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Biosensori - Seconda prova parziale anno 2013/2014
Cognome e Nome:
n° di matricola:
19– 06 – 2014
La durata della prova è di 120 minuti. Non è possibile consultare né libri di testo né appunti.
E’ consentito soltanto l’uso della calcolatrice
Esercizio1
Sia dato un termistore NTC con R(T0)=600 Ohm, T0 = 20 oC e B=4000 K. Il sensore viene
utilizzato per misurare la temperatura interna di un paziente. Si consideri il corpo avente
capacità termica infinita. La resistenza termica tra sensore e corpo è stimabile in RT di 90 K/W.
Il termistore viene alimentato con una corrente di 3mA. La temperatura del corpo sotto esame è
37oC. Si determini:
- la temperatura misurata dal sensore e l’errore di auto-riscaldamento[6]
- Quanto leggerebbe il termistore linearizzato intorno a 36°C? [6]
Esercizio 2
Sia dato un elettrodo a vetro, come quello riportato in figura, per effettuare misure di pH.
- Progettare e dimensionare (calcolare i valori delle diverse resistenze) uno strumento per misura
di pH che abbia come specifica: tensione di uscita Vo= - k*pH+3.5 , con k=0.5 [punteggio 12].
- Disegnare la curva di taratura nel range di misura pH [3;11], determinare la sensibilità dello
strumento e indicare le aree della curva in cui la soluzione misurata è acida e/o basica
[punteggio 6].
Si consideri la temperatura di lavoro di 25C. Si consideri il potenziale di offset dell’elettrodo a
vetro (E0) pari a -0.1V, R=1KOhm e RB=100KOhm.
Suggerimento: nella figura sottostante sono riportati l’amplificatore da strumentazione da utilizzare
per lo strumento e l’elettrodo a vetro.
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Docente: Nicola Carbonaro
Anno Accademico 2013-2014
Biosensori - Seconda prova parziale anno 2013/2014
Cognome e Nome:
n° di matricola:
19– 06 – 2014
TEORIA
(rispondere in modo sintetico, focalizzandosi solo sulla domanda richiesta avvalendosi di grafici, schemi
circuitali, diagrammi e formule; snellendo e supportando quindi la trattazione testuale)
1. Definire le seguenti caratteristiche di un sensore:
• Funzione di taratura, incertezza di taratura, linearità
• Banda passante
• Grandezze di influenza e funzioni di influenza. Fare almeno un esempio di un caso
reale. [punteggio: 10]
2. Descrivere come cambia la funzione di trasferimento di un sistema per misura di ECG
in funzione della scelta di utilizzo di elettrodi polarizzabili e non (riportare le formule e
commentarle).[punteggio: 10]
3. Considerando un biosensore enzimatico di tipo potenziometrico (figura sottostante),
ricavare la concentrazione del prodotto sulla superficie dell’elettrodo (x=0) in
condizioni stazionarie e motivare il fatto che, in queste condizioni, il sistema possa
essere usato per la misura del substrato.
Si indichi con [E] la concentrazione totale dell’enzima all’interno della membrana, con
[S] la concentrazione del substrato, con [P] la concentrazione del prodotto, con K m la
costante di Michaelis-Menten, con K2 la costante di velocità della reazione ES -> P, con
Ds la costante di diffusione del Substrato e con Dp la costante di diffusione del prodotto.
Considerare esclusivamente il caso in cui [S]L<<Km. [punteggio: 10].
x
so lu zio n e d i b u lk
m e m b ra n a
x= L
e n z im a
x= 0
e le ttro d o
Docente: Nicola Carbonaro
Anno Accademico 2013-2014