• misura angoli articolari
• disfagia
• tessuti intelligenti

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è quello di progettare e sviluppare un dispositivo indossabile sensorizzato per il monitoraggio della postura nel paziente disfagico durante i pasti. In particolare, con il dispositivo realizzato si vuole rilevare la postura del collo dei soggetti disfagici, in quanto esistono delle posture di compensazione che consentono una deglutizione efficace e sicura minimizzando il rischio di aspirazione e penetrazione del bolo.
Per garantire specifiche tecniche e cliniche quali comfort, indossabilità, possibilità di applicazione in ambienti non strutturati e facilità di utilizzo, sono stati scelti “tessuti intelligenti”. Nello specifico è stata utilizzata l’Electrolycra, materiale piezoelettrico con caratteristiche elastiche simili alla Lycra.
Il tessuto necessita di un supporto che garantisca l’adesione alla pelle attorno al giunto articolare del collo, a tale scopo è stato utilizzato il Kinesio Tape: cerotto che per le sue caratteristiche elastiche e per la sua adesività risulta particolarmente adatto all’applicazione.
Prima dello sviluppo del dispositivo è stata necessaria una caratterizzazione meccanica ed elettrica dell’Electrolycra, ottenuta tramite l’utilizzo della macchina Instron. Nello specifico sono state condotte prove statiche, prove dinamiche, prove di rilassamento a 2 minuti e prove in velocità.
Un’analisi qualitativa e quantitativa ha dimostrato che l’Electrolycra presenta un campo di misura compreso tra 0% e 50% di strain, visibile sia nella caratteristica statica che dinamica. Qualitativamente è stato visto che l’Electrolycra mostra una caratteristica statica differente dalla caratteristica dinamica; nell’ambito della presente applicazione di questo lavoro di tesi è stata scelta una caratteristica statica, dal momento che i movimenti del collo possono essere considerati movimenti lenti. Tramite un’analisi quantitativa si è ottenuta un’isteresi meccanica pari a 32,8% e un’isteresi elettrica pari a 13,8%.
Dopo aver integrato l’Electrolycra sul Kinesio Tape sono state fatte ulteriori prove meccaniche ed elettriche, dalle quali è emersa una conducibilità del supporto, dovuta alla presenza di acrilico, che ha modificato la caratteristica statica migliorandone la sensibilità.
Per poter validare il dispositivo realizzato sono state condotte prove sincronizzate di rilevamento dell’angolo di inclinazione, flesso-estensione e rotazione del collo con il sistema VICON e con il dispositivo realizzato. È stato scelto un campione di soggetti sani e messo appunto un protocollo sperimentale per l’esecuzione dei test di validazione.
Per valutare la bontà del dispositivo è stata analizzata l’accuratezza e la ripetibilità del sensore. I risultati della validazione mostrano un’accuratezza del sensore (nel task A) maggiore nei movimenti di inclinazione laterale e rotazione. In flesso-estensione è stata ottenuta un’accuratezza minore, tale risultato ha portato ad una modifica del modello iniziale che lega la deformazione del sensore con l’angolo di monitoraggio. Sperimentalmente è stato individuato un parametro correttivo di tale modello, che ha migliorato l’errore di accuratezza. Nel task B si ottengono valori di accuratezza migliori, qualitativamente si può osservare infatti una maggiore capacità del sensore di seguire i movimenti rilevati dal sistema VICON. Questo può essere dovuto al fatto che nelle prove dinamiche non influisce il rilassamento del sensore sulla misura ottenuta.
In termini di ripetibilità il dispositivo ha dato risultati soddisfacenti in termini di deviazione standard massima e media delle 5 repliche del task A. I vantaggi della tecnologia messa a punto riguardano l’indossabilità, la facilità di utilizzo, l possibilità di impiego in ambiente non strutturato, leggerezza e maneggevolezza, garantendo un monitoraggio non invasivo del paziente.
Un ruolo fondamentale ha rivestito la collaborazione con i clinici poiché ha permesso di ricevere un feedback positivo sui risultati ottenuti, sia in temini di prestazione che indossabilità e praticità di utilizzo da parte del paziente stesso, una volta a casa.
Esistono dei margini di miglioramento del dispositivo quali ad esempio:
 ridurre l’errore medio a un valore di 5° durante i movimenti di flessione (maggiormente oggetto di studio rispetto a quelli di estensione);
 identificare tre misure di dispositivi (Small, Medium e Large) in base al paziente target, in modo da estendere l’applicabilità ad altri scenari di utilizzo che coinvolgono una popolazione più varia (bambini, adulti ed anziani);
 indentificare un supporto di ancoraggio per il sensore (diverso dal cerotto) che possa garantire un utilizzo ripetuto del dispositivo.
In generale, quanto ottenuto nel contesto del presente lavoro di tesi è il risultato diretto dell’approccio bioingegneristico: a partire dalle specifiche cliniche, dopo un’attenta ed accurata analisi dello stato dell’arte, sono state identificate e studiate una serie di soluzioni tecnologiche al fine di identificare quella che soddisfa al meglio le specifiche di progetto.