• characterization
• fiber
• fluorescence
• pCO2
• sensor

Questo lavoro di tesi mira allo sviluppo ed alla caratterizzazione di un sistema per il monitoraggio in tempo reale dei livelli di pCO2 nel sangue durante la Circolazione Extracorporea. Il sistema descritto, è composto da una testa optoelettronica e da un elemento sensibile monouso.
L'elemento sensibile proposto sfrutta l'approccio di Severinghaus, facendo fluire il sangue all'interno di un fascio di fibre cave permeabili ai gas, raccolte all'interno di una cuvetta cilindrica. All'esterno di tali fibre, è presente una camera di misurazione riempita con una soluzione tampone fosfato (PBS) e un fluoroforo sensibile al pH. Il pH di questa soluzione è determinato dalla pCO2 nella camera di misurazione, che si presume essere in equilibrio gassoso con la pCO2 nel sangue che scorre attraverso le fibre cave. Per effettuare la misurazione, il fluoroforo viene quindi eccitato a lunghezze d'onda specifiche da due LED.
I dati sono quindi misurati dalla testa ottica ed inviati a un computer su cui è stata sviluppata un'interfaccia utente grafica (GUI) ad hoc per regolare le impostazioni del sistema, monitorare i segnali dei fotodiodi, elaborare e visualizzare i dati misurati.
Lo studio si è poi concentrato sulla produzione e caratterizzazione dell'elemento sensibile, in termini di fotostabilità, tempo di riscaldamento e procedura di calibrazione.
I risultati dei test effettuati utilizzando sia una soluzione tampone fosfato che sangue bovino, vengono quindi presentati e analizzati approfonditamente. Infine, vengono indagate e corrette le dipendenze dalle variazioni di temperatura e flusso del sistema, per ottenere informazioni più affidabili.

This thesis work is aimed at the development and characterization of a system for the real-time monitoring of blood pCO2 levels during ExtraCorporeal-Circulation. The described system, is composed of an optoelectronic head and a disposable sensing element. The proposed sensing element exploits the Severinghaus approach by making the blood flow within a bundle of gas-permeable hollow fibers collected inside a cylindrical cuvette. A measuring chamber is thus obtained at the outside of the gas-permeable fibers. This chamber is filled with a Phosphate Buffer Solution (PBS) and a pH-sensitive fluorophore. The pH of this solution is determined by the pCO2 in the measuring chamber, which is supposed to be at gas equilibrium with pCO2 in the blood flowing through the hollow fibers. To perform the measurement, the fluorophore is then excited at specific wavelengths by two LEDs. The data are then measured by the optical head and an ad-hoc Graphical User Interface has been design and developed in order to adjust system settings, monitor photodiodes signals, process and visualize measured data. The study then focused on the production and characterization of the sensing element, in terms of photostability, warm-up time, and calibration procedure. Results of tests carried out using both a Phosphate Buffer Solution and Bovine blood are presented and thoroughly analyzed. Eventaully, the system's temperature and flux variations dependencies are investigated and corrected to obtain more reliable information.