Nel presente lavoro sono state effettuate misure sperimentali e valutazioni teoriche delle seguenti proprietà termofisiche di tessuti viventi: metabolismo, perfusione sanguigna, diffusività termica e conduttività termica. Sia per le misure che per le simulazioni teoriche è stata utilizzato il metodo della sonda (probe method). Lo strumento usato (TCP, thermal conductivity probe) è stato realizzato nel laboratorio di proprietà termofisiche dell’Università di Roma “Tor Vergata”, ed è di dimensioni talmente ridotte (diametro 0,3 mm, lunghezza 47 mm) da risultare praticamente non invasivo. Dal punto di vista teorico è stata risolta la equazione generale della conduzione per una geometria cilindrica, di lunghezza infinita, quando nel mezzo compaiono anche produzione di calore (metabolismo) e convezione forzata (perfusione sanguigna). Le misure sperimentali sono state condotte su un modello fisico di un tessuto vivente, costituito da un contenitore in vetro riempito con un mezzo poroso (sabbia), e percorso da un flusso di acqua a 37°C. All’esterno della cella un secondo fluido (proveniente da un secondo termostato) consente di mantenere tutto l’ambiente di misura alla temperatura nominale. Al momento non è stata simulata la produzione di calore metabolico, che in futuro verrà riprodotta mediante riscaldamento a microonde dell’intero mezzo. I risultati del modello teorico analitico hanno mostrato una buona riconoscibilità dei diversi effetti introdotti nell’equazione, diffusività termica, conduttività termica, convezione forzata e metabolismo. Sperimentalmente, le prove hanno messo in evidenza un forte wall effect, dovuto alle grosse dimensioni dei grani di sabbia rispetto alle dimensioni della sonda (tale effetto è prevedibile che non esista nei tessuti viventi reali). Comunque è stata trovata una buona correlazione tra il coefficiente di convezione forzata h e la portata di fluido che attraversa il mezzo poroso. Ulteriori prove su tessuti non vivi di muscolo di suino hanno confermato la fattibilità della misura sui tessuti reali e i valori di incertezza presumibilmente ottenibili.
Coppa, P., Bovesecchi, G., Celli, G. (2007). Proprietà termofisiche e termofluidodinamiche di tessuti viventi con il metodo della sonda. In ATTI XII COVEGNO A.I.P.T. (pp.47-62). Torino : Politeko Edizioni.
Proprietà termofisiche e termofluidodinamiche di tessuti viventi con il metodo della sonda
COPPA, PAOLO;
2007-01-01
Abstract
Nel presente lavoro sono state effettuate misure sperimentali e valutazioni teoriche delle seguenti proprietà termofisiche di tessuti viventi: metabolismo, perfusione sanguigna, diffusività termica e conduttività termica. Sia per le misure che per le simulazioni teoriche è stata utilizzato il metodo della sonda (probe method). Lo strumento usato (TCP, thermal conductivity probe) è stato realizzato nel laboratorio di proprietà termofisiche dell’Università di Roma “Tor Vergata”, ed è di dimensioni talmente ridotte (diametro 0,3 mm, lunghezza 47 mm) da risultare praticamente non invasivo. Dal punto di vista teorico è stata risolta la equazione generale della conduzione per una geometria cilindrica, di lunghezza infinita, quando nel mezzo compaiono anche produzione di calore (metabolismo) e convezione forzata (perfusione sanguigna). Le misure sperimentali sono state condotte su un modello fisico di un tessuto vivente, costituito da un contenitore in vetro riempito con un mezzo poroso (sabbia), e percorso da un flusso di acqua a 37°C. All’esterno della cella un secondo fluido (proveniente da un secondo termostato) consente di mantenere tutto l’ambiente di misura alla temperatura nominale. Al momento non è stata simulata la produzione di calore metabolico, che in futuro verrà riprodotta mediante riscaldamento a microonde dell’intero mezzo. I risultati del modello teorico analitico hanno mostrato una buona riconoscibilità dei diversi effetti introdotti nell’equazione, diffusività termica, conduttività termica, convezione forzata e metabolismo. Sperimentalmente, le prove hanno messo in evidenza un forte wall effect, dovuto alle grosse dimensioni dei grani di sabbia rispetto alle dimensioni della sonda (tale effetto è prevedibile che non esista nei tessuti viventi reali). Comunque è stata trovata una buona correlazione tra il coefficiente di convezione forzata h e la portata di fluido che attraversa il mezzo poroso. Ulteriori prove su tessuti non vivi di muscolo di suino hanno confermato la fattibilità della misura sui tessuti reali e i valori di incertezza presumibilmente ottenibili.Questo articolo è pubblicato sotto una Licenza Licenza Creative Commons
