Sensori innovativi

Obiettivi del progetto

L’obiettivo della ricerca è realizzare un sensore di flusso innovativo per applicazioni nel campo della ventilazione neonatale, e, alla realizzazione e caratterizzazione di sensori basati sull’utilizzo di fibre ottiche per il monitoraggio di grandezze meccaniche e termiche (ad esempio temperatura, pressione e forza) di interesse in ambito diagnostico e terapeutico. Inoltre, l’interesse della ricerca è anche rivolto all’introduzione della termoterapia laser indotta per effettuare interventi di ablazione di neoplasie pancreatiche. In tali interventi, la fibra ottica gioca un ruolo cruciale. Infatti, durante la procedura la radiazione elettromagnetica emessa da un laser viene convogliata in una fibra ottica, la cui estremità distale viene posizionata a contatto con la neoplasia da trattare. La radiazione che viene emessa dall’estremità distale della fibra interagisce con il tessuto canceroso riscaldandolo fino a temperature molto elevate (> 100 °C) che ne consentono l’ablazione. Il volume del tessuto ablato e la sua geometria dipendono dalle impostazioni laser (potenza,  energia, durata del trattamento) e dalle caratteristiche dell’estremità distale della fibra che influenzano l’emissione della radiazione che investe il tessuto.

Inoltre, la temperatura raggiunta dal tessuto durante la procedura gioca un ruolo cruciale sulla buona riuscita dell’intervento, perché influenza la quantità di tessuto ablata. Per tale motivo sono stati utilizzati sensori di temperatura in fibra ottica (fiber Bragg grating, FBG, sensors) per monitorare la temperatura raggiunta dal tessuto durante la termometria laser indotta. Inoltre tali sensori sono stati utilizzati per ottenere una temperatura di riferimento nella caratterizzazione delle termometria basata su immagini TAC e di Risonanza Magnetica. L’attività di ricerca si scompone, pertanto, nei seguenti step:

• Identificazione di un principio di funzionamento che consenta di realizzare un flussimetro con caratteristiche metrologiche tali da poter essere utilizzato nella ventilazione polmonare neonatale

• Progettazione e realizzazione del sensore di flusso

• Caratterizzazione metrologica del sensore e confronto con le caratteristiche dei sensori con cui sono equipaggiati i ventilatori polmonari in commercio.

La linea di ricerca principale viene affiancata dalla:

• Progettazione e realizzazione di sensori in fibra ottica per la misura di grandezze meccaniche e termiche di interesse in ambito diagnostico e terapeutico

• Progettazione e realizzazione di fibre ottiche per utilizzo durante la termoterapia laser indotta con peculiare caratteristiche dell’estremità distale

• Caratterizzazione di sensori in fibra ottica per monitorare la temperatura raggiunta da tessuti sottoposti a termoterapia laser indotta. Sviluppo di un sistema per l’introduzione dei sensori all’interno del tessuto biologico a distanza controllata dall’applicatore. I sensori (FBG) e il succitato sistema sono stati anche utilizzati per effettuare la caratterizzazione di un approccio non invasivo al monitoraggio della temperatura del tessuto sottoposto a termometria laser-indotta basato sull’analisi di immagini TAC e di Risonanza Magnetica.

Data di inizio e fine

31/10/2010 - 30/04/2013

Responsabile del progetto

Prof. Sergio Silvestri - Professore Associato confermato

Istituzione coordinatrice del progetto

Università Campus Bio-Medico di Roma

Altre Istituzioni coinvolte

ITALGM s.r.l.

Fonte/i di finanziamento

FILAS, art. 182 comma 4 lettera c della Legge Regionale 04/06 – PST, ITINERIS2