Scuola di Medicina e Chirurgia

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

 i. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)

o Conoscenza e capacità di analisi dei principi di funzionamento e progettazione e degli aspetti di gestione delle principali tecnologie diagnostiche e terapeutiche utilizzate nella pratica clinica, con particolare enfasi sulle tecnologie robotiche, biomeccatroniche e dispositivi elettromedicali e sul ruolo e l'utilizzo di microcontrollori in contesto clinico.

o Conoscenza delle problematiche connesse ad un sistema di rilevamento dati in real time in ambiente clinico, nonché le strategie per una corretta acquisizione ed elaborazione di segnali provenienti da un sistema in real time in ambiente clinico.

o Conoscenza dei principio di funzionamento e capacità di analisi e progettuali relative allo sviluppo degli strumenti sia hardware che software per la verifica e la taratura dei dispositivi medici.

ii. Capacità di applicare conoscenza a comprensione (applying knowledge and understanding)

o capacità di scegliere e dimensionare i componenti robotici, biomeccatronici e dispositivi elettromedicali più adatti in funzione dell'applicazione biomedicale di interesse.

o capacità di misurare e analizzare le prestazioni di sistemi robotici, biomeccatronici e dispositivi elettromedicali.

o Capacità applicative inerenti alla verifica e alla taratura di dispositivi elettromedicali.

o Capacità di sviluppo ed implementazione su sistema embedded basato su microcontrollore di sistemi di acquisizione digitale ed elaborazione di biosegnali.

iii. Autonomia di giudizio (making judgement)

La capacità di formazione di un giudizio autonomo da parte degli allievi viene sviluppata attraverso una trattazione organica e non meramente nozionistica dei contenuti della disciplina, permettendo agli allievi la creazione di una visione allargata delle diverse problematiche della robotica e strumentazione biomedica e dei loro collegamenti, idonea a sviluppare sia le capacità di formazione di un giudizio autonomo, sia le capacità di problem solving più utili nelle applicazioni generali dell'ingegneria biomedica. Durante il corso, l'autonomia di giudizio viene maturata esercitando sia le capacità di analisi dei diversi aspetti dei principali problemi relativi alla modellistica e simulazione di dispositivi robotici e biomeccatronici, nonché di strumentazione elettromedicale, sia attraverso lo sviluppo di soluzioni progettuali a partire da casi di studio assegnati.

iv. Abilità comunicative (communication skills)

Gli studenti verranno invitati a predisporre attività di report dei risultati delle esercitazioni e delle prove di laboratorio.

v. Capacità di apprendimento (learning skills)

Durante tutto il corso e in previsione della prova finale, sono previste, oltre alle esercitazioni svolte dal docente, attività di esercitazione guidata e non per fornire agli allievvi opportunità di autovalutazione, anche attraverso l’interazione con il docente. Attraverso gli stimoli didattici programmati, lo studente ha la possibilità di accrescere e misurare la sua capacità autonoma di apprendere in occasione di attività di raccolta dati, ricerca bibliografica, concettualizzazione fisica e modellistica matematica relative alla verifica sperimentale di un’ipotesi o alla validazione di un progetto nelle condizioni operative reali o simulate. 

Programma

 Modulo di Robotica 
 
o Introduzione alla biorobotica, robotica medica e strumentazione biomedica

o Cinematica diretta e inversa  o Meccanica muscolare e controllo motorio umano o Pianificazione delle traiettorie  

o Dinamica multigiunto  o Impedenza nello spazio dei giunti e nello spazio cartesiano  

o Strategie di controllo del moto di manipolatori  
 
Modulo di Strumentazione

o Misure e caratteristiche di un sistema di misura

o stadi di preamplificazione per strumentazione biomedica

o condizionamento di segnali biomedici o conversione analogico/digitale e digitale analogica

o sistemi acquisizione digitale e controllo embedded, microcontrollori

o Esempi pratici di progettazione e implementazione su dispositivi embedded con particolare enfasi alle applicazioni di body motion capture e analisi della frequenza cardiaca

- Dispositivo per la misurazione della temperatura

- Elettrocardiografo

- Eletromiografo

- Pulsossimetro

- Dispositivo per il rilevamento ciclo respiratorio

- Monitor per terapia intensiva

o Principi di funzionamento dell'oscilloscopio e del generatore di funzioni per verifiche e tarature di strumentazione

o Strumentazione biomedica avanzata 

Stima dell’impegno orario richiesto per lo studio individuale del programma

Lezioni Frontali 96 Ore

Studio Individuale 204 Ore

Risorse per l'apprendimento

i. Testi di riferimento:  - Lorenzo Sciavicco, Bruno Siciliano, Luigi Villani, Giuseppe Oriolo. Robotica: modellistica, pianificazione e controllo di manipolatori. Terza edizione. McGraw-Hill, 2008. - Etienne Burdet, David W. Franklin, Theodore E. Milner, Human robotics: Neuromechanics and Motor Control, MIT Press, 2013. - Joseph Bronzino, Donald R. Paterson. The Biomedical Engineering Handbook, quarta edizione, CRC Press, 2015.

ii. Altro materiale didattico (dispense, diapositive online, altri riferimenti di approfondimento, etc.):  - Diapositive del corso - Appunti delle lezioni - Data-sheet, riferimenti normative tecniche e componenti/dispositivi elettromedicali 

Attività di supporto

Modalità di frequenza

secondo il regolamento didattico vigente. 

Modalità di accertamento

 Le modalità generali sono indicate nel regolamento didattico di Ateneo all’art.22 consultabile al link http://www.unicz.it/pdf/regolamento_didattico_ateneo_dr681.pdf  La valutazione dell'apprendimento verrà effettuata attraverso una prova scritta, consistente nella risoluzioni di tre di quesiti numerici e un quesito teorico relativi al modulo di Robotica, mentre la valutazione del modulo di Strumentazione si baserà su un test di 10 domande a risposta multipla per le quali è richiesta anche una motivazione in calce. Ogni domanda a risposta multipla vale massimo 3 punti (a seconda della correttezza e della completezza della motivazione fornita). L'orale è obbligatorio per votazioni comprese tra 18-21 e 27-30 e lode. 

Correttezza e completezza nello svolgimento della prova scritta; coerenza logico-formale, correttezza e livello di approfondimento degli argomenti esposti e capacità di problem solving dimostrati nell’ eventuale prova orale. 

 Il voto finale, utile al superamento dell’esame, è ottenuto dalla media aritmetica arrotondata all'intero superiore dei voti in trentesimi assegnati alla prova scritta e all’eventuale prova orale, a condizione che gli esiti conseguiti nelle singole prove siano tutti sufficienti. Il voto della prova scritta è ottenuto dalla media aritmetica arrotondata all'intero superiore dei voti in trentesimi assegnati alle prove relative ai singoli moduli. L'orale è obbligatorio per votazioni comprese tra 18-21 e 27-30 e lode. Il voto della prova orale viene assegnato sulla base della griglia di valutazione di seguito riportata.  

 

	Conoscenza e comprensione argomento	Capacità di analisi e sintesi	Utilizzo di referenze
Non idoneo	Carenze importanti	Scarse capacità di analisi critica e sintesi. Frequenti generalizzazioni.	Carente
18-20	Sufficiente.	Capacità di analisi e sintesi appena sufficienti	Sufficientemente appropriato
21-23	Conoscenza routinaria	Buona capacità di analisi e sintesi. Argomenta in modo logico e coerente	Utilizza le referenze standard
24-26	Conoscenza buona	Buone capacità di analisi e sintesi. Esposizione degli argomenti chiara e coerente	Utilizza le referenze standard
27-29	Conoscenza più che buona	Notevoli capacità di analisi e sintesi.	Approfondita
30-30L	Conoscenza ottima	Notevoli capacità di analisi e sintesi. Espone gli argomenti in modo critico	Molto approfondita