Ilaria Catapano

Ilaria Catapano

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THzSystem

Le misure delle proprietà dielettriche dei materiali sono oggetto di numerosi studi a causa delle loro implicazioni in svariati settori applicativi. La capacità di monitorare in modo non distruttivo e in tempo reale la risposta dei materiali a campi elettromagnetici alle frequenze delle microonde e dei terahertz fornisce utili informazioni riguardanti diversi parametri fisici e chimici del materiale analizzato. Per un orientamento specifico del campo elettrico e una fissata frequenza di lavoro, le proprietà elettromagnetiche di una sostanza possono essere correlate a grandezze fisiche quali temperatura, concentrazione, pressione, umidità, stress meccanico, struttura molecolare, e così via. Pertanto tali sensori sono di interesse in numerosi contesti applicativi, tra cui:

- Industria alimentare e agricoltura: previsione dei tassi di riscaldamento quando i materiali sono esposti a campi a elevata intensità, determinazione del contenuto di umidità, conservazione degli alimenti, verifica della qualità dei prodotti, ecc.;MWSensor

- Medicina e industria farmaceutica: caratterizzazione dei tessuti, sperimentazione e produzione di farmaci, caratterizzazione di solventi, reazioni chimiche, ecc.;

- Industria elettronica: caratterizzazione di substrati, circuiti stampati, ecc.;

- Industria aerospaziale/difesa: materiali radar assorbenti, radomes, ecc.;

In quest’ambito l’attività condotta dai ricercatori dell’IREA-CNR è dedicata sia alla progettazione e caratterizzazione di sensori a microonde, tra cui sensori per la caratterizzazione di soluzioni liquide e sensori bioradar, sia ad analisi alle frequenze dei THz, al fine di effettuare una caratterizzazione quantitativa dei materiali sfruttando la loro univoca risposta spettrale in tale banda.

segnivitaliIl rilevamento della variazione di frequenza o di fase del segnale radar è comunemente usato per diversi fini, come ad esempio la misura della velocità di un veicolo ed il monitoraggio delle tempeste. Lo stesso principio può essere sfruttato per rilevare piccoli movimenti fisiologici causati dalla respirazione e dal battito cardiaco senza la necessità di collegare sensori sul corpo umano. Per questo motivo, i radar a effetto Doppler sono di notevole interesse in applicazioni di soccorso, sicurezza, ed in ambito sanitario. Tali radar possono facilitare la ricerca di persone in situazioni di crisi e catastrofi naturali, ad esempio intrappolate sotto macerie a seguito di un terremoto o sepolte da valanghe. Inoltre, potrebbero essere utili per operazioni militari o di sicurezza in cui si necessita rilevare il movimento di persone nascoste dietro strutture opache come le pareti degli edifici. A parte queste applicazioni, il monitoraggio dell’attività respiratoria e cardiaca mediante il radar Doppler è stato recentemente oggetto di numerosi studi in ambito medico. Un esempio degno di nota è il baby monitor proposto per prevenire la sindrome della morte improvvisa infantile. Esso registra i movimenti dell’infante durante il sonno e fornisce un segnale di allarme se non è rilevato un movimento entro venti secondi. Altre applicazioni interessanti sono la classificazione delle fasi del sonno, il rilevamento di apnee notturne, il tracciamento della posizione di un tumore in movimento durante la radioterapia, e l’imaging del movimento cardiaco.

L'attività svolta dai ricercatori IREA in questo contesto applicativo è incentrata su due diversi aspetti. Il primo riguarda lo sviluppo di efficaci algoritmi di elaborazione per la stima dei parametri vitali (frequenza respiratoria e cardiaca) dal segnale radar. Il secondo, svolto nell’ambito del progetto Amiss e in collaborazione con i ricercatori della Baumann Moscow State Technical University, é incentrato sulla stima delle prestazioni di bioradars mediante strumentazione medica standard. L’attività di ricerca in corso è anche diretta alla realizzazione e la caratterizzazione di sistemi bioradar ed un primo prototipo è stato recentemente sviluppato nel Laboratorio di Diagnostica Elettromagnetica.

Il progetto si propone di definire una serie di strumenti di contrasto all'emergenza generata da un forte terremoto attraverso l'individuazione, lo studio e la caratterizzazione di processi fisici in atto durante la fase di preparazione di un terremoto. Per raggiungere lo scopo saranno utilizzate le tecnologie più avanzate oggi disponibili per l'osservazione dei fenomeni geofisici sviluppando soluzioni ed approcci alternativi. In questo contesto, l'unità operativa dell'IREA-CNR si occuperà della generazione di mappe e serie storiche di deformazione del suolo nelle bande C ed X e della conseguente modellazione delle sorgenti di stress coinvolte nelle fasi preparatorie di un terremoto usufruendo di una rete di GPS e Corner Reflector posizionati nell'area dell'Alto Tevere e dell'Abruzzo.

 
Committente: Ministero dell'Università e della Ricerca - Progetto Premiale

Prime contractorIstituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)

Periodo di attività: 2013 - 2015

Finanziamento IREA:  € 150.000

Responsabile IREA: Antonio Pepe

Attività: Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintetica

 

Valutazione del potenzIale Geotermico delle regiOni ConveRgenza 

Il progetto Vigor persegue l’obiettivo di aumentare la quota di energia consumata proveniente da fonte geotermica comprendente sia quella ad alta temperatura per la produzione di energia elettrica sia per le ampie  possibilità di impieghi diretti del calore a media e bassa temperatura. A tal fine, il progetto raccoglierà informazioni utili ad affrontare tutti gli aspetti energetici della geotermia, e non solo quelli elettrici, fornendo le conoscenze di base per lo sfruttamento dell’energia geotermica a bassa entalpia e promuovendo l’utilizzo diretto del calore anche con limitate temperature e, comunque, con la massima attenzione alla tutela dell’ambiente. In tale ambito, i ricercatori dell'IREA hanno il compito di fornire competenzee specifiche in metodologie di telerilevamento e fornitura di sensori a fibra ottica per misure in pozzo.
 

Committente:  Ministero dello Sviluppo Economico

Prime contractor: CNR

Periodo di attività: 2010 - 2012

 

Responsabile IREA:

Romeo Bernini

Personale coinvolto:

 

Nell'ambito dell'azione MERIT, l'IREA è coinvolta nel progetto Sviluppo di metodologie per l’estrazione e l’integrazione delle informazioni diagnostiche finalizzate a definire percorsi clinici terapeutici personalizzati in patologie ad elevato impatto sociale, che avrà durata triennale (2011-2014). Nell'ambito di tale progetto, il compito specifico dell'unità di Ricerca IREA è quello di investigare la fattibilità di una tecnica innovativa di diagnostica del tumore al seno, complementare a quelle attualmente in uso, in grado di fornire una diagnosi non invasiva, affidabile (riduzione dei falsi positivi/negativi) ed efficiente (riduzione dei tempi di esame ed elaborazione). Tale tecnica è basata sull’imaging a microonde potenziato mediante nanoparticelle magnetiche come agente contrasto.

 
Committente: Ministero dell'Università e della Ricerca

Prime contractorCNR - IBB Istituto di Biostrutture e Bioimmagini 

Periodo di attività: 2011 - 2014

Finanziamento IREA:  € 138.600

Responsabile IREA: Ovidio Mario Bucci 

Attività: Campi Elettromagnetici in Diagnostica clinica ed in Terapia

 

Nanoparticelle Magnetiche e Campi elettromagnetici per le Nanotecnologie e la Diagnostica

MANFIND è un progetto PRIN 2007 svolto nel biennio 2008-2010, il cui obiettivo è stato quello di investigare le potenzialità derivanti da un uso congiunto di nanoparticelle e campi elettromagnetici in due ambiti di alto interesse applicativo, quali lo sviluppo di nuove tecniche per la diagnostica non invasiva del tumore al seno mediante tomografia a microonde e la dimostrazione della possibilità di utilizzare nanomag e campi magnetici per l'attivazione ed il controllo remoto di (bio)nanomacchine. Coordinato dal Professore Ovidio Mario Bucci, il progetto è stato svolta grazie alla collaborazione dell'IREA con diverse unità di ricerca aventi competenze sia in ambito  biologico che ingegneristico ed afferenti all'Università degli Studi di NAPOLI "Federico II",  all' Università degli Studi "Mediterranea" di Reggio Calabria e all'Università degli Studi di ROMA "La Sapienza".
 
Committente: Ministero dell'Università e della Ricerca
 
Periodo di attività: 2008-2010
 
Responsabile
 
Ovidio Mario Bucci

Personale coinvolto

Tirocinante: Pietro Marino

Argomento/titolo: Acquisizione ed elaborazione di dati olografici

Tutor: Lorenzo Crocco

Università: Università degli Studi di Napoli - Federico II

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Elettronica

Anno accademico: 2011

Tipo di tirocinio:  Laurea I livello

Tesista: Martina Bevacqua

Università: Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Ingegneria Elettronica

Anno Accademico 2009-2010

Tipo di tesi: Laurea liv. I

Relatori Lorenzo Crocco, Tommaso Isernia

Correlatore Loreto Di Donato

Attività: Tomografia ed Imaging Elettromagnetico

Tesista Vincenzo Ruocco

Università: Università degli Studi di Napoli - Federico II

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Ingegneria Elettronica

Anno Accademico 2009-2010

Tipo di tesi: Laurea liv. II

Relatore Rita Massa

Correlatore Lorenzo Crocco

Attività: Campi Elettromagnetici in Diagnostica Clinica ed in Terapia

Tesista: Emmanuela Campolo

Università: Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Ingegneria Elettronica

Anno Accademico 2009-2010

Tipo di tesi: Laurea liv. II

Relatore Tommaso Isernia

Correlatore Ilaria Catapano

Attività: Tomografia ed Imaging Elettromagnetico
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Una delle attività di ricerca irea

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