Programma Corso monodisciplinare di Bioingegneria e biomeccanica delle attività motorie e sportive
Modulo: NOZIONI DI BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA APPLICATA ALLE SCIENZE MOTORIE
SSD ING-INF/06
(5 CFU, 40 ore)
Docente: Mario Gervasio
Obiettivi formativi
Acquisizione ed analisi di segnali per le scienze motorie.
In particolare:
a) fornire le conoscenze di base sull’acquisizione ed analisi spettrale di segnali e sul concetto di filtraggio;
b) fornire le conoscenze dei principali metodi e strumenti di misura;
c) applicare le conoscenze alla caratterizzazione dinamica di sistemi;
d) esaminare una serie di casi studio relativi a problemi di interesse delle scienze motorie: Segnali biologici - elettrocardiogramma, elettromiogramma, blinking oculare. Valutazione della stabilità umana con una piattaforma stabilometrica, anche sotto l’effetto di perturbazioni. Indagine optocinetica.
Le competenze acquisite consentono di:
a) progettare una campagna di acquisizione e successiva elaborazione dei dati finalizzata alla caratterizzazione del sistema oggetto di misura e alla definizione del modello concettuale (dalle misure all’identificazione della funzione di trasferimento - modello);
b) determinare, per una classe di problemi di interesse delle scienze motorie, il metodo di misura e/o di analisi del segnale più adatto alla soluzione, e progettare la relativa acquisizione ed elaborazione dati.
Programma di insegnamento
Analisi del segnale. Quantificazione dei movimenti. Dal movimento al segnale. Segnali continui. Serie temporali. Analisi spettrale. Cenni di statistica. Filtri. La teoria del filtraggio. Distinzione fra amplificatori e sensori ideali e reali. Il sensore per l’acquisizione dati come inevitabile filtro. Strumenti di misura. Panoramica sui principali strumenti di misura. In particolare, misura del movimento: estensimetri, velocimetri ed accelerometri. La piattaforma stabilometrica. Caratterizzazione, calibrazione e taratura di sensori. Pianificazione di una campagna di acquisizione dati. Scelta del sensore e del sistema di acquisizione, teorema del campionamento. Rapporto fra segnali continui e discreti. Il problema dell’alias. Trasmissione del dato. Telemetria. Ambienti interattivi di analisi open source. Scilab, R, e relative librerie liberamente disponibili. Grafici ed analisi dei segnali acquisiti. Metodi di misura e applicazioni bioingegneristiche. Sensori, acquisizione, analisi e modellazione dei dati. Esempi applicativi.
Segnali biologici: elettrocardiogramma, elettromiogramma. Il blinking oculare. Valutazione della stabilità umana, anche sotto l’effetto di perturbazioni. Indagine optocinetica. Aspetti pratici e applicativi nell’analisi e interpretazione delle misure per scopi bioingegneristici.