Ambiti e metodologie di ricerca

 

I principali ambiti di ricerca della U.R. sono tutti riconducibili all’area della Bioingegneria e in particolare riguardano:

  • Biomeccatronica: metodi e strumenti di progettazione meccatronici e biomeccatronici di macchine, sistemi robotici e microsistemi
  • Biorobotica: sistemi robotici per applicazioni alla medicina e alla biologia, anche bioispirati
  • Neuroingegneria e neurorobotica: sistemi bionici, interfacce neurali e piattaforme robotiche per la ricerca in neuroscienze
  • Valutazione e gestione delle tecnologie biomediche: Health Technology Assessment, Gestione Progetti, Gestione della Ricerca Biomedica

I principali ambiti di applicazione riguardano i seguenti campi specifici:

  • Bioingegneria della riabilitazione:
    • Metodi e Sistemi per la terapia motoria Robot-Assistita
    • Valutazione Funzionale
    • Ausili tecnologici per la vita indipendente e il reinserimento lavorativo
    • Protesi di arto superiore
    • Interfacce uomo-macchina adattative e multimodali per terapia motoria e ausili tecnologici
  • Robotica Chirurgica:
    • Micro-robot endoscopici
    • Strumenti meccatronici per applicazioni urologiche
    • Interfacce aptiche altamente reversibili con ampio spazio di lavoro
    • Metodi e strumenti di restituzione di un feedback aptico
    • Architetture di controllo teleoperato
    • Valutazione clinica e socio-economica di dispositivi per chirurgia robot-assistita
  • Biomicrostemi:
    • Nuovi attuatori per la Biorobotica basati su fenomeni chimici ed elettrocinetici
    • Sensori miniaturizzati per applicazioni in Biorobotica
    • Micro-interfacce invasive per la comunicazione bidirezionale tra sistemi robotici, protesici e biologici
    • Piattaforme microfluidiche basate su soft-litografia e elettrocinetica
  • Neuroingegneria e Ingegneria del Neurosviluppo:
    • Studio e modellazione del controllo motorio umano
    • Studio e modellazione delle patologie del sistema nervoso, al fine di migliorare la valutazione clinica e guidare la terapia
    • Definizione di strumenti e metodi per l’analisi quantitativa del comportamento umano durante il neurosviluppo
    • Studio delle alterazioni neurosviluppo
    • Progettazione di nuovi componenti e sistemi meccatronici e robotici applicati allo studio in condizioni ecologiche di bambini a sviluppo tipico e non, o di modelli animali
    • Studio dei gesti in bambini a sviluppo tipico e in bambini con disturbi dello spettro autistico.

L’U.R. opera in stretta collaborazione con la Facoltà di Medicina e Chirurgia e con il Policlinico Universitario Campus Bio-Medico, per ideare, sviluppare e validare soluzioni innovative per la medicina, per la vita sana e l’invecchiamento attivo (healthy living and active ageing) ed in generale per il miglioramento della qualità della vita dei cittadini. Tali soluzioni devono essere basate su tecnologie biomediche caratterizzate da elevata sicurezza, affidabilità, robustezza e accettabilità, sulla base di un approccio progettuale centrato sulla persona  e sull’interazione persona-macchina.

Collaborazioni con altri Centri di Ricerca

  • Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa
  • Ecole Polytechnique Fédérale Lausanne
  • Technische Universiteit Delft
  • Universiteit Twente
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche
  • University of Aalborg
  • Massachussetes Institute of Technology – Department of Mechanical Engineering
  • Technische Universitaet Muenchen
  • Universidad Miguel Hernández
  • Budapesti Muszaki Es  Gazdasagtudomanyi Egyetem
  • Uiverza V Ljubiani
  • Stiftung Frankfurt Institute for Advanced Studies
  • University of Ulster
  • Aberystwyth University
  • Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana
  • University of Pittsburgh
  • Centro Protesi INAIL di Vigorso di Budrio
  • Università di Friburgo
  • Fraunhofer IBMT
  • Nanyang Technological University , Singapore
  • Fondazione Bruno Kessler - Trento
  • New York University
  • Fondazione S. Lucia – Roma
  • Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Boston
  • Università degli Studi di Cagliari
  • Politecnico di Milano
  • Scuola Internazionale Superiore di studi avanzati di Trieste

Brevetti

 

  • Dispositivo per terapia motoria dell'arto superiore, D. Accoto, E. Cecchini, E. Guglielmelli, M. Orsini, F. Torchiani L. Zollo, brevetto ITA n°1388838 (titolare: UCBM)
  • Modulo di interfaccia aptica, D. Accoto, E. Cecchini, E. Guglielmelli, brevetto ITA n° 1399399 (titolare: UCBM)
  • Dispositivo e metodo di locomozione particolarmente idonei per applicazioni endoscopiche, D. Accoto, S. Passanisi, brevetto ITA n°1397408, domanda USA 20130324796 (titolare: UCBM)
  • Dispositivo e metodo per adesione controllata su substrato umido. D. Accoto, C. Esposito, M. T. Francomano, brevetto 0001409811, domanda EP2806817, domanda USA 20140353158, WO2013111076 (titolare: UCBM)
  • Dispositivo robotico per l’assistenza e la riabilitazione degli arti inferiori. D. Accoto, G. Carpino, M. Di Palo, S. Galzerano, E. Guglielmelli, F. Sergi, N. L. Tagliamonte, IT1414072, EP2906172, WO2014057410,  , BR1120150079733, CA2887671, CL895-2015, CN201380056480.7, IL238211, MX/a/2015/004478, RU2015117490, SG11201502765W, KR 10-2015-7012174, USA 14/434124 (titolare: UCBM)
  • Dispositivo per miscelare sangue ricco in piastrine con una soluzione polimerica, V. Denaro, R.Papalia, G. Vadalà, D. Accoto, A. Sudano, domanda ITA RM2014000190 (titolare: UCBM)
  • Dispositivo per esercizi di stretching D. Accoto, G. Cargnello, F. de Angelis, E. Guglielmelli, brevetto ITA 0001404655 (titolare: Ortopedia Italia srl)
  • Generatore di forza costante ad intensità regolabile, D.Accoto, G. Carpino, N.Tagliamonte, A.Sudano, A.Alessi, domanda ITA RM2014A000017 (titolare: Meccanica Biomedica srl)
  • Dispositivo per il campionamento della superficie oculare mediante imprinting, A. Micera, L. Zollo, B. Balzamino, I. Ghezzi, R. Sgrulletta , IT102015000008750 (titolari:  UCBM e Fondazione G. B. Bietti)

Laboratori

Robotica Biomedica e Biomicrosistemi (PRABB, -1)

Il Laboratorio di Robotica Biomedica e Biomicrosistemi dispone delle seguenti dotazioni tecnologiche:

  • Bioingegneria della riabilitazione:
    • Dispositivo robotico planare per la riabilitazione dei distretti di spalla e gomito (CBM-Motus)
    • Mano biomeccatronica per uso protesico (Prensilia, IH2 Azzurra)
    • Mano robotica antropomorfa(DLR/HIT hand II)
    • Prototipi di attuatori e giunti robotici a cedevolezza intrinseca (series/parallel elastic actuators)
    • Oggetti sensorizzati per l'analisi biomeccanica della presa
    • Braccio antropomorfo (Kuka, Lightweight robot)
  • Robotica Chirurgica:
    • Prototipo di capsula ingoiabile con capacità di locomozione nel tratto intestinale
    • Sistema teleoperato costituito dal braccio robotico Kuka e dall’interfaccia aptica Novint Falcon per chirurgia minimamente invasiva
  • Biomicrostemi:
    • Sensori di scivolamento ad effetto termico
    • Micro-capsule per infusione controllata di farmaci
    • Elettrodi microfabbricati per interfacce neurali invasive
    • Superfici micropatternate con proprietà di adesione modulabili
    • Simulatore per infusione intracranica di farmaci
  • Robotica bioispirata:
    • Prototipo di pesce robot con propulsione carangiforme
    • Prototipo di ape robot
  • Bioingegneria del neurosviluppo:
    • Sensori magneto-inerziali per analisi del movimento
    • Board meccatronica interattiva per analisi del comportamento
    • Giocattoli sensorizzati per studi del neurosviluppo dei bambini
    • Dispositivi per il monitoraggio della suzione
  • Neuroingegneria:
    • Braccio robotico (Kuka, leightweight robot) per stimolazione magnetica transcranica robot-assistita

Laboratorio di Ingegneria del Neurosviluppo, un laboratorio congiunto con la U.R di Neuroscienze dello sviluppo (PRABB, Piano 1 est)

Ambiti caratterizzanti l’attività: Disegno e sviluppo di dispositivi e metodi per lo studio del neurosviluppo e del controllo motorio in soggetti sani e patologici. Modellazione di processi fisiologici e patologici; progettazione di sistemi di supporto per l’evidence based medicine.

Dotazioni tecnologiche: L’unità occupa tre banconi nell’area di laboratorio e dispone di:

  • Stazioni di saldatura (standard e ad aria) per montaggio di componenti passanti e a montaggiosuperficiale (SMD)
  • Stazione per il testing elettronico da banco (alimentatore, oscilloscopiogeneratore di segnale)
  • Software per lo sviluppo firmware (CCS)
  • Sistema di sviluppo di schede elettroniche prototipali con tecniche di litografia (mono e doppia faccia)

Laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione (CESA – Centro per la Salute dell’Anziano, Piano 1), un laboratorio congiunto con la U.R. di Medicina Fisica e Riabilitativa.

Il laboratorio di Bioingegneria della Riabilitazione presso il CESA si compone di 3 differenti ambienti di lavoro caratterizzati dalle dotazioni tecnologiche riportate di seguito.

  • Stanza 1:
    • Dispositivo robotico planare per la riabilitazione robot-mediata dei distretti di spalla e gomito dell'arto superiore (InMotion2, Interactive Motion Technologies)
    • Dispositivo robotico per la riabilitazione robot-mediata del polso (InMotion3, Interactive Motion Technologies)
  • Stanza 2:
    • Dispositivo robotico indossabile non antropomorfo per la riabilitazione degli arti inferiori (LENAR – Lower-Extremity Non-Anthropomorphic Robot)
  • Stanza 3:
    • Piattaforma meccatronica per misure isometriche di forza/coppia di diverse parti del corpo (tronco, bacino, piedi, avambraccio, mano) durante l'esecuzione di attività di vita quotidiana (sistema ALLADIN)
    • Unità di registrazione e stimolazione (GRASS Technologies) composta da:
      • Amplificatore a 4 canali (QP511) per registrazioni extracellulari dal nervo o dal muscolo
      • Preamplificatore (P511) per registrazioni extracellulari dal nervo o dal muscolo
      • Stimolatore a due canali (S88X)
      • Unità di switch stimolazione/registrazione (SRS)
      • Audio monitor (AM10) per la riproduzione audio dei segnali elettrofisiologici
  • Stanza 4:
    • Sistema stereo fotogrammetrico per l’analisi del movimento a 6 telecamere (BTS SMART system), complete di elettromiografo ad 8 canali e strumenti software per la modellazione biomeccanica.