ELETTRONICA E ELABORAZIONE SEGNALI BIOMEDICI

Attività formativa monodisciplinare
Codice dell'attività formativa: 
95016

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2017/2018
Insegnamento (nome in italiano): 
ELETTRONICA E ELABORAZIONE SEGNALI BIOMEDICI
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Anno di corso: 
2
Anno accademico di offerta: 
2018/2019
Crediti: 
6
Responsabile della didattica: 
Altri docenti: 

Altre informazioni sull'insegnamento

Ciclo: 
Primo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
48
Materiali didattici: 
Prerequisiti

Conoscenze di analisi matematica e fisica.

Obiettivi formativi

Il corso presenta una rassegna sui rapidi sviluppi e l'enorme potenziale
dell'elettronica e dei sensori nella cura della salute. Viene offerta una vasta panoramica sull'elettronica analogica e digitale, con particolare attenzione ai sistemi di misura di parametri biomedicali. L'obiettivo è rendere gli studenti familiari con dispositivi e tecniche ampiamente utilizzati nella strumentazione elettronica per applicazioni biomedicali.

Contenuti dell'insegnamento

1. Introduzione.
Evoluzione delle tecnologie microelettroniche. Legge di Moore. Impatto della microelettronica nel settore biomedicale e nel monitoraggio dei pazienti.

2. Segnali biomedici.
Catena elettronica di acquisizione e controllo. Richiami di fisica (tensione, corrente, carica elettrica). Segnali analogici e digitali di corrente e di tensione. Origine dei segnali biomedici.

3. Strumenti matematici.
Segnali nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Analisi di Fourier. Spettro in frequenza. Metodo delle variabili complesse. Impedenze complesse. Filtri passa-basso, passa-alto, passa-banda. Diagrammi di Bode. Analisi della risposta al gradino.

4. Sensori.
Classificazione dei sensori, caratteristiche statiche e dinamiche. Sensori fisici: misure di temperatura, posizione, velocità, spostamento. Accelerometri. Sensori e sistemi elettronici per ECG.

5. Amplificatori e filtri.
Amplificatore operazionale ideale. Reazione negativa. Amplificatore invertente e non invertente. Amplificatori differenziali. Amplificatore per strumentazione. Integratore (puro e approssimato). Differenziatore. Filtro passa-banda.

6. Elettronica digitale.
Famiglie logiche. Margini di rumore, ritardo di propagazione, dissipazione di potenza. Porte OR, AND, NOT, NAND, NOR, Exclusive OR. Teorema di De Morgan. Circuiti combinatori e sequenziali. Flip-flop. Contatori sincroni e asincroni. Misure di frequenza, periodo, intervalli di tempo.

7. Convertitori analogico-digitali.
Conversione analogico digitale. Campionamento e quantizzazione. Risoluzione ed errore di aliasing. DAC. Flash ADC.

8. Applicazioni biomedicali dei sistemi elettronici.
Sistemi per il monitoraggio dei movimenti di pazienti affetti da di malattie del sistema nervoso centrale. Sensori indossabili wireless. Microcontrollori. Sensori MEMS. Sensori inerziali. Elaborazione e analisi dei segnali. DFT e FFT. Filtri digitali.

Testi di riferimento

- R. B. Northrop: "Analysis and Application of Analog Electronic Circuits to Biomedical Applications", CRC Press (2004)

- J.G. Webster (editor): "Medical instrumentation : application and design", 3rd edition, Wiley (1998)

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Modalità verifica profitto e valutazione

Prova scritta al termine del corso. L'esame richiede la risoluzione di un problema relativi all'analisi di circuiti elettronici, e la risposta a cinque domande sugli argomenti svolti durante il corso.

Altre informazioni

Il materiale del corso è disponibile nel sistema ilias4 dell'Università di Bergamo.