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Ingegneria Biomedica 1

Dalla pagina web di Ateneo: https://www.unipi.it/index.php/lauree/corso/10559. Aggiornato il 20/05/2016

CORSO DI STUDI IN INGEGNERIA BIOMEDICA

INGEGNERIA BIOMEDICA (triennale)

Classe L-8

Dipartimento DII

Sito internet http://biomedica.ing.unipi.it/

Presidente del Consiglio Aggregato : Luigi Landini Email: [email protected] Coordinatore: Mancini Barbara Unità Didattica del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, via Caruso 16 – 56122, Pisa Tel.: 050 2217642-511 Email: [email protected]

DESCRIZIONE DEL CORSO

L’Ingegneria Biomedica costituisce un nuovo settore della Scienza e della Tecnologia a carattere

interdisciplinare nei riguardi sia dell’Ingegneria che della Medicina e della Biologia. Il profilo culturale

dell’Ingegnere Biomedico si basa sulla conoscenza delle metodologie e delle tecnologie proprie dell’Ingegneria,

per la risoluzione di problemi afferenti la biologia e la medicina, per favorire una gestione sicura, corretta ed

economica della tecnologia biomedica negli enti di servizio e per operare in diversi ruoli tecnici, commerciali e

gestionali in aziende del settore. Il Corso di Laurea aggrega competenze tipiche dell’ingegneria per applicarle

nel campo sfaccettato della Biomedica, cui afferiscono e trovano importanti sinergie i saperi ingegneristici più

diversi. Il Corso di Ingegneria Biomedica ha l’obiettivo di fornire ai laureati conoscenze di base scientifiche e

ingegneristiche rilevanti per le applicazioni biomediche, competenze nel risolvere problemi di analisi

progettazione, capacità di condurre esperimenti e di comprendere l’interazione tra dispositivi materiali e

fenomeni biologici, metodi per gestire l’impatto della tecnologia nel contesto sociale e ambientale, capacità

di gestire e organizzare sistemi complessi, sensibilità ai fattori etici e alle tematiche della sicurezza e della

qualità. Il Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica si svolge in tre anni, di cui i primi due sono a comune,

mentre il terzo anno è suddiviso in due curricula. In questo modo lo studente può optare per un piano di studi

incentrato prevalentemente sulle discipline bio-elettroniche e bio-informatiche oppure sulle discipline bio-

chimiche e bio-meccaniche.

SBOCCHI PROFESSIONALI

La laurea in Ingegneria Biomedica offre una preparazione interdisciplinare, con una qualificazione

professionale adatta a operare nei seguenti ambiti: industriale, con particolare riferimento al comparto

biomedicale, in attività di sviluppo e di produzione di apparecchiature biomedicali, supporti informatici, ausili

ai disabili, organi artificiali e protesi e di supporto tecnologico alle attività commerciali; aziende ospedaliere

pubbliche e private preposte all’ erogazione dei servizi sanitari; società di servizi per la gestione di

apparecchiature ed impianti medicali. In particolare l’Ingegnere Biomedico è in grado di accedere alle

seguenti professioni: collaboratore alla ricerca in strutture ospedaliere, industrie, università e centri di

ricerca; gestore in sede ospedaliera di dispositivi e sistemi; progettista o responsabile di produzione di



dispositivi e sistemi medicali nell’industria; specialista tecnico e/o commerciale di prodotti di aziende

operanti in campo biomedico; consulente in campo biomedico e libero professionista nel settore.

PIANO DI STUDI – CURRICULUM INDUSTRIALE

I ANNO

• Algebra Lineare e Analisi Matematica II (12 CFU)

• Analisi Matematica I (12 CFU)

• Calcolo numerico (6 CFU)

• Economia e organizzazione aziendale (6 CFU)

• Fisica Generale I (12 CFU)

• Fondamenti di Informatica (6 CFU)

• Principi di Chimica per Ingegneria (6 CFU)

II ANNO

• Automatica (6 CFU)

• Biostatistica (6 CFU)

• Elettronica (12 CFU)

• Elettrotecnica (6 CFU)

• Fisica Generale II (6 CFU)

• Fisiologia (6 CFU)

• Meccanica (12 CFU)

• Teoria dei Segnali (6 CFU)

III ANNO

• Bioingegneria chimica e fenomeni di trasporto (12 CFU)

• Biomateriali ed impianti protesici (12 CFU)

• Biomeccanica dei tessuti e Macchine biomediche (12 CFU)

• Prova di lingua Inglese (3 CFU)

• Prova finale (3 CFU)

• Scienza e tecnologia dei materiali (6 CFU)

• 12 CFU a scelta libera

I ANNO


· Obiettivi formativi: L'insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze di base di chimica per la

comprensione della relazione fra struttura e proprietà della materia. Il corso si propone di fornire

nozioni utili per comprendere la struttura della materia a livello molecolare e la sua correlazione con

le proprietà in massa, per impostare i bilanci di massa ed energia in processi chimici elementari e per

comprendere i parametri e le leggi fondamentali che regolano l'equilibrio chimico.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta

· Semestre: Primo semestre

• Fondamenti di informatica (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Avviare gli studenti alla progettazione di algoritmi e alla loro realizzazione

mediante un linguaggio di programmazione.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale

· Semestre: Secondo semestre


· Obiettivi formativi: L’insegnamento intende fornire le basi per la conoscenza degli aspetti economici e

organizzativi delle aziende con particolare riferimento alle aziende sanitarie.




· Obiettivi formativi: Modulo di Algebra Lineare: Fornire le nozioni di base di algebra lineare,

riguardanti in particolare gli spazi vettoriali, applicazioni lineari e matrici, determinante, sistemi

lineari e sottospazi affini, numeri complessi (qualora non fossero già affrontati nel corso di Analisi I

tenuto in parallelo), prodotti scalari ed hermitiani, diagonalizzazione. Modulo di Analisi Matematica II:

Fornire gli strumenti per il calcolo differenziale su più variabili, integrali multipli e di superficie.


· Semestre: Annuale




· Obiettivi formativi: illustrare, sia da un punto di vista teorico che implementativo, alcuni algoritmi

numerici per risolvere problemi la cui soluzione esatta è difficile da calcolare. In particolare, lo

studente sarà messo in condizione di capire la descrizione di un algoritmo finalizzato alla risoluzione

numerica di un problema elementare di analisi matematica o algebra lineare.



• Fisica generale I (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Conoscenze fisiche generali relative a: meccanica classica del punto materiale e

del corpo rigido, moti oscillatori, idrostatica e idrodinamica, termodinamica di sistemi elementari.



• Analisi matematica I (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire le nozioni fondamentali dell’analisi matematica e del calcolo

infinitesimale e la relativa metodologia operativa.



II ANNO


· Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per il

trattamento statistico dei dati e dei segnali in ambito biomedico.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale.


· Obiettivi formativi: nozioni di base sulle metodologie generali per l’analisi dei circuiti lineari e le

nozioni generali per la comprensione delle macchine elettriche e dei dispositivi elettrici impiegati.




· Obiettivi formativi: Fornire allo studente gli strumenti per determinare schemi di calcolo per

analizzare l’equilibrio statico e la cinematica di corpi rigidi e sistemi meccanici semplici; applicare i

concetti fondamentali di dinamica del corpo rigido; affrontare problemi con vibrazioni; risolvere

problemi in cui ci sia presenza di attrito e problemi semplici di lubrificazione; conoscere le leggi

fondamentali dell’usura e il funzionamento di elementi meccanici di impiego comune come ruote

dentate, cinghie, freni.




· Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base dell'elettronica analogica e dei sistemi

digitali, indispensabili per affrontare le problematiche di progettazione di dispositivi e sistemi

elettronici per applicazioni biomediche. Il corso presenta i principali componenti e circuiti elettronici,

sia analogici sia digitali, e le metodologie per l'analisi e il progetto funzionale e circuitale.





• Teoria dei segnali (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per

l’analisi dei segnali biomedici.



· Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni di fisiologia di

base necessarie per una corretta comprensione dei processi biologici fondamentali.

· Modalità di verifica finale: Prova orale



· Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a fornire le conoscenze di base sui metodi di analisi e di

controllo dei sistemi dinamici lineari.



• Fisica generale II (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base su: fenomeni elettrostatici, correnti

elettriche e circuiti in corrente continua, magnetostatica e induzione elettromagnetica.


· Propedeuticità: Fisica generale I


III ANNO

• Biomateriali e impianti protesici (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo Biomateriali: Fornire le conoscenze di base relative alla preparazione, alle

proprietà e all'utilizzo di materiali in campo biomedicale; illustrare le principali classi di biomateriali;

fornire allo studente tutte le conoscenze propedeutiche ad una comprensione completa ed

approfondita delle nuove tecnologie in campo chirurgico e medicale. Modulo Impianti protesici:

Fornire le conoscenze di base e le metodiche per il dimensionamento e la caratterizzazione delle

principali protesi, quali quelle ortopediche, vascolari, valvolari, ortodontiche, mammarie, etc. Fornire

le conoscenze di base nell’utilizzo di software per l’analisi agli elementi finiti.

· Modalità di verifica finale: Modulo Biomateriali: L'esame si svolge attraverso una serie di domande alle

quali lo studente risponde per scritto. L'elaborato viene discusso prima della proposta di voto finale.

Modulo Impianti protesici: Prova scritta e prova orale con sviluppo di semplici modelli FEM.

• Prova di Lingua Inglese (3 CFU)

· Per maggiori informazioni, consultare il sito della Scuola di Ingegneria.

• Biomeccanica dei tessuti e Macchine biomediche (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo Biomeccanica: Fornire conoscenze di base sulle proprietà meccaniche dei

tessuti e delle proteine strutturali. Fornire allo studente le conoscenze adeguate per progettare

esperimenti per l’analisi delle proprietà dei tessuti. Lo studente sarà in grado di analizzare modelli

bioingegneristici che descrivono la reologia del sangue, il comportamento meccanico del sistema

cardio-vascolare, dei tessuti connettivi e tessuto muscolare. Modulo Elementi costruttivi di macchine

biomediche: Fornire agli allievi un insieme di conoscenze e di strumenti operativi con cui studiare il

comportamento meccanico-strutturale di semplici strutture in campo elastico e in condizioni di carico



statico o ad esso riconducibili. Al termine del corso l’allievo deve essere in grado di eseguire, con

procedimento manuale o mediante calcolatrice, le principali verifiche di resistenza allo snervamento,

di rigidezza e di stabilità di strutture.

· Modalità di verifica finale: Modulo Biomeccanica dei tessuti: Prova scritta/tesina e orale Modulo

Elementi costruttivi di macchine biomediche: Prova scritta



· Obiettivi formativi: I caratteri della prova finale sono i seguenti. La prova finale mira a valutare la

capacità del candidato di svolgere in completa autonomia: a. l’approfondimento di uno degli

insegnamenti del Corso di Laurea, oppure l’integrazione di attività curriculare assegnata dal Corso; b.

l’illustrazione autonoma in forma di presentazione orale e/o scritta del lavoro svolto. 2. Alla prova

finale, e quindi all’attività ad essa corrispondente, sono attribuiti 3 CFU pari a 75 ore complessive. 3.

In un anno accademico sono previste 6 sessioni di laurea (Art. 25 Regolamento Didattico di Ateneo) da

tenersi prima delle relative proclamazioni ufficiali. 4. Il giudizio sulla prova finale è affidato ad una

Commissione di Laurea designata dal Direttore del Dipartimento, su proposta del Corso di Studio. Tale

commissione, valutata la prova finale, provvede a determinare il voto di laurea.


· Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a far conseguire allo studente: una solida conoscenza di

base dei materiali per l'ingegneria biomedica in relazione alla loro struttura, alle loro proprietà ed alle

tecnologie industriali di lavorazione; la piena consapevolezza delle caratteristiche specifiche delle

principali classi di materiali (metalli, ceramici, polimeri, compositi) e delle tecniche principali di

caratterizzazione delle loro proprietà meccaniche ed elettriche; una conoscenza di base dei fenomeni

di corrosione e di degrado in specifiche condizioni d’uso, nonché dei principali metodi di prevenzione

e protezione; la capacità di analizzare e correlare tutti gli aspetti sopra menzionati allo scopo di

effettuare le scelte più appropriate, tanto in fase di utilizzazione pratica dei materiali quanto

nell'ambito di una progettazione.



• Bioingegneria chimica e fenomeni di trasporto (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo Bioingegneria chimica: Acquisire le conoscenze sui sistemi fisiologici

naturali, modellizzarli ed usare tali modelli per progettare dispositivi di supporto alla vita, quali

ossigenatori, dializzatori, pompe di insulina, cuore artificiale, valvole fonatorie, ecc. Modulo

Fenomeni di trasporto biologico: Fornire allo studente una visione unitaria dei fenomeni di trasporto di

massa, energia e quantità di moto nei sistemi biologici e trasferire queste conoscenze per risolvere

semplici problemi applicativi.

· Modalità di verifica finale: Modulo Bioingegneria chimica: Prova scritta e orale; Modulo Fenomeni di

trasporto biologico: Prova scritta/tesina e orale


• 12 CFU a scelta:

· Il corso di studio indicherà anno per anno, in sede di programmazione didattica, corsi a scelta per

almeno 12 crediti, previa verifica della domanda. La scelta effettuata tra gli insegnamenti del gruppo

"Attività consigliate per la libera scelta" verrà automaticamente approvata. Altre scelte sono soggette

ad approvazione da parte del Consiglio di Corso di Studio.

� Biochimica (6 CFU)

· Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni biochimiche di

base necessarie per una corretta comprensione in chiave moderna dei processi biologici fondamentali.





� Tirocinio (6 CFU)

· Modalità di verifica finale: Discussione e approfondimenti dell’elaborato prodotto dallo studente.


PIANO DI STUDI – CURRICULUM INFORMAZIONE

I ANNO


• Analisi Matematica I (12 CFU)



• Fisica Generale I (12 CFU)

• Fondamenti di Informatica (6 CFU)


II ANNO





• Fisica Generale II (6 CFU)



• Teoria dei Segnali (6 CFU)

III ANNO

• Attività a libera scelta (12 CFU)

• Fenomeni bioelettrici (12 CFU)

• Prova di lingua Inglese (3 CFU)



• Sistemi sensoriali (12 CFU)

• Tecnologie sanitarie (12 CFU)

I ANNO


· Obiettivi formativi: L’insegnamento ha lo scopo di fornire le conoscenze di base di chimica per la

comprensione della relazione fra struttura e proprietà della materia. Il corso si propone di fornire

nozioni utili per comprendere la struttura della materia a livello molecolare e la sua correlazione con

le proprietà in massa, per impostare i bilanci di massa ed energia in processi chimici elementari e per

comprendere i parametri e le leggi fondamentali che regolano l'equilibrio chimico.



• Fondamenti di informatica (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Avviare gli studenti alla progettazione di algoritmi e alla loro realizzazione

mediante un linguaggio di programmazione.




· Obiettivi formativi: L’insegnamento intende fornire le basi per la conoscenza degli aspetti e aziende

sanitarie.




· Obiettivi formativi: Modulo di Algebra Lineare: Fornire le nozioni di base di algebra lineare,

riguardanti in particolare gli spazi vettoriali, applicazioni lineari e matrici, determinante, sistemi

lineari e sottospazi affini, numeri complessi (qualora non fossero già affrontati nel corso di Analisi I

tenuto in parallelo), prodotti scalari ed hermitiani, diagonalizzazione. Modulo di Analisi Matematica II:



Fornire gli strumenti per il calcolo differenziale su più variabili, integrali multipli, integrali curvilinei e

di superficie.




· Obiettivi formativi: ll corso ha l’obiettivo di illustrare, sia da un punto di vista teorico che

implementativo, alcuni algoritmi numerici per risolvere problemi la cui soluzione esatta è difficile da

calcolare. In particolare, lo studente sarà messo in condizione di capire la descrizione di un algoritmo

finalizzato alla risoluzione numerica di un problema elementare di analisi matematica o algebra

lineare.



• Fisica generale I (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire il quadro generale delle conoscenze fisiche relative a: meccanica classica

del punto materiale e del corpo rigido, moti oscillatori, idrostatica e idrodinamica, termodinamica di

sistemi elementari.



• Analisi matematica I (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire le nozioni fondamentali dell’analisi matematica e del calcolo

infinitesimale e la relativa metodologia operativa.



II ANNO


· Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per il

trattamento statistico dei dati e dei segnali in ambito biomedico.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta e prova orale.


· Obiettivi formativi: L’insegnamento si propone di dare allo studente le nozioni di base sulle

metodologie generali per l’analisi dei circuiti lineari e le nozioni generali per la comprensione delle

macchine elettriche e dei dispositivi elettrici impiegati nei diversi settori dell’ingegneria.




· Obiettivi formativi: Fornire allo studente gli strumenti per determinare schemi di calcolo per

analizzare l’equilibrio statico e la cinematica di corpi rigidi e sistemi meccanici semplici; applicare i

concetti fondamentali di dinamica del corpo rigido; affrontare problemi con vibrazioni; risolvere

problemi in cui ci sia presenza di attrito e problemi semplici di lubrifica-zione; conoscere le leggi

fondamentali dell’usura e il funzionamento di elementi meccanici di impiego comune come ruote

dentate, cinghie, freni.






· Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base dell'elettronica analogica e dei sistemi

digitali, indispensabili per affrontare le problematiche di progettazione di dispositivi e sistemi

elettronici per applicazioni biomediche. Il corso presenta i principali componenti e circuiti elettronici,

sia analogici sia digitali, e le metodologie per l'analisi e il progetto funzionale e circuitale.



• Teoria dei segnali (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Introdurre lo studente alle conoscenze informatiche e alle metodologie per

l’analisi dei segnali biomedici.



· Obiettivi formativi: L’obiettivo dell’insegnamento è fornire allo studente le cognizioni di fisiologia di

base necessarie per una corretta comprensione dei processi biologici fondamentali.




· Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a fornire le conoscenze di base sui metodi di analisi e di

controllo dei sistemi dinamici lineari.



• Fisica generale II (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire agli studenti le conoscenze di base su: fenomeni elettrostatici, correnti

elettriche e circuiti in corrente continua, magnetostatica e induzione elettromagnetica.



III ANNO

• Prova di Lingua Inglese (3 CFU)

· Per maggiori informazioni, consultare il sito della Scuola di Ingegneria.


· Obiettivi formativi: I caratteri della prova finale sono i seguenti.

· 1. La prova finale mira a valutare la capacità del candidato di svolgere in completa autonomia: a.

l’approfondimento di uno degli insegnamenti del Corso di Laurea, oppure l’integrazione di attività

curriculare assegnata dal Corso; b. l’illustrazione autonoma in forma di presentazione orale e/o scritta

del lavoro svolto.

· 2. Alla prova finale, e quindi all’attività ad essa corrispondente, sono attribuiti 3 CFU pari a 75 ore

complessive.

· 3. In un anno accademico sono previste 6 sessioni di laurea (Art. 25 Regolamento Didattico di Ateneo)

da tenersi prima delle relative proclamazioni ufficiali.

· 4. Il giudizio sulla prova finale è affidato ad una Commissione di Laurea designata dal Direttore del

Dipartimento, su proposta del Corso di Studio. Tale commissione, valutata la prova finale, provvede a

determinare il voto di laurea.



• Sistemi sensoriali (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo Biosensori: Lo scopo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente

criteri ed elementi di base per affrontare correttamente un problema di misura in campo biomedico.

Nel corso vengono presentati sensori per la misura di parametri fisici, chimici e biochimici di interesse

biomedico. Modulo Sensi naturali e artificiali: Il Corso approfondisce le tematiche inerenti allo studio

dei sistemi sensoriali e neuronali con scopi di modellazione, replica con dispositivi artificiali e

sostituzione con opportune protesi. L’obbiettivo è quello di formale lo studente all’utilizzo delle

conoscenze fisico-matematiche di cui dispone al fine di poter definire modelli matematici, utili sia in

ambito medico che ingegneristico, che descrivano la genesi del segnale sensoriale e nervoso, e la sua

percezione (i.e. psicofisica). Inoltre vengono fornire le nozioni di base necessarie alla progettazione di

protesi sostitutive e di dispositivi di ausilio.

· Modalità di verifica finale: Modulo Biosensori: esame scritto e orale; Modulo Sensi Naturali ed

Artificiali: esame scritto e orale


• Tecnologie sanitarie (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo di Gestione della tecnologia sanitaria: L’insegnamento intende fornire le

basi per la conoscenza del sistema organizzativo del servizio sanitario nazionale e delle problematiche

di gestione dei servizi sanitari sia sotto il profilo tecnico funzionale che economico. Gli studenti

verranno introdotti alla conoscenza di banche dati, alla programmazione con basi di dati relazionali e

ad esempi di automazione di processo e di prodotto nella erogazione di servizi sanitari con esperienze

dirette all’interno delle strutture ospedaliera. Modulo Strumentazione Biomedica: Gli obiettivi

formativi del corso sono: mettere lo studente in condizione di possedere una visione generale delle

problematiche legate all'utilizzo, principalmente in campo medico-clinico ma anche in quello

biotecnologico, di strumenti ed apparecchiature anche complesse; acquisire le conoscenze

fondamentali per descrivere i principi base del funzionamento di tali strumenti ed essere in grado di

analizzare fenomeni legati alla loro interazione con i sistemi biologici (ad esempio, valutare gli effetti

di raggi X o di onde ultrasoniche al variare delle caratteristiche materiali dei tessuti analizzati, oppure

l'azione di elettrodi sulla pelle, ecc.); illustrare gli schemi elettrici e le fasi progettuali delle principali

strumentazioni biomediche.




· Obiettivi formativi: L’insegnamento è volto a far conseguire allo studente: una solida conoscenza di

base dei materiali per l'ingegneria biomedica in relazione alla loro struttura, alle loro proprietà ed alle

tecnologie industriali di lavorazione; la piena consapevolezza delle caratteristiche specifiche delle

principali classi di materiali (metalli, ceramici, polimeri, compositi) e delle tecniche principali di

caratterizzazione delle loro proprietà meccaniche ed elettriche; una conoscenza di base dei fenomeni

di corrosione e di degrado in specifiche condizioni d’uso, nonché dei principali metodi di prevenzione

e protezione; la capacità di analizzare e correlare tutti gli aspetti sopra menzionati allo scopo di

effettuare le scelte più appropriate, tanto in fase di utilizzazione pratica dei materiali quanto

nell'ambito di una progettazione.



• Fenomeni bioelettrici (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Il Corso è suddiviso in due moduli “Fenomeni Bioelettrici I” e “Fenomeni

Bioelettrici II”. Il modulo di “Fenomeni Bioelettrici I” si prefigge d’illustrare l'origine e la natura dei

fenomeni bioelettrici per i tessuti eccitabili. Su basi termodinamiche e cinetiche si descrivono



fenomeni di trasporto biologico, elettromeccanici, chimici ed ottici. Il modulo di “Fenomeni

Bioelettrici II” ha l’obbiettivo di mettere lo studente in condizione di analizzare attraverso metodi

analitici, fisico-matematici e simulazioni numeriche la fenomenologia delle interazioni ioniche e

elettroniche nelle cellule, la genesi e la propagazione di biopotenziali nei tessuti eccitabili. Vengono

altresì illustrate le basi chimico-fisiche e le modellistiche matematiche di nervi e muscoli. I

fondamenti di tecniche cliniche quali ECG, potenziali evocati, EEG, DBS ed altre vengono illustrati

anche con simulazioni numeriche.



• 12 CFU a scelta:

· Il corso di studio indicherà anno per anno, in sede di programmazione didattica, corsi a scelta per

almeno 12 crediti, previa verifica della domanda. La scelta effettuata tra gli insegnamenti del gruppo

"Attività consigliate per la libera scelta" verrà automaticamente approvata. Altre scelte sono soggette

ad approvazione da parte del Consiglio di Corso di Studio.

� Biochimica (6 CFU)





� Tirocinio (6 CFU)

· Modalità di verifica finale: Discussione e approfondimenti dell’elaborato prodotto dallo studente.


PROSEGUIMENTO DEGLI STUDI

Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica

Laurea Magistrale in Bionics Engineering

Laurea Magistrale in Ingegneria Robotica e dell’Automazione



INGEGNERIA BIOMEDICA (magistrale)

Classe LM-21

Dipartimento DII

Sito internet http://biomedica.ing.unipi.it/

Presidente del Consiglio Aggregato :

Luigi Landini

Email: [email protected]

Coordinatore:

Unità Didattica del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, via Caruso 16 – 56122, Pisa

Tel.: 050 2217642-511

Fax: 050 2217522



L’Ingegneria Biomedica costituisce un nuovo settore della Scienza e della Tecnologia a carattere

interdisciplinare nei riguardi sia dell’Ingegneria che della Medicina e della Biologia. Il profilo culturale del

laureato in uscita dal Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica si basa sulla conoscenza approfondita

degli aspetti teorico-scientifici della matematica e delle altre scienze di base e sulla capacità di utilizzare tale

conoscenza per interpretare e descrivere i problemi dell’Ingegneria Biomedica complessi o che richiedono un

approccio interdisciplinare. Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica si propone di fornire una

preparazione interdisciplinare strettamente collegata da un lato al settore dell’informazione e industriale e

dall’altro al settore medico-biologico che costituisce il naturale campo di applicazione. Tale formazione

richiede pertanto, accanto agli insegnamenti di base, insegnamenti a spettro sufficientemente esteso per

poter soddisfare le esigenze interdisciplinari nei quali opera l’ingegnere biomedico.


L’obiettivo del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica è di formare figure professionali in grado di

operare in attività di studio e soluzione di problemi complessi e interdisciplinari dell’ingegneria biomedica.

Atitolo di esempio: progettazione realizzazione di pacemakers cardiaci, defibrillatori, reni artificiali,

ossigenatori di sangue, arti artificiali; progettazione di sistemi informatici per il monitoraggio del paziente

durante interventi chirurgici o terapia intensiva; progettazione e realizzazione di sensori per l’analisi del

sangue o dell’aria espirata; progettazione e realizzazione di strumenti e dispositivi ad uso terapeutico, (sistemi

laser per interventi chirurgici o sistemi per il rilascio automatico dell’insulina per pazienti diabetici); sviluppo

di metodologie e tecnologie innovative per la progettazione e la realizzazione di macchine e sistemi bioispirati

(di dimensioni macro, micro e nano), caratterizzati da prestazioni molto avanzate (robot ‘animaloidi’ e

‘umanoidi’); sviluppo di dispositivi, per applicazioni biomediche, in particolare per chirurgia mini-invasiva e

per neuroriabilitazione; progettazione di sistemi per laparoscopia o artroscopia o per fissazione delle fratture o

sostituzione delle articolazioni; sviluppo di strategie per supportare le decisioni cliniche basate su sistemi

esperti ed intelligenza artificiale; progettazione di laboratori clinici e altre unità all’interno degli ospedali;

sviluppo di sistemi avanzati per le analisi delle immagini RX, TC, MRI, PET, ecc.; costruzione ed implementare

su computer di modelli di sistemi fisiologici; progettazione e realizzazione di biomateriali e determinazione

delle proprietà chimico-fisiche e di biocompatibílità per organi artificiali; implementazione di nuove procedure

diagnostiche, specialmente quelle che richiedono l’uso di parametri non direttamente misurabili; -sviluppo di

sistemi per la coltura di tessuti quale fonte dei tessuti danneggiati.



PIANO DI STUDI – CURRICULUM BIOSTRUMENTAZIONE E BIOINFORMATICA

I ANNO

• Analisi e modelli di segnali biomedici (12 CFU)


• Bioinformatica (6 CFU)

• Bioingegneria delle radiazioni (12 CFU)

• Elettronica biomedica I (6 CFU)

• Tecnologie biomediche (12 CFU)

II ANNO

• Bioimmagini (12 CFU)

• Chirurgia assistita dal calcolatore e Informatica medica (12 CFU)

• Elettronica biomedica II (12 CFU)

• Metodi per l'analisi di segnali multidimensionali (6 CFU)


I ANNO


· Obiettivi formativi: Fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di segnali aleatori, per

l’analisi statistica multivariata e per l’impiego dei modelli nell’analisi di serie temporali di dati

biomedici.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta e orale.



· Elenco corsi a libera scelta dello studente: tali insegnamenti verranno automaticamente approvati dal

Consiglio di Corso di Studio

� Cibernetica fisiologica (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso si occupa di modellizzare, attraverso gli strumenti matematici propri della

teoria dei controlli automatici, i processi fisici e chimici degli organismi viventi, al fine di

interpretarne e prevederne il comportamento ed eventualmente di dimensionarne il controllo per

mezzo di farmaci o vaccini



� Laboratorio di progettazione di dispositivi elettromedicali (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Utilizzo dei principali strumenti di misure elettroniche - Design e realizzazione di

semplici dispositivi biomedicali



� Principi di metodiche diagnostiche (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso si prefigge di fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di

dati biomedici nell’ambito della biochimica clinica, della biologia molecolare clinica e della

diagnostica di laboratorio. Verranno presentate le tecniche diagnostiche generalmente utilizzate nella

pratica clinica (tecniche immunochimiche, nefelometria, fotometria, elettroforesi) e le nuove

tecnologie applicabili alla medicina di laboratorio (NGS, microarray, proteomica).Inoltre, saranno

insegnate le competenze necessarie per partecipare alla progettazione, implementazione e analisi

dati nell’ambito della medicina di laboratorio.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta e/o orale




� Radioprotezione (6 CFU)

· CFU: 6

· Obiettivi formativi: norme di radioprotezione e legislazione di riferi mento; le sorgenti di radiazioni

ionizzanti; l’irradiazione esterna e interna, le grandezze radioprotezionistiche e relative unità di

misura; gli effetti sanitari dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti; i principi della radioprotezione;

gli aspetti operativi della radioprotezione nell’ impiego delle sorgenti di radiazioni ionizzanti; la

schermatura; i rifiuti radioattivi.


� Strumenti di analisi elettromagnetica in ambito biomedico (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso si propone di fornire gli strumenti per la progettazione e l'analisi di bobine

a radiofrequenza per applicazioni di Risonanza Magnetica mediante lo sviluppo di simulazioni

elettromagnetiche, la descrizione dei metodi numerici e l'impiego di strumentazione elettronica per

test al banco.



� Elementi di economia sanitaria (6 CFU)

· Obiettivi formativi: domanda e offerta in sanità, le principali caratteristiche del Sistema Sanitario

Italiano, gli stakeholders in sanità, i sistemi di finanziamento e rimborso. Health Technology

Assessment (HTA): finalità e strumenti. Le valutazioni economiche in Sanità (complete e parziali): le

prospettive di analisi, i costi, le conseguenze, l’analisi di sensitività. Analisi di costo sociale, analisi di

costo-efficacia, analisi di costo utilità, analisi di costo beneficio.



• Bioinformatica (6 CFU)






· Obiettivi formativi: Modulo “Sorgenti di radiazioni ionizzanti e interazioni biologiche”: Fornire agli

studenti nozioni di base su fisica atomica e nucleare, sorgenti di radiazioni, interazioni tra radiazioni e

materia e applicazioni in campo biomedico. Modulo "Radiazioni elettromagnetiche ed interazioni

biologiche ": Il corso ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali sulla generazione,

caratterizzazione e propagazione dei campi elettromagnetici, sulla loro interazione con i tessuti

biologici, e sulle tecniche di misura. Verranno inoltre illustrati gli aspetti dosimetrici (dosimetria

analitica, numerica e sperimentale), i sistemi di esposizione alle radiazioni elettromagnetiche, i

metodi di schermatura, le linee guida internazionali (ICNIRP)e la normativa italiana sui limiti di

esposizione della popolazione alle radiazioni non ionizzanti.



• Elettronica biomedica I (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Lo studente che ha completato con successo il corso sarà in grado di progettare e

analizzare elettronico analogico front-end per le diverse strumentazioni biomediche. Sarà in grado di

dimostrare una solida conoscenza dei circuiti elettronici di base e avanzate utilizzate nella maggior

parte dei biomedica strumentazione font-end, come differenziale, strumentazione e di isolamento

amplificatori, filtri analogici passivi e attivi, analogico-digitale e digitale -to-analog converter, blocchi



elettronici per operazioni matematiche non lineari. Il corso riguarda la progettazione e l'analisi dei

differenziali, strumentazione e di isolamento amplificatori, filtri analogici passivi e attivi, analogico-

digitale e convertitori digitali-analogici, blocchi elettronici per operazioni matematiche non lineari.




· Obiettivi formativi: Modulo di “Micro e nano bioscopia” approfondisce la vasta gamma di tecniche

ottiche utilizzate nell’ambito biomedico. Partendo da un introduzione alla teoria di ottica geometrica

e ottica molecolare (assorbanza, scattering e fluorescenza), la seconda parte del modulo si focalizza

sulle tecnologie di analisi microstrutturale di tessuti naturali e ingegnerizzati e metodi di elaborazione

in 2 e 3D utilizzando sia ImageJ che Matlab. Verranno trattati i seguenti argomenti: i) le lenti per

correzione di vizi refrattivi, ii) tecniche analitiche baste sull’assorbanza e fluorescenza ii) la

microscopia ottica, iii) microscopia a fluorescenza, iv) microscopia a scansione, v) tecniche nano o

super-risolute, vi) tecniche di microtommografia (OCT e microCT), vii) chiarificazione tessutale. Lo

studente avrà l’opportunità di visitare laboratori di micro e nanobioscopia e elaborare immagini

cellulari. Modulo di “Laboratorio di Tecnologie Biomediche” ha lo scopo di abilitare lo studente nella

realizzazione di prototipi elettromeccanici per applicazioni biomediche. Saranno trattati i seguenti

argomenti: 1) fondamenti di tecnologia meccanica applicata al settore biomedico 2) fondamenti di

modellazione CAD tramite utilizzo di software (Solidworks o 123D-design), 3) prototipazione rapida di

tipo elettronico utilizzando schede elettroniche open-source (arduino) interfacciabili con sensori e

attuatori; 4) prototipazione elettromeccanica (scelta attuatori, driver e loro dimensionamento).

· Modalità di verifica finale: Orale e progetto


II ANNO

• Bioimmagini (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo “ Immagini biomediche”: Introdurre lo studente alle conoscenze dei

principi di formazione e al contenuto informativo delle bioimmagini. Modulo “Elaborazione delle

bioimmagini”: Introdurre lo studente alla conoscenza delle tecniche e algoritmi di elaborazione delle

bioimmagini.



• Chirurgia assistita dal calcolatore e Informatica medica (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo “Chirurgia assistita dal calcolatore”: Il corso introduce i dispositivi e le

metodologie alla base dei sistemi per la chirurgia assistita dal calcolatore. Gli argomenti trattati

riguardano principalmente la gestione e l'elaborazione delle immagini mediche per finalità di

pianificazione e simulazione della terapia, il tracking, la registrazione, l'ergonomia delle interfacce

utente, la robotica medica guidata dalle immagini. Modulo “Informatica medica”: Al termine del

modulo di informatica medica lo studente sarà in grado di eseguire l’ analisi di problemi per la

definizione di specifiche di sistema; capire se un database è progettato bene; progettare e realizzare

un prototipo web con il framework open source BMF specifico per soluzioni e-health. Acquisirà nozioni

di base su standard di comunicazione in sanità HL7 e nozioni di base sul trattamento dei dati sensibili.

Saprà di cosa si occupa l'ICT per un'azienda sanitaria; conoscerà la complessità del modello

organizzativo. Brevi cenni di management di sistemi complessi.

· Modalità di verifica finale: Modulo Chirurgia assistita dal calcolatore - Esame Orale; Modulo

Informatica medica - Esame Orale (+ progetto)




• Elettronica biomedica II (12 CFU)

· Obiettivi formativi: L’insegnamento si propone di fornire agli studenti conoscenze di base

dell'elettronica digitale e dell'elaborazione numerica, oltre che i principi di programmazione Android

per smartphone e progettazione di interfacce uomo-macchina.



• Metodi per l’analisi di segnali multidimensionali (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire allo studente i supporti metodologici per la decomposizione e l’estrazione

di informazioni da sequenze multidimensionali di dati biomedici.




· Modalità di verifica finale: La prova finale consiste nella stesura di un elaborato relativo ad un’attività

di progettazione o di ricerca, e nella sua presentazione e discussione. La valutazione dell’elaborato,

oltre che sulla qualità del lavoro svolto, sarà basata sulla padronanza dei temi trattati, sulla capacità

di operare in modo autonomo, sulle attitudini di sintesi e sulle capacità di comunicazione.

PIANO DI STUDI – CURRICULUM TECNOLOGIE BIOMEDICHE

I ANNO




• Meccanica applicata al sistema muscolo scheletrico (6 CFU)

• Modellizzazione biofisica dei sistemi complessi (6 CFU)


II ANNO

• Ingegneria biomolecolare e cellulare (6 CFU)

• Ingegneria dei Tessuti e Modelli Biomimetici (12 CFU)

• Progettazione di micro e nano sistemi biomedicali (12 CFU)


• Robotica per chirurgia e per riabilitazione (12 CFU)

I ANNO


· Obiettivi formativi: Fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di segnali aleatori, per

l’analisi statistica multivariata e per l’impiego dei modelli nell’analisi di serie temporali di dati

biomedici.




· Elenco corsi a libera scelta che verranno automaticamente approvati dal Consiglio di Corso di Studio

� Cibernetica fisiologica (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso si occupa di modellizzare, attraverso gli strumenti matematici propri della

teoria dei controlli automatici, i processi fisici e chimici degli organismi viventi, al fine di

interpretarne e prevederne il comportamento ed eventualmente di dimensionarne il controllo per

mezzo di farmaci o vaccini





� Laboratorio di progettazione di dispositivi elettromedicali (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Utilizzo dei principali strumenti di misure elettroniche - Design e realizzazione di

semplici dispositivi biomedicali



� Principi di metodiche diagnostiche (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso si prefigge di fornire agli studenti i supporti metodologici per l’analisi di

dati biomedici nell’ambito della biochimica clinica, della biologia molecolare clinica e della

diagnostica di laboratorio. Verranno presentate le tecniche diagnostiche generalmente utilizzate nella

pratica clinica (tecniche immunochimiche, nefelometria, fotometria, elettroforesi) e le nuove

tecnologie applicabili alla medicina di laboratorio (NGS, microarray, proteomica).Inoltre, saranno

insegnate le competenze necessarie per partecipare alla progettazione, implementazione e analisi

dati nell’ambito della medicina di laboratorio.

· Modalità di verifica finale: Prova scritta e/o orale


� Radioprotezione (6 CFU)

· Obiettivi formativi: - norme di radioprotezione e legislazione di riferi mento; - le sorgenti di radiazioni

ionizzanti; - l’irradiazione esterna e interna, le grandezze radioprotezionistiche e relative unità di

misura; - gli effetti sanitari dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti; - i principi della

radioprotezione; - gli aspetti operativi della radioprotezione nell’ impiego delle sorgenti di radiazioni

ionizzanti; - la schermatura; - i rifiuti radioattivi.


� Strumenti di analisi elettromagnetica in ambito biomedico (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso si propone di fornire gli strumenti per la progettazione e l'analisi di bobine

a radiofrequenza per applicazioni di Risonanza Magnetica mediante lo sviluppo di simulazioni

elettromagnetiche, la descrizione dei metodi numerici e l'impiego di strumentazione elettronica per

test al banco.



� Elementi di economia sanitaria (6 CFU)

· Obiettivi formativi: domanda e offerta in sanità, le principali caratteristiche del Sistema Sanitario

Italiano, gli stakeholders in sanità, i sistemi di finanziamento e rimborso. Health Technology

Assessment (HTA): finalità e strumenti. Le valutazioni economiche in Sanità (complete e parziali): le

prospettive di analisi, i costi, le conseguenze, l’analisi di sensitività. Analisi di costo sociale, analisi di

costo-efficacia, analisi di costo utilità, analisi di costo beneficio.




· Obiettivi formativi: Modulo “Sorgenti di radiazioni ionizzanti e interazioni biologiche”: Fornire agli

studenti nozioni di base su fisica atomica e nucleare, sorgenti di radiazioni, interazioni tra radiazioni e

materia e applicazioni in campo biomedico. “Modulo "Radiazioni elettromagnetiche ed interazioni

biologiche ": Il corso ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali sulla generazione,

caratterizzazione e propagazione dei campi elettromagnetici, sulla loro interazione con i tessuti

biologici, e sulle tecniche di misura. Verranno inoltre illustrati gli aspetti dosimetrici (dosimetria

analitica, numerica e sperimentale), i sistemi di esposizione alle radiazioni elettromagnetiche, i

metodi di schermatura, le linee guida internazionali (ICNIRP)e la normativa italiana sui limiti di

esposizione della popolazione alle radiazioni non ionizzanti.





• Meccanica applicata al sistema muscolo scheletrico (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Fornire gli strumenti per l’analisi cinematica, statica e dinamica tridimensionale

di sistemi meccanici, basandosi su un approccio robotico, sia di tipo teorico che pratico (programmi al

calcolatore); indicare le strategie per la definizione degli schemi meccanici per l’analisi del

movimento; fornire gli elementi di base per la descrizione del sistema muscolo-scheletrico, in

particolare arti e spina; metodi per la stima delle forze muscolari e dei carichi sulle articolazioni.



• Modellizzazione biofisica dei sistemi complessi (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Verranno introdotti e discussi modelli complessi di interesse biofisico (modelli di

trasmissione neuronale, del sistema cardiocircolatorio, di motori cellulari). Verrano forniti gli

strumenti fisico matematici relativi, dal trattamento dei segnali in sistemi complessi, a nozioni di

statistica e al moto browniano.

· Modalità di verifica finale: Prova orale.



· Obiettivi formativi: Modulo di “Micro e nano bioscopia” approfondisce la vasta gamma di tecniche

ottiche utilizzate nell’ambito biomedico. Partendo da un introduzione alla teoria di ottica geometrica

e ottica molecolare (assorbanza, scattering e fluorescenza), la seconda parte del modulo si focalizza

sulle tecnologie di analisi microstrutturale di tessuti naturali e ingegnerizzati e metodi di elaborazione

in 2 e 3D utilizzando sia ImageJ che Matlab. Verranno trattati i seguenti argomenti: i) le lenti per

correzione di vizi refrattivi, ii) tecniche analitiche baste sull’assorbanza e fluorescenza ii) la

microscopia ottica, iii) microscopia a fluorescenza, iv) microscopia a scansione, v) tecniche nano o

super-risolute, vi) tecniche di microtommografia (OCT e microCT), vii) chiarificazione tessutale. Lo

studente avrà l’opportunità di visitare laboratori di micro e nanobioscopia e elaborare immagini

cellulari. Modulo di “Laboratorio di Tecnologie Biomediche” ha lo scopo di abilitare lo studente nella

realizzazione di prototipi elettromeccanici per applicazioni biomediche. Saranno trattati i seguenti

argomenti: 1) fondamenti di tecnologia meccanica applicata al settore biomedico 2) fondamenti di

modellazione CAD tramite utilizzo di software (Solidworks o 123D-design), 3) prototipazione rapida di

tipo elettronico utilizzando schede elettroniche open-source (arduino) interfacciabili con sensori e

attuatori; 4) prototipazione elettromeccanica (scelta attuatori, driver e loro dimensionamento).

· Modalità di verifica finale: Prova orale e progetto.


II ANNO

• Ingegneria biomolecolare e cellulare (6 CFU)

· Obiettivi formativi: Il corso, si propone di fornire le conoscenze di base sui sistemi cellulari e tissutali,

utili per applicazioni in ambito bioingegneristico. In particolare, la prima parte del corso ha come

obiettivo sia quello di fornire una panoramica sulla struttura e il funzionamento dei diversi tessuti

biologici sia quello di fornire le conoscenze relative alle tecniche e alle procedure per la coltivazione

in vitro di cellule animali con particolare riferimento alla loro applicazione nel settore dell'ingegneria

tissutale, ai fini della rigenerazione di tessuti ed organi. Obiettivo della seconda parte del corso è

invece quello di approfondire le conoscenze sull'ingegneria tissutale facendo specifico riferimento alle

tecniche, alle procedure e ai materiali utilizzati per la realizzazione di supporti tridimensionali

(scaffold) atti a supportare la rigenerazione dei diversi tessuti naturali



· Modalità di verifica finale: Prova scritta.


• Ingegneria dei tessuti e Modelli Biomimetici (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Nella prima parte del corso lo studente svilupperà le conoscenze sullo stato dello

stato dell’arte della medicina rigenerativa applicazioni e i nuovi sviluppi nell’ambito delle tecnologie

per le ATMP (Advanced Therapeutic Medicinal Products) e i modelli in-vitro biomimetici. Obiettivi

specifici: capire le proprietà e funzioni di materiali intelligenti (attuativi, termoresponsivi, nano-

materiali, gel ionici, nanotubi, grafene ecc); sapere come caratterizzare i materiali intelligenti ;

sapere come proiettare dei sistemi biomimetici per varie applicazioni (sensing non-invasivo, muscolo

artificiale, rilascio controllato ecc). Nel secondo modulo lo studente svilupperà: conoscenza dei vincoli

progettuali per sistemi in vitro in termini di sforzo di taglio e ricambio di nutrienti, conoscenza di

scaffold in termini dei loro criteri progettuali (modulo elastico, porosità, biodegradazione);

conoscenza della realizzazione di semplici sensori per il monitoraggio ambientale (pH, T) e loro

controllo. L’obiettivo generale è di fornire allo studente le conoscenze in modo da poter fare delle

scelte critiche sulle tecnologie appropriate per un dato applicazione. Abilità di progettare e modellare

bioreattori e scaffold per l’ingegneria tissutale usando sia metodi analitici che analisi FEM.

· Modalità di verifica finale: Orale, scritto e progettino.

• Progettazione di micro e nano sistemi biomedicali (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo “Micro e Nano sistemi”: ha lo scopo di fornire agli studenti gli strumenti

metodologici e tecnici per la progettazione e la realizzazione di dispositivi dalle dimensioni micro e

nanometriche utilizzando le principali tecniche di micro e nano fabbricazione. Lo studente inoltre

imparerà ad usare software CAD e di modellizzazione agli elementi finiti. Modulo di “Sviluppo di

Modelli Computazionali 3D”: ha lo scopo di fornire agli studenti la teoria di base e le conoscenze degli

strumenti software dello stato dell'arte per consentire la sintesi di modelli 3D partendo da una serie

immagini. Questi modelli 3D possono esser una sintesi di una selezione delle informazioni presenti

nelle immagini che corrispondono alle regioni di interesse per un determinato scopo.

· Modalità di verifica finale: per il modulo di Micro e Nano sistemi: esame scritto e orale con progetto

per il modulo di Sviluppo di Modelli Computazionali 3D: esame scritto con progetto opzionale

• Robotica per chirurgia e per riabilitazione (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulo “Bioingegneria della riabilitazione”: ha l’obiettivo di preparare

bioingegneri in grado di progettare e realizzare dispositivi per la riabilitazione, così come di operare

presso centri di riabilitazione ed enti pubblici e privati di servizi di riabilitazione. Modulo “Robotica

Medica”: ha come obiettivi formativi quelli di illustrare le problematiche fondamentali che si

incontrano nella progettazione, nella fabbricazione e nell’utilizzo di sistemi robotici e meccatronici in

chirurgia e in riabilitazione; descrivere le principali metodologie che si utilizzano nella progettazione

di sistemi per la chirurgia minimamente invasiva, per la chirurgia assistita da calcolatore, per la

neuro-riabilitazione, per l’assistenza alle persone disabili e per altre applicazioni mediche.

· Modalità di verifica finale: Robotica Medica - Prova orale; Bioingegneria della Riabilitazione - Prova

orale


· Modalità di verifica finale: La prova finale consiste nella stesura di un elaborato relativo ad un’attività

di progettazione o di ricerca, e nella sua presentazione e discussione. La valutazione dell’elaborato,

oltre che sulla qualità del lavoro svolto, sarà basata sulla padronanza dei temi trattati, sulla capacità

di operare in modo autonomo, sulle attitudini di sintesi e sulle capacità di comunicazione.


Dalla pagina web di Ateneo: https://www.unipi.it/index.php/lauree/corso/10970 . Aggiornato il 20/05/2016

BIONICS ENGINEERING (magistrale)

Classe LM-21

Dipartimento DII

Sito internet http://www.bionicsengineering.it

Presidente del Consiglio Aggregato :

Luigi Landini


Coordinatore:

Unità Didattica del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, via Caruso 16 – 56122, Pisa

Tel.: 050 2217642-511

Fax: 050 2217522



Bionics engineering is a new frontier of biomedical engineering. Indeed, "bionics" is increasingly used at

international level to indicate the research area which integrates the most advanced robotics and

bioengineering technologies with life sciences, such as medicine and neuroscience, materials science, etc.,

with the ultimate goal of inventing and deploying a new generation of biomimetic machines, human-centred

healthcare and (more generally) assistive technologies. Although some of them will replace traditional

biomedical technologies, bionic solutions will be in general complementary and synergic to state-of-the-art

biomedical engineering efforts. One of the primary goals of this master degree course is to challenge a

selected core of very highly qualified students that, besides acquiring high-level professional skills, will also

foster the progress of the research activities in the bionics field. They will be able to close the innovation loop

by both translating the knowledge across application scenarios and transferring scientific insights into market

opportunities. In the progress of their studies, graduate students of the Master of Science in Bionics

Engineering will gather fundamentals of science and technology of biorobotics and neural engineering. They

will be also progressively trained to a multi-disciplinary research attitude by means of a fruitful dialogue with

scientists from different research fields, such as medicine, biology, neuroscience, as well as with clinicians in

the field of rehabilitation and surgery, pioneers of emerging industrials sectors and social scientists.

Eventually, students of Bionics Engineering will enrich their background with specific skills in the following

engineering domains: mechatronics, robotics, biomedical robotics, telerobotics, biomimetics and bio-inspired

design of robotic platforms, neuroprostheses, wearable and implantable technologies and advanced simulation

environments. The vision is that modern bionics engineers shall be able to address the entire process leading

to the development of a new bionic device, i.e., moving from the user needs to the design, development and

validation in a relevant environment of a prototype. Grounded on this vision, the course will be mastered as a

balanced mix of theoretical/traditional classes, hands-on sessions, and research activities in the most

advanced research laboratories. In the following, a non-exhaustive lists of experiences the students will be

challenged with, is reported: - Design, development and testing of social robots and smart environments for

assisted living, active ageing and wellbeing; - Design, development and testing of neural prostheses, based on

of the use of neural tissue engineering and neural interfaces; - Development of systems able to mimic the

natural senses; - Analysis of brain functions and development of novel methodologies for processing brain

images; - Design, development and testing of bio-inspired and/or biomimetic robots that are capable of

reproducing both human and animal functions; - Design, development and testing of advanced prosthetic and

orthotic devices for movement assistance and rehabilitation of disabled persons; - Design, development and

testing of miniaturized systems for minimally invasive therapy and regenerative medicine; - Design,



development and testing of advanced biomaterials for novel implantable human-robot interfaces; - Design,

development and testing of advanced methodologies for collecting and processing bio-signals.


In the last years a big number of innovative industries based on micro/nano and bio-technologies, on

biomedical engineering and on advanced robotic solutions emerged. These types of companies need novel

professional profiles, namely engineers characterized by a strongly interdisciplinary knowledge, a curiosity-

driven and problem solving-oriented approach. They must be able to study, analyze and propose practical

solutions in all the different areas of bionics engineering, thus allowing the development of highly innovative

research-grounded products, leading the market through innovation. The master degree in Bionics Engineering

aims to train engineers with a solid background, particularly in the areas of bioengineering, biorobotics and

neural engineering, but also with clear and high-level research-oriented skills. Graduates will possess a high

quality curriculum that, besides opening opportunities for high-level academic positions, will also attract the

direct interest of many innovative companies operating in different high-tech sectors. The multidisciplinary

training received by master graduate students in Bionics engineering will allow them to play a driving role in

the mentioned industrial realities, especially concerning the design, development and commercialization of

bionic devices, neural prosthesis, computer-integrated platforms, aids for the disabled, medical devices,

rehabilitation systems and therapeutic micro/nano systems. In particular, master graduate in Bionics

Engineering is able to access the following professions : - research fellow in universities, research centers,

hospitals and industries; - designer or production responsible of advanced medical devices and automatized

therapeutic systems in bioengineering industries; - designer or production responsible of advanced smart

materials for medical and technological applications; - technical and/or commercial product specialist for

companies operating in the biorobotics and neural engineering field; - consultant and freelancer in the

different fields related to bionics.

PIANO DI STUDI – CURRICULUM BIOROBOTICS

I ANNO

• Applied brain science (12 cfu)

• Bioinspired computational methods (12 cfu)

• Biomechanics of human motion (6 cfu)

• Materials and instrumentation for bionics engineering (12 cfu)

• Statistical Signal Processing (6 cfu)

• 12 cfu a scelta nel gruppo Free choice

II ANNO

• Final examination (15 cfu)

• Human and animal models in biorobotics (6 cfu)

• Lab Training (3 cfu)

• Prosthetics and rehabilitation robotics (12 cfu)

• Robotics for assisted living (12 cfu)

• Robotics for surgery and targeted therapy (12 cfu)

I ANNO

• Applied brain science (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulus “Behavioral and cognitive neuroscience” the student will learn the

following topics: the neurobiological correlates of human behavior and cognition; genetic factors that

affect behaviour; brain mechanisms that modulate social behaviour such as emotion and aggression;

the neural bases of free will; abnormal expressions of aggressive behaviour;the mental representation

of the external world; the functional neuroanatomy of perception; mental representation in the

absence of visual experience; pharmacological and non-pharmacological modulation of brain activity;

brain enhancement; the in vivo examination of the cerebral correlates of mental function in humans;

decoding neural activity: implications for the development of brain-computer interfaces. Modulus

“Computational neuroscience” includes architectures and learning methods for dynamical/recurrent

neural networks and their properties analysis, bio-inspired neural modelling, spiking neural networks,



the role of synaptic delays in a computational brain, the role of astrocytes in a computational brain,

neuron-astrocyte networks, the role of computational neuroscience in robotics applications.

· Modalità di verifica finale: for Behavioral and cognitive neuroscience: Oral exam for Computational

neuroscience: Written and Oral exam

· Semestre: annuale

• Bioinspired computational methods (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course aims to introduce the main concepts and techniques used in

bioinspired computational methods. Modulus “Neural and fuzzy computation”: intends to offer

students the opportunity to learn the basic concepts and models of computational intelligence, to

have a thorough understanding of the associated computational techniques, such as artificial neural

networks, fuzzy systems and genetic algorithms, and to know how to apply them to a wide variety of

application areas. Modulus “Biological data mining”: will focus on the basic aspects of biological data

mining: data pre-processing, frequent pattern mining, classification, prediction, clustering and outlier

detection.

· Modalità di verifica finale: Oral exam + practical project


• Biomechanics of human motion (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The objectives of this course are to provide an introduction to the biomechanics of

the human movements and then to understand the main role underlying the control of spatial multiple

degree-of-freedom human motion. These objectives will be reached by means of both theoretical

lessons and practical activities in a lab of human movement analysis.

· Modalità di verifica finale: Written and oral exams.


• Materials and instrumentation for bionics engineering (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course “Materials and instrumentation for bionics engineering” is composed of

two modules: “Instrumentation and measurement for bionic systems” and “Soft and smart materials”.

Instrumentation and measurement for bionic systems introduces to the methods and technologies

involved in the development of equipment for measuring physical and electrical variables during

monitoring and control of bionic systems. The students will be exposed to a system-oriented approach

to the theory and practice of bionic measurement systems, cutting across several disciplines, including

electronics, systems theory, digital signal processing, statistics and artificial intelligence. Soft and

smart materials aims at providing an advanced knowledge on novel soft and smart materials for

bionics. Different technologies will be analysed from the basic principles to their exploitation as smart

sensors or actuators. The course will enable the student to implement a comparative analysis for the

choice of the most suitable technologies for specific engineering problems. The student will be asked

to use advanced design principles and tools (like CAD and FEM) as well as to carry out hands-on lab

activities.

· Modalità di verifica finale: written and oral exam


• Statistical Signal Processing (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course will cover statistical signal processing methods, with application to

bioengineering field. The students will become familiar with basic concepts of discrete representation

of deterministic and random continuous-time signals, discretetime random signal analysis,

deterministic and random parameter estimation. Various estimation methods will be introduced and

compared, such as the method of moments, the maximum likelihood and the linear and non-linear

least squares methods. An introduction to Bayesian framework for random parameters and random



signals estimation will be provided, with particular emphasis to the problem of linear smoothing,

filtering, and prediction. Parametric auto-regressive moving average (ARMA) modeling and

identification of discrete-time random signals will be also addressed. Advanced topics in parametric

and non-parametric (adaptive and non-adaptive) methods for spectral equency analysis.




� Neuromorphic engineering (6 CFU)

· Obiettivi formativi The course will explore computational and physical models that emulate the neural

dynamics of biological neurons of peripheral and central nervous system. A particular focus will be

dedicated to real-time implementation of spiking artefacts that could be integrated in

neurophysiological studies and in closed loop hybridbionic systems to restore missing sensorimotor

functions.

· Modalità di verifica finale: project work and oral exam


� Principles of bionics engineering (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course will introduce attendants to biological methods and systems found in

nature which can be used as source of inspiration to study and design advanced engineering systems,

technologies and algorithms. Examples will include: human and animal locomotion, biomechanics,

sensorimotor control hypotheses and systems. The course will devote special attention to

biomechatronic and biorobotic components and systems.

· Modalità di verifica finale: oral exam


� (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course will provide the rationale and the technical tools for assessing the

economic, social, usability, and acceptability dimensions of a new medical technology. The

methodologies gained will enable students to assess a new medical technology both during the R&D

process and in the pre-marketing phase, increasing the probability of its successful transfer and

adoption in the market. A special focus will be devoted to robotics for healthcare.

· Modalità di verifica finale: written exam

· Semestre: secondo semestre

II ANNO

• Final examination (15 CFU)

· Obiettivi formativi: The final examination involves the preparation of a report led to a design or

research activity, and in its presentation and discussion.

· Modalità di verifica finale: The final examination involves the preparation of a report led to a design

or research activity, and in its presentation and discussion . The evaluation of the work, as well as on

the quality of the work , will be based on the mastery of the analyzed topics, the ability to work

autonomously on attitudes of synthesis and communication skills.

• Human and animal models in biorobotics (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course focuses on bioinspired robotics and biorobotic platforms for

neuroscience and biology. The course provides the knowledge about the models of the human brain,

of human intelligence, of muscle-skeletal systems, and of perceptual systems that are relevant in

biorobotics. The students will learn principles of bioinspiration and biomimetics in robotics and the

design methods and the technical tools for implementing such brain models and other animal models



in robots. The students will have the opportunity to challenge themselves in their own design of robots

inspired to functional mechanisms of human beings and other animals. Where appropriate, hands-on

activities and student projects will be included in the course.

· Modalità di verifica finale: Oral test

• Lab training (3 CFU)

· Obiettivi formativi: This activity will consist of Lab training that the student will perform in dedicated

facilities and laboratories, with the aim to increase his/her experience in laboratory practice..

· Modalità di verifica finale: oral test


• Prosthetics and rehabilitation robotics (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course is composed of two modules: Artificial limbs and Robotic exoskeletons.

The overall goal is to introduce students to the main challenges to design wearable powered robots for

movement assistance, rehabilitation, augmentation and/or functional replacement. Along with the

analyses of the main components involved in the development of an effective human-robot

interaction, students will be engaged in laboratory and hands-on activities with working devices. In

particular: Within the module “Artificial limbs” students will be introduced to and will experiment the

architecture and function of the microcontroller. Within the module “Robotic exoskeletons” students

will learn how to conceive, rapid-prototype and test multi-layered control architectures running on

real-time targets endowed with FPGA processors.

· Modalità di verifica finale: Oral exam + projectual work


• Robotics for assisted living (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulus “Robot companions for assisted living” is to present the main advanced

technologies and methodologies to build robot companions for assisting people in daily life activities.

It will focus on systems and services adequate to the end-users’ needs, adaptive to the environment

and end-users’s behaviour, embedded not invasively in the environments, easily wearable by end-

users, pro-active with Ambient Intelligence (AmI) capabilities and highly usable with advanced human

machine interfaces. The main technological contents include wireless sensor network, wearable

technology, service and cloud robotics. Modulus “Cloud robotics” will focus on the main basis for

developing intelligent systems for Robot Companions applications. It will revolve around the analysis

of middleware solutions for integration of smart environments and service robotics and the

implementation of Wireless Sensor Network with the Microcontroller STM32W with ZigBee stack.

Additionally it will introduce the main concepts of cloud computing and propose how to develop Cloud

robotics applications..

· Modalità di verifica finale: Written exam


• Robotics for surgery and targeted therapy (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulus “Robotics for minimally invasive therapy” aims to provide students with

methodology and guidelines to understand contribution and to exploit potentials of robotic

technologies for minimally invasive therapy, diagnosis and surgery. The course will introduce different

solutions for targeted therapies both minimally invasive and no invasive, e.g. which exploit external

generators of therapeutic actions. At the end of the course the student will be able to identify the

most appropriated targeting/therapeutic solutions for the different human body districts, at different

scales, and for different pathologies. Modulus “Miniaturized therapeutic and regenerative systems”

aims at providing students with the rationale, the methods and the most recent research

advancements on milli, micro and nanosystems for achieving safe and effective targeted therapies.

Bioengineering solutions for regenerative medicine, alternative to or synergic with traditional



medical/surgical procedure, will be also highlighted. Where appropriate, hands-on activities will be

included in the course, especially concerning micro/nano-fabrication and characterization techniques,

biomaterial synthesis and functionalization and cell cultures.

· Modalità di verifica finale: For both modules Oral exam, including some design problems that the

student should perform without the assistance of the professor during the exam. The students could

be asked to prepare simple projectual works to be associated and evaluated together with the formal

oral exam


PIANO DI STUDI – CURRICULUM NEURAL ENGINEERING

I ANNO

• Applied brain science (12 cfu)

• Bioinspired computational methods (12 cfu)

• Biomechanics of human motion (6 cfu)

• Materials and instrumentation for bionics engineering (12 cfu)

• Statistical Signal Processing (6 cfu)


II ANNO

• Bionic senses (6 cfu)

• Final examination (15 cfu)

• Integrative cerebral function and image processing (12 cfu)

• Lab Training (3 cfu)

• Neural prostheses (12 cfu)

• Social robotics and affective computing (12 cfu)

I ANNO

• Applied brain science (12 CFU)

· Obiettivi formativi: Modulus “Behavioral and cognitive neuroscience” the student will learn the

following topics: the neurobiological correlates of human behavior and cognition; genetic factors that

affect behaviour; brain mechanisms that modulate social behaviour such as emotion and aggression;

the neural bases of free will; abnormal expressions of aggressive behaviour;the mental representation

of the external world; the functional neuroanatomy of perception; mental representation in the

absence of visual experience; pharmacological and non-pharmacological modulation of brain activity;

brain enhancement; the in vivo examination of the cerebral correlates of mental function in humans;

decoding neural activity: implications for the development of brain-computer interfaces. Modulus

“Computational neuroscience” includes architectures and learning methods for dynamical/recurrent

neural networks and their properties analysis, bio-inspired neural modelling, spiking neural networks,

the role of synaptic delays in a computational brain, the role of astrocytes in a computational brain,

neuron-astrocyte networks, the role of computational neuroscience in robotics applications.

· Modalità di verifica finale: for Behavioral and cognitive neuroscience: Oral exam for Computational

neuroscience: Written and Oral exam


• Bioinspired computational methods (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course aims to introduce the main concepts and techniques used in

bioinspired computational methods. Modulus “Neural and fuzzy computation”: intends to offer

students the opportunity to learn the basic concepts and models of computational intelligence, to

have a thorough understanding of the associated computational techniques, such as artificial neural

networks, fuzzy systems and genetic algorithms, and to know how to apply them to a wide variety of

application areas. Modulus “Biological data mining”: will focus on the basic aspects of biological data

mining: data pre-processing, frequent pattern mining, classification, prediction, clustering and outlier

detection.

· Modalità di verifica finale: Oral exam + practical project




• Biomechanics of human motion (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The objectives of this course are to provide an introduction to the biomechanics of

the human movements and then to understand the main role underlying the control of spatial multiple

degree-of-freedom human motion. These objectives will be reached by means of both theoretical

lessons and practical activities in a lab of human movement analysis.

· Modalità di verifica finale: Written and oral exams.


• Materials and instrumentation for bionics engineering (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course “Materials and instrumentation for bionics engineering” is composed of

two modules: “Instrumentation and measurement for bionic systems” and “Soft and smart materials”.

Instrumentation and measurement for bionic systems introduces to the methods and technologies

involved in the development of equipment for measuring physical and electrical variables during

monitoring and control of bionic systems. The students will be exposed to a system-oriented approach

to the theory and practice of bionic measurement systems, cutting across several disciplines, including

electronics, systems theory, digital signal processing, statistics and artificial intelligence. Soft and

smart materials aims at providing an advanced knowledge on novel soft and smart materials for

bionics. Different technologies will be analysed from the basic principles to their exploitation as smart

sensors or actuators. The course will enable the student to implement a comparative analysis for the

choice of the most suitable technologies for specific engineering problems. The student will be asked

to use advanced design principles and tools (like CAD and FEM) as well as to carry out hands-on lab

activities.



• Statistical Signal Processing (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course will cover statistical signal processing methods, with application to

bioengineering field. The students will become familiar with basic concepts of discrete representation

of deterministic and random continuous-time signals, discretetime random signal analysis,

deterministic and random parameter estimation. Various estimation methods will be introduced and

compared, such as the method of moments, the maximum likelihood and the linear and non-linear

least squares methods. An introduction to Bayesian framework for random parameters and random

signals estimation will be provided, with particular emphasis to the problem of linear smoothing,

filtering, and prediction. Parametric auto-regressive moving average (ARMA) modeling and

identification of discrete-time random signals will be also addressed. Advanced topics in parametric

and non-parametric (adaptive and non-adaptive) methods for spectral equency analysis.




� Neuromorphic engineering (6 CFU)

· Obiettivi formativi The course will explore computational and physical models that emulate the neural

dynamics of biological neurons of peripheral and central nervous system. A particular focus will be

dedicated to real-time implementation of spiking artefacts that could be integrated in

neurophysiological studies and in closed loop hybridbionic systems to restore missing sensorimotor

functions.

· Modalità di verifica finale: project work and oral exam




� Principles of bionics engineering (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course will introduce attendants to biological methods and systems found in

nature which can be used as source of inspiration to study and design advanced engineering systems,

technologies and algorithms. Examples will include: human and animal locomotion, biomechanics,

sensorimotor control hypotheses and systems. The course will devote special attention to

biomechatronic and biorobotic components and systems.

· Modalità di verifica finale: oral exam


� (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course will provide the rationale and the technical tools for assessing the

economic, social, usability, and acceptability dimensions of a new medical technology. The

methodologies gained will enable students to assess a new medical technology both during the R&D

process and in the pre-marketing phase, increasing the probability of its successful transfer and

adoption in the market. A special focus will be devoted to robotics for healthcare.

· Modalità di verifica finale: written exam


II ANNO

• Bionic senses (6 CFU)

· Obiettivi formativi: The course “Bionic senses” refers to engineering artificial sensing and perceptual

systems through biological principles to implement neuroprostheses to restore lost functions, for

human augmentation and bioinspired perceptional machines. The basis of needed methodology and

technology will be given tutorially.

· Modalità di verifica finale: Oral exam


• Final examination (15 CFU)

· Obiettivi formativi: The final examination involves the preparation of a report led to a design or

research activity, and in its presentation and discussion.

· Modalità di verifica finale: The final examination involves the preparation of a report led to a design

or research activity, and in its presentation and discussion . The evaluation of the work, as well as on

the quality of the work , will be based on the mastery of the analyzed topics, the ability to work

autonomously on attitudes of synthesis and communication skills.

• Integrative cerebral function and image processing (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course is divided in two modules: Integrative cerebral functions – All cognitive

and emotional functions are the by-product of the activity of anatomofunctional distributed and, at

the same time, integrated networks. The didactic module entitled "Integrative cerebral functions" will

address the following main topics: 1) Node and rich-clubs in the human connectome; 2) Sleep,

mentation and dreaming; 3) Biological bases of consciousness; 4) Theory of mind and mirror neuron

system; 4) Empathy in the emotional context; 5) Stress in the context of body and mind integration

Advanced image processing - This module will cover advanced image processing methods that can be

applied to biomedical images of the brain. In particular, the methods used to study structural and

functional connectivity, as well as brain metabolism, will be deeply covered. The students will be

trained to process images acquired using different neuroimaging techniques, as those based on MRI,

PET and NIRS. The course will also introduce the main approaches for the integration of biomedical

images and electrophysiological recordings.



· Modalità di verifica finale: Integrative cerebral functions – Written and oral exam Advanced image

processing – Written computer based and oral exam


• Lab training (3 CFU)

· Obiettivi formativi: This activity will consist of Lab training that the student will perform in dedicated

facilities and laboratories, with the aim to increase his/her experience in laboratory practice.



• Neural prostheses (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course on “Neural prostheses” is composed of two modules: “Neural

interfaces and bioelectronic medicine” and “Neural tissue engineering”. During the course on “Neural

interfaces and bioelectronic medicine” the students will acquire the basic principles underlying the

design and development of implantable neural interfaces for different parts of the nervous system.

They will also develop a broad view on existing neuroprosthetic systems to restore motor functions

and on novel solutions based on the stimulation of the autonomic nervous system, and will be able to

identify current limitations and challenges for future applications. Finally, the students will learn the

conceptual and practical bases for the development of a novel neuroprosthesis (group project). During

the course on “Neural tissue engineering” the students will acquire the strategies to develop grafts

and scaffolds that can be implanted to promote nerve regeneration and to repair damage caused to

nerves of both the central nervous system and peripheral nervous system by an injury and to eliminate

inflammation and fibrosis upon implantation. Specifically, the technological processes and the

materials necessary ural tissue.

· Modalità di verifica finale: For Neural interfaces and bioelectronic medicine : Oral exam For Neural

tissue engineering: project work and oral exam


• Social robotics and affective computing (12 CFU)

· Obiettivi formativi: The course is conposed of two modules “Social robotics” and “Affective

computing” Social robotics is a fairly recent branch of robotics; it addresses the need for robots to

correctly interpret people’s action and respond appropriately. A cross point of several disciplines,

such us psychology, engineering, sociology, social robotics development will be addressed in this

course, with arguments mostly based on engineering reasoning and design. The course of Affective

computing aims at showing how computational technology can be used to understand and interpret

human emotions. Specifically, modelling of human emotional expression will be addressed, including

software and hardware solutions to acquire, communicate, and express affective information.

Understanding how emotions can be experienced can be also helpful to quantify correlated patterns of

central and autonomic nervous activity in order to investigate on mood and consciousness disorders.



corso di studi in ingegneria biomedica - ing.unipi.it · nozioni generali per la comprensione delle...

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