Scheda programma d'esame
BIOMEDICAL TECHNOLOGY AND INSTRUMENTATION
PAOLO PIAGGI
Academic year2019/20
CourseSPORTS AND PHYSICAL EDUCATION
Code196II
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
TECNOLOGIE E STRUMENTAZIONI BIOMEDICHEING-INF/06LEZIONI48
ANDREA CATTOZZO unimap
PAOLO PIAGGI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Conoscere i principi applicativi delle tecnologie biomediche allo studio qualitativo e quantitativo delle attività motorie.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito agli strumenti e alle metodologie per lo studio della strumentazioni biomediche, con particolare riferimento all’analisi e al trattamento dei segnali e dei dati acquisiti.

Knowledge

Students are expected to acquire knowledge on principles of technologies, on methods and instruments as applied in the study and evaluation of physical and sport activities.

Students will have acquired knowledge about the methodologies of biomedical instrumentation, with particular reference to the analysis and processing of signals and acquired data.

Modalità di verifica delle conoscenze

Nell'esame scritto, lo studente deve dimostrare le conoscenze acquisite relativamente al programma del corso.

Assessment criteria of knowledge

In the written exam, the student must demonstrate his/her knowledge of the course topics.

Capacità

Al termine del corso lo studente saprà approcciare le problematiche dell’utilizzo della strumentazione biomedica e dell’analisi delle misure ottenute.

Skills

By the end of the course, students will know the architecture of biomedical instrumentation and how to interpret its measurements.

Modalità di verifica delle capacità

Durante le lezioni saranno svolti semplici esercizi numerici atti a comprendere i metodi statistici applicati a misure reali.

Assessment criteria of skills

During teaching classes, simple numerical exercises will be carried out to understand the statistical methods to analyze data.

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche di misura tramite strumentazioni biomediche.

Behaviors

Students will acquire and/or develop awareness of statistical analysis of data generated by biomedical instrumentation.

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le esercitazioni saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte in discussioni aperte tra l’insegnante e la classe di studenti.

Assessment criteria of behaviors

During the exercise sessions, the basic concepts underlying data processing will be debated and clarified in open discussions between the teacher and the entire class.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conoscenze dei principi base della fisica e della matematica.

Prerequisites

Knowledge of the basic principles of physics and mathematics.

Teaching methods

Delivery: face to face

Learning activities:

  • attending lectures
  • participation to seminars
  • individual study

Attendance: Mandatory

Teaching methods:

  • Lectures
  • Seminars
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Metodi di misura e trattamento dati


Misure e loro caratteristiche (caratteristiche statiche e dinamiche della strumentazione, errori di misura, accuratezza, precisione, risoluzione, riproducibilità, ecc.), criteri di progettazione, specifiche della strumentazione biomedica. Trasduttori e sensori (tipi di trasduttori e loro caratteristiche).

Segnali biomedici (tipi di segnali, caratteristiche, origine, artefatti).

Amplificatori (cenni sugli amplificatori a transistor, controreazione, amplificazioni operazionali, CMRR). Filtri (tipi di filtri, filtri RC, filtri passa-basso e passa-alto, filtri FIR e IIR).

Convertitore A/D (discretizzazione del segnale, quantizzazione, frequenza di campionamento, errore di aliasing, modulo Sample&Hold, tipi di convertitori A/D).

Elaborazione dei segnali biomedici (riconoscimento eventi, estrazione parametri, analisi nel tempo e in frequenza, analisi di Fourier, indici di prestazione dei sistemi di elaborazione del segnale, classificazione).

Sicurezza elettrica (effetti della corrente, fattori influenzanti, rischi in ambiente medico, misure di protezione, normativa).

Analisi del movimento

Analisi cinematica: studio del movimento attraverso sistemi indiretti (sistemi optoelettronici) e sistemi diretti (elettrogoniometri, accelerometri, inclinometri).

Analisi dinamica: piattaforme di forza (estensimetriche e piezoelettriche) e solette a sensori (capacitivi e resistivi). Cenni di Gait Analisys.

Valutazione posturale e stabilometrica

Cenni di fisiologia dell’equilibrio e della postura. Esame con pedana stabilometrica e posturometrica per l’analisi delle oscillazioni del corpo. Esercitazioni pratiche. Esame baropodometrico statico e dinamico.

Valutazione della forza muscolare

Metodo diretto: il dinamometro: funzionamento e sensibilità. Tipi di dinamometri: misura della forza a regime isometrico (a cavo, a maniglia, a trazione), dinamometro isocinetico (regime eccentrico e concentrico). Esercitazioni pratiche. Metodo indiretto: test di valutazione per misurare la forza esplosiva degli arti inferiori. Esercitazioni pratiche.

Valutazione dell’attività muscolare

Valutazione con ElettroMioGrafia ad ago e di Superficie.

Valutazione muscolare dell’atleta infortunato

Valutazione isometrica, valutazione isocinetica e isoinarziale, valutazione dinamica.

Valutazione della composizione corporea

Valutazione attraverso psicometria, Body Mass Index (BMI), Bioimpedenziometria. Esercitazioni pratiche.

Strumentazione per l'allenamento con la realtà virtule

Hardware e software per l'allenamento tramite i visori.

Strumentazione per lezioni di laboratorio
Pedana stabilometrica, Plicometro, Bioimpedenziometro, Pedane di Forza, Encoder Lineare, Cella di carico, Fotocellule elettriche, Spirotiger, GPS, LPS

 

Syllabus

Biomedical instrumentation: measures and errors. Transducers and sensors; biomedical signals (characteristics, origin, artifacts); amplifiers and filters; Analog to Digital converter; signal processing (event detection, parameters extraction, time and frequency analysis, classification); Fast Fourier Transform. Principles of electrical safety. Motion analysis, postural assessment and stabilometry, evaluation of muscle strength, muscle activity rating, rating of the injured muscle, assessment of body composition.

Bibliografia e materiale didattico

Appunti delle lezioni (disponibili sul sito Docente, sito ArsDocendi e, al termine di ogni lezione, in formato cartaceo o elettronico PDF), dispense.

  • Antonio Dal Monte, Marcello Farina «Valutazione dell’atleta – Analisi funzionale e biomeccanica della capacità di prestazione» UTET 2003.
  • John Webster «Strumentazione biomedica. Progetto ed applicazioni», Edises, 2010.
  • Guido Avanzolini, Elsa Magosso «Strumentazione biomedica. Progetto e impiego dei sistemi di misura», Pàtron; 3 ed, 2015.
Bibliography

Lecture notes distributed by the teachers.

Recommended reading includes:

  • Antonio Dal Monte, Marcello Farina «Valutazione dell’atleta – Analisi funzionale e biomeccanica della capacità di prestazione» UTET 2003.
  • John Webster «Strumentazione biomedica. Progetto ed applicazioni», Edises, 2010.
  • Guido Avanzolini, Elsa Magosso «Strumentazione biomedica. Progetto e impiego dei sistemi di misura», Pàtron; 3 ed, 2015.
Modalità d'esame

Prova Scritta

La prova scritta consiste in quesiti a risposta multipla.

 

Assessment methods

Written exam. Multiple choice questions.

Updated: 07/10/2019 18:04