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Lingua Insegnamento:
ITALIANO
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Testi di riferimento:
Slides del Corso e materiale di letteratura scientifica.
Testo suggerito
Sensori per misure biomediche
De Rossi Danilo - Ahluwalia Arti - Mazzoldi Alberto - Pede Danilo - Scilingo Enzo Pasquale
https://www.patroneditore.com/volumi/9788855527644/sensori-per-misure-biomediche
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Obiettivi formativi:
Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza approfondita dei principi fisici e chimici, nonché delle tecnologie che rendono possibile la realizzazione di sensori per la strumentazione biomedica. Gli studenti impareranno a valutare e determinare quali tipi di sensori e trasduttori sono più appropriati per specifiche applicazioni biomediche, sviluppando la capacità di comprendere e conformarsi alle specifiche tecniche richieste per questi dispositivi.
Un altro obiettivo fondamentale è insegnare come i trasduttori possono essere connessi e utilizzati nelle varie apparecchiature biomediche. Gli studenti esploreranno i metodi di connessione e integrazione dei trasduttori, acquisendo una chiara comprensione del loro funzionamento all'interno dei dispositivi medici.
Il corso mira inoltre a fornire gli strumenti necessari per stimare il livello di affidabilità atteso dalle varie strutture e applicazioni di sensori, permettendo agli studenti di valutare l'affidabilità e la durata dei sensori in diverse condizioni operative e di analizzare i fattori che possono influenzarne le prestazioni.
Gli studenti saranno introdotti ai concetti fondamentali e ai principali strumenti per la realizzazione della strumentazione biomedica. Saranno anche formati nell'uso degli strumenti di ricerca scientifica, nella lettura e scrittura di un paper scientifico e nell'uso di database quali SCOPUS, PUBMED e Google Scholar. L'uso dell'intelligenza artificiale generativa per compiti didattici e di apprendimento sarà parte integrante del corso, preparando così gli studenti a sfruttare le tecnologie emergenti nel campo della biomedicina.
In sintesi, al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:
Conoscere i principi fisici e chimici e le tecnologie alla base dei sensori per la dispositivi medici diagnostici.
Determinare i tipi di sensori e trasduttori più appropriati per specifiche applicazioni biomediche.
Comprendere e conformarsi alle specifiche tecniche dei sensori utilizzati in ambito biomedico.
Conoscere le modalità di connessione e l'utilizzo dei trasduttori nelle apparecchiature biomediche.
Stimare il livello di affidabilità atteso dalle varie strutture e applicazioni di sensori.
Apprendere i concetti fondamentali e gli strumenti per la realizzazione della strumentazione biomedica.
Utilizzare strumenti di ricerca scientifica, leggere e scrivere paper scientifici, e utilizzare database accademici come SCOPUS, PUBMED e Google Scholar.
Sfruttare l'intelligenza artificiale generativa per i compiti didattici e di apprendimento.
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Prerequisiti:
Principi di Biochimica e Chimica delle supercifi.
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Metodi didattici:
Il corso utilizza un approccio didattico diversificato che comprende lezioni frontali, seminari e lavoro di gruppo.
Le lezioni frontali forniscono la base teorica del corso, presentando i concetti fondamentali e le nozioni chiave della bioelettronica e dei dispositivi diagnostici innovativi in medicina.
I seminari, tenuti da ricercatori ed esperti del settore, permettono agli studenti di approfondire le ultime ricerche e innovazioni tecnologiche, offrendo la possibilità di interagire direttamente con professionisti del campo.
Il lavoro di gruppo incoraggia la collaborazione e l'applicazione pratica delle conoscenze acquisite. Gli studenti, organizzati in gruppi, svilupperanno progetti su tematiche specifiche e presenteranno i loro risultati alla classe, favorendo il confronto e la discussione.
Questi metodi didattici combinati garantiscono un apprendimento dinamico e interattivo, preparando gli studenti a affrontare le sfide nel campo della bioelettronica e dei dispositivi diagnostici innovativi in medicina.
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Modalità di verifica dell'apprendimento:
Il Corso prevede delle prove assegnate singolarmente e di gruppo e una verifica di medio termine.
Le prove saranno incentrate su una revisione e discussione di un progetto di gruppo durante il semestre, con esposizione e discussione in aula. Questo progetto di gruppo permetterà agli studenti di applicare le conoscenze acquisite e di sviluppare competenze pratiche e collaborative.
L'esame finale consiste in una prova scritta e orale basata sulle tematiche del Corso.
Parte integrante del Lavoro di esame è un progetto sviluppato su una tematica a scelta dello studente tra una rosa di argomenti proposti. Per l'esame, lo studente dovrà redigere un abstract del lavoro e preparare una presentazione. La presentazione dovrà includere una revisione critica di almeno 5 lavori della letteratura scientifica pertinenti alla tematica scelta. Tutto il materiale da produrre e le modalità di esame saranno convenuti e discussi preventivamente con il docente.
Questa modalità di verifica dell'apprendimento consentirà agli studenti di dimostrare la loro capacità di approfondire un argomento specifico, di analizzare criticamente le fonti scientifiche e di presentare i loro risultati in modo chiaro e convincente.
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Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile:
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
Il corso inizia con un'introduzione generale alla bioelettronica, coprendo la storia, l'evoluzione e l'importanza di questo campo nella medicina moderna. Gli studenti esploreranno cosa sia un sensore, comprendendo i parametri fisici e chimici di interesse biomedico, e analizzeranno esempi pratici di applicazioni cliniche.
Successivamente, il corso si focalizza sui fondamenti delle misurazioni biomediche. Verranno approfonditi i principi di misura, le tecniche utilizzate e gli strumenti impiegati, con particolare attenzione all'accuratezza, alla precisione e alla ripetibilità delle misurazioni.
Il modulo sui sensori fisici esplora diverse tipologie di sensori, inclusi i sensori di temperatura e quelli meccanici per la misurazione di forza e deformazione. Gli studenti impareranno i principi di funzionamento di questi sensori e le loro applicazioni cliniche.
Il corso prosegue con un approfondimento sui sensori chimici, trattando i principi di base e le diverse tipologie utilizzate in biomedicina. Saranno esaminate le applicazioni di questi sensori nella diagnosi e nel monitoraggio delle condizioni mediche.
Un modulo specifico è dedicato agli elettrodi e ai biosensori. Gli studenti studieranno i vari tipi di elettrodi per la rilevazione dei biopotenziali e i meccanismi di funzionamento dei biosensori, esplorando le loro applicazioni cliniche.
Si passerà poi a discutere diverse tipologie di biosensori, come gli immunosensori e i sensori enzimatici. Verranno analizzati i principi di funzionamento, le tecniche di rilevazione e le applicazioni cliniche di questi sensori. Inoltre, saranno introdotti i sensori basati su OECT (Organic Electrochemical Transistor) e FET (Field-Effect Transistor).
Il corso si conclude con un modulo sui dispositivi innovativi, esplorando le tecnologie e le tecniche di progettazione di dispositive diagnostici da laboratorio e portatili, con un focus anche su dispositivi indossabili e impiantabili. Gli studenti apprenderanno le applicazioni cliniche e i vantaggi offerti da questi dispositivi.
Infine, il corso include lezioni sull'uso degli strumenti di ricerca scientifica, la lettura e scrittura di paper scientifici, e l'utilizzo di database come SCOPUS, PUBMED e Google Scholar. Sarà inoltre trattato l'uso dell'intelligenza artificiale generativa per supportare i compiti didattici e l'apprendimento, preparandosi così a sfruttare le tecnologie emergenti nel campo della biomedicina.
Modulo 1: Introduzione alla Bioelettronica
Questo modulo introduce i concetti generali della bioelettronica, esaminando la storia, l'evoluzione e l'importanza della bioelettronica in medicina. Vengono discussi cosa siano i sensori e quali siano i parametri fisici e chimici di interesse in ambito biomedico, con esempi di applicazioni cliniche. Saranno inoltre trattati l'uso degli strumenti di ricerca scientifica, la lettura e scrittura di un paper scientifico, e l'uso di database quali SCOPUS, PUBMED, e Google Scholar. Si esplorerà anche l'uso dell'intelligenza artificiale generativa per compiti didattici e di apprendimento del corso.
Modulo 2: Fondamenti di Misure in Ambito Biomedico
In questo modulo, gli studenti esploreranno i principi delle misurazioni biomediche, le tecniche di misura e gli strumenti utilizzati. Sarà data particolare attenzione all'accuratezza, alla precisione e alla ripetibilità delle misurazioni.
Modulo 3: Sensori Fisici
Il modulo si concentra sui vari tipi di sensori fisici, come i sensori di temperatura e i sensori meccanici per la misurazione di forza e deformazione. Gli studenti impareranno i principi di funzionamento e le applicazioni cliniche di questi sensori.
Modulo 4: Sensori Chimici
Questo modulo tratta i principi di base e le tipologie dei sensori chimici utilizzati in biomedicina. Saranno esplorate le applicazioni dei sensori chimici nella diagnosi e nel monitoraggio delle condizioni mediche.
Modulo 5: Elettrodi e Biosensori
Gli studenti studieranno i vari tipi di elettrodi utilizzati per la rilevazione dei biopotenziali e i meccanismi di funzionamento dei biosensori. Il modulo coprirà anche le applicazioni cliniche di questi dispositivi.
Modulo 6: Tipologie di Biosensori
Questo modulo si concentra su specifiche tipologie di biosensori, come gli immunosensori e i sensori enzimatici. Saranno discussi i principi di funzionamento, le tecniche di rilevazione e le applicazioni cliniche di questi sensori. Verranno inoltre introdotti i sensori basati su OECT (Organic Electrochemical Transistor) e FET (Field-Effect Transistor).
Modulo 7: Dispositivi Innovativi
Il modulo finale esplora i dispositivi diagnostici da laboraotrio, portatili, indossabili e impiantabili. Gli studenti impareranno le tecnologie e le tecniche di progettazione e realizzazione di questi dispositivi, con particolare attenzione alle loro applicazioni cliniche e ai vantaggi offerti.
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