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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083099 - ELETTRONICA BIOMEDICA
Docente Dellaca' Raffaele
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (363) INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ083099 - ELETTRONICA BIOMEDICA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (401) INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ083099 - ELETTRONICA BIOMEDICA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA* AZZZZ083099 - ELETTRONICA BIOMEDICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

 

Obiettivi del corso:

L'obiettivo primario del corso e' fornire le conoscenze necessarie a comprendere ed utilizzare le piu' recenti tecnologie elettroniche utilizzate per la progettazione e valutazione della piu' diffusa strumentazione biomedica. In particolare sara' affrontato lo studio approfondito dei relativi principi di funzionamento, delle applicazioni cliniche, diagnostiche e terapeutiche e delle architetture per l'elaborazione e la trasmissione dei dati.

Programma delle lezioni ed esercitazioni:

Caratteristiche e architetture della strumentazione elettronica nell'Ingegneria Biomedica. Architettura generalizzata di un sistema di misura. La catena di acquisizione dei segnali. Sistemi a segnali analogici e digitali. Il condizionamento dei segnali ed il front-end analogico: amplificatori operazionali, filtri attivi, convertitori A/D-D/A e circuiti di protezione e isolamento. Cenni di problematiche di interfacciamento e condizionamento dei segnali. Richiami sull'amplificazione di segnali bioelettrici. Sistemi di elaborazione digitale: richiami di elettronica digitale, FPGA, microprocessori, microcontrollori e DSP. Studio dei microcontrollori STMicroelectronics ST7 e Microchip PIC. Lo sviluppo e il debugging del firmware. Ambienti di sviluppo. Sistemi operativi embedded. Architetture per l'elaborazione real-time e il DSP. Sistemi a integrated sensors e sistemi a smart sensors. Cenni di elettronica di potenza per circuiti di alimentazione e per il controllo di attuatori.

La trasmissione dati in ambito biomedico. Sistemi di trasmissione dati: codifica, requisiti di banda e canali di trasmissione. Integrazione tra strumenti: architetture e protocolli di comunicazione. Trasmissione dati tra dispositivi biomedici. Architetture e protocolli di rete. Il modello ISO/OSI. Interfacce RS232 e Ethernet. ASTM. Protocolli di comunicazione TCP/IP. Health Level Seven (HL7). Telemetria e comunicazioni wireless: cenni.

Strumentazione per il monitoring del paziente in condizioni critiche: I sistemi di monitoraggio delle funzioni vitali nella terapia intensiva: ECG, pressione e saturazione dell'ossigeno nel sangue. Studio di un monitor per terapia intensiva. Il ventilatore meccanico: principi di funzionamento e problematiche tecnologiche.

Strumentazione per imaging diagnostico: L'ecografo: tecniche, problematiche e metodi di visualizzazione. Dispositivi di generazione e rilevazione dell'eco tramite trasduttori piezoelettrici. Applicazioni nell'interventistica.

Strumentazione per interventistica: Il defibrillatore. Termoablazione e elettrobisturi.

Attivita' di Laboratorio:

Saranno organizzate attivita' di laboratorio utilizzando schede con microcontrollori e relativi sistemi di sviluppo e realizzando semplici circuiti elettronici per l'interfacciamento con sensori e attuatori. Si studieranno in dettaglio, inoltre, alcuni dispositivi (quali un ventilatore meccanico, un monitor per terapia intensiva ed un ecografo) analizzandone i relativi schemi elettrici ed effettuando misure all'uscita ed all'ingresso dei diversi stadi dell'elettronica di controllo. Saranno inoltre organizzate visite presso centri di ricerca o aziende nel settore biomedico.

English version:

Characteristics and architectures of biomedical electronic instrumentation. Devices based on analog and digital signals. Analog active filters, electrical protection and isolation circuits. Analog signal processing. AD-DA converters, FPGA, microprocessors, microcontrollers and DSPs. Development tools and embedded operating systems. Architectures for the real-time processing and the DSP. Power electronics for power supply and for driving actuators. Data transmission systems: encoding, bandwidth requirements and communication channels. Computers networks architectures and protocols and the ISO/OSI model. Presentation of the most widely used data transmission protocols in biomedical instrumentation. Telemetry and wireless data communication. Study and design of few biomedical devices: vital functions monitors in the intensive care, mechanical ventilators, ultra-sound scanners, electro-surgery and thermo-ablation.


Note Sulla Modalità di valutazione

Le prove d'esame saranno costituite da una prova scritta ed un esame orale, quest’ultimo eventualmente integrabile con progetti proposti dal docente.


Bibliografia

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
56.0
esercitazione
32.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
24.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
02/04/2020