Reverse Engineering tools: development and experimentation of innovative methods for physical and geometrical data integration and post-processing

In recent years, the use of Reverse Engineering systems has got a considerable interest for a wide number of applications. Therefore, many research activities are focused on accuracy and precision of the acquired data and post processing phase improvements. In this context, this PhD Thesis deals with the definition of two novel methods for data post processing and data fusion between physical and geometrical information. In particular a technique has been defined for error definition in 3D points’ coordinates acquired by an optical triangulation laser scanner, with the aim to identify adequate correction arrays to apply under different acquisition parameters and operative conditions. Systematic error in data acquired is thus compensated, in order to increase accuracy value. Moreover, the definition of a 3D thermogram is examined. Object geometrical information and its thermal properties, coming from a thermographic inspection, are combined in order to have a temperature value for each recognizable point. Data acquired by an optical triangulation laser scanner are also used to normalize temperature values and make thermal data independent from thermal-camera point of view.

The impact of cardiac rehabilitation on lifestyles, psychological correlates and the clinical course of cardiac disease

Objectives: The aim of this research was to evaluate the impact of Cardiac Rehabilitation (CR) on risky lifestyles, quality of life, psychopathology, psychological distress and well-being, considering the potential moderating role of depression, anxiety and psychosomatic syndromes on lifestyles modification. The influence of CR on cardiac morbidity and mortality was also evaluated. Methods: The experimental group (N=108), undergoing CR, was compared to a control group (N=85) of patients affected by cardiovascular diseases, not undergoing CR, at baseline and at 1-month, 6- and 12-months follow-ups. The assessment included: the Structured Clinical Interview for DSM-IV, the structured interview based on Diagnostic Criteria for Psychosomatic Research (DCPR), GOSPEL questionnaire on lifestyles, Pittsburgh Sleep Quality Index, Morisky Medication Adherence Scale, MOS 36-Item Short Form Health Survey, Symptom Questionnaire, Psychological Well-Being Scale and 14-items Type D Scale. Results: Compared to the control group, CR was associated to: maintenance of the level of physical activity, improvement of correct dietary behaviors and stress management, enhancement of quality of life and sleep; reduction of the most frequently observed psychiatric diagnoses and psychosomatic syndromes at baseline. On the contrary, CR was not found to be associated with: healthy dietary habits, weight loss and improvement on medications adherence. In addition, there were no relevant effects on sub-clinical psychological distress and well-being, except for personal growth and purpose in life (PWB). Also, CR did not seem to play a protective role against cardiac recurrences. The presence of psychosomatic syndromes and depressive disorders was a mediating factor on the modification of specific lifestyles. Conclusions: The findings highlight the need of a psychosomatic assessment and an evaluation of psychological sub-clinical symptomatology in cardiac rehabilitation, in order to identify and address specific factors potentially associated with the clinical course of the heart disease.

La fibroina della seta come biomateriale per la medicina neurorigenerativa

Una delle grandi sfide della medicina moderna e dell’ingegneria biomedica è rappresentata dalla rigenerazione e il recupero dei tessuti nervosi. I danni al Sistema Nervoso Centrale (SNC) e Periferico (SNP) provocano effetti irreversibili e influiscono sulla qualità della vita dei pazienti. L’ingegneria tissutale è stata definita come “un campo interdisciplinare che applica i principi dell’ingegneria e delle scienze della vita per lo sviluppo di sostituti biologici che ripristinino, mantengano, o migliorino la funzione di un tessuto o di un intero organo” (Langer R et al, 1993). Lo sviluppo dei biomateriali, i progressi scientifici nel campo delle cellule staminali e dei fattori di crescita, nonché le migliorie nelle tecniche di differenziazione e del rilascio dei farmaci offrono nuove opportunità di sviluppo terapeutico. Sono stati infatti creati tessuti in laboratorio attraverso la combinazione di matrici extracellulari ingegnerizzate, comunemente definite scaffold, cellule e molecole biologicamente attive. Tali “impalcature”, forniscono un supporto fisico e biochimico alla crescita delle cellule nervose. In quest’ottica si configura come essenziale il contributo della seta e di una sua particolare molecola: la fibroina. Quest’ultima grazie alle specifiche caratteristiche di biocompatibilità, lenta degradabilità e alle notevoli proprietà meccaniche, è stata ampiamente studiata, in anni recenti, per nuove applicazioni in ambito biomedico, come nel caso dell’ingegneria dei tessuti e del rilascio di farmaci. La fibroina della seta utilizzabile in vari formati quali film, fibre, reti, maglie, membrane, gel e spugne supporta l'adesione, la proliferazione e la differenziazione in vitro di diversi tipi di cellule. In particolare studi recenti indicano che la seta ha una buona compatibilità per la crescita di cellule neuronali dell'ippocampo. In questo elaborato saranno presentate le caratteristiche della fibroina della seta come biomateriale, con particolare riferimento all’ingegnerizzazione e al processo di fabbricazione degli scaffold finalizzati al supporto della rigenerazione cellulare – neuronale in caso di insulti traumatici, acuti e/o cronici del Sistema Nervoso.

Magneto-optic kerr microscopy for the study of magnetic nanostructures

La microscopia Kerr magneto-ottica è una tecnica di caratterizzazione magnetica che permette di ottenere informazioni sulla magnetizzazione superficiale di un campione ferromagnetico. La sensibilità locale e superficiale di questa tecnica, che è determinata sia dalla capacità di un microscopio ottico di ottenere un'immagine della superficie del campione che dalla profondità di penetrazione della luce visibile nei metalli, la rende adatta allo studio delle proprietà fisiche di nanostrutture magnetiche. Attraverso l'uso del microscopio Kerr di proprietà del Gruppo di Nanomagnetismo parte del Centro Cooperativo di Ricerca nanoGUNE Consolider (San Sebastian - Spagna), è stato possibile indagare l'effetto dato dall'anisotropia di scambio in nanostrutture magnetiche, per capire il comportamento di tale effetto in geometrie confinate al variare della temperatura. Questo studio ha permesso di individuare i limiti dello strumento e di conseguenza di estenderne le funzionalità. I principali interventi eseguiti hanno riguardato la stabilizzazione meccanica del sistema e lo sviluppo di un nuovo programma di acquisizione dati. Inoltre, la capacità di ottenere cicli di isteresi da singole nanostrutture magnetiche è stata sfruttata nello sviluppo di un nuovo tipo di dispositivo per la manipolazione di nanoparticelle magnetiche in soluzione, il cui principio di funzionamento si basa sulla mobilità delle pareti di dominio all'interno di anelli ferromagnetici con dimensione micro o nanometrica e sull'accoppiamento magnetostatico tra tali pareti di dominio e nanoparticelle superparamagnetiche trasportate in soluzione.

A numerical study of turbulent Rayleigh-Bénard convection

Il flusso di Rayleigh-Bénard, costituito da un fluido racchiuso fra due pareti a diversa temperatura, rappresenta il paradigma della convezione termica. In natura e nelle applicazioni industriali, il moto convettivo avviene principalmente in regime turbolento, rivelando un fenomeno estremamente complesso. L'obiettivo principale di questo elaborato di tesi consiste nell'isolare e descrivere gli aspetti salienti di un flusso turbolento di Rayleigh-Bénard. L'analisi è applicata a dati ottenuti da tre simulazioni numeriche dirette effettuate allo stesso numero di Rayleigh (Ra=10^5) e a numeri di Prandtl differenti (Pr=0.7,2,7). Sulla base di alcune statistiche a singolo punto, vengono definite nel flusso tre regioni caratteritiche: il bulk al centro della cella, lo strato limite termico e quello viscoso in prossimità delle pareti. Grazie all'analisi dei campi istantanei e delle correlazioni spaziali a due punti, sono state poi individuate due strutture fondamentali della convezione turbolenta: le piume termiche e la circolazione a grande scala. L'equazione generalizzata di Kolmogorov, introdotta nell'ultima parte della trattazione, permette di approcciare il problema nella sua complessità, visualizzando come l'energia cinetica viene immessa, si distribuisce e viene dissipata sia nello spazio fisico, sia in quello delle scale turbolente. L'immagine che emerge dall'analisi complessiva è quella di un flusso del tutto simile a una macchina termica. L'energia cinetica viene prodotta nel bulk, considerato il motore del flusso, e da qui fluisce verso le pareti, dove viene infine dissipata.

Development and testing of the atlas ibl rod pre production boards

Il lavoro di questa tesi riguarda principalmente la progettazione, simulazione e test di laboratorio di tre versioni successive di schede VME, chiamate Read Out Driver (ROD), che sono state fabbricate per l'upgrade del 2014 dell'esperimento ATLAS Insertable B-Layer (IBL) al CERN. IBL è un nuovo layer che diverrà parte del Pixel Detector di ATLAS. Questa tesi si compone di una panoramica descrittiva dell'esperimento ATLAS in generale per poi concentrarsi sulla descrizione del layer specifico IBL. Inoltre tratta in dettaglio aspetti fisici e tecnici: specifiche di progetto, percorso realizzativo delle schede e test conseguenti. Le schede sono state dapprima prodotte in due prototipi per testare le prestazioni del sistema. Queste sono state fabbricate al fine di valutare le caratteristiche e prestazioni complessive del sistema di readout. Un secondo lotto di produzione, composto di cinque schede, è stato orientato alla correzione fine delle criticità emerse dai test del primo lotto. Un'indagine fine e approfondita del sistema ha messo a punto le schede per la fabbricazione di un terzo lotto di altre cinque schede. Attualmente la produzione è finita e complessivamente sono state realizzate 20 schede definitive che sono in fase di test. La produzione sarà validata prossimamente e le 20 schede verranno consegnate al CERN per essere inserite nel sistema di acquisizione dati del rivelatore. Al momento, il Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell'Università di Bologna è coinvolto in un esperimento a pixel solamente attravers IBL descritto in questa tesi. In conclusione, il lavoro di tesi è stato prevalentemente focalizzato sui test delle schede e sul progetto del firmware necessario per la calibrazione e per la presa dati del rivelatore.

Il patrimonio culturale per la dinamizzazione dell'economia territoriale: Il riconoscimento dell'indicazione geografica "Vale do Paraiba Fluminense" ad un caffè con identità culturale

Le Indicazioni Geografiche (IG) giocano un ruolo importante nella crescita economica e nello sviluppo territoriale rurale quando una determinata qualità di prodotto, reputazione o altra caratteristica del prodotto siano attribuibili essenzialmente alla sua origine geografica. In questa ricerca si è verificato la possibilità di valorizzare la regione del Brasile denominata Vale do Paraiba Fluminense, soprannominata “Vale do Café” e di mettere in luce le potenzialità del caffè come prodotto di qualità, sostenibile sotto il profilo ambientale e sociale: un vero e proprio patrimonio culturale che può rivelarsi una valida risorsa economica per il territorio. Nella prima fase dell'indagine è stata realizzata la ricerca a tavolino e sul campo fondata sulle fonti bibliografiche; nella seconda fase è stata applicata la Metodologia Partecipativa della FAO per identificare il collegamento dell’area di origine e del prodotto locale ed il suo potenziale di sviluppo con le risorse locali attraverso questionari on line. Nell’analisi qualitativa sono stati intervistati rappresentanti delle differenti categorie di stakeholder per arricchire il quadro sul contesto storico della regione. Infine, nella parte quantitativa sono stati applicati dei questionari ai consumatori di caffè del territorio. A conclusione della ricerca il territorio potrebbe reintrodurre un caffè storico, simbolo della ricchezza e decadenza di quella regione come elemento di potenziale economico locale, sfruttando la parte immateriale delle aziende agricole storiche, rilocalizzando il prodotto nella memoria locale, riavvicinando la popolazione alla sua storia e principalmente sensibilizzandola del valore del nome geografico “Vale do Paraiba Fluminense” o “Vale do Café” relazionata alla storia della regione, e del prodotto caffè che si propone rilanciare a favore del territorio, rilocalizzando il nome geografico.

L'opera letteraria tra interpretazione e metafora: a partire da Nelson Goodman

Che rapporto intercorre tra un’opera letteraria e una sua interpretazione? Che cosa fa sì che la prima supporti la seconda? Come possiamo discernere un’interpretazione valida da una che non lo è ? Come può una stessa opera avere interpretazioni differenti e a volte incompatibili tra loro? Assumendo come punto di partenza la proposta di Nelson Goodman di qualificare l’opera letteraria come allografica e, quindi, di definire l’identità dell’opera sulla base della sua compitazione, cercare un risposta alle domande proposte implica un riflessione tanto sul linguaggio, quale strumento simbolico, quanto sulle modalità di riferimento proprie delle opere letterarie. In particolare, di fronte al dissolversi del mondo nella molteplicità delle versioni che il linguaggio può offrire di esso, una peculiare concezione della metafora, intesa come proiezione di un regno del linguaggio su un altro regno dello stesso, si qualifica come un buon modello per la comprensione del rapporto che lega opere letterarie e loro interpretazioni. In tal modo l’opera stessa non solo diviene significativa, ma, attraverso tale significazione, riesce anche a farsi produttiva, modificando, ampliando, ristrutturando la versione dal mondo dalla quale l’interprete-lettore prende le mosse. Ciascuna lettura di un’opera letteraria può infatti essere concepita come una via attraverso la quale ciò che nell’opera è detto viene proiettato sulla visione del mondo propria dell’interprete e di quanti possono condividerne il punto di vista. In tal modo le interpretazioni pongono le opere cui si riferiscono nelle condizioni di fornire un apporto significativo tanto alla comprensione quanto alla costituzione della nostra versione del mondo. E se ciò può avvenire in diversi modi, mutando le interpretazioni a seconda di chi le produce e delle circostanze in cui sorgono, l’opera evita la dissoluzione in virtù della compitazione che la identifica.

Daniello Bartoli, Il Giappone, Edizione critica

La tesi di ricerca ha portato alla realizzazione di un’edizione critica del Giappone di Daniello Bartoli (1660): per la prima volta la «seconda parte» dell’Asia trova, in questo lavoro, una trascrizione integrale condotta con moderni criteri filologi. Quanto all’esegesi la ricerca ha visto la compilazione di tre «Schedari»: un «Indice dei nomi», che vede l’identificazione dei personaggi storici citati esplicitamente nell’opera, ne traccia un rapido profilo biografico e ne fornisce precisa e aggiornata bibliografia. Per quanto riguarda i missionari evocati dall’autore nel testo, questa sezione indica se (e dove) si tratta di personaggio o di fonte (registrando, nel caso, il luogo o i luoghi in cui Bartoli ricorre a tale testimonianza); un «Indice dei luoghi», che dà l’indicazione moderna del luogo citato e ne fornisce il riscontro con i repertori più aggiornati; un «Lessico» riservato ai termini giapponesi presenti nel testo che vengono spiegati e, là dove possibile, studiati nella loro storia, nella loro presenza nella coeva letteratura di viaggio e corredati di utili riferimenti bibliografici. Le pagine introduttive inquadrano l’opera di Bartoli sia nell’orizzonte biografico dell’autore sia nel milieu gesuitico barocco, fornendo puntuali coordinate storiche grazie alle quali recuperare il più ampio contesto delle missioni gesuitiche nell’Estremo Oriente tra Cinque e Seicento. Particolare attenzione è stata riservata al modo di intendere il compito dello storico da parte di Bartoli: una storiografia la sua che s’intreccia in modi affatto peculiari alle diverse forme stilistiche e dinamiche retoriche richieste dalle altre due grandi attività a cui egli dedicò impegno e passione: l’insegnamento e la predicazione.

L’alternativa democratica: Umberto Zanotti Bianco, il sud Italia e il Mediterraneo tra grande guerra e fascismo.

L’impegno civile di Umberto Zanotti Bianco (1889-1963) intrecciandosi ai principali eventi storici della prima metà del Novecento ha concorso a fare del Mezzogiorno d’Italia un laboratorio per una concreta emancipazione delle fasce sociali più umili. In queste coordinate l’azione di Zanotti Bianco è emblematica: supera la visione conservatrice di un sud incapace di fare emergere saperi e capacità organizzative mirando invece attraverso chiari, determinati e moderni progetti di riforma a far crescere il lievito della consapevolezza e della capacità di governarsi. Si può legittimamente sostenere che la complessa azione di Zanotti Bianco, pur partendo dalle migliori e più avanzate forme del pensiero meridionalista di inizio secolo, nella pratica tende a superare anche queste collocando la questione del Mezzogiorno d’Italia non solo nello scenario nazionale, tipico della fondamentale e già innovativa riflessione intorno al sud sviluppatasi da Villari a Salvemini, ma proietta le problematiche del meridione all’interno di un quadro europeo con una spiccata vocazione mediterranea. In sostanza i piani dell’intervento sociale, studiati e messi a punto inizialmente in Calabria e nelle regioni economicamente depresse del nostro Mezzogiorno, per Zanotti Bianco sembrano essere da modello anche per le più complesse questioni sociali di altri popoli del bacino del Mediterraneo i quali (come le popolazioni dell’Italia meridionale in quegli anni) apparivano deficitarii di strumenti per lo sviluppo economico, sociale, politico: è questa la tesi qui proposta.

Characterization of thermoelectric commercial modules using a module test system

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso la DTU, Technical University of Denmark, nel Department of Energy Conversion and Storage, Riso Campus. Lo scopo del periodo di soggiorno estero è stato quello di caratterizzare appropriati moduli termoelettrici forniti da aziende del settore, utilizzando un opportuno apparato di caratterizzazione. Quest’ultimo è noto come “module test system” e, nello specifico, è stato fornito dalla PANCO GmbH, azienda anch’essa attiva nel campo delle tecnologie termoelettriche. Partendo da uno studio teorico dei fenomeni fisici interessati (effetto Seebeck per la produzione di potenza termoelettrica), si è cercato in seguito di analizzare le principali caratteristiche, ed elementi, del “module test system”. Successivamente a questa prima fase di analisi, sono stati condotti esperimenti che, con l’aiuto di modelli computazionali implementati attraverso il software Comsol Multiphysics, hanno permesso di studiare l’affidabilità del sistema di caratterizzazione. Infine, una volta acquisite le basi necessarie ad una corretta comprensione dei fenomeni fisici e delle caratteristiche relative alla strumentazione, sono stati analizzati moduli termoelettrici di tipo commerciale. In particolare, sono stati estrapolati dati quali correnti, tensioni, gradienti di temperatura, che hanno permesso di ricavare flussi termici, efficienze, e potenze che caratterizzano il modulo in questione durante le condizioni di funzionamento. I risultati ottenuti sono stati successivamente comparati con dati forniti dal produttore, presenti sul catalogo.

Sistemi per il monitoraggio ecg domiciliare

È nata la necessità di trasferire nell’abitazione del paziente il percorso terapeutico, realizzando forme di assistenza a domicilio, che evitino da un lato il disagio dell’accesso alle strutture specialistiche, dall’altro che consentano di ridurre il carico di pazienti gestiti direttamente dalle strutture ospedaliere. Questi servizi sono in grado di favorire una delocalizzazione delle cure, decongestionando ospedali ed ambulatori. Questi sistemi di monitoraggio potranno così aiutare a risolvere una delle principali criticità del nostro servizio sanitario, ovvero la lunghezza delle liste d'attesa per le visite ambulatoriali,e contribuire a ridurre le spese per la loro erogazione. Nel mio elaborato discuto e analizzo due dispositivi in particolare il sensore BioHarness BH3 ed un prodotto innovativo studiato in Italia la MagIc.

Confronto fra cerchiaggio cervicale elettivo, eco-indicato e d’emergenza dal 2001 al 2013

Obiettivi: L’obiettivo dello studio è stato quello di valutare l’utilizzo del cerchiaggio cervicale, in relazione alle diverse indicazioni per cui è stato eseguito, presso la Clinica Ostetrica e Ginecologica del Policlinico Universitario Sant’Orsola-Malpighi di Bologna, tra Gennaio 2001 e Dicembre 2013. Outcome secondario e’ stato quello di paragonare i risultati ottenuti con le più recenti evidenze scientifiche per valutare come esse abbiano influenzato l’utilizzo del cerchiaggio nel nostro centro. Materiali e metodi: valutazione osservazionale di tutte le pazienti sottoposte a cerchiaggio cervicale presso il nostro centro. La popolazione di studio e’ stata suddivisa in 5 gruppi in relazione all’indicazione per cui il cerchiaggio e’ stato eseguito: cerchiaggio elettivo (I), eco indicato (II), d’emergenza (III), in gravidanze gemellari (IV) e in gravidanze trigemine (V). Di tutte le pazienti e’ stato valutato l’outcome della gravidanza (epoca gestazionale al parto, peso neonatale, Apgar score) e l’appropriatezza dell’indicazione al cerchiaggio. Risultati: nel corso dei 13 anni in studio sono stati eseguiti 191 cerchiaggi: 109 nel I gruppo, 24 nel II, 39 nel III, 13 e 6 rispettivamente nel IV e V gruppo. In un caso il cerchiaggio e’ stato eseguito per via laparoscopica prima dell’insorgenza della gravidanza. La distribuzione dei diversi tipi di cerchiaggio e’ cambiata: dal 2007 non vengono seguiti cerchiaggi in gravidanze multiple, sono diminuiti quelli elettivi e sono aumentati i cerchiaggi d’emergenza pur essendo i casi con morbilità materna maggiore: in una paziente si e’ verificato un aborto settico con shock settico materno e si e’ reso necessario un intervento di isterectomia. Conclusioni: l'applicazioni di indicazioni piu' selettive all’esecuzione del cerchiaggio hanno determinato una forte riduzione dell’utilizzo da tale procedura. L'aumento dell'utilizzo del cerchiaggio d’emergenza e' legato al fatto che rappresenta l’ultima chance per convertire un aborto inevitabile in un parto di neonato vivo in casi estremi.

Fast and accurate numerical solutions in some problems of particle and radiation transport: synthetic acceleration for the method of short characteristics, Doppler-broadened scattering kernel, remote sensing of the cryosphere

The aim of this work is to present various aspects of numerical simulation of particle and radiation transport for industrial and environmental protection applications, to enable the analysis of complex physical processes in a fast, reliable, and efficient way. In the first part we deal with speed-up of numerical simulation of neutron transport for nuclear reactor core analysis. The convergence properties of the source iteration scheme of the Method of Characteristics applied to be heterogeneous structured geometries has been enhanced by means of Boundary Projection Acceleration, enabling the study of 2D and 3D geometries with transport theory without spatial homogenization. The computational performances have been verified with the C5G7 2D and 3D benchmarks, showing a sensible reduction of iterations and CPU time. The second part is devoted to the study of temperature-dependent elastic scattering of neutrons for heavy isotopes near to the thermal zone. A numerical computation of the Doppler convolution of the elastic scattering kernel based on the gas model is presented, for a general energy dependent cross section and scattering law in the center of mass system. The range of integration has been optimized employing a numerical cutoff, allowing a faster numerical evaluation of the convolution integral. Legendre moments of the transfer kernel are subsequently obtained by direct quadrature and a numerical analysis of the convergence is presented. In the third part we focus our attention to remote sensing applications of radiative transfer employed to investigate the Earth's cryosphere. The photon transport equation is applied to simulate reflectivity of glaciers varying the age of the layer of snow or ice, its thickness, the presence or not other underlying layers, the degree of dust included in the snow, creating a framework able to decipher spectral signals collected by orbiting detectors.

Le désert et la littérature de voyage européenne du XIXe siècle

L'Europe commence à découvrir le désert à la fin du XVIIIe siècle. Ce milieu présente des aspects multiples aux premiers explorateurs, qui le décrivent comme un lieu vivant et varié. La géopolitique constitue le premier approche d'analyse : le désert peut être rendu plus viable si mieux administré, donc libre de la domination ottomane. Au cours du siècle, le tourisme se développe, aussi en raison de la colonisation ; l'expérience du désert devient commune, et les voyageurs partent en quête d'une expérience spirituelle aussi bien que d'une aventure. Le désert devient un écran de projection pour la rêverie et les souvenirs des Européens (la Bible et les topos traditionnels demeurent actifs dans l'imaginaire occidental) ; seules certaines caractéristiques de ce milieu sont dès lors appréciées par les voyageurs. Ensuite, avec l'âge du Réalisme, devient objet d'appréciation de la part des peintres. Grâce à la médiation de l'art, la littérature commence à regarder au désert d'un point de vue esthétique, et elle lui reconnaît un charme de la nudité et du dépouillement. La mort et le minéral caractérisent ce milieu vers la fin du siècle ; le désert se vide, et devient le "désert de sable" que nous tous connaissons aujourd'hui.