DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA

ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI

RICHIESTE DI FINANZIAMENTO E PERSONALE

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PIANO ANNUALE DELLE RICERCHE

PER L'ANNO 2002 Approvato dal Consiglio di Dipartimento del 28.09.01

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INDICE COMPOSIZIONE DEL DIPARTIMENTO................................................................................PAG. 3 CONVEGNI E SEMINARI ORGANIZZATI DAL DIPARTIMENTO .........................................PAG.11 ELENCO NOMINATIVO DEL PERSONALE ........................................................................PAG. 12 FINANZIAMENTI PER RICERCA DAL 1999/2000................................................................PAG.14 RICHIESTE DI FINANZIAMENTO E DI PERSONALE PER L'ANNO 2002 ..........................PAG. 15 PIANO ANNUALE DELLE RICERCHE PER IL 2002 ...........................................................PAG. 20 BIBLIOGRAFIA 1999/2000 ..................................................................................................PAG. 61

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COMPOSIZIONE DEL DIPARTIMENTO

Insegnamenti afferenti al Dipartimento: SETTORE ING-INF/01 (Elettronica): ARCHITETTURA DEI SISTEMI INTEGRATI Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni DISPOSITIVI ELETTRONICI Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTRONICA Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica e

Ingegneria dei Materiali ELETTRONICA I Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTRONICA ANALOGICA (MODULO) Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTRONICA DIGITALE (MODULO) Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTRONICA ANALOGICA (MODULO) I Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni ELETTRONICA ANALOGICA (MODULO) II Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni ELETTRONICA I Corso di Laurea in Ingegneria Informatica e

Ingegneria delle Telecomunicazioni ELETTRONICA II Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTRONICA II Corso di Laurea in Ingegneria Informatica e

Ingegneria delle Telecomunicazioni ELETTRONICA II Corso di Diploma NETTUNO ELETTRONICA APPLICATA Corso di Diploma in Ingegneria Informatica

ed Automatica ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI Corso di Diploma in Ingegneria Informatica

ed Automatica ELETTRONICA DI POTENZA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica MICROELETTRONICA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica OPTOELETTRONICA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e

Ingegneria delle Telecomunicazioni PROGETTAZIONE AUTOMATICA DI CIRCUITI ELETTRONICI

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica

SETTORE ING-INF/02 (Campi Elettromagnetici) ANTENNE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e

Ingegneria delle Telecomunicazioni CAMPI ELETTROMAGNETICI I Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni PROPAGAZIONE GUIDATA (MODULO) I Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni PROPAGAZIONE GUIDATA (MODULO) II Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni CAMPI ELETTROMAGNETICI I (MODULO) Corso di Laurea in Ingegneria

ELETTRONICA CIRCUITI A MICROONDE E AD ONDE MILLIMETRICHE

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e Ingegneria delle Telecomunicazioni

OTTICA E INTERAZIONI Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e Ingegneria delle Telecomunicazioni

COMPATIBILITA’ ELETTROMAGNETICA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica,

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Ingegneria delle Telecomunicazioni, Ingegneria Elettrica

CAMPI ELETTROMAGNETICI II Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

CAMPI ELETTROMAGNETICI Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica MICROONDE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e

Ingegneria delle Telecomunicazioni MISURE A MICROONDE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e

Ingegneria delle Telecomunicazioni TELERILEVAMENTO E DIAGNOSTICA ELETTROMAGNETICA

Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

SETTORE ING-INF/03 (Telecomunicazioni) COMUNICAZIONI ELETTRICHE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica COMUNICAZIONI ELETTRICHE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ed

Ingegneria delle Telecomunicazioni COMUNICAZIONI ELETTRICHE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ed

Ingegneria delle Telecomunicazioni presso l’Accademia Aeronautica

ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

RETI DI TELECOMUNICAZIONI Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONE Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA DEI SEGNALI Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica TEORIA DEI SEGNALI (MODULO) Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica TEORIA DEI FENOMENI ALEATORI I (MODULO)

I Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA DEI FENOMENI ALEATORI I (MODULO)

II Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA DEI SEGNALI (MODULO) I Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA DEI SEGNALI (MODULO) II Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

RETI DI TELECOMUNICAZIONI I (MODULO)

I Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

RETI DI TELECOMUNICAZIONI I (MODULO)

II Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA DEI SEGNALI Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA DEI SEGNALI Corso di Laurea in Ingegneria Informatica ed in Ingegneria Aerospaziale

TEORIA DEI SEGNALI Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ed Ingegneria delle Telecomunicazioni presso l’Accademia Aeronautica

TEORIA DEI SEGNALI Corso di Diploma in Ingegneria Informatica ed Automatica

TEORIA DELL'INFORMAZIONE E CODICI Corso di Laurea in Ingegneria Informatica ed Ingegneria delle Telecomunicazioni

TEORIA E TECNICA RADAR Corso di Laurea in Ingegneria delle

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Telecomunicazioni TRASMISSIONE NUMERICA Corso di Laurea in Ingegneria delle

Telecomunicazioni e Ingegneria Informatica TRASMISSIONE NUMERICA Corso di Diploma in Ing. Informatica ed

Automatica SETTORE ING-INF/06 X (Bioingegneria Elettronica) ELABORAZIONE DI DATI E SEGNALI BIOMEDICI

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica

ELETTRONICA BIOMEDICA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ORGANIZZAZIONE E AUTOMAZIONE SANITARIA

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ed Ingegneria Gestionale

STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica TECNOLOGIE BIOMEDICHE Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica

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Dottorati di ricerca Il Dipartimento contribuisce allo svolgimento dei Dottorati di ricerca in: Ingegneria dell’Informazione Bioingegneria Telerilevamento. Hanno conseguito il dottorato di ricerca in Ingegneria dell’Informazione nel 2000: Beniamino Cascone, Fulvio Schettino e Mario Sansone. Strutture Scientifiche del Dipartimento Nel Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni è presente un centro di calcolo, il quale si compone di una rete telematica Fast Ethernet a 100 Mbps. Tutti i computers del Dipartimento sono connessi a tale rete grazie ad una struttura distribuita che collega tra i vari piani gli elementi attivi (rack) mediante una fibra ottica. Sono connessi inoltre a tale rete telematica due sistemi di calcolo Dipartimentali, il primo è un sistema multiprocessore Sun Enterprice 450-S.O. Sun Solaris 2.6 ed un secondo Sun Netra-I che ha funzioni di web-server e mail-server. Oltre ai sistemi di calcolo dipartimentali sono collegati alla rete numerose workstation afferenti ai settori di ricerca. Nel Dipartimento sono inoltre presenti le seguenti strutture sperimentali di ricerca:

CAMERA ANECOICA ELETTROMAGNETICA L’attività di ricerca ivi svolta riguarda la verifica sperimentale di nuove tecniche di elaborazione dei dati in campo vicino su geometria cilindrica per il calcolo del campo lontano, per la localizzazione di sorgenti o corpi diffusori, e per tomografia a microonde. La Camera Anecoica Elettromagnetica è dotata di un sistema (tavola rotante motorizzata e registratore grafico sincronizzato) per la misura in campo lontano (banda: 3 GHz – 20 GHz) del diagramma di radiazione di antenne e della sezione radar di oggetti diffusori. E’ attualmente in fase di allestimento un sistema in campo vicino in geometria cilindrica operante fino a 50 GHz , consistente in una slitta motorizzata, 2 slitte manuali e 2 tavole rotanti motorizzate controllabili tramite calcolatore mediante programmi dedicati, per la misura del campo irradiato da antenne e del campo diffuso da oggetti dielettrici o metallici. LABORATORIO CAD Il laboratorio, attualmente in profonda fase di espansione, è già dotato di strumenti di calcolo adeguati al progetto, all’analisi ed alla simulazione di dispositivi elettronici di potenza e circuiti VLSI, nonché di strumentazione dedicata alla verifica dei circuiti integrati realizzati presso foundery esterne. La strumentazione attualmente disponibile si compone di workstation HP, Personal Computers, risorse di calcolo condivise in rete (Workstation Sun Ultra Sparc biprocessore), un analizzatore di stati logici, svariati circuiti dimostrativi di FPGA, schede di espansione con circuiti analogici e digitali per estendere le potenzialità dei circuiti programmabili e software di progettazione dedicati con licenza per l’utilizzo del software Cadence, licenza per l’utilizzo del software MEDICI. E’ previsto l’acquisto di due workstation SUN Ultra 10 e di alcune licenze aggiuntive del software Cadence.

LABORATORI DI AUTOMAZIONE ED ORGANIZZAZIONE SANITARIA E DI STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Presso tali laboratori si svolgono ricerche nel campo della Strumentazione Biomedica, della Telemedicina e Telematica Sanitaria, dell’Elaborazione dei Dati e Segnali Biomedici e delle Tecnologie Biomediche.

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I laboratori sono forniti di: due workstation SUN, tre server Windows NT, alcuni personal computer, un banco attrezzato per lo sviluppo di strumentazione elettromedicale sia analogica sia digitale, strumentazione elettronica di base (oscilloscopi sia analogici che digitali, generatori di funzione, etc.) e strumentazione elettromedicale (Amplificatori per segnali Biomedici, cardiografi, ecogardiografi, audiometro, simulatore di paziente, etc.). LABORATORIO DI CARATTERIZZAZIONE DI DISPOSITIVI E MATERIALI PER L’ELETTRONICA L'attività di ricerca svolta nel laboratorio è prevalentemente orientata allo studio di parametri fisici dei semiconduttori mediante nuove tecniche di misura e strutture di test innovative. Per la realizzazione di queste ultime ci si avvale del laboratorio di tecnologia nel quale è possibile realizzare i test patterns sui materiali oggetto della ricerca. Nel laboratorio di caratterizzazione si procede inoltre all’incapsulamento ed alla caratterizzazione elettrica dei dispositivi. E’ disponibile la seguente strumentazione: Strumentazione per misure elettroniche: sistema di acquisizione dati (PC + scheda di acquisizione GPIB IEEE 488 + Software LabView), due amplificatori lock in: EG&G 5205 e EG&G 5209, due alimentatori di tensione HP 6114A, un generatore di forme d’onda HP 3324°, tre multimetri digitali KEITLEY 195A. Strumentazione per effettuare misure al variare della temperatura a partire sia dalla temperatura dell’azoto liquido (sistema EUROTHERM TBT 100) sia da quella dell’elio (criostato OXFORD ). Strumentazione per l’incapsulamento e la caratterizzazione dei dispositivi: un tracciatore di caratteristiche HP 4142B, 2 probe station KARL SUISS con micromanipolatori, 1 stazione di saldatura ad ultrasuoni KULICHE and KOFFA, una stazione di saldatura a termocompressione UNITEK 8 150 05. LABORATORIO DI ELABORAZIONE DI SEGNALI E DI IMMAGINI Il laboratorio di "Elaborazione di segnali e di immagini" e' utilizzato prevalentemente per l'attivita' scientifica dei docenti del settore disciplinare di Telecomunicazioni. Le risorse hardware e software del laboratorio sono impiegate in larga parte per la realizzazione e la validazione di algoritmi innovativi nell'ambito dell'elaborazione di segnali mono e multidimensionali. Esse sono inoltre utili strumenti per lo studio degli effetti di disturbi ed interferenze particolarmente ostili sui sistemi di telecomunicazioni. Le principali apparecchiature del laboratorio considtono in 13 stazioni (di cui 5 a doppio processore); 1 Unità di acquisizione audio; 2 Unità di acquisizione video; 20 banchi da laboratorio. Il laboratorio è dotato di una rete telematica fast ethernet centralizzata con bridge per isolare il traffico interno. LABORATORIO DI ELETTRONICA Il laboratorio di elettronica è equipaggiato con strumentazione per la progettazione, la realizzazione e l’analisi di circuiti elettronici analogici e digitali. In particolare, in tale laboratorio è stato sviluppato un circuito di testing non distruttivo per lo studio delle commutazioni dei dispositivi di potenza (Diodi, IGBT, Transistori e MOSFET). Le principali attrezzature consitono in Oscilloscopi HP 54110D 1 GHz e HP 54503A 500 MHz digitali, sonde di corrente Tektronix 502, un tracciatore di caratteristiche Tektronix 576, generatori di forme d’onda HP 214B, alimentatori di otenza HP 6448B 700V - 2A, HP 6516A 3kV; PC per il controllo strumentazione via GPIB 488 e per le simulazioni di circuiti con software PSPICE. LABORATORIO DI MICROONDE Presso il Laboratorio di Microonde si svolgono attività di ricerca riguardanti: a) lo sviluppo di dispositivi e processi impieganti le microonde come fonte energetica primaria o ausiliaria per

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la sintesi di materiali polimerici, b) lo sviluppo di dispositivi e tecniche per l’esposizione controllata di campioni biologici per finalità di ricerca bioelettromagnetica in vitro, c) la messa a punto di applicatori per la disinfestazione di strutture lignee di pregio storico ed artistico, nell’ambito del tema delle tecniche innovative per la conservazione dei beni culturali. Il Laboratorio di Microonde è attrezzato con la seguente strumentazione: generatori (sorgenti di segnali e amplificatori 0.9-20 GHz; sorgenti ad alta potenza a 2.45 GHz: magnetron, Cober S3 ), componenti in guida e coassiali (0.8-40 GHz , 75- 110 GHz), analizzatori di reti scalare (2-20 GHz) e vettoriale ( 0.04 – 50 GHz), cavità riverberanti multimodali, rivelatori di campo elettrico (0-60 GHz) e magnetico (0-1GHz), strumentazione per la progettazione, realizzazione e caratterizzazione di sistemi a microstriscia.

LABORATORIO DI MISURE A MICROONDE Nel Laboratorio di Misure a Microonde si svolgono attività di ricerca riguardanti la caratterizzazione dei materiali mediante misure di permittività a larga banda, e misure in riflessione e trasmissione su dispositivi passivi in guida d’onda, cavo coassiale e microstriscia. Vi si effettua anche lo studio delle proprietà delle camere riverberanti elettromagnetiche, e la verifica sperimentale di tecniche innovative di elaborazione dei dati in campo vicino su geometria planare. La dotazione strumentale di base del Laboratorio di Misure a Microonde consiste in un analizzatore di reti vettoriale operante nella banda 40 MHz-50 GHz, un analizzatore di reti scalare operante nelle bande 2 GHz – 18 GHz e 75 GHz – 110 GHz, un generatore sintetizzato operante fino a 20 GHz, un analizzatore di spettro operante nella banda 9 KHz – 3 GHz, un sistema di scansione in campo vicino in geometria planare con superficie di misura di 60 cm x 60 cm, calcolatori per il controllo della strumentazione, componenti passivi a microonde. LABORATORIO DI OPTOELETTRONICA Il laboratorio di optoelettronica conduce ricerche sui sistemi di diagnostica non-invasiva dei circuiti, dei componenti e dei materiali elettronici, sull'analisi e sulla messa in opera dei sensori di misura, sull'analisi, progetto e modellizzazione dei componenti optoelettronici, sulla realizzazione di strumenti diagnostici per i sistemi del laser. Parte del lavoro di ricerca è effettuato con la collaborazione di industrie che operano in questo settore. Le apparecchiature principali del laboratorio consistono in una sorgente laser Nd:YAG completa di Q-switching, mode-locking, amplificatore, compressore di impulsi e dye per la produzione di radiazione laser nella gamma del vicini infrarosso e visibile in continua ed impulsata fino alla durata di alcuni picosecondi; un sistema diagnostico per i fasci laser e videocamera CID; microscopi radiometrici per la caratterizzazione elettrotermica dei dispositivi di potenza Spettrofotometro UV-NIR; un diodo laser di potenza DILAS da 90W a 870 nm, un sistema di micromanipolazione di guide d'onda e dispositivi optoelettronici; un Laser a HeNe nelle gamme visibili ed infrarosse; generatori e modulatori delle armoniche; strumentazione ottica, strumentazione elettronica, Oscilloscopio Tektronix TDS544A, tavoli ottici antivibranti, componenti meccanici di elevata precisione, sistemi di aquisizione di dati automatici, sistemi informatici.

LABORATORIO DI OTTICA L’attività di ricerca riguarda la caratterizzazione di sensori di campo elettromagnetico non perturbativi e di guide dielettriche realizzate con tecnologie innovative. E’ stato anche effettuato in passato, ed è in programma per il prossimo futuro, il monitoraggio delle proprietà ottiche di campioni biologici sottoposti all’azione delle microonde. Il Laboratorio di Ottica è dotato di sorgenti (laser He-Ne, diodi laser, lampada Xe), monocromatore, supporti e microposizionatori, lenti, specchi, prismi, fibre, rivelatori (fotodiodi, radiometri, amplificatore lock-in).

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LABORATORIO DI TECNOLOGIE MICROELETTRONICHE Il laboratorio di tecnologie microelelettroniche del DIET è attrezzato per la realizzazione di tutti i processi necessari alla fabbricazione di dispositivi elettronici in tecnologia planare. L’attività di ricerca da esso supportata si complementa naturalmente con quella del laboratorio di caratterizzazione e si inquadra nei filoni riguardanti la caratterizzazione dei materiali e dei processi per la microelettronica, l’estrazione dei parametri significativi per la descrizione del comportamento dei dispositivi elettronici, lo studio dei fenomeni di alta iniezione e delle interazioni elettrotermiche nei dispositivi a semiconduttore. Nella dotazione del laboratorio sono compresi una serie di servizi essenziali e numerose apparecchiature specifiche. Tra i servizi essenziali vanno ricordati un Impianto per la produzione di acqua deionizzata capace di fornire acqua con resistività pari a 18 Mohm, una cappa chimica con piano di lavoro di cm 180, armadietto ignifugo con ventilazione indipendente per lo stoccaggio dei solventi, armadio ventilato con due scomparti separati per lo stoccaggio di acidi e basi; una camera bianca classe cento di metri quadri 3x3 dotata di climatizzazione indipendente per il controllo delle condizioni di temperatura ed umidità. La dotazione della camera bianca comprende una cappa chimica, uno spinner, due forni ed un allineatore di maschere. Le apparecchiature specifiche che sono presenti nel laboratorio e rendono possibile la realizzazione dell’intero ciclo di produzione di un dispositivo microelettronico, consistono in: un Forno a diffusione BRUCE a tubo aperto dotato di tre tubi della lunghezza di due metri del diametro di 20 cm con temperatura massima di utilizzo di 1200 °C controllati a microprocessore, due forni compatti ATV PEO con temperature massime di utilizzo di 1000 °C e 1100 °C rispettivamente con tubo in quarzo della lunghezza di circa 50 cm e diametro di 15 cm, controllati a microprocessore tramite PC. Questi due forni si trovano in una camera dedicata con ventilazione verticale forzata e filtrata; un’apparecchiatura per la fotolitografia (ubicata nella camera bianca) con tolleranza di allineamento dell’ordine del micron; un evaporatore VARIAN a cannone elettronico da 6 keV per la deposizione di film metallici. Un magnetron sputtering a radiofrequenza KJL da 600 watt per la deposizione di film sottili metallici e dielettrici; un ellissometro per la misura dello spessore di film dielettrici gestito da PC; Uun microscopio stereografico dotato di telecamera collegata a PC per il controllo visivo dei processi teconologici; una lappatrice e lucidatrice Logitech per la lavorazione superficiale di precisione del silicio, Misuratore a quattro punte per la misura della resistenza di strato di regioni diffuse. Strutture Didattiche del Dipartimento Il Dipartimento dispone di laboratori dedicati alla didattica sperimentale. Essi sono: LABORATORIO POLIFUNZIONALE Il laboratorio, interamente dedicato alla didattica, è attualmente ospitato in una sede provvisoria presso il dipartimento di trasporti ed è dotato di 20 posti di lavoro attrezzati con una completa strumentazione elettronica di misura per esercitazioni sperimentali. I posti di lavoro sono inoltre forniti di Personal Computer con i quali si svolgono attivita' di progettazione assistita da calcolatore. I PC sono connessi in rete locale e collegati alla rete di Ateneo. Nel corso del prossimo anno è previsto lo spostamento in sede definitiva dove sarà possibile attrezzare 48 posti di lavoro. Nel Laboratorio Polifunzionale si svolgono attivita’ didattiche relative ai Corsi delle lauree in Elettronica, Informatica e Telecomunicazioni: Antenne, Elettronica di Potenza, 2 Corsi di Elettronica I, Elettronica II, Microelettronica, Elettronica Biomedica, Strumentazione Biomedica, Elaborazione di Dati e Segnali, Tecnologie Biomediche, Progetto di Circuiti a Microonde, Architettura dei Sistemi Integrati.

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Inoltre il Laboratorio viene utilizzato per i seguenti moduli del Diploma in Informatica e Automatica: Elettronica Applicata, Elettronica dei sistemi digitali, Tecnologie I e per il Corso di Diploma teleimpartito di Elettronica applicata. A regime, il laboratorio polifunzionale assorbirà le attività svolte nel passato per la didattica nel campo delle telecomunicazioni in altri locali non più disponibili. Inoltre vi si svolgeranno esercitazioni sperimentali dei corsi di Campi Elettromagnetici. LABORATORI DI AUTOMAZIONE ED ORGANIZZAZIONE SANITARIA E DI STRUMENTAZIONE BIOMEDICA Questi laboratori hanno a disposizione per le esercitazioni degli studenti 5 Pc pentium per elaborazione di segnali ed immagini, con relativo software, connessi in rete ad un acquisitore per segnali biomedici (ECG, EMG, EOG, ...) completo di amplificatori, filtri elettrodi, ed accessori.I laboratori dispongono, anche, della strumentazione necessaria ad organizzare esercitazioni sul controllo della sicurezza elettrica delle apparecchiature biomedicali e su applicazioni di Telemedicina, grazie anche al supporto di stazioni dedicate. Ai laboratori afferiscono gli studenti dei corsi di Elettronica Biomedica, Elaborazione di Dati e Segnali Biomedici, Strumentazione Biomedica ed Automazione ed Organizzazione Sanitaria. E’ in allestimento un laboratorio didattico di Ingegneria Biomedica al piano terra del Dipartimento in cui saranno trasferite, nel prossimo anno, parzialmente le attività didattiche. LABORATORIO DI CAMPI ELETTROMAGNETICI Il laboratorio è attrezzato con 16 postazioni di misura, per le esercitazioni sperimentali dei corsi di Antenne, Microonde, Misure a Microonde, Ottica e Interazioni; 1-6) Banchi a microonde per misure su frequenze singole; 7) Sistema per misure a frequenza variabile in solo modulo (analizzatore scalare di reti); 8) Sistema per misure a frequenza variabile in modulo e fase (analizzatore vettoriale di reti ); 9) Sistema di misura in camera anecoica su antenne e diffusori, 10) Sistema di misura di campo vicino di antenne, 11) Sistema di misura di campo a larga banda, 12) Sistema di misura di campo a banda stretta (analizzatore di spettro); 13) Banco ottico interferometrico (Michelson); 14) Banco spettrofotometrico; 15) Banco di misura su fibre ottiche; 16) Banco di misura del profilo d’indice di una lamina. Le predette attrezzature sono attualmente utilizzabili presso i laboratori scientifici del settore Campi Elettromagnetici, situati nell’edificio 53. Nel corso dell’anno 2002 avrà luogo un progressivo trasferimento di tali attività didattiche sperimentali nell’edificio 52, in spazi contigui a quelli occupati dal Laboratorio Didattico Polifunzionale. LABORATORIO DI TELECOMUNICAZIONI Nelle more di una definitiva sistmmazione del laboratorio didattico del gruppo di Telecomunicazioni, il laboratorio stesso e' per ora inserito in un'ala del laboratorio scientifico di Elaborazioni dei segnali e delle immagini. In tale sistemazione logistica sono state realizzate le esercitazioni di Teoria dell'Informazione eCodici per gli studenti del corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni ed alcune esercitazioni di Elaborazione Numerica dei Segnali dello stesso corso di Laurea. Le macchine di cui e' dotato tale laboratorio sono gia' state incluse, pertanto, nell'elenco relativo al laboratorio scientifico di Elaborazione dei Segnali e delle Immagini.

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SEMINARI ORGANIZZATI DAL DIPARTIMENTO NEL BIENNIO 1999/2000 • “Proprietà acustiche ed elettriche dei polimeri” tenuto dall’Ing. Antonio Fiorillo (Università

del Sannio) nel gennaio 1999. • “Diagnostica elettromagnetica, misure di antenne e tomografia a microonde” tenuto dal

Prof. Jean Ch. Bolomey (Ecole Superiore de l’Electricitè) nel febbraio 1999. • “Tecniche di alta frequenza per lo studio dei problemi di reirradrazione” tenuto dal Prof.

Stefano Maci (Università di Siena) nel maggio 1999. • “Power devices and processes on silicon carbide: present status and future” tenuto dal

Prof. Mikael Östling (Royal Institute of Technology ) nel novembre 1999. • “L’impiego delle fibre ottiche nelle telcomunicazioni” tenuto dal Dott. Daniele Cuomo

(Fibre Ottiche Sud [FOS]) nel dicembre 1999. • “Microelectronics for Mobile Communications” tenuto dal Prof. Joe Tauritz (University of

Twente) tenuto nel marzo 2000. • “Tecniche di progetto di convertitori a commutazione di elevata potenza” tentuo dall’Ing.

Luigi Fratelli (Ansaldo Trasporti) nel maggio 2000. • “Integral Equation Methods in Electromagnetics” tenuto dal Prof. Wen Xun Zhan

(University of Nonjing) nel giugno 2000. • “Il ruolo delle comunicazioni ottiche nell’era delle nuove telecomunicazioni” tenuto dall’Ing.

Francesco Matera (Fondazione Ugo Bordoni) nel dicembre 2000.

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ELENCO NOMINATIVO DEL PERSONALE (al 28.09.01)

COGNOME NOME Prof. Ordinari Bracale Marcello Bucci Ovidio M. Caruso Antonio (Direttore) Conte Ernesto d’Ambrosio Guglielmo (Componente della Giunta) D’Elia Giuseppe Di Bello Carlo Franceschetti Giorgio Izzo Luciano Paura Luigi (Componente della Giunta) Spirito Paolo Vitale Gianfranco (Componente della Giunta e sostituto del Direttore) Zarone Giovanni Prof. Associati Cesarelli Mario (Componente della Giunta) Gelli Giacinto Isernia Tommaso (Componente della Giunta) Luciano Angelo Pepino Alessandro Poggi Giovanni (Componente della Giunta) Riccio Daniele Rinaldi Niccolò Scarpetta Giovanni Strollo Antonio Tanda Mario Ricercatori Breglio Giovanni (Componente della Giunta) Capozzoli Amedeo Castaldo Raffaele Daliento Santolo Iodice Antonio Irace Andrea Massa Rita (Componente della Giunta) Mattera Davide Migliore Marco Donald Napoli Ettore Napolitano Antonio Sanseverino Annunziata

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Dottorandi, Borsisti e Collaboratori ad altro titolo Colangelo Giuseppe Coppola Giuseppe Cusano Andrea D’Alessandro Vincenzo D’Elia Ciro De Caro Davide De Maio Antonio Fedele Fiammetta Iannuzzo Francesco Pauciullo Antonio Romano Maria Ruello Giuseppe Saggese Giacinto Paolo Verde Francesco Verdoliva Luisa Assegnisti di ricerca Bifulco Paolo Coppola Giuseppe Sansone Mario Personale Tecnico – Amministrativo Boenzi Salvatore Carrera Valentina Cuccaro Roberto Cugnin Marina (Segretario Ammninistrativo) De Luca Franco (Componente del Consiglio) De Martino Roberto Di Somma Carmine Ferrara Vincenzo Furno Palumbo Cosmo Manna Carmela Mecchi Antonio (Componente del Consiglio) Postiglione Annamaria Vittoria Sergio Zecchino Antonio (Componente del Consiglio e della Giunta)

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FINANZIAMENTI PER RICERCA OTTENUTI DAL DIPARTIMENTO NEL 1999/2000

DENOMINAZIONE ANNO 1999 ANNO 2000 Finanziamenti per grandi attrezzature 0 0 Finanziamenti di Ateneo per la ricerca

155.400.000

173.500.000 Finanziamenti MIUR (ex 40%) 0 0 Finanziamenti da enti pubblici (C.N.R., ecc.) 242.000.000

0

Cofinanziamento MIUR per progetti di ricerca di interesse nazionale 236.000.000

142.000.000

Finanziamenti da altri enti pubblici (ASI, ISTITUTO SUPERIORE DI SANITA’) 682.379.350

365.400.000

Finanziamenti da organizzazioni comunitarie (U.E.) 175.817.329

169.109.969

Finanziamenti da organizzazioni internazionali (extracomunitarie) 0

0

Finanziamenti da enti privati per attività di ricerca 12.000.000

0

Prestazioni per attività conto terzi e la cessione dei risultati di ricerca 794.935.028

776.523.105

TOTALI 2.298.531.707 1.793.063.679

ALTRI FINANZIAMENTI OTTENUTI DALL'UNIVERSITA' NEL 1999/2000

DENOMINAZIONE ANNO 1999 ANNO 2000 Contributo ordinario 125.100.000

122.600.000

Ricerca quota base dipartimentale 14.500.000 28.000.000 Finanziamento convegno scientifico nazionale 6.000.000

7.000.000

Finanziamento per istituzioni e sviluppo laboratori didattici 160.000.000

59.000.000

Assegnazioni per spese finalizzate alla didattica 83.906.000

83.906.000

Riequilibrio oneri pulizia locali 32.400.000 32.400.000 Interessi attivi su deposito 0 2.420.677 Risarcimento danni per furto 0 5.080.000

TOTALI 421.906.000 340.406.677

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RICHIESTE DI FINANZIAMENTO E PERSONALE PER L'ANNO 2002

1. Premessa

Facendo riferimento al bilancio consuntivo 2000, si può notare che i finanziamenti

ottenuti nell’esercizio, al netto cioè del fondo di cassa al 31.12.99 (1.055.663.802), delle partite di giro 352.971.175) e delle quote da fondi di ricerca (119.200.716), risultano essere le seguenti:

CAPITOLO

DENOMINAZIONE AMMONTARE 6.1 Rendite patrimoniali

(interessi attivi su depositi) 2.420.6771.1 Contributo ordinario 122.600.0001.3 Assegnazioni oneri di pulizia 32.400.0001.4 Ricerca quota base dipartimentale 28.000.0002.2 Convegni e conferenze 7.000.0001.2; 9.1 Assegnazioni finalizzate alla didattica 83.906.0004.1 Contributi da enti e soggetti privati 09.2; 9.3; 10.1; 10.3; 11.1;11.2

Finanziamenti per ricerche 315.500.000

9.4 Finanziamenti per istituzione laboratori didattici 59.000.000

9.5 Finanziamenti per grandi attrezzature 05.1;12.1;13.1 Contratti di ricerca e convenzioni 1.357.280.1298.1 Introiti iva su contratti e convenzioni 120.283.5505.2;5.3;7.1;8.7 Servizio fotocopie; Entrate varie; Recuperi e

rimborsi; Proventi per utilizzo sistemi di calcolo 5.080.000

TOTALE ENTRATE 2.133.470.356

8.2 Quote per attività conto terzi e cessione dei

risultati di ricerca 51.217.5428.3; 8.4; 8.5; 8.6; 8.8 Quote da fondi di ricerca

71.898.500 TOTALE ENTRATE 2.252.671.072 Analogamente le uscite effettive al netto delle partite di giro (352.971.175) risultano essere:

CAPITOLO DENOMINAZIONE AMMONTARE1.1; 2.1; 2.3; 2.5; 2.6; 2.7; 4.6; 4.7; 4.8; 4.9; 4.10; 4.11; 4.12; 4.13; 4.14; 5.1; 5.2; 5.3; 5.4; 6.1; 8.2; 8.4

Spese di funzionamento e manutenzione 195.023.336

2.2 Spese per convegni, attività, culturali 4.976.0009.1; 9.2; 9.3; 9.4; 9.5; 9.6 Spese di investimento 329.605.674

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10.1; 10.2; 10.3; 10.4; 10.6; 10.7; 10.8; 10.9; 10.10; 10.11;10.12

Spese per ricerche (MIUR, Cnr, altri Enti)) 1.203.411.737

3.1; 3.2; 4.1; 4.2; 4.4; 4.5; 8.3; 9.5

Spese per contratti e convenzioni 409.919.399

6.2 Versamenti Iva su contratti e convenzioni 120.293.035 TOTALI 2.263.229.581

Da un’analisi dei dati precedenti si possono fare le seguenti osservazioni a) Le spese di funzionamento e manutenzione, anche se nettamente superiori al contributo

ordinario, risultano molto contenute, se raffrontate a quelle sostenute nel 1999. Ciò è dovuto sostanzialmente al fatto che durante tutto l’e.f. 2000 i locali della Palazzina di Elettronica sono stati occupati solo in parte per permettere i lavori di sopraelevazione e ristrutturazione. Un grande incremento di tale tipo di spesa è invece previsto per l’e.f. in corso e per quello del 2002, dovendo riprendere possesso di tutti i locali e dovendo ottemperare alla normativa prevista dal D. Lgs.626/94, per cui, essendo il contributo ordinario già carente anche per la gestione del quotidiano, solo sfruttando le cospicue entrate addizionali ottenute dai fondi di ricerca sarà possibile realizzare i suddetti interventi.

b) le spese di investimento hanno subito un incremento di circa il 45% rispetto a quelle

relative all’e.f.99 per le acquisizioni delle “grandi attrezzature” (112.321.000) e di una nuova fotocopiatrice (11.520.000) e per l’incremento di circa il 25% della spesa relativa alla Biblioteca per avere la possibilità di accedere “on line” a tutte le pubblicazioni della IEEE e della IEE.

c) Per quanto riguarda le spese per ricerche su fondi di Ateneo, MIUR, CNR, altri Enti, ASI,

ue, queste risultano superiori a quelle relative al consuntivo 99, se si tiene conto che nell’e.f.99 sono state trasferite alle Unità locali il secondo anno dei fondi PRIN 97 (261 Ml), e i fondi ASI (385 Ml), di cui è coordinatore nazionale il Prof. Bucci. Il Dipartimento, quindi, anche se logisticamente in condizioni precarie, è riuscito ampiamente a far fronte agli impegni assunti.

d) La spesa per contratti e convenzioni è invece risultata inferiore di circa il 30% rispetto a

quella relativa al 99. Riduzione questa accettabile, considerando sia il volume di spesa relativo al precedente capitolo sia al fatto che le convenzioni più cospicue sono state incassate a fine anno finanziario.

2 – Dotazione ordinaria

Il contributo ordinario concesso per l’e.f. 2001, come anche per gli anni precedenti, ha potuto coprire solo parte delle spese correnti del Dipartimento, come è stato osservato da più anni. Inoltre a causa del completamento dei lavori relativi alla ristrutturazione e sopraelevazione , nonché di quelli connessi con la messa in sicurezza del Dipartimento, per ottemperare alla normativa prevista dal D. Lgs.626/94, sono da prevedersi spese che dovranno essere in parte coperte da questa struttura.

Si confida, pertanto, che il Consiglio di Polo, nella ripartizione dei contributi ordinari tra le diverse strutture, voglia tener conto delle necessità verificate e delle relazioni presentate da queste ultime.

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3 - Fondi per attrezzature didattiche Come già evidenziato nelle relazioni degli anni scorsi, il Dipartimento è notevolmente impegnato sia sul versante organizzativo che su quello finanziario nell’attività didattica sperimentale dei corsi di 4 e 5 anno. Tale didattica viene svolta in strutture dedicate esclusivamente alla didattica, quali il laboratorio polifunzionale, il laboratorio didattico di campi elettromagnetici ed i laboratori didattici di elaborazione dei dati e segnali biomedici e di strumentazione biomedica.

E’ da notare, in particolare che il laboratorio polifunzionale, esclusivamente dedicato alla didattica è in fase di ristrutturazione al termine della quale passerà dagli attuali 20 posti di lavoro a 48. Questo laboratorio serve una ampia gamma di insegnamenti afferenti ai corsi di laurea in Ingegneria Elettronica, Informatica e Sistemistica, delle Telecomunicazioni, nonché di corsi di diploma in Informatica ed Automatica ed il corso di diploma teleimpartito in Ingegneria Informatica. Tuttavia, i costi di gestione di questo laboratorio ricadono esclusivamente sul Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni.

Poiché i lavori di ristrutturazione dei locali che ospitano il Dipartimento non sono ancora conclusi, parte del laboratorio polifunzionale è ancora ospitato in locali provvisori. A regime, il previsto raddoppio dei posti di lavoro, comporterà una spesa di 210 Milioni, per attrezzature di base di cui si chiede il finanziamento.

4. Finanziamento per la ricerca I finanziamenti per ricerche di carattere dipartimentale costituiscono un potente strumento per stimolare le aggregazioni delle aree culturali presenti nei dipartimenti, e per sviluppare attività comuni e strutture nuove per la ricerca. In tale ottica il Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni ritiene importante continuare a presentare richieste di finanziamento sui fondi di Ateneo destinati alle grandi attrezzature, per l’acquisizione di apparecchiature di rilevante interesse nel campo di attività delle aree di ricerca del Dipartimento . Quest'anno, nell'ambito dei suddetti fondi, il Dipartimento intende avanzare la richiesta di un’apparecchiatura scientifica di notevole valore per due importanti settori di ricerca quali quelli di Bioingegneria e delle Telecomunicazioni, le cui principali linee di ricerca sono elencate nel presente Piano Annuale delle Ricerche.

L’apparecchiatura che si intende acquisire è costituita da un “Sistema di calcolo distribuito su rete ad alta velocità con integrato sistema per acquisizione segnali”.

E’ ben noto che nel campo della ricerca sulla elaborazione di immagini statiche ed in movimento, sui sistemi di comunicazione ad accesso multiplo e sui sistemi radar, e nel campo della ricerca Biomedica è forte l'esigenza di disporre di sistemi di calcolo di potenza notevole. Uguale esigenza nasce per l'elaborazione in tempo reale di un gran numero di segnali di origine biologica durante l'esecuzione di particolari esercizi fisici, che richiedano anche un feedback istantaneo.

Una possibile soluzione per soddisfare tale esigenza è quella ottenibile mediante la connessione in rete ad alta velocità di più workstation di livello elevato che condividono un software altamente professionale e che permetta a più utenti di utilizzare contemporaneamente le risorse disponibili. L'attrezzatura proposta per tale scopo è costituita da più stazioni con elevata capacità di calcolo, quindi con processori di velocità non inferiore ad 1 GHz e memoria RAM non inferiore a 512 Mb e da un server il cui compito sarebbe quello di gestire il Network Information Server per la centralizzazione dei dati, consentire il backup dei dati e fare da license manager. Inoltre, e' prevista, per tale sistema di calcolo, una unita' di backup compatibile con il sistema operativo LINUX ed un software altamente professionale che permetta di distribuire in rete il peso delle diverse elaborazioni. Per le necessità specifiche dell'elaborazione in tempo reale dei segnali di origine biologica sarà

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inoltre necessario un sistema di acquisizione e condizionamento (amplificazione e filtraggio) dei segnali che permetta di trattare in parallelo un numero elevato di canali. In particolare l’attrezzatura è costituita da: 10 macchine LINUX (al prezzo di circa 6.000.000 l'una) PER la spesa totale di circa 60.000.000, un’unità di backup al costo di Lit. 1.000.000, 6 macchine client WINDOWS (al prezzo di circa 5.000.000 l'una) per una la spesa totale di circa 30.000.000, un sistema di acquisizione per segnali biomedici al costo di lire 30.000.000 e software di base ed applicativo necessario al costo di circa 24.000.000 di lire.

Il costo complessivo del sistema di cui si richiede l’acquisto è quindi di £. 145.000.000 IVA inclusa. Poiché il Dipartimento intende contribuire con un cofinanziamento del 30%, vista sia l'importanza che la suddetta apparecchiatura riveste nell'attività di ricerca di due importanti strutture sperimentali, e sia il notevole impegno finanziario richiesto, l’ammontare finale del finanziamento richiesto è di £. 101.500.000. 5. Fondi per la biblioteca Per quanto riguarda i fondi per la biblioteca, si rileva che nell'anno 2000 il Dipartimento ha ottenuto una unica assegnazione finalizzata alla didattica per spese correnti di £ 83.906.000, dei quali circa 52 milioni sono stati impiegati per la biblioteca quasi esclusivamente per canoni di abbonamento alle riviste del Dipartimento, e circa 29 milioni per l’attivazione del contratto per avere “on line” l’accesso a tutte le pubblicazioni della IEEE e della IEE, compreso i proceeding di tutte le conferenze e gli “standard”, avendo deciso di dismettere il contratto di acquisto delle riviste della IEEE. D’altra parte la spesa prevista per l’e.f. 2001 risulta già incrementata di circa il 25% per un aumento del costo delle riviste e del dollaro. Prevedibilmente tale spesa aumenterà ancora per il 2002 in quanto la biblioteca sta continuando ad operare la riconversione della propria struttura da tradizionale ad informatizzata, organizzando, recuperando e producendo informazione bibliografica e operativa con l'utilizzo di supporti informatici. Si richiede pertanto che l'assegnazione finalizzata alla didattica sia aumentata almeno del 50% per il 2002, onde poter coprire anche le altre spese connesse con l'attività didattica sperimentale svolta nei laboratori, attività che diventerà sempre più preponderante secondo le linee del nuovo ordinamento didattico. 6. Spazi e strutture edilizie

Le sopraelevazioni dell’edificio 53 (Palazzina di Elettronica) è stato completato ed il personale ha preso possesso dei locali ad esso destinati. Per quanto riguarda l’edificio 52 (Palazzina di Elettrotecnica), benchè i lavori di sopraelevazione sono anche qui terminati, la parte del terzo piano destinata alla direzione e alla segreteria amministrativa, deve essere ancora completamente ristrutturata. Si auspica che tali lavori vengano portati a termine in tempi quanto più possibile brevi onde rendere il Dipartimento pienamente funzionante.

Poiché l’area occupata dal Dipartimento si è incrementata di circa il 35%, per l’arredamento dei nuovi spazi, destinati a servizi generali e studi, si richiede un finanziamento straordinario di 30 Milioni.

7. Richiesta personale

La pianta organica relativa al personale tecnico–amministrativo è tuttora sottodimensionata rispetto a quella approvata con D.R. del 6.5.98 n.1800 a conclusione dei lavori dell’osservatorio permanente della pianta organica.

Si ritiene, pertanto, necessario che venga dato seguito al provvedimento di assegnazione del 21.12.1998, Prot.N. 6298, posizione U.P., con il quale veniva soddisfatta la richiesta avanzata in data 10.11.1998, con Prot.N. 853/98, riguardo una unità di personale

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nell’Area Servizi Generali Tecnici Ausiliari (SGTA) di terza qualifica funzionale con profilo professionale di manutentore. Il motivo per cui si insiste su tale provvedimento risiede principalmente nel fatto che il Dipartimento si avvia a presentare due laboratori didattici per 50 studenti ciascuno, per il cui sicuro e corretto funzionamento è necessaria la presenza di almeno un addetto alla manutenzione. D’altronde la presenza di tali laboratori è di grande rilievo in quanto, secondo le attuali direttive ministeriali, essi dovranno giocare un ruolo sempre più importante nel processo di preparazione all’attività lavorativa degli allievi elettronici.

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PIANO ANNUALE DELLE RICERCHE PER L'ANNO 2002

Si intende con questa relazione fornire un quadro sintetico delle diverse aree culturali del Dipartimento per quanto riguarda le attività e le linee di ricerca previste per il 2002, sulla base delle attività in atto e dei progetti di ricerca in corso finanziati dal Ministero della Università e della Ricerca Scientifica, dal CNR e da altri Enti Pubblici o privati. Tale quadro è articolato secondo quattro settori di ricerca: 1. Bioingegneria 2. Dispositivi, Microelettronica e Optoelettronica 3. Elettromagnetismo applicato 4. Telecomunicazioni ed elaborazione dei segnali

1 - BIOINGEGNERIA Temi di Ricerca 1) ANALISI DI SEGNALI BIOMEDICI MONODIMENSIONALI M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco, M. Sansone, F. Fedele, M. Romano La ricerca si propone la definizione di tecniche diagnostiche innovative, per fornire al medico gli strumenti metodologici e tecnologici idonei per un più accurato, e meno invasivo processo diagnostico. L'attività teorica e sperimentale propone l'utilizzo di sistemi basati su tecniche analogiche e/o numeriche per l'estrazione di informazioni diagnostiche dai segnali elettrofisiologici 1.1) Analisi del segnale EOG.

M. Cesarelli, P. Bifulco Collaborazioni esterne: Clinica Oculistica, Facoltà di Medicina e Chirurgia Università di Napoli “Federico II”.

Il nistagmo congenito rappresenta una patologia di relativa frequenza, con risvolti funzionali e prognostici estremamente delicati. Solo la registrazione dei movimenti oculari consente di identificare la presenza del nistagmo, riconoscerne le caratteristiche e fornire quindi indicazioni indispensabili sia per il corretto inquadramento clinico che per l'indirizzo terapeutico e per la prognosi. La disponibilità del tracciato in forma numerica permette lo sviluppo di algoritmi per la classificazione automatica ed oggettiva delle diverse forme d'onda e l'estrazione dei parametri più significativi. Scopo della ricerca è la messa a punto di un sistema di registrazione ed elaborazione dei movimenti oculari per lo studio del nistagmo congenito. Attualmente la ricerca si sta concentrando sullo studio di oscillazioni lente della linea di base sovrapposte al movimento nistagmico. Si è riscontata la presenza di tali oscillazioni nel 75% dei pazienti esaminati, ed in tutti questi si è riscontrato una forte diminuzione dell’acuità visiva, che altrimenti è prossima a quella fisiologica. Sulla base di queste osservazioni si è sviluppato uno studio sulla variabilità della posizione degli occhi durante la fase di foveazione. Studi precedenti hanno messo in luce una relazione tra l'acuità visiva e il tempo di foveazione, la variabilità della posizione e la velocità dell'occhio nella fase di foveazione. Lo studio che si sta portando avanti ha lo scopo di sviluppare un nuova relazione tra queste variabili. Negli studi precedenti il contributo della variabilità della posizione era considerato lineare con un limite dei valori assumibili compresi tra 0.5 e -0.5. Nella banca dati dei nostri tracciati questo limite è molto spesso superato rendendo la relazione praticamente inutilizzabile in molti casi. L'attività sperimentale condotta nell'anno precedente ha messo in luce la possibile esistenza di una relazione esponenziale tra l'acuità visiva e la variabilità della posizione dell'occhio nel periodo di foveazione. L'introduzione di una relazione esponenziale per questo contributo permette di superare il limite

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precedentemente imposto. Come precedentemente detto nel 75% dei pazienti esaminati si è riscontrata la presenza di lente oscillazioni periodiche quasi sinusoidali sovrapposte al tracciato che insieme ad una variabilità di tipo casuale costituiscono le due fonti di variazione della posizione dell'occhio durante la foveazione. Si intende studiare più approfonditamente la componente periodica e il suo contributo alla diminuzione dell'acuità visiva. Si sta valutando, anche, con tecniche bioingegneristiche l’effetto della terapia botulinica, che dai primi risultati ottenuti appare promettente. 1.2) Analisi del segnale EMG.

M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco, M. Sansone La ricerca si propone la definizione di tecniche diagnostiche innovative, per fornire al medico gli strumenti metodologici e tecnologici idonei per un più accurato, e meno invasivo processo diagnostico. L'attività teorica e sperimentale propone l'utilizzo di sistemi basati su tecniche numeriche per l'estrazione di informazioni diagnostiche del segnale EMG superficiale. L'attività sperimentale è focalizzata allo studio del segnale EMG prelevato durante l'esecuzione di un movimento isocinetico (velocità costante dell'arto durante il movimento). L’analisi del tracciato di forza prodotto durante la contrazione fornisce informazioni sull’attività globale esercitata dai gruppi di muscoli agonisti ed antagonisti durante l’esercizio, ma non permette un analisi approfondita dei livelli e degli istanti di attivazione dei singoli ventri muscolari. Un’analisi approfondita del tracciato elettromiografico superficiale può permetterne lo studio offrendo la possibilità di ottenere informazioni sulle strategie di attivazione proprie dei singoli soggetti. L’inviluppo lineare del segnale EMG è correlato linearmente con la forza di contrazione muscolare esercitata quando l’esercizio è isometrico. Recenti studi hanno esteso questo risultato, anche se con qualche limitazione, al caso dinamico (isocinetica). Dall’EMG superficiale è dunque possibile, applicando algoritmi innovativi estrarre informazioni sull’attivazione dei singoli muscoli (o ventri muscolari) e quindi sulla loro sinergia. L’analisi di sinergia di un tracciato multipoligrafico è un’attività non semplice a causa dell’elevato numero di dati disponibili, è, dunque, necessario utilizzare metodiche capaci di estrarre i soli parametri significativi quali il metodo degli “on-off patterns” o quello dei “time-segmented profiles”. Tali metodi non sono abili a descrivere completamente la sinergia dell’attività EMG, ignorando il primo l’informazione di ampiezza ed il secondo quella sulle attività fasiche. Una nuova metodologia proposta da Chen e Shavi offre la possibilità di decomporre l’inviluppo dell’EMG per fornire tre variabili del tempo, l’ampiezza dell’attività EMG, l’istante in cui cade il baricentro dell’attività e la sua durata. Il metodo proposto per la decomposizione dell’inviluppo lineare dell’EMG si basa su una combinazione di curve gaussiane. Esse ben rappresentano le singole fasi componenti l’inviluppo stesso, dal momento che la loro forma è correlabile all’attività muscolare. La metodica è stata applicata allo studio di una patologia del ginocchio, la patologia femoro-rotulea, anche indicata col nome di dolore anteriore del ginocchio (AKP). A tale patologia si suppone sia associata, almeno nei soggetti più giovani e che svolgono attività sportive, una differente strategia di attivazione dei ventri del quadricipite femorale. I soggetti affetti da tale patologia sono usualmente sottoposti in riabilitazione a esercizi muscolari di tipo isocinetico, in quanto tra tutti i tipi di esercizio muscolare, sono i meno faticosi e consentono il raggiungimento di buoni livelli di forza muscolare. Si voleva verificare la possibilità di osservare dal tracciato elettromiografico le modificazioni della strategia di attivazione muscolare. Durante un esercizio isocinetico si prelevano i segnali elettromiografici superficiali relativi ai tre ventri muscolari esterni del quadricipite: Retto Anteriore (RF), Vasto Laterale (VL), Vasto Mediale (VM), estensori del ginocchio, simultaneamente ai segnali di torsione e posizione angolare generati dall’apparecchiatura per l’isocinetica. Dal segnale segmentato e sottoposto a filtraggio si ricava l’inviluppo lineare che viene successivamente normalizzato per un’analisi comparativa. Una volta estratti i caratteri temporali dell’LE, utilizzando la metodologia di decomposizione precedentemente introdotta, si procede ad una selezione delle fasi risultanti considerando le fasi più rappresentative dette dominanti. Le fasi dominanti che hanno

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ampiezza maggiore sono denominate in letteratura “fasi di picco” e rappresentano il punto di massima attività del muscolo, mentre le altre componenti sono denominate “fasi maggiori”. Dagli ultimi studi si è rilevato un significativo ritardo nell’attivazione del Vasto Mediale nei soggetti patologici. Si intende proseguire lo studio anche cercando parametri sintetici indicativi dello stato della patologia che possano permettere di seguirne l'evoluzione durante la fase riabilitativa. L'idea che si intende seguire è quella di valutare l'esercizio isocinetico nel suo insieme e non scomposto nelle singole ripetizioni. Si è riscontrato che la corretta esecuzione di un singolo ciclo è possibile anche nei soggetti sofferenti, e che in alcuni casi i soggetti sani eseguono il singolo ciclo in modo simile ai soggetti patologici. Ciò che risulta essere notevolmente diverso è la percentuale di cicli eseguiti in maniera corretta durante tutto l'esercizio. 1.3) Analisi del segnale di variabilità cardiaca (HRV).

M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco Collaborazioni esterne: Clinica Villalba

L'analisi del segnale di variabilità cardiaca costituisce un approccio relativamente semplice e non invasivo per la valutazione dei complessi meccanismi fisiopatologici che regolano i parametri cardiovascolari. Tale segnale, infatti, può essere facilmente rilevato dall’elettrocardiogramma. Noi oggi conosciamo l'importanza dei ritmi nei sistemi nervosi (sia autonomo che centrale) di regolazione cardiaca e il segnale di variabilità costituisce un indicatore molto significativo di tali ritmi. D'altra parte è ormai esperienza diffusa, anche in ambito clinico, che l'irregolarità e l'imprevedibilità di questi ritmi (anche se può sembrare paradossale) sono segno di buon funzionamento dei sistemi di controllo, escludendo ovviamente i casi di aritmia, mentre un comportamento più regolare e sincronizzato può essere segno di invecchiamento o di patologia. L'introduzione di tecniche parametriche semplifica lo studio del complesso sistema cardiovascolare. Tecniche classiche di questo tipo sono già state adottate ed hanno fornito risultati importanti, in particolare per la comprensione di fenomeni come morti cardiache improvvise o attacchi ischemici. Scopo di questo lavoro è sviluppare algoritmi innovativi per lo studio dei fenomeni transitori, improvvise variazioni dello stato del sistema cardiovascolare (bilancia simpato-vagale). Si propone, in particolare lo studio di un algoritmo che realizza un modello lineare tempo variante adattativo il quale ha la prerogativa di adattare la propria capacità di inseguimento alle caratteristiche di variabilità del segnale. Per poter avviare questo studio innovativo è stato necessario sviluppare un sistema automatico di riconoscimento del complesso QRS ad alta sensibilità (numero di eventi QRS riconosciuti sul totale) e specificità (numero di falsi riconoscimenti). Nell'ultimo anno è stato migliorato l'algoritmo proposto e se ne è sviluppata una versione in linguaggio C per aumentarne la velocità. Attualmente la versione del software realizzato è in grado di funzionare in tempo reale ed è stata sottoposta ad un test utilizzando il "MIT-BIH Arrhythmia Database”. Ci si propone di sviluppare un evoluto riconoscitore di aritmie cardiache al fine di individuare tratti del segnale di variabilità cardiaca non elaborabili a causa della presenza di ritmi non sinusali. Tale presenza infatti introduce notevoli alterazioni nella stima dello spettro del segnale di variabilità cardiaca. Un primo prototipo in Matlab del riconoscitore di aritmie è in fase di sperimentazione. 1.4) Nuovi metodi di analisi per il segnale di variabilità cardiaca fetale.

M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco, F. Fedele, M. Romano Collaborazioni esterne: Clinica Villalba

L’osservazione dello stato del feto prima e durante il parto con la classica tecnica della cardiotocografia (registrazione simultanea dei segnali di ritmo cardiaco fetale – FHR – e di contrazioni uterine - UC -) è un metodo non invasivo, di semplice impiego e a basso costo, largamente utilizzato in ambiente clinico. Il suo utilizzo ha ridotto i casi di mortalità fetale migliorando la diagnostica. Gli attuali metodi di analisi del tracciato cardiotocografico sono estremamente soggettivi essendo affidati semplicemente all’ispezione visiva e quindi

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all’esperienza del personale medico. Essi permettono di estrarre solo alcune delle informazioni sullo stato del feto in esso contenute. In particolare lo studio della variabilità della frequenza cardiaca fetale (FHR) può fornire ulteriori informazioni sull'evoluzione dello stato del feto principalmente durante episodi di stress fetale (può fornire, ad esempio, informazioni circa l’adattamento del feto a condizioni di ipossia). Si intende sviluppare algoritmi innovativi per estrarre tali informazioni dal segnale cardiotocografico e in generale per rendere l’interpretazione stessa del segnale più oggettiva. La prima fase, ancora in via di ottimizzazione, è stata la realizzazione di un adeguato pre-processing del segnale digitale acquisito dal cardiotocografo adottato. I segnali di FHR e di UC sono l’uno tempo-discreto e l’altro tempo-continuo. Per consentire il loro confronto si rende necessario garantirne l’allineamento temporale; nella pratica diverse sono le tecniche adottate dai cardiotocografi per risolvere questa problematica. La più comune è quella di usare un campionamento uniforme (con la stessa frequenza di campionamento) per entrambi i segnali, ricorrendo ad un’interpolazione di ordine zero per fornire i campioni di FHR mancanti. Tale tecnica, che comporta la presenza di campioni di ritmo cardiaco falsamente ripetuti, se può essere ammissibile per l’analisi nel dominio del tempo, crea delle inaccettabili alterazioni dello spettro. Si è quindi sviluppato un algoritmo che elimina dal segnale di FHR i campioni erroneamente ripetuti e poi reinterpola il segnale con un’interpolazione lineare. Il risultato finale è un segnale di FHR allineato con quello di UC a meno della risoluzione con cui il cardiotocografo stesso fornisce i campioni. Risolto il problema presentato dall’interpolazione di ordine zero, si è posto quello di eliminare eventuali aritmie cardiache o artefatti di registrazione che possono alterare il segnale di FHR ed il suo spettro. A tale scopo si è sviluppato un apposito filtro antiaritmia. Per completare la fase di pre-processing resta da rivedere la fase di reinterpolazione (valutare se l’interpolazione lineare è quella più adatta o è preferibile sostituirla con altre metodologie). Per quanto riguarda l’analisi vera e propria del segnale cardiotocografico si stanno seguendo in parallelo due linee guida, una nel dominio del tempo e l’altra nel dominio della frequenza. Riguardo l’analisi nel dominio del tempo si sono realizzati un software per l’individuazione in tempo reale di alcuni parametri del tacciato cardiotocografico –CTG- (valore del ritmo cardiaco medio, numero di accelerazioni, numero di contrazioni, ecc.) ed uno per la segmentazione e classificazione dei segnali di FHR in tratti dalle caratteristiche omologhe, corrispondenti ai diversi stati comportamentali fetali. Si ha intenzione di ampliare il primo software includendo un riconoscitore più dettagliato delle decelerazioni (considerandone forma e durata) e di estendere il secondo con un riconoscitore automatico anche di alcune delle possibili condizioni patologiche (ad esempio tachicardia e bradicardia). Riguardo l’analisi nel dominio della frequenza si stanno considerando più aspetti, tutti miranti, comunque, ad una discriminazione tra tracciarti relativi a feti in salute e quelli di feti in condizioni di sofferenza. In particolare si è intrapresa l’analisi tempo-frequenza del segnale di FHR focalizzando l’attenzione di volta in volta su diversi intervalli frequenziali. Si è, ad esempio, analizzato come varia il lobo alle basse frequenze (centrato intorno a 0.1 HZ) in corrispondenza dei diversi stati comportamentali (in base ai risultati del riconoscitore di tipo di tracciato) e quali modificazioni ci sono alle alte frequenze (tra 0.3 e 1 Hz) in corrispondenza delle contrazioni. I risultati preliminari sono incoraggianti e pertanto si è deciso di ampliare questa linea di ricerca. Andando più in dettaglio, si pensa di approfondire l’analisi tempo-frequenza, accostando alla classica Short Time Fourier Transform (STFT), fino ad ora adottata, altri strumenti di analisi, quali, ad esempio, la Wavelet Transform e sviluppando uno studio longitudinale che ci consenta di analizzare le modificazioni che si hanno nello spettro del segnale di FHR nel corso della gravidanza. Si vuole, inoltre, realizzare una correlazione statistica tra parametri caratteristici dei tracciati CTG intrapartum e parametri indicativi dello stato di salute neonatale (pH, SpO2, peso e

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Apgar) allo scopo di determinare se esistono dei parametri CTG che riescono a predire efficacemente l’”outcome” neonatale. 1.5) Messa a punto di algoritmi per il riconoscimento della fibrillazione atriale (AF)

M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco L’interesse per gli algoritmi di riconoscimento delle tachiaritmie è, attualmente, molto alto per il ruolo che essi giocano nei sistemi di monitoraggio cardiaco e nel controllo di dispositivi di defibrillazione impiantati.. L’applicazione pratica dei sistemi di defibrillazione atriale e di interruzione delle aritmie richiede un'alta capacità degli apparati nel riconoscere le tachi-aritmie. Un mancato rilevamento dell’alterazione del ritmo può nei casi più gravi anche essere fatale mentre un riconoscimento errato può produrre uno stimolo elettrico inappropriato. Molti sistemi commerciali impiantati dichiarano di utilizzare algoritmi capaci di rivelare tachi-aritmie atriali accuratamente ma non riportano un adeguata documentazione di test effettuati nella pratica clinica. Per quanto detto precedentemente risulta chiaro come sia necessario sviluppare metodiche e strumenti per la valutazione clinica degli dei sistemi impiantati di defribillazione. La ricerca si propone di mettere a punto metodologia e tecniche per la validazione di questi sistemi nel loro normale funzionamento durante l’attività quotidiana dei pazienti. 2) ANALISI DI SEGNALI BIOMEDICI BIDIMENSIONALI (BIOIMMAGINI) M. Bracale, M. Cesarelli, A. Pepino, R. Castaldo, P. Bifulco, M. Sansone 2.1) Risonanza Magnetica funzionale.

A. Pepino Collaborazioni esterne: II Radiologia II Facolta' Medicina e Chirurgia Universita' di Napoli

“Federico II” Il principale settore di ricerca che si sta portando avanti riguarda l'esplorazione funzionale cerebrale mediante una nuova applicazione della Risonanza Magnetica Nucleare. (A. Pepino) La Risonanza Funzionale (fMRI) si basa sulla rilevazione di piccole variazioni di segnale causate dalle modificazioni del flusso ematico regionale cerebrale (rCBF) in relazione con I'attività neuronale, attraverso un tomografo per NMR ad elevato campo magnetico (uguale o maggiore di 1.5 Tesla), La Risonanza Magnetica funzionale consente l’individuazione delle strutture encefaliche “attivate” durante una stimolazione senso-motoria o cognitiva e, grazie alla assoluta mancanza di invasività ed al buon compromesso fra risoluzione spaziale (al di sotto del millimetro) e risoluzione temporale (al di sotto del secondo), presenta delle prospettive realmente innovative rispetto ai metodi Elettroencefalografici, ai Potenziali Evocati ed alle metodiche medico-nucleari (SPECT, PET). L’attività di ricerca proseguirà secondo le linee tracciate nel corso degli anni precedenti e riguarderà, in particolar modo, lo messa a punto di protocolli sperimentali per l’indagine della rappresentazione corticale dei sistemi sensoriali e cognitivi e lo sviluppo di metodologie innovative per l’elaborazione delle serie temporali di immagini funzionali. 2.2) Tecniche innovative di segmentazione regionale. M. Bracale, M. Cesarelli, A. Pepino, P. Bifulco, M. Sansone Collaborazioni esterne: Clinica Villalba Il lavoro di ricerca riguardante le tecniche innovative di segmentazione regionale, che è stato avviato negli anni precedenti e che ha portato allo sviluppo di un programma in ambiente SUN OW 3.0, sarà proseguito ed ampliato. In particolare, si prevede lo sviluppo di nuove tecniche per la rappresentazione ottimale della relazione esistente fra l’informazione funzionale estratta dalle serie di immagini fMRI (attività corticale) e l’informazione strutturale (anatomia della corteccia) contenuta in immagini ad elevata risoluzione spaziale (NMR o

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TAC). Il piano della ricerca prevede lo sviluppo e l’integrazione di software per l’elaborazione di immagini 2D e 3D (segmentazione, rendering di superficie, rendering di volume). 2.3) Analisi della Cinematica Intervertebrale tramite Sequenze di Immagini

Fluoroscopiche. M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco, M. Sansone Collaborazioni esterne:

- Università di Southampton (UK) - Neurochirurgia Facoltà Medicina e Chirurgia di Napoli “Federico II” - Neurochirurgia azienda ospedaliera Cardarelli - Clinica Villalba

Il settore di ricerca che si sta sviluppando è l’analisi cinematica intervertebrale della colonna vertebrale con metodo fluoroscopico. La ricerca si propone di sviluppare delle tecniche di analisi cinematica intervertebrale in vivo (in particolare della regione cervicale della colonna vertebrale). La cinematica intervertebrale, infatti, riflette intimamente lo stato delle vertebre stesse e del tessuto connettivo (legamenti, dischi) e può essere usata, per una migliore comprensione, individuazione e quantificazione delle varie patologie, legate ai problemi meccanici della spina dorsale. A tale scopo si utilizzano sequenze di immagini riprese durante il piegamento del paziente con apparecchiature fluoroscopiche (raggi X a basso dosaggio), potendo essere questa, tuttora, l'unica tecnica utilizzabile per uso clinico. Tale metodica, inoltre, può essere di ausilio nella valutazione pre- e post-operatoria delle protesi chirurgiche impiantate in sostituzione del disco intervertebrale (cage intervertebrali in carbonio, protesi in materiali super-elastici Ni-Ti). La difficile problematica dell’estrazione di parametri cinematici significativi è stata affrontata mediante l’elaborazione digitale delle immagini tempo-varianti volta ad un affidabile riconoscimento automatico della posizione delle vertebre. Attualmente è in atto una sperimentazione, in collaborazione con il ii policlinico universitario e con la clinica Villalba di Napoli, su soggetti volontari, sia sani sia patologici ed operati, volte alla acquisizione e all'analisi cinematica di un insieme di sequenze fluoroscopiche che nel loro insieme potranno costituire una banca dati in-vivo di notevole utilità per la valutazione dello stato fisiologico della colonna e della influenza delle protesi discali sulla mobilità intervertebrale dei segmenti adiacenti l'impianto. Futuri sviluppi sono orientati alla generazione di metodologie di analisi tridimensionale del fenomeno avvalendosi della integrazione di diverse modalità di prelievo di immagini (Fluoroscopia Digitale e Tomografia Computerizzata). 2.4) Studio della Cinematica 3D di Segmenti Ossei. M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco, M. Sansone Collaborazione esterna: Clinica Villalba Si intende sviluppare metodi ed algoritmi di analisi per lo studio 3D della cinematica dei segmenti ossei a partire da una sequenza di proiezioni 2D (fluoroscopia, radiografia) combinata con la conoscenza di un volume 3d statico (CT, MRI, ...). A tale scopo è stato necessario creare uno strumento per la generazione di proiezioni 2D a partire dai dati 3D. Per un studio preliminare di fattibilità del metodo, ci si è avvalsi dei dati 3D messi a disposizione, con regolare contratto di collaborazione, dal National Institutes of Health – National Library of Medicine di Bethesta Maryland (USA), Visible Human Project VHP. Ulteriori dati sperimentali sono stati in seguito acquisiti mediante CT spirale e fluoroscopia digitale messi a disposizione dalla clinica Villalba di Napoli. E' stato sviluppato un applicativo in Visual C++ che implementa i metodi di analisi 3d descritti. I primi esperimenti di stima dell’orientamento 3D (con dati CT) hanno fornito risultati promettenti. Tale metodica può trovare applicazioni in vari campi biomedicali tra cui la CAS (Computer Assisted Surgery) e la RTP (Radio Therapy Planning). In vista di tali applicazioni, notevole importanza assume la

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possibilità di realizzare la stima dell'orientamento tri-dimensionale in tempo reale. Per poter realizzare applicazioni eseguibili in tempo reale è necessario abbassare i tempi di calcolo, ed ottimizzare le prestazioni della ricostruzione di DRR (Digital Reconstructed Radiograph). A tale scopo è in atto una collaborazione con il dipartimento di informatica e sistemistica per la parallelizzazione degli algoritmi e la esecuzione su cluster di microprocessori interconnessi su rete lan. 2.5) Imaging Spettroscopico con Risonanza Magnetica Nucleare. M. Bracale, M. Cesarelli, P. Bifulco, M. Sansone Collaborazione esterna: Clinica Neurologia – Facoltà di Medicina Seconda Università La spettroscopia da risonanza magnetica nucleare (MRS) dell'atomo d'idrogeno (1H) consente di individuare le concentrazioni di particolari metaboliti presenti nei tessuti biologici. Tale metodo di indagine può essere di aiuto nella diagnosi e nel monitoraggio di varie patologie tra cui tumori cerebrali, epilessia, schizofrenia, demenza da aids etc… Tale analisi consente da un lato di effettuare una diagnosi affidabile, dall'altro di valutare la risposta al trattamento terapeutico. Nella ricerca effettuata sono state considerate sia le metodiche di analisi spettrale che i metodi di ricostruzione delle immagini. Gli algoritmi pre-esistenti e quelli sviluppati sono stati valutati in termini di robustezza, specificità, sensibilità, efficacia ed efficienza, nonché dal punto di vista del carico computazionale richiesto. Gli algoritmi dovranno ovviamente essere adattati per essere applicati alle sequenze di acquisizione già disponibili sulle apparecchiatura utilizzate. Particolare cura è rivolta a migliorare il riconoscimento delle componenti spettrali dei vari metaboliti, alla soppressione del segnale proveniente dall'acqua e dai grassi, e ad aumentare la risoluzione spaziale ottenibile senza però aumentare i già lunghi tempi di acquisizione. Notevole importanza assume inoltre il problema della rappresentazione dei risultati. Le mappe metaboliche sono infatti caratterizzate da una bassa risoluzione spaziale: pertanto risulta difficoltosa la ricerca di una corrispondenza con le mappe anatomiche ad alta risoluzione. Tale corrispondenza può essere ricercata con tecniche di interpolazione (cubica, bicubica) e image processing. Saranno sviluppate modalità user-friendly di presentazione dei dati, con eventuale aggiunta di informazioni 3D accanto alle 2D. 3)TELEMEDICINA E SISTEMI DI TELESUPPORTO PER LA CURA E LA

RIABILITAZIONE M.Bracale, M.Cesarelli, A.Pepino , R.Castaldo, P.Bifulco, M.Sansone Il concetto innovativo introdotto dalla Telemedicina e' la possibilità di un ristretto numero di medici, organizzati in una centrale, di controllare lo stato di salute di pazienti che per svariati motivi, (anziani, disabili, portatori di handicap) hanno difficoltà a recarsi presso le strutture sanitarie. Il telesupporto o telemonitoraggio, consente quindi, come dice il termine stesso, di sottoporre il paziente a controlli a distanza; un sistema del genere offre numerosi vantaggi che vanno dal miglioramento dell'assistenza alla riduzione dell'affollamento presso i centri specialistici ed infine la riduzione della spesa per trasporti di emergenza spesso ingiustificati. Tra l'altro il recente piano sanitario nazionale ha riproposto quale elemento ad alta priorità di intervento, il problema della assistenza domiciliare, evidentemente ciò rappresenta un ulteriore elemento di stimolo allo sviluppo di applicazioni di tele-consulto tele-monitoraggio etc. Per questo risulta di vitale importanza lo sviluppo di sistemi che permettano l’accesso e la distribuzione delle informazioni mediche attraverso le reti di collegamento pubbliche sia analogiche che digitali (ISDN) I campi applicativi sono diversi e vanno dalla cardiologia, nefrologia, neurologia ostetricia etc.. In tutti questi settori sarà necessario quindi individuare le specifiche applicazioni per le

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quali non e' necessaria una diretta presenza del medico presso il malato o che comunque in alternativa valorizzino figure professionali oggi sottoutilizzate quali ad es. i medici di base e i medici di guardia medica.. Nell’anno in corso sulla scorta di quanto già avviato negli anni precedenti verranno ulteriormente sviluppati I programmi di ricerca relativi allo sviluppo si sistemi telematici in ambito sanitario. I temi specifici affrontati saranno: 3.1 ) Progetto Isole. M.Bracale, M.Cesarelli, A.Pepino , P.Bifulco Collaborazione esterna: ASLNA2 Nell'ambito del Progetto Isole è stato realizzato un sistema per il video-teleconsulto cardiologico, radiologico e di medicina generale tra le isole di Ischia e Procida con i più grandi e attrezzati ospedali di Pozzuoli e Giugliano (ASL Napoli2). Altre postazioni di telemedicina sono attive presso l'Istituto di Chirurgia Vascolare del II Policlinico e presso la clinica privata Villalba, fornendo un consulto con esperti nel campo cardiovascolare e nel trattamento di pazienti portatori di pacemaker. Vi è poi un collegamento con il Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni che garantisce un supporto tecnico-organizzativo. Il sistema di telemedicina è stato progettato e realizzato per dare una risposta alle esigenze sanitarie delle isole che si trovano per loro natura in una situazione di difficile interconnessione fisica con i grandi o più attrezzati ospedali della terraferma. Il Progetto Isole costituisce un esperienza pilota per il servizio di Telemedicina per l’Emergenza. Lo scopo principale è quello di fornire un consulto sanitario professionale ed altamente specializzato ("second opinion") ad aree geografiche isolate o difficilmente raggiungibili (non necessariamente isole), in tempo reale. Lo scopo del secondo livello di consultazione è anche quello di ridurre al minimo i tempi di intervento che sono determinanti nel trattamento di patologie quali l'infarto (teleconsulto cardiologico + elettrocardiografi portatili) o gravi traumi (teleconsulto radiologico). Inoltre il secondo livello di consultazione può evitare trasferimenti non necessari che sguarniscano i presidi in caso di reali necessità. Il sistema di telemedicina garantisce dunque un servizio sanitario più efficiente e ramificato sul territorio ad un costo decisamente contenuto. Recentemente è stata avviata una convenzione tra l'Università di Napoli "Federico II" e la ASL Napoli2 per una consulenza nell'ambito delle attività di Telemedicina. La consulenza sarà fornita dall'Unità di Bioingegneria del Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni dell’Università "Federico II" e riguarderà sia il supporto all'organizzazione di detta attività sia la valutazione dell’impatto della tecnologia riguardante la Telemedicina (Technology Assessment) nell’organizzazione moderna dei Servizi Sanitari, anche alla luce di quanto avviene nel mondo ed in particolare in Europa. 3.2 ) Metodologie client-server per l’accesso a banche dati tramite rete INTERNET M.Bracale, A.Pepino Sviluppo di metodologie client-server per l’accesso a banche dati tramite rete INTERNET. In questo ambito le problematiche principali riguardano lo sviluppo di clients avanzati che permettono la consultazione della banca dati attraverso I normali browser distribuiti comercialmente e la messa a punto di sistemi di sicurezza sia per l’accesso che per la riservatezza delle informazioni basati anche sull’impiego di chip-cards. (M.Bracale, A.Pepino) 3.4 ) Sviluppo di sistemi di home care per il controllo portatori di pacemaker. M.Bracale, A.Pepino, R.Castaldo, P.Bifulco Collaborazioni esterne: Clinica Villalba La ricerca si propone di sviluppare sistemi basati anche su prodotti commerciali per il controllo a distanza di pazienti portatori di pacemaker di tipo tradizionale o cardioversori di

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tipo atriale. La ricerca industraile e il mercato offrono diversi dispositivi impiegabili per il rilievo del segnale, tuttavia ancora molto rimane da fare per la gestione delle centrali di ascolto e soprattutto sulla definizione dei protocolli di impiego mirati a specifiche problematiche di tipo clinico. Si sta conducendo una ricerca in collaborazione con la Casa di Cura "Clinica Villlaba" e con la collaborazione della "Hewlett & Packard" div. Medicali. 4) VALUTAZIONE DELL’IMPATTO DELLA TECNOLOGIA NEL SETTORE MEDICALE

(MEDICAL TECHNOLOGY ASSESSMENT) M.Bracale, M.Cesarelli, P.Bifulco Il “Medical Technology Assessment” è un insieme di metodi per la valutazione dei costi e dell’impatto delle nuove tecnologie applicate alla sanità. Questi metodi sono classicamente utilizzati nella valutazione di nuovi farmaci e terapie, ma possono essere proficuamente utilizzati per valutare l’impatto delle applicazioni telematiche in medicina. Scopo di questa ricerca è fare il punto sullo stato dell’arte dell’applicazione di queste metodologie anche a livello internazionale e valutare le più promettenti in situazioni reali come quelle che si vanno sviluppando nel nostro territorio (Regione Campania - Azienda Sanitaria Locale n. 2 Pozzuoli).Il settore del Technology Assesment potrebbe avere dignità assestante. Contratti di Ricerca in atto finanziati da Enti Esterni Titolo: Protocolli di Assistenza Telematica Domiciliare per soggetti anziani, disabili e a

rischio. Responsabile: M.Bracale Ente finanziatore: Regione Campania Titolo: Sviluppo di un sistema di teleassistenza per i portatori di PaceMaker Responsabile: M.Bracale Ente finanziatore: Regione Campania Titolo: Analisi delle immagini RM Spettroscopiche e funzionali Responsabile: M.Bracale Ente finanziatore: MIUR (PRIN) Titolo: Telemedicina per l'Emergenza: Progetto Isole Responsabile: M.Bracale Ente finanziatore: ASL NA 2 Titolo: Telemedicina per i Cittadini Azione Concertata Europea e G7 Responsabile: M.Bracale Ente finanziatore: Unione Europea

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2 - DISPOSITIVI, MICROELETTRONICA – OPTOELETTRONICA

1) DISPOSITIVI DI POTENZA A SUPERGIUNZIONE A.M. Luciano, E. Napoli, P. Spirito, A.G.M. Strollo Collaborazioni: Univ. di Salerno, Univ. di Pisa, ST-Microelectronics (Catania) L'attività di ricerca si focalizzerà sullo sviluppo di modelli analitici dei dispositivi a Supergiunzione e sullo studio di diodi PiN che utilizzino il controllo locale del lifetime. I dispositivi di potenza contengono una regione di semiconduttore, generalmente epitassiale, di spessore elevato e molto poco drogata. Tale regione e' necessaria per permettere al dispositivo di sopportare senza rompersi la tensione inversa. Conseguentemente, la resistenza ON dei dispositivi di potenza unipolari cresce significativamente con la tensione di bloccaggio. Recentemente e' stato proposto un nuovo tipo di dispositivo che migliora decisamente il compromesso tra tensione di rottura e caduta di tensione nello stato ON per i dispositivi unipolari. La regione che sopporta la tensione inversa di questa nuovi dispositivi e' di tipo "SuperJunction" ed e' composta da regioni N e regioni P (dette "pillars") molto drogate, alternate ed allineate parallelamente al flusso della corrente. La regione di tipo P non contribuisce alla conduzione diretta ma e' essenziale per ottenere un'adeguata tensione di rottura nonostante l'elevato drogaggio della regione N. Infatti, nello stato OFF si forma una regione svuotata lungo la giunzione verticale P-N che svuota totalmente il dispositivo. La distribuzione del campo elettrico e' fortemente bidimensionale (2D). Una spiegazione semplificata del funzionamento del dispositivo si ha immaginando che le cariche nelle regioni N e P si compensano una con l'altra e che le pillar siano molto sottili. In questa ipotesi il campo elettrico è totalmente piatto. La tensione di breakdown non dipende dal drogaggio dei pillar ma solo dallo spessore del dispositivo. In questo modo, mantenendo inalterata la tensione di rottura è possibile ridurre la resistività della N pillar, e poiché, nello stato ON la corrente fluisce dal canale del MOS al drain N+ attraverso la N pillar, gli SJ-power MOS permettono un significativo miglioramento della caduta ON. A fronte delle ottime prestazioni dei dispositivi a supergiunzione, non è stato ancora presentato un completo modello analitico della tensione di rottura e del compromesso tra caduta ON e tensione di rottura. Le formule semplificate presentate in alcuni lavori sono infatti inaffidabili poiché basate su approssimazioni monodimensionali. Il lavoro tenderà al raggiungimento dei seguenti risultati. Definizione di un modello analitico bidimensionale della tensione di rottura di un dispositivo a supergiunzione. Il modello analizzerà le differenze con i precedenti modelli monodimensionali e dovrà essere in grado di prevedere la tensione di rottura delle strutture a supergiunzione. Inoltre si cercheranno delle formule analitiche per la stima della tensione di rottura. Si analizzerà in oltre l'applicabilità della tecnica Supergiunzione a diodi di tipo Merged PiN Schottky chiamati diodi SJ-MPS (Super Junction Merged PiN Schottky diodes), formati dal parallelo di un diodo PiN ed un diodo Schottky su un epilayer a supergiunzione. I recenti miglioramenti nel campo dei dispositivi a tre terminali ha reso sempre più urgente lo sviluppo di diodi efficienti, veloci ed a bassa caduta di tensione diretta. Nel corso dell'anno si studieranno delle tecniche di progetto innovative che utilizzino il controllo locale del lifetime per l’ottimizzazione delle prestazioni dei dispositivi di potenza. Tale attività di ricerca e’ svolta in stretta collaborazione con la ST-Microelectronics di Catania. L'attenzione sarà rivolta allo studio di una tecnica recentemente proposta che consente di controllare il tempo di vita non solo in direzione assiale, ma anche lungo la direzione trasversale del dispositivo. Simulazioni numeriche bidimensionali ed analisi mixed-mode saranno utilizzate per la valutazione dell'efficienza di questa nuova tecnica di controllo del lifetime. Le conoscenze acquisite saranno inoltre applicate allo studio di IGBT veloci ed a bassa

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caduta di tensione diretta. 2) PROGETTO DI CIRCUITI DIGITALI IN TECNOLOGIA CMOS D. De Caro, E. Napoli, P. Spirito, A.G.M. Strollo, Collaborazioni: ST-Microelectronics (Agrate), IPM. L’attività di ricerca sarà rivolta allo studio di flip-flop a bassa dissipazione di potenza. Oggetto di studio saranno i flip-flop di tipo DET (Double Edge Triggered) ed i flip-flop gated. In un flip-flop gated l'ingresso del flip-flop è disattivato se l'ingresso del flip-flop non ha avuto transizioni. In questo modo è possibile ridurre la dissipazione di potenza se la switching activity del segnale di ingresso è sufficientemente bassa. Saranno analizzate due tecniche per la riduzione di potenza del flip-flop. La prima tecnica e' denominata doppio gating, ed applica il gating separatamente al latch master ed al latch slave. La seconda tecnica invece utilizza una sola logica di gating per l'intero flip-flop. La logica di gating in questo secondo caso è sequenziale ed è basata sull'utilizzo di una porta NC2MOS. Le due tecniche saranno confrontate in termini di potenza dissipata, velocita' ed occupazione di area di silicio mediante simulazioni numeriche che tengano conto anche dei parametri parassiti. I flip-flop saranno poi confrontati con i flip-flop di tipo DET. In un flip-flop di tipo DET entrambi i fronti del clock sono utilizzati per trasferire i dati dall’ingresso all’uscita. In questo modo, a parità di dati processati, un sistema che utilizzi i flip-flop di tipo DET usa una frequenza di clock dimezzata rispetto ad un sistema che sfrutta i flip-flop tradizionali. Un’analisi approssimata mostra come, in questo modo, sia possibile risparmiare sino al 50% della potenza dissipata dalla circuiteria del clock. Nella realtà i vantaggi delle strutture di tipo DET sono sensibilmente minori, infatti, i flip-flop di tipo DET sono più complessi rispetto ai flip-flop sensibili ad un singolo fronte del clock, con conseguente aumento delle capacità parassite, dei nodi interni e, quindi, della dissipazione di potenza.

3) INTERAZIONI ELETTRO-TERMICHE IN DISPOSITIVI DI POTENZA G. Breglio, V. d'Alessandro, A. Irace N, Rinaldi, P. Spirito Collaborazioni: ST-Microelectronics (Catania), Univ. Pisa. In questi ultimi anni, presso i nostri laboratori, sono stati sviluppati codici numerici per la simulazione di instabilità elettro-termiche ed innovativi sistemi di caratterizzazione sperimentali per il rilievo delle mappe di temperatura dinamiche sulla superficie di dispositivi elettronici di potenza. Grazie alla disponibilità di questi due strumenti, oggi abbiamo un completo tool per analizzare e progettare nuove strutture elettroniche che possano meglio gestire le limitazioni dovute alle instabilità elettro-termiche, riducendole. Il sistema sperimentale che attualmente utilizziamo, basato su di un sensore IR in InAn, permette di ottenere mappe di temperatura su di una superficie di 5cmX5cm con una risoluzione inferiore a 10e-6m, di dinamiche con risoluzioni di 10e-6s con una risoluzione di temperatura di 0.1°C. Questo apparato, perfettamente adatto a studiare le instabilità elettro-termiche in dispositivi di potenza durante le commutazioni, per definire in maniera non distruttiva le FBSOA (area di sicurezza in polarizzazione diretta), a breve verrà affiancato da un nuovo sistema di rilievo, che grazie ad una migliore risoluzione temporale (1e-6s), sarà capace di rilevare le dinamiche di temperatura anche durante gli spegnimenti di dispositivi MOS su carichi induttivi (UIS). E’ questo un tema particolarmente sentito dalle industrie del settore. L'analisi accurata del comportamento elettrotermico dei dispositivi e circuiti a stato solido può essere effettuata solo attraverso appositi programmi di simulazione in grado di valutare la distribuzione di temperatura prodotta dalla potenza dissipata dai dispositivi. I codici numerici

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per la simulazione elettro-termica che abbiamo sviluppato si basano su due diversi e complementari approcci. Il primo, basato su di un approccio agli elementi finiti sia per la descrizione della parte elettrica che della parte termica, è oggi utilizzato per analizzare l’influenza di parametri elettrici e di lay-out sulle dinamiche di hot-spot in moderni dispositivi a celle MOS. Il secondo, che prevede una descrizione analitica dei fenomeni di flusso termico basata sulla trasformata di Kirchoff, promette di descrivere la singola sorgente di calore in volume e profondità nel chip e di ridurre i tempi di calcolo senza inficiare l’attendibilità. Si intende utilizzare questo approccio per valutare l'effetto dei diversi parametri geometrici (dimensioni del dispositivo e del substrato) e fisici sulle proprietà termiche del dispositivo. Quest’ultimo approccio, così come il sistema di rilievo delle temperature “veloce” sarà anche utilizzato nello studio di principio delle instabilità termiche che possono degradare le prestazioni dei dispositivi elettronici a