• 086030 - BIOELETTROMAGNETISMO E STRUMENTAZIONE BIOMEDICA [2]

Risultati di apprendimento attesi

Lo scopo del corso è quello di fornire le basi per la comprensione del funzionamento dei dispositivi biomedici sia dal punto di vista strumentale e tecnologico sia da quello algoritmico e di elaborazione dei segnali con l’introduzione alle loro caratteristiche, ai modelli di generazione e alle elaborazioni elementari di più generale utilizzo. Lo studente sarà messo in grado di partecipare alla progettazione di sistemi o algoritmi per la rilevazione ed elaborazione di segnali di interesse medico con un approccio ingegneristico che parte dalla conoscenza dei requisiti generali, delle caratteristiche salienti dei segnali e del rapporto segnale rumore e dei sensori per arrivare alla scelta appropriata dei dispositivi analogici da utilizzarsi e il disegno della soluzione circuitale. 

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

Caratteristiche e dimensionalità dei segnali di interesse biomedico. Definizioni, caratteristiche e classificazione della strumentazione biomedica con cenni alle normative per i dispositivi elettromedicali (60601, 13485), in particolare sulla sicurezza e sulle classi di dispositivi. Specifiche degli strumenti, linearità, calibrazione con modello lineare e polinomiale. Caratteristiche dinamiche, richiami di controlli automatici. Il sistema del secondo ordine come modello generale dei trasduttori. Guadagno, fattore di smorzamento, frequenza naturale e frequenza di risonanza. Implicazioni sul progetto dei trasduttori (accoppiamento trasduttore supporto). Interfaccia biologico-tecnologico e problemi connessi:affidabilità, sicurezza, rapporto segnale-rumore, interferenze. Metodi per l'eliminazione delle interferenze a monte e a valle della misura. Approciio progettuale e algoritmico. Trasduzione e condizionamento dei segnali : amplificazione, filtraggio e conversione analogico-digitale. Amplificatore per strumentazione (INA) quale blocco principale della catena di misura. Caratteristiche dell'INA. Filtri analogici, luogo delle radici e caratteristiche. Circuiti paradigmatici per il filtraggio lineare e relativo dimensionamento. Sensori biomedici: classificazione e principi di trasduzione. Trasduzione primaria e secondaria, esempi. Sensori di forza e posizione, di pressione e flussi. Sensori piezoelettrici come sensori di forza e attuatori ultrasonici. Sensori di temperatura e termometria a termoresistenze e termistori. 

ENGLISH SUBJECT

Biological sources of signals for medicine: characteristics and dimensionality. Biomedical instrumentation: definition, characteristics and classification. Biological-technological interfaces and related problems: reliability, safety, signal to noise ratio, interferences. Transduction and signal conditioning : amplification, filtering and A/D conversion. Biomedical sensors: classification and principles of transduction. Force and displacement sensors, pressure and flow transduction. Piezoelectric devices and ultrasounds. Temperature sensors and radiation thermometry. Optical measurements and related instrumentation

Tutte le prove d’esame saranno svolte esclusivamente mediante prova scritta tale da permettere di accertare la conoscenza degli argomenti trattati nel corso.