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Stefano CATTINI
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Sensors and Measurement Systems for Bio-Industries
Electronics Engineering - Ingegneria Elettronica (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
L'obiettivo generale del corso è quello di fornire agli studenti le basi per la comprensione e l'analisi dei sistemi e dei componenti con particolare attenzione ai sensori per dispositivi medici.
Fornisce inoltre agli studenti gli strumenti essenziali per estrarre l'informazione utile da un segnale biomedico, interpretare i risultati alla luce del quesito clinico e produrre innovazione nell'ambito del miglioramento della diagnosi e delle terapie con dispositivi medici "intelligenti"
Prerequisiti
Non ci sono prerequisiti specifici per il corso. Ciononostante, lo studente che non dovesse possedere conoscenze minime di fisica, matematica e dispositivi elettronici è invitato a ripassare tali argomenti
Programma del corso
Parte 1 (circa 3 CFU)
Sensori inerziali per analisi del movimento
Kalman Filtering
Indoor Navigation Systems
Sensori per monitoraggio parametri sangue
Parte 2 (circa 3 CFU)
Circolazione extracorporea e macchina cuore polmone
Bioprinting
Elaborazione di dati e segnali fisiologici
Metodi didattici
Le lezioni saranno svolte in presenza in lingua inglese.
Il corso è integrato da visite in due aziende del distretto biomedicale di Mirandola e in laboratori che svolgono ricerca in ambito biomedico di alto profilo scientifico e tecnologico.
Durante il corso saranno svolte esercitazioni al calcolatore finalizzate alla familiarizzazione con i principali metodi per l'analisi, elaborazione e visualizzazione di dati biomedici.
Il corso prevede un'attività progettuale (facoltativa) condotta per gruppi, che permetterà agli studenti di trasporre i contenuti teorici visti a lezione in un'esperienza sperimentale proposta dalle aziende, con la supervisione del docente, per la risoluzione di problemi notevoli in ambito industriale.
Testi di riferimento
Guido Avanzolini, Elisa Magosso: "Strumentazione biomedica. Progetto e impiego dei sistemi di misura" Pàtron, 2015
D. Winter, "Biomechanics and Motor Control of Human Movement", John Wiley & Sons, 1990
R. Shiavi, "Introduction to Applied Statistical Signal Analysis. Guide to Biomedical and Electrical Engineering Applications", 3rd edition, Academic Press, 2007
AM, Sabatini. "Dead-reckoning method for personal navigation systems using Kalman filtering techniques to augment inertial/magnetic sensing". Kalman filter: recent advances and applications, 2009, 251-268
Ramon Pallaá S-Areny and John G. Webster, "Sensors and Signal Conditioning," Second Edition, Wiley 2002
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento verterà sull'intero programma del corso e si comporrà di domande su temi di teoria e sulla soluzione di problemi pratici.
In particolare adotterà i seguenti elementi di valutazione:
1. verifica della corretta comprensione degli argomenti proposti
2. uso adeguato del linguaggio e della terminologia specifica
3. corretta applicazione delle nozioni teoriche per la risoluzione di esercizi
Metodi:
Prova scritta obbligatoria della durata di un ora e prova orale facoltativa. La prova scritta è composta da 1 esercizio numerico e domande di teoria a risposta chiusa e consente allo studente di conseguire il punteggio massimo (30L / 30).
Non è consentita la consultazione di libri di testo o appunti durante la prova scritta. E' consentito l'uso di un foglio di calcolo o dell'ambiente di sviluppo di Matlab offline per la soluzione dell'esercizio.
Durante la prova orale è prevista la risposta e discussione di quesiti specifici sui contenuti del corso. La prova orale prevede un punteggio fino a un massimo di 3 e un minimo di -3 punti che si vanno a sommare con la valutazione della prova scritta.
Tempi:
Collocazione temporale: al termine dell’insegnamento (NON sono previste prove intermedie)
Durata della prova scritta: circa 60 minuti
Modalità di restituzione dei risultati della prova: gli esiti vengono pubblicati su esse3 generalmente entro 7 giorni dalla data dell’appello.
Le prove si svolgeranno sotto la supervisione del docente
Il corso prevede inoltre lo svolgimento in itinere di attività di laboratorio, e la realizzazione di un progetto finale di gruppo che potrà essere discusso durante la prova orale
Risultati attesi
Conoscenze e capacità di comprensione di alcuni problemi notevoli in ambito clinico. Conoscenze di alcuni dei criteri da utilizzare nella scelta dello strumento e del metodo di indagine più adeguato per il monitoraggio di parametri clinici. Capacità di scegliere ed utilizzare correttamente un sensori biomedici in ambiti specifici. Capacità di comprensione del funzionamento, applicazione e definizione delle specifiche tecniche necessarie per l'uso di sistemi "intelligenti" in ambito clinico.