Academic literature on the topic 'Misure di impedenza'

La prima valutazione oggettiva effettuata durante la procedura chirurgica e nel follow-up dei pazienti sottoposti ad impianto cocleare è la misura dell’impedenza degli elettrodi. Tale misura fornisce informazioni sia sull’integrità degli elettrodi sia sul mezzo circostante gli stessi ed è uno dei principali fattori responsabili dei consumi energetici dell’impianto cocleare. In questo studio abbiamo valutato in pazienti adulti con impianto cocleare e array perimodiolare, le variazioni nel tempo dell’impedenza degli elettrodi, valutando le differenze nelle varie partizioni cocleari (basale, medio e apicale) e correlandone i valori ai principali parametri psicoacustici del mappaggio: livelli di T e C. Abbiamo testato 28 pazienti adulti impiantati presso il nostro Dipartimento tra il 2009 e il 2014, tutti impiantati per via cocleostomica con un array perimodiolare completamente inserito, utilizzando la tecnica chirurgia “soft surgery”. Le impedenze medie sono state misurate in modalità “common-ground” e “MP1+2” per i seguenti segmenti di array: basale (dall’elettrodo n.1 al n.7); mediale (dal n.8 al n.14); apicale (dal n.15 al n.22). L’analisi della varianza (ANOVA) è stata effettuata per valutare le tendenze nelle misure ripetute. Il livello di significatività accettato in tale studio è p<0.05 corretto con metodo Bonferroni. I risultati hanno mostrato una significativa riduzione globale delle impedenze dall’attivazione fino a 1 mese e un valore più alto nel tempo dell’ impedenza nel segmento basale dell’array rispetto al segmento apicale e medio. L’analisi statistica temporale della correlazione tra i valori dell’impedenza globale e i livelli di T e C ha mostrato una correlazione significativa fino a sei mesi sia per le impedenze registrate in common-ground che in modalità MP1+2. L’analisi statistica dei vari segmenti cocleari ha mostrato inoltre una significativa correlazione dell’impedenza nel segmento basale e i parametri del fitting fino ad un anno di follow-up. In conclusione gli alti valori dell’ impedenza nel segmento basale nel tempo possono essere spiegati con la formazione di fibrosi endococleare dopo l‘inserimento dell’array, fenomeno maggiore nel segmento basale della coclea, limitato invece nelle regioni apicali e medie. La correlazione lineare dei valori dell’impedenza con i livelli di T e C diventa infatti statisticamente non significativa dopo tre/sei mesi nei segmenti apicali e medi e resta significativa fino ad un anno per il tratto basale. Questo comportamento sottolinea l’importanza nel tempo dell’influenza dei fattori intra-cocleari sui parametri del fitting nella porzione cocleare basale.

L’articolo presenta studi sulle nuove sfide poste all’istruzione ed è essenziale pensare al modello di valutazione utilizzato oggi dagli insegnanti. Pertanto, abbiamo cercato di analizzare i processi di pianificazione della valutazione effettuati nei gradi iniziali della scuola elementare. I risultati sono stati ottenuti attraverso l’uso del metodo di ricerca bibliografico di natura descrittiva e approccio qualitativo, eseguendo l’analisi dei contenuti di libri e articoli scientifici che hanno permesso di collegare gli studi e le prospettive empiriche del ricercatore, guidando la costruzione dei risultati in tre sezioni, che sono state descritte da questo punto in poi. Nello sviluppo dell’articolo, è stata analizzata la valutazione dell’insegnamento e dell’apprendimento e l’importanza dell’autovalutazione per l’educatore imparziale è stata descritta; e, è stato possibile comprendere, brevemente, l’adozione della valutazione partecipativa per obiettivi nella realtà educativa della scuola elementare. Si è concluso che il problema dell’articolo è stato raggiunto, l’obiettivo generale è stato raggiunto ed è stata confermata l’ipotesi che qualsiasi strumento utilizzato dagli insegnanti e dalla scuola per eseguire la valutazione, configura un modo per stabilire i livelli di apprendimento, riconoscere il meglio e il peggio, e soprattutto, adattare l’insegnamento agli standard di eccellenza installati dalla scuola. Misure standardizzate hanno deviato il senso democratico, critico, costruttivo e creativo della valutazione, impedendo il percorso di un apprendimento efficace.

Una buona idratazione è fondamentale per l’espletamento delle funzioni fisiologiche più elementari, come ad esempio la regolazione della pressione sanguigna, della temperatura corporea e della digestione. Quando il corpo perde più acqua di quanto ne assume si può verificare il fenomeno della disidratazione. La perdita eccessiva di fluidi può causare diversi squilibri nello stato fisico di un individuo fino a portare, in casi estremi, a condizioni fatali e i soggetti maggiormente a rischio sono: bambini, anziani e atleti. I metodi di indagine attualmente esistenti finalizzati a tale scopo sono sostanzialmente test di laboratorio (sangue, urine) che forniscono dati molto precisi, ma sono invasivi, costosi e non permettono di ottenere un’informazione real-time. Un fenomeno che sta prendendo piede in questi ultimi anni è lo sviluppo di sensori indossabili coi quali è possibile tenere sotto osservazione parametri quali la frequenza cardiaca e il consumo di calorie, ma ancora sono pochi o quasi del tutto assenti i dispositivi che possono fornire attendibili informazioni circa lo stato di idratazione di un soggetto. Obiettivo di questa tesi è quello di illustrare il prototipo di un sensore indossabile, realizzato in laboratorio, in grado di produrre proprio questo tipo di informazione, ossia capace di monitorare lo stato di idratazione di un soggetto in maniera real-time sulla base della misura dell’ impedenza offerta dal suo sudore cutaneo. L’impedenza misurata viene poi trasdotta in una misura di conducibilità tramite un sensore in grado di valutare la variazione della composizione del sudore durante l’esecuzione di un esercizio fisico. Il dispositivo realizzato è stato calibrato e testato in vitro utilizzando soluzioni che riproducono il sudore artificiale. Successivamente, è stato usato per effettuare misure in vivo su un soggetto durante l’esecuzione di un esercizio fisico al fine di valutarne il funzionamento come prototipo indossabile.

In questo elaborato si affronta il progetto di un nucleo di calcolo per misure d'impedenza sulla pelle tramite l'utilizzo di segnali pseudo-random. La misura viene effettuata applicando il segnale casuale all'impedenza per ottenere la risposta impulsiva tramite un'operazione di convoluzione. Il nucleo di calcolo è stato implementato in VHDL.

La ricerca nell'ambito dell'ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa ha subito importanti sviluppi negli ultimi anni, con la realizzazione di sistemi di coltura cellulare 3D. L'utilizzo di idrogel polimerici, in particolare, si è rivelato un'importante risorsa sia nello sviluppo di nuove terapie, sia in studi di differenziamento. La valutazione delle caratteristiche degli scaffold e delle popolazioni cellulari al loro interno, tuttavia, risulta ancora associata a numerose limitazioni, quali la necessità di disgregare la struttura o di compromettere la vitalità cellulare. Lo sviluppo di approcci di misura non distruttivi e in grado di effettuare valutazioni in real-time, migliorerà significativamente la qualità e l'affidabilità della sperimentazione in-vitro. Il lavoro presentato in questa tesi consiste in uno studio preliminare di caratterizzazione di idrogel vuoti attraverso misure di impedenza, che affianca alle valutazioni ottenute con uno strumento professionale, le misure di un impedenziometro portatile e a basso costo, realizzato specificatamente per questa applicazione. Oltre alla caratterizzazione elettrica di idrogel di alginato a diverse concentrazioni di calcio, vengono descritte la scelta dei componenti hardware del sistema portatile e le caratteristiche dei software di acquisizione e analisi, realizzati in ambienti Arduino e Matlab rispettivamente. Benché non completamente ottimizzato, questo metodo ha rilevato una correlazione inversa tra concentrazione di calcio e impedenza a bassa frequenza che si è mantenuta consistente nei due strumenti. La valutazione d'impedenza a diverse frequenze, inoltre, apre la possibilità di misurare anche altri parametri, come può essere la vitalità di una popolazione di cellule, a frequenze superiori. Queste caratteristiche rendono l'approccio proposto molto promettente e potenzialmente in grado di promuovere il passaggio da sistemi di coltura tradizionale ad approcci 3D più accurati e affidabili.

L’obiettivo di tale tesi è la caratterizzazione impedenziometrica di elettrodi flessibili, partendo dagli studi che trattano la possibilità di individuare un tumore della pelle tramite una misura di impedenza non invasiva, piuttosto che tramite biopsia. Si sottoporranno quindi 8 elettrodi, presi come campioni, a vari test, per verificare l’andamento del loro modulo e della loro fase in un determinato range di frequenze. Si testeranno le loro misure prima in una soluzione salina al 0.9% di NaCl e poi in 5 soluzioni di sudore artificiale con diversa molarità. Si andrà a valutare anche quale elettrodo mantiene le sue caratteristiche anche in una prova a lungo termine. Infine, si osserverà quale elettrodo risponde in maniera migliore a una prova su pelle, variando anche la quantità di gel elettrolita applicato.

Nell’ingegneria dei tessuti le cellule vengono coltivate in strutture tridimensionali realizzate con particolari biomateriali al fine di sostituire un tessuto biologico parzialmente o totalmente danneggiato. La tomografia a impedenza elettrica (EIT) è una tecnologia non distruttiva che ci si propone di utilizzare per valutare le proprietà di tali costrutti. Nel caso particolare del seguente studio l’analisi ha riguardato un’applicazione di potenziale interesse in ambito osteologico. A questo scopo sono stati realizzati scaffold a base di alginato e gelatina, polimeri naturali economici e con una buona gelificazione, ai quali è stato aggiunto calcio carbonato per simulare la componente minerale. La tomografia a impedenza elettrica è stata utilizzata per effettuare una valutazione in vitro della mineralizzazione degli scaffold che hanno rappresentato un sistema semplificato e controllato sul quale compiere analisi di tipo elettrico. È stato fondamentale comprendere innanzitutto quali fossero i trattamenti e le grandezze da discriminare per ridurre gli errori di misura dell’impedenza elettrica e per effettuare una buona ricostruzione EIT a 4 punti. Per effettuare misure di impedenza elettrica è stato utilizzato un set-up di misura costituito da un Keysight Impedance Analyzer E4990 e un dispositivo esplorante realizzato ad hoc. I dati ottenuti sono stati elaborati in ambiente Matlab® per verificare la distinguibilità del comportamento elettrico di scaffold con e senza calcio carbonato. Infine, è stata ricostruita un’immagine EIT che rappresentasse la distribuzione di conducibilità all’interno degli scaffold.

Sin dalla sua invenzione, la batteria agli ioni di litio ha dominato il mercato dei sistemi di accumulo elettrochimico, grazie alle sue eccezionali proprietà in termini di energia e densità di potenza. Tuttavia, il fatto che questa tecnologia sia indissolubilmente legata a risorse rare e disomogenee distribuite, per lo più litio e cobalto, rende indispensabile avere delle alternative, se non sostituirla completamente almeno per diversificare il mercato e ridurre la dipendenza dai suddetti risorse rare. Due esempi di tali alternative sono la batteria agli ioni di Na e il condensatore elettrochimico a doppio strato. Questi dispositivi hanno la possibilità di competere con i LIB in alcune situazioni, ma entrambi potrebbero trarre grandi benefici da un aumento della loro densità di energia. Inoltre, il monitoraggio dell'evoluzione delle loro prestazioni dovrebbe essere considerato una priorità al fine di ottenere informazioni più approfondite su come migliorarle in modo da renderle paragonabili alle LIB. La ricerca di dottorato qui descritta si è concentrata su due obiettivi principali: proporre modi per migliorare la densità di energia dei sistemi di accumulo (NIB e EDLC) e suggerire una nuova tecnica per monitorare tali dispositivi operando: la spettroscopia di impedenza elettrochimica dinamica. La fabbricazione di elettrodi ad alto potenziale è un modo per migliorare le capacità di accumulo di energia di una batteria agli ioni di Na. In questa tesi è stato sintetizzato Na3V2(PO4)2F3, un materiale attivo in grado di immagazzinare ioni sodio ad un potenziale medio di 3,8 V vs Na+/Na. Questo materiale è stato utilizzato per fabbricare elettrodi massicci autoportanti (carico di massa attiva: 25 mg cm-2), che si è rivelato un metodo molto interessante per migliorare la densità di energia. L'NVPF è stato anche testato come un vero catodo in una cella a ioni di sodio completa in modo da dimostrarne l'alto potenziale e i relativi problemi. Per migliorare le densità energetiche degli EDLC, sono state preparate e studiate soluzioni altamente concentrate di acetato di potassio in acqua dalla loro caratterizzazione fisico-chimica ed elettrochimica all'uso di quelle più concentrate (elettrolita acqua-in-sale) in EDLC simmetrici a base di carbonio. Tali soluzioni si sono rivelate in grado di aumentare sia la capacità che la massima differenza di potenziale raggiungibile tra i due elettrodi, risultando in densità di energia maggiori rispetto agli elettroliti convenzionali (es. soluzione 6M KOH in acqua). Infine, la spettroscopia di impedenza elettrochimica dinamica è stata valutata come metodo per studiare NIB ed EDLC durante il ciclo. Due sistemi, un EDLC acquoso e un materiale di inserimento per NIBs, sono stati analizzati con dEIS: una tecnica in grado di monitorare i cambiamenti temporali nella spettroscopia di impedenza elettrochimica mentre un dispositivo subisce un processo ciclico. Questo approccio si è rivelato fattibile sia per le tecniche potenziodinamiche che per quelle galvanostatiche, consentendo di sondare l'impedenza dei singoli elettrodi anche in condizioni sperimentali simili a quelle con cui opera un dispositivo reale.
Ever since its invention, the Li-ion battery has dominated the market of electrochemical storage systems, thanks to its outstanding properties in terms of energy and power density. However, the fact that this technology is inextricably linked to non-homogenously distributed and rare resources, mostly lithium and cobalt, makes it essential to have alternatives, if not to completely replace it at least to diversify the market and reduce the dependence on the aforementioned rare resources. Two examples of such alternatives are the Na-ion battery and the electrochemical double-layer capacitor. These devices have the chance to compete with LIBs in some situations but both of them could greatly benefit from an increase in their energy density. Also, monitoring the evolution of their performances should be considered a priority in order to get deeper insights on how to improve them so to make them comparable to LIBs. The doctoral research here described was focused on two main objectives: proposing ways to improve the energy density of storage systems (NIBs and EDLCs) and suggesting a new technique to monitor such devices operando: the dynamic electrochemical impedance spectroscopy. Fabricating high potential electrodes is a way to improve the energy storage capabilities of a Na-ion battery. In this thesis, Na3V2(PO4)2F3, an active material able to store sodium-ions at a mean potential as high as 3.8 V vs Na+/Na, was synthesised. This material was used to fabricate self-standing massive electrodes (active mass loading: 25 mg cm-2), which proved to be a very interesting method to improve the energy density. NVPF was also tested as an actual cathode in a full sodium-ion cell so to prove its high potential and relative issues. To improve EDLCs energy densities, highly concentrated solutions of potassium acetate in water were prepared and studied from their physicochemical and electrochemical characterization to the use of the highest concentrated ones (water-in-salt electrolyte) in symmetric carbon-based EDLCs. Such solutions proved to be able to increase both the capacitance and the maximum reachable potential difference between the two electrodes, resulting in higher energy densities compared to conventional electrolytes (e.g. 6M KOH solution in water). Finally, dynamic electrochemical impedance spectroscopy was evaluated as a method to study NIBs and EDLCs while cycling. Two systems, an aqueous EDLC and an insertion material for NIBs, were analysed with dEIS: a technique able to monitor the temporal changes in the electrochemical impedance spectroscopy while a device undergoes a cycling process. This approach proved to be doable for both potentiodynamic and galvanostatic techniques, allowing to probe the impedance of the single electrodes even in experimental conditions similar to those with which a real device operates.

Scaffold al base di alginato tridimensionale è uno dei bioreattori più utilizzati comunamente. È stato già applicato alla rigenerazione di tessuto osseo e alla coltura cellulare tridimensionale. Ha molti vantaggi: buona biocompatibilità, buona biodegradabilità, porosità, non tossicità e basso costo, oltre questi, ha una struttura simile alla matrice extracellulare, è stato uno dei più popolari oggetti delle ricerche negli ultimi anni. Lo scaffold si produce buttando la soluzione di alginato in un bagno di 〖Ca〗^(2+), la risorse può essere 〖CaCl〗_2 o 〖CaCO〗_3, le molecole di alginato e 〖Ca〗^(2+), costruiscono una struttura detta ‘egg-box’ attraverso cross-linking, la concentrazione di 〖Ca〗^(2+), può influenzare le proprietà di scaffold, omogeneità, porosità ecc. Negli ultimi anni, molti ricercatori hanno già studiato la relazione tra la concentrazione di 〖Ca〗^(2+) e le proprietà meccaniche di scaffold a base di alginato, ad esempio, modulo di Yang, elasticità ecc. Lo scopo di questo lavoro invece, è studiare le proprietà elettrochimiche dello scaffold a base di alginato. Studia la risposta allo stimolo elettrico analizzando EIS (electrochemical impedance spectroscopy), prosegue i testi agli scaffold di diverse concentrazioni di 〖Ca〗^(2+), per capire come la concentrazione di 〖Ca〗^(2+) influenza le proprietà dello scaffold attraverso un metodo elettrico non invasivo.

Gli oceani coprono quasi il 75% della superficie della terra ed esercitano una grande influenza sulla vita di tutte le specie viventi e sull’evoluzione del clima a livello planetario. I repentini cambiamenti climatici hanno reso sempre piú importante studiarne i comportamenti. L’analisi della salinitá degli oceani é estremamente importante per gli studi sull’ambiente marino; puó essere usata per tracciare le masse d’acqua, descrivendone i flussi e svelandone la correlazione con i processi climatici, puó essere di aiuto ai biologi per studiare gli organismi marini e costituisce un parametro fondamentale per una vasta gamma di sensori. Un sistema autonomo che misuri conducibilitá e temperatura é il primo strumento per determinare la salinitá dell’acqua, sul mercato sono presenti sí numerosi sensori a elevata accuratezza ma necessitano di ingombranti strumenti di laboratorio per funzionare. Sistemi di ridotte dimensioni non sono invece altrettanto accurati ed affidabili. Questa tesi mira a sviluppare un'interfaccia che permetta di analizzare conducibilitá e temperatura con un elevato livello di accuratezza. Particolare attenzione sará posta all’elaborazione delle misure effettuate e alla caratterizzazione degli errori e dell’accuratezza del sistema. Partendo da queste basi in futuro si potrá creare un sistema autonomo a bassissima potenza, alimentato da batterie, che, basandosi sull’iterazione fra il chip impedenziometrico e il PIC, permetta di fare misure per un ciclo di vita di qualche anno.

Il presente lavoro di tesi ha l’obiettivo di sperimentare un sensore di nuova concezione basato su una spettroscopia di impedenza complessa a microonde che rileva lo stato di idratazione del terreno, mediante l’uso di una guida d’onda appoggiata su di esso. L’indagine è stata svolta coinvolgendo tre tipologie di terreno e cinque livelli di umidità, su campioni omogenei e su campioni stratificati, utilizzando dei criteri basati sul rimescolamento del terreno e riassestamento del dispositivo, al fine di valutare la ripetibilità della misura. I dati raccolti sono stati utilizzati per la costruzione di modelli statistici in grado di stimare l’umidità con accuratezza. Sebbene queste siano da considerarsi delle prove preliminari ed esplorative, il sistema sembra vantaggioso nella prospettiva di essere implementato successivamente con le opportune migliorie, validando ulteriori indagini su campo.

Il progetto è il proseguimento di una tesi di laurea1 in cui si è studiato un metodo di analisi della salute della pelle non invasivo. A tale scopo si è approfondito il tema della spettroscopia d'impedenza ed è stato realizzato un sistema per la loro misura. Questo sistema prevede l'utilizzo di una parte analogica formata da un generatore di segnale sinusoidale a frequenza variabile e la circuiteria per estrarre i valori efficaci di tensione e corrente e il valore di fase. La parte digitale, invece, condiziona il segnale del blocco analogico agendo su trimmer digitali, acquisisce i dati e li trasmette tramite la UART. Lo strumento effettuava le misurazioni ed inviava continuamente i dati grezzi al computer, tramite un convertitore UART/USB, risultando poco versatile. L'obiettivo del progetto è realizzare una piattaforma software che comunichi con l'hardware, permettendo la configurazione dello strumento e la manipolazione dei dati grezzi ricevuti, svincolando quindi l'utente dai problemi di basso livello. Si è studiato un protocollo di comunicazione che permette la trasmissione di maggiore informazione e sono stati scelti dei comandi mnemonici che lo strumento possa facilmente interpretare. Il progetto prevede quindi una prima fase di modifica del vecchio firmware, in modo che il microcontrollore possa leggere e comprendere i dati ricevuti tramite la UART. Nella seconda fase si è sviluppato il software utilizzando il linguaggio di programmazione Java. Lo sviluppo comprende lo studio delle librerie grafiche offerte da JavaFX (soprattutto per la rappresentazione dei dati grezzi in grafici a due assi), di un metodo di gestione e salvataggio su disco delle impostazioni del sistema, della comunicazione seriale e infine del sistema software nella sua completezza. Alcune prove sperimentali sono infine state svolte per verificare la funzionalità dei due sistemi, firmware e software.