Strumentazione

La misura della coppia prodotta dal pedale destro e sinistro singolarmente

Sono stati posizionati 4 estensimetri, due superiori e due inferiori. Estensimetri posti vicino al centro di rotazione permettono di vedere il momento flettente, cioè Mb, che è la forza tangenziale. Il momento che leggo dove ci sono estensimetri superiori sarà: Mb*d. Il momento flettente è il misurando nel nostro caso.

In realtà, noi vogliamo misurare la coppia. Una soluzione è mettere estensimetri adesivi, che sono poco costosi e poco ingombranti. Come posso misurare il momento flettente in termini pratici? Posso misurare il momento flettente di una trave incastrata. Applico una forza al lato opposto di dove è incastrata e posso misurare lo sforzo.

Gli estensimetri sono posti parallelamente all'asse della trave, una forza radiale va a deformare tutti gli estensimetri in modo analogo. Se ho questo e in più vado a collegare gli estensimetri con un ponte di Wheatstone, allora posso compensare.

Soluzione circuitale

Questa è stata la soluzione scelta e utilizzata. (R2, R4 sottoesposti a compressione, visto da prima).

Estensimetri vanno a misurare deformazione.

Una volta che siamo andati a trovare il nostro sistema si va a effettuare calibrazione.

Calibrazione rappresenta la nostra ampiezza di tensione in corrispondenza del peso noto. Stata fatta poi ottimizzazione ai minimi quadrati che ha permesso di ottenere la retta di calibrazione. Il nostro sistema è risultato molto lineare, con una sensitività maggiore nel pedale sinistro (ricordiamo che la sensitività è il coefficiente angolare di questa retta di calibrazione, che rappresenta la tensione di uscita in funzione del momento flettente versus il momento flettente che è il nostro misurando).

Circuito di condizionamento Successive applicazioni:

• Controllore in anello chiuso per assicurare la simmetria della pedalata indotta da stimolazione elettrica funzionale in pazienti post-ictus.
• Valutazione

Dell'efficacia di un trattamento riabilitativo basato su pedalata indotta da stimolazione elettrica

• Sviluppo di un controllore di biofeedback per il trattamento della pedalata finalizzato alla riabilitazione del paziente post-ictus

ELETTRODI 24/11/20

Def: interfaccia per registrare i potenziali e le correnti che hanno origine nel nostro corpo

Sono dei sensori / trasduttori che trasformano correnti ioniche che fluiscono nel corpo umano in correnti elettriche che scorrono nei conduttori metallici del circuito di misura.

Questa trasformazione avviene mediante reazioni chimiche di ossido-riduzione all'interfaccia tra il sistema fisiologico e l'elettrodo. C rappresenta il nostro metallo. Perché ci sia accoppiamento tra metallo e corpo, l'elettrodo deve essere immerso in elettrolita.

Esempio: segnale EMG -> segnale elettromiografico che analizza unità motorie ciascuna delle quali comprende (motoneurone e fibre muscolari ad esso connesse)

generano potenziale biolettrico in un volume conduttore che comprende altre fibre attive. In A, P è più vicino a elettrodo negativo quindi prima fronte d'onda negativo. Tc>Tb perché in b P è più vicino all'elettrodo. Il potenziale extracellulare generato da un'unità motoria presenta tre fasi e dura da 3 a 15 ms con un ampiezza di 20-2000 µV. all'interfaccia elettrodo-elettrolita) Reazioni di ossidoriduzioni (avvengono Le reazioni di ossidoriduzione sono quelle reazioni in cui si ha un trasferimento di elettroni tra due specie chimiche; una specie subisce una reazione di ossidazione (quella che "perde" elettroni, agente riducente, numero di ossidazione aumenta), l'altra subisce una reazione di riduzione (quella che "acquista" elettroni, agente ossidante, numero di ossidazione diminuisce). Non c'è ossidazione senza che contemporaneamente avvenga una riduzione. L'ossidazione (o

la riduzione) da sole vengono chiamate «semi-reazioni».

Agenti ossidanti: O₂, F₂, Cl₂, Br₂, specie ad elevata elettronegativà

Agenti riducenti: Li, Na, Mg, Fe, Zn, Al, specie elettropositive

Elettronegatività aumenta andando a dx della tavola periodica HP: elettrodo contiene atomi dellostesso materiale dei cationi liberinell’elettrolita.

Entrambe le reazioni sonoreversibili (possono avvenire inentrambe le direzioni).

All’equilibrio (quando nessuna corrente attraversa l’interfaccia), le reazioni di ossidazione e di riduzione hannola stessa velocità à il passaggio di carica netta è nullo à non si ha passaggio di corrente all’interfaccia.(interfaccia elettrodo-elettrolita)

Potenziale di semicellaImmergo un metallo in una soluzione contenente i suoi stessi ioni. Ho elettrodo di metallo M e lo metto insoluzioni con cationi dello stesso materialeNelle vicinanze dell’interfaccia, non è più mantenuta

La neutralità di carica:

• Metallo si carica - (trattiene e -)
• Soluzione attorno di carica + → all'equilibrio, si forma un doppio strato di carica all'interfaccia metallo-soluzione che genera una differenza di potenziale detta potenziale di semicella E. Dipende dal metallo utilizzato, dalla concentrazione degli ioni in soluzione, e dalla temperatura.

Come lo misuro?

Il potenziale di semicella si genera a corrente nulla, è un errore di misura rispetto al potenziale che io vorrei misurare. Perché io voglio misurare della corrente che va dal corpo a elettrodo e viceversa, cioè che sia diversa da zero. Ma appena prendo l'elettrodo e lo metto in contatto con il corpo, si genera una differenza di potenziale creata da questo spostamento delle cariche, e quindi dal doppio strato di carica che si genera all'interfaccia.

Per poter misurare il potenziale di semicella devo inserire un altro elettrodo, di misura. Anche inserendo l'elettrodo di misura si genera

potenziale di semicella (stavolta metallo è inserito in suoi anioni) Posso solo misurare la differenza tra il potenziale di semicella del metallo e quello di un secondo elettrodo -> elettrodo di riferimento: elettrodo a idrogeno (per convenzione è considerato a potenziale di semicella nullo). Il potenziale complessivo di una redox è dato dalla differenza di potenziale delle due semi-reazioni. (Rame che si deposita sull'elettrodo). Ponte salino permette rimescolamento ioni tra le due semicelle, non crea altro potenziale di semicella. (Nb il potenziale di semicella dipende dagli ioni che consideriamo). Potenziale di semicella in condizioni non standard EQUAZIONE DI NERST Se il potenziale viene misurato in condizioni non standard (diversa temperatura e diverse concentrazioni*), il potenziale di contatto Ec (o potenziale di semicella) cambia secondo l'equazione di Nernst: - E0 potenziale di contatto in condizioni standard (misurato rispetto all'elettrodoH⁺)• R è la costante dei gas: 8.31 J / mol K• T è la temperatura assoluta [K] -• n è la valenza del catione metallico (C+)• F è la costante di Faraday : 96500 C /mole -aC+ è l’attività del catione, funzione della concentrazioneTipi di elettrodi Non c’è passaggio di carica.Elettrodo Ag/AgClL’ elettrodo Ag / AgCl è un elettrodo reale che prossima le caratteristiche di un elettrodo perfettamente nonpolarizzabile (carica netta che passa attraverso l’interfaccia elettrodo- tessuto).All’interfaccia avvengono duereazioni— >Argento si corrode ossidandosi. Il catione Ag va a reagire con Clandando ad aumentare lo strato di cloruro di argento sull’elettrodo.La corrente in questo caso va da elettrodo a tex corporei. Elettroneresta in metallo e scorre poi lungo il cavo, catione Ag che si mette conCl va esternamente.Reazione contraria, il mio strato di cloruro di argento si

corrodeliberando gli ioni. Cl va a aumentare concentrazione dello ione neifluidi corporei. Ag si mette con elettrone e forma argento che sideposita in elettrodo. Elettroni entranti perchè io prelevo elettroniper fare riduzione.Circuito equivalente C’è corrente.Tipologie di elettrodi per EMGELETTRODI AD AGO Vantaggi: Selettività: piccolo volume di lavoro(potenziale di unità motoria, anche singola fibra).Possibilità di riposizione l’elettrodo permisurare segnali di diverse UM (unità motorie)dello stesso muscolo. Possibilità di misuraremuscoli profondi.Svantaggi: Invasività. Problemi di sterilità. Nonadatti per misure durante il movimento (pocostabili e potenzialmente dolorosi).ELETTRODI A FILO • Filo metallico isolato, inossidabile, di piccolo diametro: ad. esempio legadi platino, argento, nichel o cromo e isolato da nylon, poliuretano oteflon-• Diametro: 25 - 100 µm• Inserito nel muscolo

mediante l'utilizzo di un ago (che viene successivamente rimosso) e tenuti in posizione mediante una punta ad uncino. Vantaggi: - Selettività - Misure intra-muscolari (di profondità) - Buona stabilità di contatto e meno dolorosi per misure prolungate e durante il movimento (rispetto agli elettrodi ad ago). Svantaggi: - Invasività - Problemi di sterilità - Non riposizionabili ELETTRODI SUPERFICIALI - Gli elettrodi superficiali sono fatti da un disco metallico che rileva il potenziale medio sulla superficie di contatto. - Si usano elettrodi Ag/AgCl che approssimano elettrodi non polarizzabili (differenza potenziale costante). - Più grande è l'elettrodo, maggiore è il segnale misurato (minore è la selettività). - L'accoppiamento elettrico tra metallo e pelle presenta un'elevata resistenza di contatto e un accoppiamento meccanico disomogeneo -> si utilizza GEL ELETTROLITICO contenente Cl- per migliorare la conducibilità elettrica.

Per ottenere un buon contatto elettrico è importante considerare la struttura della pelle. L'epidermide è fondamentale per l'accoppiamento con il mio elettrodo e si compone di tre strati:

• Strato germinativo (o basale): è il più profondo, dove si generano le cellule che poi vengono spinte verso l'alto.
• Strato granuloso: è dove le cellule iniziano a morire.
• Strato corneo: è il più superficiale e composto da cellule morte.

Il circuito equivalente dell'interfaccia elettrodo-pelle mostra come l'epidermide funzioni come un passa basso, con il relativo aumento delle cellule morte. Se pulisco la zona, non ci sono ostacoli per un buon contatto.