Domande Strumentazione per sistemi biomedicali

DOMANDE ESAME STRUMENTAZIONE BIOMEDICA

1. SENSORI DI TEMPERATURA E CARATTERISTICHE GENERALI DEI SENSORI................ 2

Descrivere i possibili stati per una misura di temperatura tra un corpo X e un sensore S....... 2

2. SENSORI FISICI........................................................................................................................ 2

3. SENSORI CHIMICI.................................................................................................................... 2

Sensori al vetro per gli ioni sodio e potassio............................................................................ 2

Elettrodo Ag-AgCl.....................................................................................................................2

Descrivere la misura di Sodio e Potassio con elettrodo a vetro............................................... 2

Descrivere l’elettrodo ad idrogeno e spiegare perché è considerato di riferimento..................2

4. BIOSENSORI.............................................................................................................................2

Campo evanescente dell’immunosensore TIRF, relazione distanza z..................................... 2

Descrivere immunosensore a risonanza, plasmone superficiale, grandezza fisica rilevata

Biosensori catalitici e cinetica biosensore catalitico potenziometrici........................................ 2

Descrivere le configurazioni e i metodi di trasduzione degli immunosensori........................... 2

Descrivere un esempio di biosensore a elettrodi interdigitali................................................... 2

5. CATENA DI ACQUISIZIONE..................................................................................................... 2

Caratteristiche preamplificatori dei segnali biomedicali............................................................2

6. EFFETTI CORRENTE-CORPO................................................................................................. 2

Effetti della corrente sul corpo.................................................................................................. 2

Descrivere le modalità con cui si può accidentalmente avere passaggio di corrente sul corpo

umano e descriverne le conseguenze......................................................................................3

7. ECG............................................................................................................................................3

Circuito di pilotaggio della gamba destra, acquisizione del segnale e schema circuitale.........3

Algoritmo Pan-Tompkins...........................................................................................................3

8. PULSOSSIMETRIA, FOTOPLETISMOGRAFIA E LASER.......................................................3

Legge Lambert-Beer nei tessuti e front-end analogico di un sistema di fotopletismografia..... 3

Differenza emissione spontanea e stimolata nel laser: condizione necessaria affinchè

l’emissione stimolata si verifichi................................................................................................3

Proprietà della luce laser.......................................................................................................... 3

9. ELETTROCHIRURGIA ED ELETTROBISTURI........................................................................ 3

Effetti elettrobisturi....................................................................................................................4

Descrivere il funzionamento di un elettrobisturi........................................................................4

10. ELETTROENCEFALOGRAMMA............................................................................................ 4

Possibili configurazioni per la scelta del riferimento di un sistema elettroencefalografico....... 4

Circuiteria dell’elettroencefalogramma (catena di acquisizione).............................................. 4

Da dove proviene il segnale elettrico misurato dall’elettroencefalogramma.............................4

11. ELETTROMIOGRAFIA............................................................................................................ 4

Diagramma a blocchi elettromiografia...................................................................................... 4

1.​ SENSORI DI TEMPERATURA E CARATTERISTICHE GENERALI DEI SENSORI

Descrivere i possibili stati per una misura di temperatura tra un corpo X e un sensore S

2.​ SENSORI FISICI

3.​ SENSORI CHIMICI

Sensori al vetro per gli ioni sodio e potassio

Elettrodo Ag-AgCl

L’elettrodo Ag/AgCl è uno degli elettrodi più utilizzati a causa della sua facile realizzabilità.

Questo elettrodo è composto da puro argento ricoperto da uno strato poroso di cloruro

+ −

d’argento. L’equilibrio è rappresentato dall’equazione .

+ ⇔ ()

− +

Dall’anodo, gli ioni si combinano con gli ioni per formare il prodotto, dal catodo invece

−

gli ioni passano in soluzione sottraendo AgCl all’elettrodo. Ag/AgCl è il più riproducibile

(assieme all’elettrodo a idrogeno), affidabile e conveniente elettrodo di riferimento. Due di questi

elettrodi, hanno potenziali che differiscono di meno di 50 µV, e questa differenza varia di meno di

10 µV dopo un lungo intervallo di tempo. I microelettrodi per la misurazione intracellulare

dell’attività dello ione cloro sono spesso costituiti da elettrodi Ag/AgCl. Nei tessuti biologici, certe

reazioni possono consumare lo strato di cloruro di argento fino a rendere l’elettrodo inservibile.

Descrivere la misura di Sodio e Potassio con elettrodo a vetro

Descrivere l’elettrodo ad idrogeno e spiegare perché è considerato di riferimento.

L’elettrodo standard a idrogeno (SHE) è considerato un elettrodo di riferimento perché il suo

potenziale di equilibrio a temperatura pari a 25°C, concentrazione 1M e pressione a 1 atm

(chiamato potenziale elettrodico standard) è uguale a 0 V. Questo elettrodo è costituito da una

lamina di platino platinato immersa in una soluzione di ioni H+ nella quale è presente idrogeno

+ −

allo stato gassoso. La reazione redox alla base di questo elettrodo è .

2 () + 2 ⇔ ()

2

Quindi applicando l’equazione di Nerst si ottiene un potenziale di cella pari a:

+ 2

[ ]

= − ( )

+ [ ]

/ 2

2

L’elettrodo a idrogeno è uno dei più utilizzati perchè è realizzabile molto facilmente.

4.​ BIOSENSORI

Campo evanescente dell’immunosensore TIRF, relazione distanza z

L’immunosensore TIRF è un biosensore che utilizza un metodo ottico per la rilevazione del

prodotto da parte del trasduttore. Alla base del principio di funzionamento dell’immunosensore

TIRf c’è il concetto di riflessione totale. Si hanno due mezzi, uno più denso ( ) e uno meno

1

denso ( ) ( ) e si definisce angolo critico il seguente angolo: . Quando

2

> (θ ) =

2 1 2 1

all’interfaccia fra i due mezzi incide un’onda con un angolo di incidenza maggiore dell’angolo

critico, si ha il fenomeno di riflessione totale. L’immunosensore utilizza questo fenomeno per la

generazione di un campo elettromagnetico evanescente nel mezzo meno denso, la cui onda

evanescente generata è perpendicolare all'interfaccia tra i due mezzi, che nel caso

dell’immunosensore TIRF &e