Appunti di Elettrotecnica Biomedica.Applicazioni con esercizi

Per lungo tempo l’attenzione si è posta sul magnetismo a livello macroscopico come evidenziato dall’ago di una bussola, dal campo geomagnetico e dalla capacità di elettromagneti e magneti permanenti di realizzare azioni meccaniche. Solamente da pochi decenni è diventato chiaro che il magnetismo dello stato solido è in gran parte un fenomeno nanostrutturale ed i concetti relativi a strutture nanomagnetiche stanno aprendo le porte di tecnologie completamente nuove che portano anche alla comprensione di fenomeni biomagnetici che si presentano naturalmente nei batteri, nei molluschi, negli insetti e negli animali superiori. I materiali biologici, a livello nanoscopico e microscopico, sono estremamente sensibili a campi elettromagnetici (EMF), e molti organismi viventi interagiscono continuamente con campi elettrici o magnetici, con manifestazione di interazione anche a livello macroscopico. In generale, lo studio dell’interazione di fenomeni EM con la materia, materiali biologici, ed organismi viventi, può risultare estremamente complesso anche dal solo punto di vista computazionale, presentando, in molti casi, carichi operativi proibitivi anche per le attuali reti di supercalcolatori. Quindi, per ottenere ragionevoli approssimazioni di soluzioni, in grado di offrire notevoli risparmi computazionali, ma ancora significativamente utilizzabili praticamente, è conveniente riflettere empiricamente, per un attimo, sulle proprietà fisiche caratteristiche e fondamentali di questi fenomeni. Si presentano le proprietà fondamentali di sistemi elettrotecnici di trasduzione e di interazione elettromagnetica ed elettromeccanica con una particolare enfasi ai circuiti magnetici, unitamente ad applicazioni numeriche che aiutino lo studio e la comprensione dei relativi fenomeni elettrici e magnetici, con una progressione formativa dal più semplice al più complesso, da materiali generici a materiali biologici. Questo libro per Ingegneria Biomedica e Bioingegneria si pone quindi come passo intermedio per arrivare ad una piu’ profonda comprensione di una elettrotecnica di sapore biomedico e bioingegneristico, che enfatizzi lo studio e lo sviluppo di applicazioni di fenomeni elettrici, magnetici ed elettromagnetici con la materia, con materiali biologici ed organismi viventi, anche in ambienti biomedici e sanitari.