93917 - BIOMEDICAL INSTRUMENTATION

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente, al termine del corso, possiede le conoscenze relative ai principi di funzionamento e di progettazione della strumentazione diagnostica di più comune impiego nella pratica clinica (strumentazione per la registrazione di potenziali bio-elettrici, per l’acquisizione di bioimmagini, per la misura di forze e pressioni, di flussi e volumi corporei, dell’ossigenazione del sangue). In particolare, per ciascun dispositivo/apparecchiatura, lo studente conosce i fenomeni fisici di base, l’architettura, i materiali, le modalità di impiego, gli aspetti di interazione con il corpo umano. Lo studente è inoltre in grado di affrontare problematiche di analisi e progetto di dispositivi di misura biomedici.

Contenuti

Circuiti elettronici, amplificatori e filtri per segnali biomedici

Amplificatore operazionale

Amplificatori a retroazione

Preamplificatore per strumentazione

Filtri attivi

Altri circuiti analogici a retroazione (sommatore, derivatore/integratore, rivelatore di ampiezza, rivelatore di picco)

Misura dei potenziali elettroencefalografici

Eettrodi per EEG

Standard internazionale di posizionamento degli elettrodi

Elettroencefalografo digitale

Sensori piezoelettrici

Proprietà dei materiali piezoelettrici: effetto piezoelettrico diretto e inverso.

Circuiti di condizionamento per sensori piezolettrici (amplificatore di tensione, amplificatore di carica)

Accelerometri

Strumentazione per bioimmagini (imaging a ultrasuoni e a raggi X)

Fisica degli ultrasuoni

Trasduttore ad ultrasuoni e formazione dell'immagine ecografica; focalizzazione e direzionamento elettronico.

I raggi X e la radiografia convenzionale.

Tomografia computerizzata.

Misure di flussi e di volumi

Flussimetri a ultrasuoni (a sfasamento, Doppler ad emissione continua e ad emissione pulsata)

Pletismografia ad impedenza elettrica

Defibrillatori

Trapezoidale monofasico

Trapezoidale bifasico

Esperienze di laboratorio

Progetto e realizzazione di un filtro del secondo ordine

Realizzazione di un amplificatore di carica per sensore di pressione piezoelettrico

Realizzazione rivelatore di picco/ampiezza con amplificatore operazionale

Generatore di onda quadra

Testi/Bibliografia

G. Avanzolini and E. Magosso, Strumentazione biomedica: progetto e impiego dei sistemi di misura, Pàtron Editore, Bologna, 2015, terza edizione

J.G. Webster, Medical Instrumentation: application and design, Wiley and Sons, NY, 2009, 4th edition.

J.J. Carr, J.M. Brown, Introduction to Biomedical Equipment Technology, Wiley &Sons, NY, 4th Edition, 2000.

R.S. Khandpur, Biomedical Instrumentation: Technology and Applications, McGraw-Hill Professional, 2004

V.L. Da Silveira Nantes Button, Principles of Measurement and Transduction of Biomedical Variables, Academic Press, Elsevier, 2015

Metodi didattici

Il corso è articolato in lezioni frontali e attività di laboratorio. Le lezioni si propongono di fornire le conoscenze teoriche circa i principi di funzionamento e le linee di progetto della strumentazione biomedica presentata. I concetti esposti verranno accompagnati da esempi ed esercizi relativi all' analisi e progettazione di sistemi biomedici. Le attività di laboratorio, utili per imparare ad utilizzare strumentazione da banco e a realizzare/testare circuiti di generale interesse biomedico, prevedono esercitazioni presso il Laboratorio di Ingegneria Biomedica e il Laboratorio di Elettronica e Telecomunicazioni.

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio  in modalità e-learning [https://corsi.unibo.it/2cycle/BiomedicalEngineering/health-and-safety-mandatory-training].

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso il solo esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. A partire da giugno 2023, l’esame consiste nello svolgimento di una prova scritta (senza prova orale). La prova scritta ha durata di circa 3 ore. Durante la prova scritta non è consentito l'uso di testi, appunti e strumenti informatici. La prova scritta consiste di esercizi e domande aperte. Attraverso lo svolgimento degli esercizi, gli studenti dimostrano di aver acquisito gli strumenti e le metodologie per affrontare problemi di progettazione e analisi di dispositivi elettromedicali. Attraverso la risposta alle domande aperte, gli studenti dimostrano di possedere le conoscenze teoriche e la padronanza dei concetti. In caso di esito positivo, lo studente può chiedere di rifiutare il voto; il rifiuto è concesso allo studente una sola volta (come ammesso dal regolamento didattico di Ateneo, art. 16, comma 5).

Le date delle prove, fissate in base al calendario didattico, sono pubblicate su Almaesami (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm ). L'iscrizione alla prova d'esame avviene esclusivamente attraverso il servizio Almaesami (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm).

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, document camera, notebook, videoproiettore, Laboratorio di Ingegneria Biomedica, Laboratorio di Elettronica e Telecomunicazioni, Matlab software

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisa Magosso

Consulta il sito web di Pierpaolo Palumbo