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Oggetto:
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STRUMENTAZIONE BIOMEDICA

Oggetto:

Biomedical Instrumentation

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MED3117
Docenti
Dott.ssa Valentina Giannini (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Dott. Maura Roccati (Docente Titolare dell'insegnamento)
Dott. Andrea Peruzzo Cornetto (Docente Titolare dell'insegnamento)
Dott. Fabrizio Pizzagalli (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studio
[f007-c310] laurea i^ liv. in tecniche audiometriche (ab.pr.san.audiometrista) - a torino
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
7
SSD attività didattica
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
ING-INF/06 - bioingegneria elettronica e informatica
ING-INF/07 - misure elettriche ed elettroniche
MED/50 - scienze tecniche mediche applicate
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti
Aver acquisito nozioni di fisica di base, di anatomia e di fisiologia fornite nel corso MED3111/MED3175 - Scienze Propedeutiche e Biomediche.

The basic knowledge of physics, anatomy and physiology, as provided by the course MED3111/ MED3175 - Propaedeutic and Biomedical Sciences, is required.

Oggetto:

Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di introdurre lo studente alle problematiche di utilizzo della strumentazione elettronica per impieghi biomedici e della tecnologia delle misurazioni elettriche ed elettroniche. Verrà inoltre approfondita la fisica acustica e verranno illustrate le metodiche soggettive e oggettive per l'effettuazione dei test audiometrici liminari, sopraliminari, vocali e impedenzometrici.

The course aims to introduce students to the problems of use of electronic instrumentation for biomedical use and technology of electric and electronic measurements. Will also deepen physical acoustics and will explain the subjective and objective methods for carrying out the hearing tests (pure tone audiometry, speech audiometry, impedance audiometry - tympanometry and acoustic reflex).

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Le conoscenze acquisite sulla strumentazione biomedica, sulla teminologia elettrica ed elettronica, sugli aspetti fisici di generazione, propagazione e rilevazione delle onde acustiche e sulle grandezze fisiche rilevanti per la fisica acustica permetteranno allo studente di essere autonomo nell’interpretazione dei fenomeni fisici alla base del funzionamento delle differenti apparecchiature acustiche, sviluppando abilità di risoluzione di problemi pratici.

Le conoscenze acquisite permetteranno allo studente di determinare le prestazioni e l'affidabilità di un dispositivo acustico, valutandolo anche  in termini di costi/benefici, di verificarne la sicurezza elettrica e definirne le specifich tecniche-funzionale. Questo si tradurrà in competenze applicabili ad ambiti più ampi della fisica acustica tradizionale, quali ad esempio la psico-acustica. Questo background lo aiuterà nella comprensione delle basi dell'audiometria e delle sue applicazioni.

Le competenze teoriche ed applicate acquisite sulla trasformazione dei dati clinici in segnali biomedici e sulla gestione dei segnali acustici gli consentiranno di aumentare l’autonomia nell’interpretazione dei risultati e nella corretta gestione dei dati all'interno di un flusso di lavoro ospedaliero informatizzato.

Le nuove conoscenze teoriche e tecniche acquisite renderanno lo studente più preciso e consapevole nella terminologia e nella semantica della fisica acustica permettendogli di acquisire una più corretta proprietà di linguaggio.

Lo studente verrà stimolato durante le lezioni ad approfondire gli argomenti illustrati in modo frontale con ricerche di materiale aggiuntivo attraverso diverse modalità (web, letteratura scintifica, audio/video). Questo verrà condiviso con gli altri studenti e trarrà spunto anche dal materiale multimediale fornito durante il corso.

The knowledge acquired on biomedical instrumentation, on electrical and electronic terminology, on the physical aspects of generation, propagation and detection of acoustic waves and on the physical quantities relevant to acoustic physics will allow the student to be autonomous in the interpretation of the physical phenomena underlying the functioning. of different acoustic equipment, developing practical problem solving skills.

The acquired knowledge will allow the student to determine the performance and reliability of an acoustic device, also evaluating it in terms of costs / benefits, to verify its electrical safety and define its technical-functional specifications. This will translate into skills applicable to wider fields of traditional acoustic physics, such as psycho-acoustics. This background will help him understand the basics of audiometry and its applications.

The theoretical and applied skills acquired on the transformation of clinical data into biomedical signals and the management of acoustic signals will allow him to increase autonomy in the interpretation of results and in the correct management of data within a computerized hospital workflow.

The new theoretical and technical knowledge acquired will make the student more precise and aware in the terminology and semantics of acoustic physics, allowing him to acquire a more correct language property.

During the lessons, the student will be stimulated to deepen the topics illustrated in a frontal way with searches of additional material through different modalities (web, scientific literature, audio / video). This will be shared with the other students and will also draw inspiration from the multimedia material provided during the course.

Oggetto:

Programma

Bioingegneria Elettronica e Informatica
Problematiche associate all’uso di strumentazione biomedica.
Caratteristiche dei segnali biomedici.
Filtraggi. Elaborazioni dei segnali biomedici nel dominio del tempo e della frequenza.
Metodi per l’analisi computerizzata di dati biomedici.
Problematiche legate all’uso di software medicali.

Fisica applicata 2
Proprietà di logaritmi ed esponenziali.
Moto armonico semplice. Oscillatore armonico semplice. Oscillatore smorzato. Oscillatore forzato e risonanza. Cavità acustiche. Oscillatori accoppiati.
Generalità sulle onde. Onde semplici, principio di sovrapposizione. Legge del quadrato della distanza. Interferenza e battimenti. Onde stazionarie.
Onde acustiche. Effetto doppler. Riflessione e rifrazione, diffrazione.
Il suono e le sue caratteristiche. Pressione efficace e impedenza acustica. Orecchio medio. Livello di pressione e intensità.
Acuità uditiva e curve isofoniche.

Misure elettriche ed elettroniche
Definizione dei seguenti termini: elettrico, elettronico, elettricità, circuito elettrico, dispositivo elettronico, circuito elettronico. Definizione di corrente elettrica. Leggi di Ohm. Definizioni di rete elettrica, generatore ideale di tensione, generatore reale di tensione, resistenza e resistore. Elementi in serie e in parallelo; Principi di Kirchhoff e loro applicazione; Partitore di tensione e partitore di corrente;  
Capacità elettrica e condensatori; Carica e scarica di un condensatore. Andamenti temporali di tensione e corrente in un circuito RC. Condensatori in serie e in parallelo.
Legame tra i fenomeni elettrici e i fenomeni magnetici; Induzione magnetica e legge di Faraday; Induttanza; Carica e scarica di un induttore. Andamenti temporali di tensione e corrente in un circuito RL.
Corrente alternata: frequenza, ampiezza, fase. Concetto di impedenza. Impedenza di una resistenza, di un induttore, di un condensatore. Energia e potenza dissipata da un circuito. Legge di Joule.  
Generalità sulle misure e sugli strumenti di misura; Caratteristiche di uno strumento di misura. Tipi di errori.
Materiali semiconduttori intrinseci e drogati. Giunzione PN e funzionamento del diodo. Circuiti raddrizzatori a singola e a doppia semionda. Struttura e funzionamento del transistor. Funzionamento come amplificatore e come raddrizzatore.
Analogico e digitale: definizioni; Strumenti di misura analogici e strumenti di misura digitali. Conversione analogico digitale e definizione del passo di discretizzazione. Il campionamento. Frequenza di campionamento. Teorema di Shannon.

Scienze audiometriche 2
Introduzione: Definizione ed applicazioni dell'audiometria. Anamnesi audiologica di base dell'adulto e del bambini e cenni di otoscopia
Audiometria: Audiogramma clinico ed esame audiometrico. Perdite quali-quantitative, disturbi uditivi e classificazione delle ipoacusie. Tecnica di mascheramento. Acufeni ed acufenometria. Audiometria vocale e test correlati. Prove di simulazione.
Protesi acustica, protesizzazione e fornitura protesica. Casi clinici di interesse generale.
Cenni di audiologia infantile in età scolare.

Electronic bioengineering and computer science
Biomedical instrumentation management and criteria for a safe and correct use.
Biomedical signals characteristics.
Filtering methods. Biomedical signal processing both in time and frequency domain.
Methods for computerized biomedical data analysis.
Medical software.

Applied physics 2.
Properties of logarithms and exponentials.
Simple harmonic motion. Simple harmonic oscillator. Damped oscillator. Driven oscillator and resonance. Acoustic cavity. Coupled oscillators.
General information on mechanical waves. Simple waves, superposition principle. Law of the square of the distance. Interference and beats. Standing waves.
Acoustic waves. Doppler Effect. Reflection and refraction, diffraction.
The sound and its characteristics. Effective pressure and acoustic impedance. Middle ear. Pressure level and intensity.
Auditory acuity and equal loudness curves.

Electrical and electronic measurements.
Definition of: electric, electronic, electricity, electric circuit, electronic device, electronic circuit; Electric current;  Ohm’s laws;  Voltage, current, resistance; Series and parallel circuits; Kirchhoff’s laws and their applications;  Voltage divider and current divider;
Capacitance and capacitors; Capacitor charge and discharge. RC circuit transient response - Voltage and current calculations; Series and parallel capacitors;
Magnetism and electromagnetism; Faraday’s law; Inductance - Series and parallel inductors; Inductor charge and discharge. RL circuit transient response - Voltage and current calculations;
Alternating current, frequency, amplitude and phase; Impedance; Energy and power dissipated in a circuit. Joule’s law.
Measurements and measure instruments- Their characteristics; Basic information about error theory;
Solid-state device theory; P-N junction and diodes; Transistor. Transistor as an amplifier;  
Analog and digital – definitions; Analog and digital measurement instruments. A/D conversion; Sampling theory. Sampling frequency. Shannon’s theorem.

Audiometry 2 
Introduction: Definition and application of audiometry. The anamnesis of audiological basis of the adult and child and nods of otoscope.
Audiometer: Audiogram clinical and audiometric test. Quantitative loss, hearing disorders and the classification of hearing loss. Masking technique. Tinnitus and acufenometria. Speech audiometry and related texts. Simulation test.
Hearing aids, prostheses and prosthetic supply. Clinical cases of general interest.
Outline of infantile audiology.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Lezioni frontali in aula, suddivise come segue:
Bioingegneria Elettronica e Informatica – 24 ore
Fisica Applicata 2 – 12 ore
Misure Elettriche ed Elettroniche – 24 ore
Scienze Audiometriche 2 – 24 ore

Obbligo di frequenza del 70% di ciascun modulo

“In ottemperanza alle indicazioni dell’Ateneo, si informano gli studenti che le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico”.

Frontal lectures in the classroom, organized al follows:
Electronic Bioengineering and Computer Science – 24 hours
Applied Physics 2– 12 hours
Electrical and Electronic Measurements – 24 hours
Audiometry 2 – 24 hours

Obligation to attend 70% of each module

"In compliance with the instructions of the University, students are informed that the methods of carrying out teaching activities may be subject to changes based on the limitations imposed by the current health crisis. In any case, the distance modality is ensured for the whole academic year ".

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova d’esame, in forma di prova scritta per valutare le conoscenze e la capacità di applicare le nozioni apprese seguita da un colloquio orale di valutazione finale. Ciascun docente esprime un voto compreso tra 0 e 30 per la parte che gli compete. Per il superamento dell’esame è necessario raggiungere il voto di 18 in ciascun modulo compreso nell’insegnamento. Il voto finale è dato dalla media ponderata con i crediti dei risultati conseguiti per ciascun modulo.

The grade determination is based on a final exam. The exam consists in a written test, aimed at evaluating the knowledge and the ability in applying the concepts acquired, followed by an oral part. Each professor assigns a grade between 0 and 30 for his module. In order to pass the exam a minimum grade of 18 is required in each module. The final grading is calculated as the weighted average of the grading of each module, the weight being the corresponding number of credits.

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Attività di supporto

PROGRAMMA DELLE ESERCITAZIONI: Verranno simulate varie situazioni di interesse audiometrico tra gli studenti, presentati casi clinici avvalendosi delle cartelle audiometriche e di materiale audiovisivo.

PROGRAM OF THE EXERCISES: Various situations of audiometric interest will be simulated among the students, clinical cases will be presented using the audiometric records and audiovisual material.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Testi Consigliati
Per Fisica 2 il testo di riferimento è il medesimo indicato per il modulo di Fisica I. Per gli argomenti aggiuntivi si fa riferimento al materiale integrativo distribuito a lezione.

Per Bioingegneria Elettronica ed Informatica il materiale di riferimento è costituito dalle slides presentate a lezione per la parte teorica, e dagli esercizi modello eseguiti in aula. I seguenti testi, benché di livello avanzato, possono essere utilizzati per approfondire gli argomenti trattati:  
1.Fondamenti di analisi di segnali biomedici. Con esercitazioni in MATLAB. Con CD-ROM di Luigi Landini
2.Strumentazione biomedica. Progetto e impiego dei sistemi di misura di Guido Avanzolini Elisa Magosso edito da Pàtron, 2015
3.Sensori per misure biomediche, editore Pàtron  (collana Ingegneria biomedica).
 
Per Misure elettriche ed elettroniche il materiale di riferimento è costituito dalle slides presentate a lezione per la parte teorica, e dagli esercizi modello eseguiti in aula. Il seguente testo, benché di livello avanzato, può essere utilizzato per approfondire gli argomenti trattati:  
Guido Avanzolini. Strumentazione Biomedica, progetto e impiego dei sistemi di misura. Ed. Patron, Bologna, 1998

For the Physics 2 module, the textbook is the same as the one recommended for Physics 1. The reading material covering the additional topics will be supplied to the students.

For the module of Bioengineering, the reference material is the copy of the slides used during the lectures for the theory, and the examples of exercises illustrated during the classes. The following textbooks are treating the subject at an advanced level and can be used as a complement:  
1.Fondamenti di analisi di segnali biomedici. Con esercitazioni in MATLAB. Con CD-ROM di Luigi Landini
2.Strumentazione biomedica. Progetto e impiego dei sistemi di misura di Guido Avanzolini Elisa Magosso edito da Pàtron, 2015
3.Sensori per misure biomediche, editore Pàtron  (collana Ingegneria biomedica).

For Electrical and electronic measurements the reference material is the copy of the slides used during the lectures for the theory, and the examples of exercises illustrated during the classes. The following textbook is treating the subject at an advanced level and can be used as a complement:  
Guido Avanzolini. Strumentazione Biomedica, progetto e impiego dei sistemi di misura. Ed. Patron, Bologna, 1998



Oggetto:

Note

II SEMESTRE

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Moduli didattici

Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    01/03/2020 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 26/07/2022 14:03
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