LabE - Laboratorio Eccellenza 4.0

Il Laboratorio LabE 4.0 è situato presso la UOS di Cesena del DEI, e rappresenta un innovativo punto di incontro tra le diverse aree di ricerca del dipartimento, integrando tematiche di ingegneria biomedica, telecomunicazioni, elettronica ed elettrica.

Il laboratorio è stato inaugurato nel 2021 su un'area open-space di circa 370 m² nell'ambito del progetto "Dipartimenti di Eccellenza" promosso dal MIUR, con l'obiettivo di sviluppare soluzioni innovative alle sfide proposte dall'industria 4.0, promuovendo attività di ricerca interdisciplinari che realizzino un continuo tra i sistemi embedded, che interagiscono direttamente con il mondo fisico tramite sensori ed attuatori, i sistemi di comunicazione, controllo, elaborazione e memorizzazione dei dati digitali, e gli utenti finali.

In quest'ottica, la creazione di sistemi ciberfisici di precisione (Precision Cyberphysical Systems – P-CPS), così come la ricerca applicata nella medicina di precisione e lo studio di sistemi alternativi di accumulo di energia sono elementi chiave del lavoro svolto all'interno del laboratorio, in grado di generare anche una forte ricaduta in termini di sostenibilità ambientale e sociale.

Proprio per la sua natura eterogenea, lo spazio del laboratorio è suddiviso in diverse zone dedicate ai diversi ambiti di ricerca:

• CPS: Telecomunicazioni / Elettronica
• BIO: Spazio attrezzato con 12 postazioni di lavoro fisse per dottorandi/ricercatori di area biomedica, ambito modellistica computazionale, bioimmagini e sensori wearable e nearable
• MOV: Biomedica, ambito analisi del movimento
• LIV: Spazio attrezzato con simulazione di ambiente domestico per analisi e prevenzione delle cadute in ambito biomedico (in fase di allestimento)
• EEG: Biomedica, ambito segnali elettrofisiologici
• MOL: Biomedica, ambito biomolecolare
• POW: Macchine elettriche

Attività di ricerca

Presso il LabE 4.0 si svolgono diverse attività di ricerca su una molteplicità di temi nell'ambito dell’Ingegneria Biomedica, Telecomunicazioni, Elettronica ed Elettrica, relativamente alle metodologie e tecnologie abilitanti di precisione per sistemi ciberfisici, medicina e monitoraggio di macchine elettriche.

In particolare, con riferimento alle varie zone del laboratorio:

CPS (ref. Prof. Chiani)

• Sistemi C-CPS (Precision Cyberphysical Systems)
• Ambienti radio intelligenti
• Tecniche di localizzazione attive e passive ad elevata precisione
• Soluzioni di packaging per il tracciamento passivo
• Modelli di propagazione radio
• Sistemi di tracciamento basati su blockchain

BIO (ref. Prof.ssa Magosso)

• Modellistica neurocomputazionale e neuroenhancement per interazione uomo-ambiente: investigazione delle basi neurali di processi cognitivi / motori e progettazione di strategie innovative di riabilitazione di pazienti con deficit neurologici

• Model-based design of Medical CPS: per applicazioni in ambito ospedaliero ed extra-ospedaliero
• Sviluppo di tool di supporto alla medicina personalizzata per la diagnosi e la pianificazione e il monitoraggio di terapie, mediante utilizzo di strumenti di simulazione paziente-specifici
• Diagnostica per immagini avanzata: elaborazione 2D e 3D di bioimmagini per lo sviluppo di tool di supporto alla formulazione di diagnosi e al monitoraggio di terapie
• Sviluppo di sistemi di intelligenza artificiale per la medicina di precisione
• Modellistica computazionale cardiaca, per la comprensione della fisiopatologia e la realizzazione di ‘digital twins’ dei pazienti con patologie cardiache

MOV (ref. Prof.ssa Stagni)

• Human Movement Analysis & Personal Health Systems: motion capture basato su sensing eterogenei, monitoraggio dell'attività fisica e dello stato cognitivo
• Quantificazione, analisi e modellazione della funzione posturale e motoria in adulti e bambini

LIV (ref. Prof. Chiari)

• Strumenti metodologici e tecnologici per il rilevamento, la predizione e la prevenzione delle cadute nell'anziano
• Sviluppo di piattaforme neuroriabilitative ad elevata automazione ed immersività - Creazione di ambienti virtuali multisensoriali per lo studio dell'apprendimento sensorimotorio e per la riabilitazione motoria

EEG (ref. Prof.ssa Magosso)

• Acquisizione ed elaborazione di segnali elettrofisiologici (ECG, EEG, EMG, EOG, ...) in task motori, percettivi, cognitivi, per l’identificazione di feature in condizioni fisiologiche e patologiche

MOL (ref. Prof. Giordano)

• Ingegneria dei tessuti biologici e biologia sintetica: applicazioni avanzate in diagnostica molecolare, medicina rigenerativa e oncologia

POW (ref. Prof. Bellini)

• Tecniche di controllo digitali per macchine a magneti permanenti a elevata dinamica
• Diagnostica di macchine elettriche
• Sistemi di accumulo elettromeccanico di energia elettrica

Attrezzature

CPS

• Sequitur indoor Ultra-Wideband Real-Time locating system
• Keyence CL-P015N optical displacement measurement system
• Arrick C4 controller for 3D positioning system

BIO

• 12 postazioni di lavoro dotate di PC desktop

MOV

• TecnoBody Walker View 3.0 SCX treadmill
• Vicon motion capture system
• Wave Plus wireless Cometa system with 4 EMG sensors and 6 IMUs
• Sessantaquattro-OT Bioelettronica with 8 bipolar EMG channels and two EMG 16-electrode arrays

LIV

• In allestimento

EEG

• Amplifier g.HIAMP 80 channels, for EEG (64 channels) and for EMG, ECG, EOG (16 channels) + dedicated laptop and monitor

MOL

• Educational Tabletop MRI based on OCRA

POW

• ABB ACS880 motor motor driver + Drive AX 63.2C motor
• NI cRio-9045 + ADC 9223 (3x) . AO 9263 . Vibration input module 9234 . Digital switch module 9375 . Differential ADC 9222