Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I761] - MISURE MECCANICHE E STRUMENTAZIONE BIOMEDICAMECHANICAL MEASUREMENTS AND BIOMEDICAL INSTRUMENTATION
Lorenzo SCALISE  (Crediti: 6  Ore di lezioneTeaching hours: 48)
Milena MARTARELLI  (Crediti: 6  Ore di lezioneTeaching hours: 48)
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2016-2017
Obbligatorio
Crediti: 12
Ore di lezioneTeaching hours: 96
TipologiaType: C - Affine/Integrativa
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/12 - MISURE MECCANICHE E TERMICHE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenze degli strumenti matematici di base e dei fenomeni fisici relativi alla meccanica, fluidodinamica e fenomeni ondulatori.

Knowledge of the fundamentals mathematical methods and physics phenomena related to mechanics, fluidynamic and wave propagation.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Ore di lezione frontale: 72 ore.

Hours of frontal lecture: 72 hours.


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

L’insegnamento ha l’obiettivo formativo di fornire le conoscenza di base per poter correttamente progettare ed utilizzare la
strumentazione per misure di grandezze meccaniche, termiche e fluidodinamiche, con particolare riferimento alla strumentazione
biomedicale ed alle misure su e per l’uomo.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Nell’ambito della formazione in Ingegneria Biomedica l’insegnamento fornirà allo studente le conoscenze per poter correttamente progettare ed utilizzare la strumentazione per misure di grandezze meccaniche, termiche e fluidodinamiche, con particolare riferimento alla strumentazione biomedicale ed alle misure su e per l’uomo. Queste conoscenze vengono acquisite mediante lezioni frontali ed esercitazioni/seminari in laboratorio.


Competenze trasversali.

Lo studente svilupperà capacità di analisi dei principali sistemi di misura e dei trasduttori più importanti. L’attività didattica comprende
esercitazioni in laboratorio/seminari.


Knowledge and Understanding.

The course has the aim to provide to the student with fundamental knowledge of the measurement process and the correct design and use of transducers for mechanical, termal and fluidynamic measurement, with particular attention to the area of the biomedical instrumentation and measurement procedures for human health.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

For the sector of the biomedical engineering, this course will provide the knowledge for the design and correct use the measurement devices for mechanical, thermal and flu dynamical fields, with specific attention to the biomedical instrumentation and human health sector. The course will have a frontal lessons and laboratory sessions/seminars.


Transversal Skills.

The student will develop the skill to analyze the fundamental measurement systems and main transducers The didactic activity will also include laboratory sessions/seminars.



PROGRAMMA PROGRAM

1. Elementi di base della strumentazione biomedica: Generalità sulla strumentazione di misura e della strumentazione biomedica. Elementi funzionali di uno strumento. Caratteristiche statiche e dinamiche degli strumenti di misura.2. Principali sensori in uso nella strumentazione biomedica:Sensori di spostamento in uso nella strumentazione biomedica (potenziometri, estensimetri, sensori ad ultrasuoni, encoder, ecc.).Sensori di velocità e di accelerazione in uso nella strumentazione biomedica (accelerometri, sonde eco e ultrasuoni, trasduttori piezoresistivi ed ICP).Sensori di forza di comune uso nella strumentazione biomedica (dinamometri, piattaforme di forza).Sensori di pressione ed acustici di comune uso nella strumentazione biomedica (stetoscopi, fonocardiografi, ecc.).Sensori di velocità e portata in uso nella strumentazione biomedica (tubo di Pitot, anemometro a filo caldo, ultrasonici, a turbina, misuratori di portata del sangue, ecc.).Sensori per la misura della temperatura (Termocoppie, termoresistenze, termistori, termografia a infrarossi).3. Misura di biopotenziali ed amplificatore per biopotenziali: Attività elettrica delle cellule. Polarizzazione e depolarizzazione della cellula. Misura dei biopotenziali. Amplificatori per biopotenziali.4. Elettrocardiografia ed elettroencefalografia: Derivazioni di Eindhoven, aumentate e precordiali. Amplificatori e filtri. Elettrocardiografo analogico e digitale. Holter. Elettroencefalografia. EEG analogico e digitale. Analisi di segnali EEG. 5. Misura della pressione del sangue e suoni cardiaci: Metodologie di misura non invasivi. Sfigmomanometro. Metodo oscillometrico. Metodo ad ultrasuoni. Fonocardiografia. Metododi di misura invasive.6. Misure sul sistema respiratorio: Misure per la funzionalità polmonare. Spirometro. Pneumotacografo. Pletismografo.7. Dispositivi terapeutici, chirurgici e sicurezza elettrica. Stimolatori cardiaci (pacemaker cardiaci). Defibrillatori. Bisturi elettrico.

1. Basic concepts of biomedical instrumentation: General concepts on the measurement systems and biomedical instrumentation. General requirements for the medical devices. Static and dynamic characteristics of measurement systems.2. Basic sensors and principles of use in biomedical instrumentation.Displacement sensors used in biomedical instrumentation. (potentiometers, strain-gages, ultrasonic transducers, encoder, etc.).Velocity and acceleration sensors (piezoelectric ed ICP, accelerometers and ultrasounds).Force sensor used in biomedical instrumentation (strain gages, dynamometers and force platform).Pressure and acoustic sensor used in biomedical instrumentation (manometer, elastic transducers, microphones, stethoscope, phonocardiograph, etc.).Fluid velocity and flow sensors (Pitot tube, hot-wire and hot-film anemometers, ultrasound, turbine meters) used in biomedical instrumentation (blood flow meters, plethysmograph, etc).Temperature sensors (Thermocouples, thermometers, thermistors, infrared thermography). 3. Biopotentials and biopotential amplifiers: Polarization and depolarization of the cell. Bio-potentials. Measurement of biopotential. Design of bio-amplifier.4. Electrocardiography and electroencephalography: Electrical activity of the heart. The Einthoven triangle. Augmented limb leads. Frontal and transverse plane ECG/EKG. Analogue and digital ECG/EKG systems. Holter. Electroencephalographic signals. EEG equipment and normal settings.5. Blood pressure measurement and cardiac sounds. Indirect measurement of blood pressure. Sphygmomanometer. Oscillometric method. Ultrasound method. Phonocardiography. Direct measurement of blood pressure.6. Measurements of the respiratory system: Fluid dynamics of the respiration. Measurement of the gas-flow rate. Plethysmography. Spirometer. Pneumotachograph. Introduction to medical imaging systems.7. Therapeutic devices, surgery and electrical safety. Cardiac pacemaker. Defibrillators.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione si basa sulla discussione relativa agli argomenti del programma.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Attribuzione del voto finale in trentesimi, valutando le risposte per correttezza, completezza, approfondimento, modalità espositiva e livello di approfondimento.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo l'esame, lo studente dovrà dimostrare di possedere una complessiva conoscenza dei contenuti dell’insegnamento, esposti in maniera il più possibile corretta con utilizzo di adeguata terminologia tecnica, utilizzando gli strumenti formali e grafici tipici dell'ingegneria, ovvero schemi costruttivi, schemi a blocchi, grafici, formulazione analitica, ecc.. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti dell'insegnamento, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Ad ogni domanda posta verrà dato un voto in trentesimi. Il voto finale è basato sulla media dei voti nelle singole domande e costituisce una valutazione complessiva. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato una particolare padronanza della materia.


Learning Evaluation Methods.

The examination consists in an oral discussion on the course topics.


Learning Evaluation Criteria.

Presentation of the final mark expressed in thirtieths, evaluating the answers on the basis of accuracy, completeness, deepening, exposure method and deepening level.


Learning Measurement Criteria.

To pass the exam successfully, the student has to demonstrate to have a global knowledge of the teaching contents, exposed correctly with the usage of suitable technical terminology, with the formal and graphic engineering instruments, that is schemes, block diagrams, analytical formulations, exc. The best mark will be obtained proving a deep knowledge of the teaching contents, exposed with perfect mastery of the technical language.


Final Mark Allocation Criteria.

The exam consists of three questions, the mark will be expressed in thirties. The final mark is the mean value of the marks of each question and it represents an overall rating of the exam. Full mark with honors will be granted to the students who will demonstrate a great mastery of the subjects.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

Ernest O. Doebelin, "Strumenti e Metodi di Misura", McGraw-Hill, Francesco Paolo Branca, "Ingegneria Clinica", Springer-Verlag J.W. Webster, “Medical Intrumentation: Application and Design”, Houghton. R.S. Khandpur, “Biomedical Instrumentation”, McGraw-Hill J.D. Bronzino, “The Biomedical Engineering - Handbook” Vol I & II, CRC Press E.A. Cromwell, F.J. Weibell, E.A.Pfeiffer, “Biomedical Instrumentation and Measurements”, Prentice-Hall, Vera Lucia da Silveira Nantes Button, “Principles of Measurement and Transduction of Biomedical Variables” Academic Press, 2015.

Copia delle slides utilizzate durante il corso e disponibili sulla pagina moodle del corso. Link alla pagina moodle: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6993

Ernest O. Doebelin, "Strumenti e Metodi di Misura", McGraw-Hill, Francesco Paolo Branca, "Ingegneria Clinica", Springer-Verlag J.W. Webster, “Medical Intrumentation: Application and Design”, Houghton. R.S. Khandpur, “Biomedical Instrumentation”, McGraw-Hill J.D. Bronzino, “The Biomedical Engineering - Handbook” Vol I & II, CRC Press E.A. Cromwell, F.J. Weibell, E.A.Pfeiffer, “Biomedical Instrumentation and Measurements”, Prentice-Hall, Vera Lucia da Silveira Nantes Button, “Principles of Measurement and Transduction of Biomedical Variables” Academic Press, 2015.
Copy of the slides utilised during the course are available on the moodle website of the course. Link to the moodle page: https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6993


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Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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