EO 517

ANALOG BIOZ AFES che l’iniezione di una sostanza nel materiale vivente modifica l’impedenza del tessuto stesso in funzione della quantità di sostanza conduttiva erogata (Fig. 4). L’impe- denza, o più precisamente la sua variazione nel tempo e nello spazio, è quindi il parametro chiave che deve essere misurato e correlato alla quantità di farmaco sommini- strato per valutare la corretta penetrazione dell’umidità nel tessuto dopo l’iniezione transdermica nelle applica- zioni mediche (Fig. 5). Considerando la natura non invasiva dell’analisi del- la bioimpedenza, due elettrodi metallici rappresentano i trasduttori elettrici che interfacciano il circuito elettri- co del front-end analogico (Analog Front End, o AFE) e la pelle del paziente. Questo punto di contatto metallo-non metallo rappresenta un’ulteriore sezione critica che com- pone il circuito elettrico complessivo, che collega l’AFE e il modello elettrico del corpo umano. L’interazione tra i portatori di carica (elettroni negli elettrodi e ioni nel cor- po) può avere un impatto significativo sulle prestazioni di questi sensori e richiede considerazioni specifiche per ogni tipo di applicazione. In primo luogo, l’interazione tra un metallo a contatto con una soluzione ionica produce una variazione locale della concentrazione degli ioni nella soluzione in prossimità della superficie del metallo. Que- sto fenomeno provoca un cambiamento della neutralità di carica nell’area sottostante l’elettrodo, facendo sì che l’e- lettrolita che circonda il metallo si trovi a un potenziale elettrico diverso dal resto della soluzione, stabilendo così una differenza di potenziale nota come potenziale di se- mi-cella tra il metallo e la massa dell’elettrolita (Tab. 1). In secondo luogo, la componente DC della corrente iniettata produce la polarizzazione dell’elettrodo. Questo ulteriore fenomeno indesiderato tende a dimi- nuire le prestazioni dell’elettrodo. Queste considerazio- ni suggeriscono che anche per gli elettrodi è necessario definire un modello elettrico appropriato (Fig. 6). Possia- mo rappresentare un elettrodo a secco come un circui- to con tre elementi in serie: una sorgente DC che emula il potenziale di semi-cella (EHC), una cella parallela RC (R d ||C d ), che modellizza il contatto tra il metallo e il non metallo (il corpo umano) e un resistore R s , che modellizza la resistenza del metallo dell’elettrodo. Altri tipi di elettrodi avranno modelli elettrici diversi.[4] Ad esempio, gli elettrodi umidi richiedono una cella pa- rallela RC aggiuntiva che rappresenta l’impedenza della conduttività del gel, un parametro che può essere critico, Fig. 4 – Impedenza di unmodello Montague semplificato e sua di- pendenza dalla varianza dei pa- rametri elettrici Fig. 5 – Strati della pelle umana in sezione trasversale con misu- razione della TMD e della bioimpedenza Tabella 1 – Vari tipi di elettrodo e potenziale di semi-cella corri- spondente ELETTRONICA OGGI 517 - APRILE 2024 30