Il corso illustra le caratteristiche fondamentali della strumentazione biomedicale e dell’elettronica di un sistema per l’acquisizione di segnali biomedici. Una parte del corso è dedicata ai principi di funzionamento dei sensori e alla loro integrazione in un sistema biomedicale. La seconda parte del corso prevede un’intensa attività di laboratorio mirata al progetto e alla realizzazione del front-end analogico di un dispositivo per il monitoraggio della pulsazione cardiaca.
T. Togawa, T. Tamura, P. Oberg, Biomedical Sensors and Instruments, CRC Press Taylor & Francis Group 2011
G. Harsanyi, Sensors in biomedical applications, CRC Press LLC, 2000.
R.S. Khandpur, Handbook of Biomedical Instrumentation third edition, McGraw-Hill Education 2014
Obiettivi Formativi
1) Conoscenza dei vincoli di progetto della strumentazione biomedica
2) Conoscenza della catena di acquisizione di segnali bioelettrici
3) Conoscenza dei principi fisici alla base del funzionamento di elettrodi e trasduttori
4) Capacità di interpretare le voci principali dei datasheet di componenti elettronici necessari al progetto di un sistema di acquisizione
5) Capacità di analizzare e progettare i blocchi base di un dispositivo biomedicale
Prerequisiti
Conoscenza dei componenti elettronici fondamentali (resistori, condensatori e induttori) e degli amplificatori operazionali.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Esercitazioni in laboratorio
Altre Informazioni
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Modalità di verifica apprendimento
Presentazione di gruppo dell’attività di laboratorio e discussione orale
Programma del corso
Richiami su: catena di acquisizione, misure biomedicali e loro classificazione, segnali e il segnale biomedico. Concetti di ampiezza, potenza, rumore e relativi spettri, cifra di rumore.
Sensori e trasduttori.
- Caratteristiche statiche, dinamiche, ambientali e di affidabilità
- Effetti di rilevamento: termoresistivo, termoelettrico, potenziometrico, piezoelettrico, piezoresistivo, Hall, piroelettrico, fotoelettrico.
- Recettori molecolari, membrane selettive e trasduzione chimico-ottica.
- Elettrodi.
- Sensori in fibra ottica.
Sensori e misure di temperatura, posizione e spostamento, velocità e accelerazione, pressione, flusso. Misure chimiche, bioelettriche e biomagnetiche.
Attività di laboratorio per la progettazione e la realizzazione del front-end analogico di un dispositivo per il monitoraggio della pulsazione cardiaca.
- Polarizzazione di un sensore ottico
- Progetto di filtri passabanda attivi
- Generazione di segnali di trigger
- Conversione frequenza tensione
- Caratterizzazione e validazione del circuito