• monitoraggio volumetrico
• sensorizzazione magnetica
• vescica artificiale
• ricostruzione volumetrica

Introduzione. A seguito della rimozione della vescica urinaria (a causa del tumore muscolo invasivo) è necessario ripristinare la corretta funzionalità (riempimento e svuotamento vescicale) del sistema urinario inferiore. Le procedure chirurgiche attualmente in uso comportano numerose e, potenzialmente, dannose complicanze post-operatorie, dunque, nasce la necessità di realizzare un sistema artificiale sostitutivo e costituito da: vescica artificiale, sistema di sensorizzazione e sistema di attuazione.

Obiettivo. Nella tesi è proposta una strategia di sensorizzazione magnetica per il monitoraggio volumetrico di una vescica artificiale esagonale che ha l’obiettivo di stimare, in tempo reale, il volume di urina contenuto nella vescica.

Materiali e metodi. È stato progettato un sistema di sensorizzazione costituito da un sensore magnetico ad effetto Hall e da una sorgente di campo magnetico. In particolare, sono state testate due sorgenti differenti: magnete permanente ed elettromagnete. Le due sorgenti sono state dimensionate, in modo tale da garantire la generazione di un campo sufficientemente elevato da consentire il monitoraggio completo del ciclo di riempimento e svuotamento dell’organo artificiale. In seguito, sono stati eseguiti i test di caratterizzazione per valutare il comportamento del sensore in risposta alle variazioni del campo magnetico prodotto dalle sorgenti. Inoltre, dai suddetti test è stata ricavata la relazione tra i valori di campo e i valori di distanza tra sensore e sorgente. È stato implementato un algoritmo di ricostruzione volumetrica (a partire dall’approssimazione geometrica del modello) che mette in relazione il volume stimato della vescica, istante per istante, con la distanza sorgente-sensore e, indirettamente, con i valori di campo magnetico.
Infine, è stata valutata, in vitro ed in condizioni reali simulate, la capacità del sistema di sensorizzazione di stimare il volume di urina durante il completo ciclo di riempimento e di svuotamento della vescica artificiale.

Risultati. L’utilizzo del magnete permanente come sorgente di campo ha consentito di ridurre il dispendio energetico complessivo del sistema (sorgente passiva) e di ridurre l’ingombro occupato dalla sorgente (magnete cilindrico con raggio e altezza pari a 5 mm); al contrario, l’elettromagnete consente di regolare l’intensità e l’accensione/spegnimento del campo a discapito di un maggior dispendio energetico (sorgente attiva) e un maggior ingombro complessivo (sorgente di dimensioni 37x56x4 mm e batterie per l’alimentazione). Gli errori percentuali ottenuti per il magnete permanente, inoltre, sono inferiori al 15% durante tutta la dinamica di acquisizione mentre quelli ottenuti con l’elettromagnete sono del 25-35 %.