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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
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 (471) BIOMEDICAL ENGINEERING - INGEGNERIA BIOMEDICA*AZZZZ083099 - ELETTRONICA BIOMEDICA

Obiettivi dell'insegnamento

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.


Risultati di apprendimento attesi

Attraverso lo studio degli argomenti presentati in questo corso lo studente:

1) Acquisira' competenze specifiche sulla struttura generalizzata dei dispositivi elettronici per dispositivi biomedici;

2) Imparera' nel dettaglio il funzionamento dei dispositivi elettronici piu' comuni utilizzati perl'acquisizione dei segnali in sistemi analogici e digitali per applicazioni biomediche;

3) Conoscera' struttura e i principi di funzionamento del microprocessore e avra' padronanza dei concetti di base sulla progettazione di sistemi embedded;

4) Studiera' alcune architetture rappresentative di microcontrollori commerciali;

5) Aquisira' competenze di base sui sitemi di trasmissione dati comunemente utilizzati da da dispositivi biomedici;

6) Imparera' a progettare sia l'hardware che il software di semplici dispositivi biomedici;

7) Sara' in grdo di studiare dispositivi piu' complessi identificandone le componenti principali e valutandone le caratteristiche principali in base alle scelte implementative adottate dal produttore.


Argomenti trattati

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, Microchip PIC e Atmel AVR. Lo sviluppo e il debugging del firmware. Ambienti di sviluppo. Cenni sui 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. 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.

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.


Prerequisiti

Agli studenti e' richiesta la conoscenza di fondamenti di elettronica e dei principi generali di programmazione (con qualsiasi linguaggio di programmazione).


Modalità di valutazione

Le prove d'esame saranno costituite da una prova scritta ed un esame orale.


Bibliografia

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
25:00
37:30
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
15:00
22:30
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

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
14/12/2019