Caratterizzazione di sensori interdigitati flessibili per il monitoraggio dell'idratazione cutanea. = Characterization of flexible interdigitated sensors for skin hydration monitoring.

Il livello di idratazione di un individuo è un parametro fisiologico estremamente importante per valutarne lo stato di salute fisica. Una buona idratazione regola l’equilibrio fisiologico di elettroliti e metaboliti ed influisce sulle regolari funzioni cerebrali e fisiche dell’organismo. In pazienti anziani il rischio di disidratazione è maggiore in quanto si tratta di soggetti la cui sensazione di sete è ridotta e il quantitativo di acqua corporea è minore rispetto a soggetti giovani. La disidratazione costituisce una delle cause più frequenti di accesso urgente al pronto soccorso, per cui risulta necessario un adeguato controllo. In contesti clinici si utilizzano strumenti che misurano le proprietà fisiche della pelle, come conducibilità, capacità, impedenza, conducibilità termica. I sensori d’idratazione si pongono come una valida alternativa alle apparecchiature costose e ingombranti usate per questi scopi, con il vantaggio di potersi conformare al corpo e permettere un monitoraggio continuo e di lunga durata. Negli ultimi anni si sta affermando in campo biomedico l’uso di elettrodi interdigitati. Essi suscitano notevole interesse grazie alla loro sensibilità, facilità di fabbricazione e bassi costi di produzione. La possibilità di produrre elettrodi miniaturizzati su substrati flessibili li rende adatti alle applicazioni biomediche in cui è spesso richiesta la conformabilità del sensore al corpo. Dal momento che la concentrazione di acqua nei tessuti cutanei influisce sulle proprietà dielettriche e termiche della pelle, è possibile utilizzare dei sensori che analizzino le caratteristiche elettrochimiche locali della cute rilevando la variazione del contenuto di acqua. Per questo motivo, in questo lavoro di tesi, sono stati caratterizzati dei sensori interdigitati prodotti tramite stampa a getto d’inchiostro su un substrato flessibile, tramite delle misure di spettroscopia di impedenza. L’obiettivo era quello di sviluppare opportuni circuiti elettrici equivalenti, in grado di modellizzare il sistema elettrochimico costituito dall’elettrodo interdigitato e il materiale oggetto di studio. Le misure d’impedenza sono state effettuate con elettrodi di geometria diversa. Inizialmente le misure sono state condotte in soluzioni saline di differenti concentrazioni. Da questi dati è stato ricavato il valore della costante di cella degli elettrodi, che permette di scalare le quantità misurate in relazione alla geometria e alle dimensioni del sensore. Successivamente sono state effettuate delle misure in vitro, utilizzando un gel di agar per simulare la pelle umana, sfruttando la similarità delle caratteristiche dielettriche dell’agar con quelle dei tessuti biologici. Queste misure sono state effettuate monitorando la perdita di acqua nel materiale sia per via gravimetrica sia elettrochimica, in modo da ricavarne una correlazione. Infine, i sensori sono stati testati in vivo analizzando le variazioni degli spettri di impedenza tra misure effettuate su pelle asciutta e su pelle bagnata da una lozione idratante. I dati sperimentali sono stati modellizzati mediante l’uso di circuiti elettrici equivalenti in cui ciascun elemento possiede un significato fisico specifico e fornisce un’informazione utile riguardo ai meccanismi di trasferimento che avvengono nel sistema. Grazie alla modellazione è stato possibile identificare l’intervallo di frequenze significativo per l’applicazione prefissata.