Applicazioni dei fasci quasi-monocromatici in medicina

I raggi X, a partire dalla loro scoperta, avvenuta nel 1895 ad opera di Wilhelm Conrad Röntgen, si sono rivelati un potentissimo mezzo per lo studio della materia. In particolare in campo medico hanno permesso la nascita della diagnostica per immagini che, parallelamente allo sviluppo delle tecnologie, è diventata un mezzo imprescindibile per lo studio delle patologie. Negli ultimi decenni molti studi sono stati compiuti in particolare sui vantaggi dell’utilizzo nell’imaging di raggi X monocromatici in sostituzione dell’usuale radiazione policromatica. Con il seguente elaborato si ha l’intento di fornire un quadro generale sulla fisica dei raggi X, sulla loro interazione con la materia e sugli attuali metodi di produzione di fasci monocromatici e quasi-monocromatici, con particolare attenzione all'utilizzo su vasta scala. Sono state infine trattate le principali applicazioni della radiazione monocromatica e quasi-monocromatica nelle tecniche di imaging medico.

Pacific States National Print Biennial, University of Hawaii, Hilo

Pacific States National Print Biennial University of Hawaii, Hilo Dec 2012-April 2013

Energy harvesting from the beating heart by a mass imbalance oscillation generator

Energy-harvesting devices attract wide interest as power supplies of today's medical implants. Their long lifetime will spare patients from repeated surgical interventions. They also offer the opportunity to further miniaturize existing implants such as pacemakers, defibrillators or recorders of bio signals. A mass imbalance oscillation generator, which consists of a clockwork from a commercially available automatic wrist watch, was used as energy harvesting device to convert the kinetic energy from the cardiac wall motion to electrical energy. An MRI-based motion analysis of the left ventricle revealed basal regions to be energetically most favorable for the rotating unbalance of our harvester. A mathematical model was developed as a tool for optimizing the device's configuration. The model was validated by an in vitro experiment where an arm robot accelerated the harvesting device by reproducing the cardiac motion. Furthermore, in an in vivo experiment, the device was affixed onto a sheep heart for 1 h. The generated power in both experiments-in vitro (30 μW) and in vivo (16.7 μW)-is sufficient to power modern pacemakers.