BC27. La catena di bioingegneria in riabilitazione motoria: “dall’accelerometro al robot”

Introduzione:

La bioingegneria è una disciplina che utilizza metodologie e tecnologie dell'ingegneria elettronica, informatica, meccanica e chimica per migliorare le conoscenze relative al funzionamento dei sistemi biologici e sviluppare nuove metodologie e dispositivi diagnostici, terapeutici e riabilitativi. In particolare, la catena di Bioingegneria Elettronica attraverso elaborazioni di elettronica e informatica permette la visualizzazione e l'analisi di parametri fisici e fisiologici dell’uomo. La catena comprende vari elementi: 1) il sensore, che è l’elemento che permette di trasdurre il parametro; 2) l’amplificatore ed il filtro, che permettono un’amplificazione ed una “pulizia” dell’informazione; 3) il convertitore analogico-digitale che fa da ponte tra il mondo analogico, a cui appartengono i parametri fisici e fisiologici della natura, e gli elaboratori che funzionano in modo digitale; e 4) gli elaboratori ed i relativi software istallati. Questa catena assume particolare importanza in riabilitazione motoria, per la quale vengono impiegati sensori come gli accelerometri, i sensori di velocità angolare e i sensori di forza resistivi. Questi sensori vengono normalmente utilizzati per il funzionamento di strumenti di uso comune (smartphone, tappetini per fitness domiciliare) o innovativi (ad esempio l’innovativo sistema di trasporto elettrico monoposto a due ruote autoequilibrante chiamato Segway e gli esoscheletri robotici motorizzati). Gli studenti che parteciperanno al percorso acquisiranno le capacità teoriche-pratiche per la progettazione di una catena di bioingegneria nell’ambito della riabilitazione motoria a partire dalle differenti tipologie di sensori per la trasduzione di parametri biomeccanici fino alla visualizzazione e all'analisi dei dati.

In pratica:

Verranno illustrati i parametri fisici e fisiologici umani di interesse biomeccanico; le catene di Misura in Bioingegneria; i principi di funzionamento dei componenti della catena (sensori, filtri, convertitori analogici/digitali, elaboratori e software di visualizzazione ed analisi) ed effettuate esercitazioni su esempi pratici di catene di bioingegneria inserite in strumenti per la riabilitazione motoria che permettono anche la misura di parametri fisiologici cinematici e dinamici del movimento quali: kit meccanici sensorizzati, accelerometri, giroscopi, sensori per il monitoraggio dell’ attività fisica ed altre tipologie utili da un punto di vista didattico. I risultati ottenuti verranno discussi e presentati in una relazione finale.

Competenze acquisite:

Capacità di conoscere e utilizzare il linguaggio scientifico; interpretare correttamente l’informazione acquisita per comunicarla in modo chiaro ed efficace; collaborare alla progettazione sperimentale e all’analisi dei dati applicando il metodo scientifico galileiano e l’approccio statistico (se utilizzato); agire in modo autonomo e responsabile; risolvere problemi; individuare collegamenti e relazioni; utilizzare gli strumenti informatici e meccatronici.

Tutor referente: Daniele Giansanti