PROGRAMMA DI ELETTRONICA BIOMEDICA  3B FASE BIOMEDICALE

OBIETTIVI

Lo studente alla fine del terzo anno deve  aver presente i concetti  generali delle strumentazioni medicali, deve conoscere e valutare le problematiche fondamentali inerenti all'elettronica del sistema cardiovascolare e degli stimolatori elettrici, deve essere in grado di conoscere, progettare  o realizzare semplici strumentazioni elettroniche medicali (termometro elettronico, misuratore della frequenza cardiaca classico e con fotopletismografo, sistema per il monitoraggio dell'elettrocardiogramma, stimolatore elettrico) usando la strumentazione del laboratorio di elettronica e i software applicativi fondamentali .

CONTENUTI

1. Elementi di elettrotecnica di base

1.1 Carica elettrica, tensione, corrente, potenza ed energia elettrica, multipli e sottomultipli. 1.2 Resistenza, legge di Ohm, Principi di Kirchhoff, partitore di tensione e di corrente, resistori in serie ed in parallelo. 1.3 Segnali elettrici e bioelettrici, digitali ed analogici. 

2. La rilevazione elettrocardiografica

2.1 Concetti introduttivi. 2.2 Derivazioni standard (o di Einthoven). 2.3 Le derivazioni di Goldberger. 2.4 Le  derivazioni di Goldberger aumentate.2.5 Le derivazioni precordiali.2.6 Relazioni tra le derivazioni frontali. 2.7 i tracciati delle 12 derivazioni. 2.8 Ciclo cardiaco, le onde del tracciato, suoni cardiaci, fonocardiogramma, fonocardiografo e cardiofrequenzimetro (definizioni).

3. L'amplificazione dei biosegnali

3.1 Caratteristiche fondamentali dei biosegnali. 3.2 La loro amplificazione. L'amplificatore operazionale. 3.3 Amplificatore invertente e non invertente e inseguitore. 3.4  Amplificatore differenziale semplice e per strumentazioni. CMRR. 3.5 Esempi di circuiti integrati di amplificatori differenziali per strumentazioni.

4. Il filtraggio analogico dei biosegnali

4.1 Introduzione. 4.2 Diagrammi di Bode. 4.3 I filtri passivi e attivi fondamentali 4.4 Analisi e progetto dei filtri passa basso, passa alto, passo banda ed elimina banda per segnali biomedicali.

5. Sistemi  di strumentazione medicale

5.1 Schema a blocchi di un sistema di acquisizione, elaborazione, controllo, monitoraggio e distribuzione di segnali bioelettrici.5.2 Circuiti di protezione ed isolamento. 5.3 l'ADC e i codici. 5.4 Esempi di elettrocardiografi commerciali. 5.5 Software View Plus per l'elettrocardiografo commerciale Easy ECG. 5.6 I monitor multiparametrici.5.7 Misura della temperatura corporea e termometro elettronico non programmabile e programmabile.5.8 Schema di un cardiofrequenzimetro. 5.8 Ecografia ed ecografo . 5.9 Misura e monitoraggio della pressione arteriosa e fotopletismografo. 5.10 Misura della concentrazione dell'ossigeno nel sangue e pulsossimetro. 5.11 Spirometro.5.12 Audiometro.

6. La stimolazione elettrica

6.1 Introduzione. 6.2 Le principali applicazioni della elettrostimolazione. 6.3 Stimolatori elettrici  a scarica di capacitą con l'integrato 555. 6.4 La stimolazione elettrica neuromuscolare con onda quadra e sinusoidale.

 

 

 

LABORATORIO

  1. Verifica di un circuito resistivo: uso del multimetro per misurare la tensione, la corrente e la resistenza.
  2. Uso del programma applicativo Multisim per simulare un circuito resistivo.
  3. Stesura relazione in Word della prova sul circuito resistivo.
  4. Analisi, montaggio e collaudo di un amplificatore invertente con amplificatore operazionale.
  5. Analisi, montaggio e collaudo di un amplificatore non invertente con amplificatore operazionale.
  6. Analisi e collaudo di un amplificatore differenziale per strumentazione con amplificatori operazionali.
  7. Uso del programma applicativo Multisim per simulare un amplificatore per strumentazione.
  8. Uso del programma applicativo Multisim per simulare i filtri passa basso, alto e banda.
  9. Il programma OrCAD per realizzare circuiti elettronici:

               Schema elettrico: Capture -File-New-Project- Place-Part  Gnd power, Vcc,Wire. Edit-Properties: (operazione di            ANNOTATE).Tools-Create netlist-layout (file  *.MNL) .   Stampa schema elettrico.

               Realizzazione del master: Layout-File-New2. Link existing  (footprint): Tool-Net-Select from spreadsheet    (larghezza delle piste). Tools-Padstak- Select from spreadsheet ( dimensioni dei pin e/o dei fori).Auto-Autoroute-Board (sbroglio) . Unroute-Board. Tool- Connection. Tool-Track-select tool. Tool-Track. Tool-Track segment. Option-Post processing settings (per stampare).

10.     Progetto, realizzazione (montaggio e saldatura componenti) e collaudo di un termometro elettronico con LM 35   utilizzando OrCAD e la strumentazione del laboratorio di costruzioni elettroniche .

11.     Realizzazione del master di un  termometro con visualizzatore a tre display a sette segmenti con ADC CA3162.

12.     Verifica del funzionamento di un elettrocardiografo (Delta plus) con stampante incorporata.

13.     Verifica del funzionamento di un elettrocardiografo (Easy ECG) collegabile al PC e del suo software (View plus).

14.     Verifica del funzionamento di un audiometro (GIMA AS55).

15.     Verifica del funzionamento di uno spirometro (SanoScope Ganshorn) collegabile al PC.

16.     Verifica del funzionamento di un monitor multiparametrico (VS 800).

17.     Verifica del funzionamento di un ecografo portatile.

 

 

 

 

 

Milano, 05/06/07                                                                                    Il professore ELIO GUANELLA

GLI STUDENTI