Obiettivi Formativi

Il Corso di STRUMENTI DI LABORATORIO ED ELABORAZIONI DATI si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie all’impiego di sistemi hardware e software di misura e all’interpretazione dei dati per applicazioni biomedicali. In un ambito multidisciplinare vengono quindi affrontate le principali tematiche volte alla comprensione del funzionamento della strumentazione di misura, l’elaborazione dei dati e la successiva applicazione in un contesto biomedicale.

Metodi didattici

Congruentemente con gli obiettivi formativi, il corso è articolato in 48 ore suddivise in 32 ore di Misure Elettriche ed Elettroniche e 16 ore di Bioingegneria.

Prerequisiti

Conoscenze di base di fisica generale.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame finale consiste in esercizi e nella discussione orale su vari argomenti trattati durante il corso.

Programma del Corso

Fondamenti di elettronica: Componenti di base dei circuiti elettronici: resistenze, capacità, induttanze, diodi, transistori ed amplificatori operazionali, analisi dei circuiti elettronici, caratteristica di un resistore, generatori e carichi, partitori di tensione e corrente, generatori di tensione e corrente, leggi di Kirchhoff. Diodo: caratteristica I-V, definizione di polarizzazione diretta ed inversa, modello a caduta di tensione costante, fotodiodo, diodo Zener, circuiti con diodi. Transistore: principio di funzionamento, il transistore come interruttore, il transistore come amplificatore, classificazione dei transistori: BJT e FET. Il personal computer: Componentistica hardware(microprocessore, piastra madre, scheda video), Periferiche di I/O, Sistema operativo, tool analisi dati. Software Spice: Introduzione all'uso del software di simulazione elettronica Spice, impiego del simulatore Spice per progettare e verificare il funzionamento di circuiti elettronici. Cenni su Analisi degli Errori: Grandezze fisiche e misura, errori casuali, errori sistematici, incertezza di misura, cenni di propagazione degli errori, errore assoluto, errore relativo, risoluzione, ripetibilità, sensibilità. Sistema di Misura: Concetto di trasduzione di una grandezza fisica, analisi, sintesi, misura, schema funzionale di un sistema di misura, il corpo umano come sorgente di segnali elettrici, segnali biomedici, Caratteristiche degli strumenti di misura: Risoluzione, accuratezza, sensibilità, fondoscala. Misura di grandezze elettriche: Unità di misura, analisi dimensionale, corrente, tensione, capacità, resistenza, utilizzo del multimetro digitale, specifiche su indicatori digitali, codice dei colori dei resistori. Trasduzione e trattamento del segnale: Elettrodi per applicazioni biomedicali, elettrodi di superficie, elettrodi interni, elettrodo non polarizzato (Ag-AgCl), concetto di rapporto segnale/rumore, conversione analogico digitale, risoluzione di un convertitore A/D, Risposte di filtri passa basso, filtri passa alto, filtri passa banda, filtri escludi banda, filtri notch. Schemi circuitali: Schema di funzionamento di una cella elettrochimica, potenziale di semicella (half-cell potential), modello circuitale del sistema elettrodo-cute. Sensori e trasduttori: trasduttori attivi e passivi, sensori attivi e passivi, caratteristiche, dinamica, parametri fondamentali dei sensori, sensori resistivi: termoresistente, termistori ed estensimetri, sensori reattivi, sensori ottici, sensori per applicazioni biomedicali. Sistemi di analisi: Segnali EEG, posizionamento elettrodi, registrazione, schema di un elettroencefalografo digitale.