Trasduttori in tessuto

190
Paradiso1

Elettrodi in tessuto

L’utilizzo di elettrodi in forma di tessuto, integrati all’interno dell’indumento, consente di migliorare il comfort e la vestibilità di questi sistemi di monitoraggio. I segnali che si ottengono utilizzando elettrodi in tessuto sono confrontabili con quelli ottenuti con elettrodi tradizionali. In seguito si può osservare un esempio di segnali acquisiti con elettrodi integrati in una maglietta. La qualità dei dati consente di eseguire un’analisi accurata della situazione clinica del soggetto.

 

Paradiso1

Figura 1. Segnali ECG acquisiti a riposo, con elettrodi in tessuto

 

In Figura 2 è riportato un esempio del segnale respiratorio acquisito con sensori tessili, attraverso la tecnica di pneumografia a impedenza, il segnale consente di estrapolare i parametri respiratori più interessanti come la frequenza, i tempi relativi alle fase di inspirazione ed espirazione e di stimare il volume tidale, calibrando con un pirometro o con un sistema equivalente.

 

Paradiso2

Figura 2. Segnale respiratorio ottenuto col metodo di pneumografia ad impedenza

 

Sensori piezoresistivi

I sensori piezoresistivi tessili possono fornire una soluzione appropriata per il monitoraggio non invasivo di variabili biomeccaniche, le proprietà di questi materiali possono essere sfruttate per misurare movimenti concernenti l’attività respiratoria, così come la cinematica della mano, o i movimenti delle articolazioni principali.
L’utilizzo di sensori piezorestivi, realizzati sia in tessuto sia attraverso tecniche di litografia, si presta a molteplici applicazioni, sia nel settore riabilitativo sia come strumento di motion capture per realtà virtuale.
Per valutare il comportamento dei sensori piezoresistivi in tessuto, viene effettuato un test in laboratorio, dove campioni di dimensioni note vengono deformati con stimoli meccanici di frequenza e morfologia nota. I sensori in tessuto mostrano una buona sensibilità per piccole deformazioni. La variazione del valore di resistenza elettrico caratteristico del sensore a riposo, è legata alla deformazione del materiale e di conseguenza alla variazione in ampiezza dello stimolo meccanico. I campioni possono essere sottoposti a segnali con frequenza variabile, naturalmente il test deve simulare le condizioni reali di lavoro del sistema sia in termini d’ampiezza, sia di frequenza dello stimolo.
In Figura 3, si può osservare la risposta tipica del sensore a uno stimolo sinusoidale, sia in fase d’allungamento sia di compressione, per un tessuto piezoresistivo.

 

Paradiso3

Figura 3. Risposta di un sensore in tessuto allo stimolo meccanico sinusoidale a 0,3 Hz, con allungamenti diversi (linea tratteggiata in grassetto 6 mm, linea tratteggiata 4 mm, linea continua 2 mm ), in alto è riportato l’allungamento, in basso la variazione di resistenza.