Strutture a singolo layer e multiplayer.
- RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE (16)
- Principi di funzionamento
- Equazioni fondamentali dellNMI
- Struttura di una apparecchiatura per NMR
- Campo statico B0 e magnete principale.
- Campo gradiente e metodi di progetto per campi a bassa frequenza..
- Campo a radiofrequenza B1: analisi circuitale e mediante metodo dei momenti.
- ANTENNE e DOSIMETRIA (12)
- Sorgenti elementari.
- Sorgenti estese.
- Grandezze caratteristiche della radiazione.
- Schiere dantenna.
- Elementi di dosimetria.
- CIRCUITI e TRASMISSIONE DEI SEGNALI (6)
- Circuiti a costanti concentrate.
- Circuiti a costanti distribuite.
- Linee di trasmissione e modellazione di fenomeni biologici.
Orario di ricevimento
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