I sistemi fisiologici sono in generale molto più complessi dei sistemi tecnologici e possiedono parametri che non sempre possono essere definiti in modo certo. Scopo di questo insegnamento è mostrare come, tramite un approccio meccanico ai sistemi fisiologici, si può giungere a definire modelli matematici di varia complessità che consentono l’identificazione e l’analisi funzionale di tali sistemi, al fine di una comprensione più approfondita dei meccanismi che li regolano e dello studio di una possibile interazione tra essi e i sistemi tecnologici.

Conoscenza dei meccanismi di funzionamento di alcuni importanti sistemi fisiologici e biomedici; capacità di descrivere tali meccanismi tramite adeguati modelli ingegneristici. Capacità di utilizzare opportuni strumenti matematici per la simulazione e l’analisi funzionale dei sistemi fisiologici e biomeccanici proposti.

Conoscenze di base di meccanica applicata e teoria dei controlli.

- Richiami sulla struttura del corpo umano (3h) : terminologia, sistemi di riferimento, movimenti, articolazioni. - Biomeccanica del movimento umano (9h) : esempi con modelli semplificati, modellazione secondo strutture articolate a corpi rigidi. - Cinematica dei sistemi articolati multicorpo (6h) : matrici di orientamento e posizionamento, angoli di Eulero, determinazione di velocità e accelerazioni in una struttura cinematica seriale, analogie con sistemi fisiologici. - Dinamica dei sistemi multicorpo (3h) : analisi con equazioni cardinali o con metodi energetici, applicazione a sistemi fisiologici. - Apparato muscolare (6h) : conformazione dei muscoli, aspetti meccanici della contrazione muscolare, modelli e loro applicazione. - Meccanica delle strutture muscolo-scheletriche (7h) : modellazione come strutture cinematiche parallele, analisi cinematica e dinamica, determinazione delle azioni muscolari. - Analisi cinematica e dinamica del movimento e della deambulazione umana (11h) : caratteristiche della deambulazione, determinazione delle caratteristiche fisico-geometriche dei segmenti corporei, determinazione delle azioni nelle articolazioni, tecniche per il rilievo sperimentale della cinematica e delle forze sul piede. - Dispositivi di ausilio, ortesi, protesi esterne (8h) : classificazione, tipologia dei componenti, progettazione funzionale e strutturale. - Sistema respiratorio (7h) : fisiologia, ciclo respiratorio, modelli di meccanica del respiro, respiratori artificiali volumetrici e pressometrici.

Vengono svolte circa 42 ore di lezione in aula. Le lezioni ad anni alterni vengono videoregistrate e messe a disposizione degli studenti sulla pagina web del Corso. Gli studenti svolgono esercitazioni al Laboratorio informatico per complessive 15 ore, consistenti nella modellazione numerica e simulazione di sistemi biomedici. Viene inoltre svolta una esercitazione sperimentale di circa 3 ore sull'uso di strumentazione per l'analisi del movimento. Di tutte le attività di esercitazione è richiesta la stesura di una relazione scritta, che deve essere caricata sulla pagina web prima dell’esame. Nel caso in cui l'attività didattica debba essere erogata online, sarà utilizzata la piattaforma “virtual classroom” disponibile sul portale della didattica. Nella virtual classroom, oltre allo svolgimento della lezione, sarà possibile per gli allievi intervenire utilizzando la “chat” disponibile. Anche le esercitazioni al laboratorio informatico saranno svolte in virtual classroom. L'esercitazione sperimentale sull'analisi del movimento sarà svolta e videoregistrata dai docenti del corso, poi presentata e discussa in virtual classroom.

L’intero programma è coperto da note e dispense fornite dal docente e caricate sulla pagina web. Per approfondimenti: - Legnani G., Palmieri G., “Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica del Movimento”, Città Studi. - LegnaniG., Palmieri G., Fassi I., "Introduzione alla biomeccanica dello sport", Città Studi.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di modellazione matematica alla simulazione e allo studio dei sistemi fisiologici e biomedici presentati nel corso. L’esame consiste in una prova scritta di quattro domande a risposta aperta sugli argomenti del programma ed ha lo scopo di valutare il livello di conoscenza e le competenze attese. Una delle domande si riferisce specificamente alle attività svolte nel laboratorio informatico. La durata della prova è di due ore. Durante lo svolgimento dell'esame non è consentito tenere e consultare quaderni, libri, fogli con appunti, smartphone o altro materiale. L’elaborato deve essere svolto sui fogli distribuiti per l’occasione. Ad ogni domanda deve essere fornita una risposta completa e sintetica, che deve essere contenuta in una singola pagina. Le valutazioni sono espresse in trentesimi e l’esame è superato se la votazione riportata è di almeno 18/30. Il punteggio assegnato alle singole domande è proporzionato alla difficoltà delle stesse; la votazione massima è di 30/30. Particolare riguardo è rivolto alla chiarezza notazionale e logica delle risposte fornite dallo studente, che permette di ottenere la lode. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame in remoto consiste in una prova scritta a risposta aperta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con il sistema di proctoring Respondus. Prima della fine del periodo di lezione viene resa disponibile una simulazione dell'esame, ripetibile per un numero illimitato di tentativi, per prendere conoscenza della struttura della prova e della procedura di identificazione e sorveglianza richiesta dal lockdown browser. Durante l'esame è vietato consultare cellulare, libri di testo, appunti o qualunque altro materiale. L'esame prevede un tempo massimo di 100 minuti. Si potrà uscire dall'esame solo allo scadere del tempo. L'esame è strutturato esattamente come quello svolto in aula, cioè costituito da quattro domande di cui una relativa alle esperienze di laboratorio. Ad ogni domanda è necessario rispondere per iscritto su un foglio bianco formato A4, scrivendo solo su una facciata. Per ogni domanda è ammessa una sola pagina. Pagine o righe eccedenti non verranno considerate. Una volta completata la risposta ad ogni domanda, si deve effettuare e caricare, nella pagina della domanda, una foto del foglio scattata con la webcam. Entro 15 minuti successivi alla chiusura dell'esame deve essere creato un file .pdf con le quattro pagine dell’esame, che dovrà essere caricato sul portale della didattica nella cartella “elaborati” del corso. Il pdf deve corrispondere esattamente alle foto scattate con la webcam.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L'esame in presenza è una prova scritta in aula e riprende la forma già descritta nel campo corrispondente. L'esame da remoto è una prova scritta a risposta aperta tramite PC svolta tramite la piattaforma Exam integrata con il proctoring Respondus. In entrambe le modalità l'esame è strutturato esattamente nella stessa forma, cioè costituito da quattro domande di cui una relativa alle esperienze di laboratorio. Ad ogni domanda è necessario rispondere per iscritto su un foglio bianco formato A4, scrivendo solo su una facciata. Per ogni domanda è ammessa una sola pagina. La valutazione dell'esame verrà effettuata direttamente sui fogli cartacei per la modalità in presenza, o sul file pdf caricato dagli studenti al termine dell'esame remoto.