La fisica in assenza di gravità: nello spazio con Samantha

LaFisicainassenzadigravità:
nellospazioconSamanthaCristofore:
perunesperimentodifisiologiaumana
AngeloTaibi,PhD
ProjectManager
PrincipalInves3gator:PaoloZamboni,MD
THEDRAINBRAINPROJECT
Drain Brain è un proge.o approvato dall’Agenzia Spaziale
Italiana (ASI) con lo scopo di sviluppare un disposi<vo
ele.ronico de.o “ple<smografo”. Tale disposi<vo verrà
u<lizzato dalla prima astronauta italiana in orbita, il
capitano dell’aeronau<ca Samantha CristoforeH (ESA),
durante la sua missione sulla stazione spaziale
internazionale(ISS).
h.p://www.asi.it/it/news/gli_esperimen<_di_samantha(ITA)
h.p://www.nasa.gov/mission_pages/sta<on/research/experiments/1278.html(US)
THEDRAINBRAINTEAM
The project has been developed by a team which also
includes two Italian companies, ALTEC (Turin) and
Telespazio(Naples).SupporttoASIfortheu<liza<onof
theISShasbeenprovidedbyKayserItalia(Livorno).
StationLIFE: Cardiovascular Health - Feb 2015
LA PRESSIONE SANGUIGNA
SCIENTIFICBACKGROUND
q l
30
mmhg!
•  Mancano informazioni sul
ritorno venoso cerebrale in
condizioni di microgravità
•  Lo scopo del progetto è di
sviluppare un sistema per
effettuare tale misura in
relazione alle variazioni
fisiologiche del soggetto
(respirazione e postura).
0!
0
mmhg!
•  Vogliamo migliorare le nostre
conoscenze sulla modalità con
cui il sangue ritorna al cuore
per ottenere ricadute sia a
terra che nello spazio.
GRADIENTE IDROSTATICO NEL RITORNO VENOSO CEREBRALE!
SCIENTIFICBACKGROUND
q l
0
SPACEDREAMS
Strain-gauge
Plethysmographic
Analysisofthe
CErebral
Drainage
Experimentedand
Assessedinthe
Micro-gravita<onal
SeHng
OURHYPOTHESES
q La nostra ipotesi è che il flusso di sangue in uscita dal
cervellosiainfluenzatodall’assenzadigravità.
q In questo caso la pompa respiratoria può diventare un
meccanismo compensatorio in grado di a.rarre il sangue
versoilcuore.
q SappiamoinoltrecheleaHvitàumanesonoinfluenzateda
variazioni cronobiologiche che in orbita sono ovviamente
diversedalritmocircadianoterrestre(giorno-no.e).
IRBapproval,July2013
SCIENTIFICOBJECTIVES
1.  Studio del ritorno venoso cerebrale a.raverso la misura delle
variazionidelvolumedelcolloincondizionidimicrogravità.
2.  Analisidelprocessodiada.amentofisiologicopermezzodella
spirometria basale accoppiata alla misura ple<smografica e
dell’ultrasonografiaeco-Doppler.
3.  Cronobiologia in orbita per mezzo dell’analisi ripetuta della
misuraple<smografica.
THECOLUMBUSLAB
q  IllaboratorioColumbus rappresentailpiùgrossocontributodell’ESA
alla ISS. Questo modulo cilindrico ha un diametro di 4.5 metri ed è
fornito di sofis<cate apparecchiature di ricerca per effe.uare diversi
esperimen<scien<fici.
q  Uno dei pannelli ele.ronici si chiama The European Physiology
ModulesFacilityepuòospitareunaseriediesperimen<perindagare
gli effeH della microgravità sul corpo umano durante le missioni di
lungadurata.
PULMONARYFUNCTIONSYSTEM
q  LaPFSèunesempiodicollaborazionetraESAeNASAinquestocampo
edèintegratanelpannelloHumanResearchFacility.
q  Questa apparecchiatura perme.e di effe.uare una serie di indagini sul
sistema respiratorio e cardiovascolare sia in condizioni a riposo che in
condizionidistressfisico.
SONDAECOGRAFICA
ECO-DOPPLERPORTATILE
q  E’unamodificadiunsistema
commercializzatodallaGeneralElectric
o  Vivid-qultrasoundunit
o  3probeson-board
o  3-leadECG
q  Unamascherasullatas<eraèstata
appositamenterealizzataperaiutare
l’equipaggioduranteleaHvitàdiagnos<che
viaremoto.
TheJugularVenousPulse
HARDWARETECHNICALOVERVIEW
Il ple<smografo è un disposi<vo che usa speciali
sensori capaci<vi. Tali sensori sono collega< ad
un’unità ele.ronica (PEU) che registra le variazioni di
volumedisangueneltempo.
HARDWARETECHNICALOVERVIEW
L’unità ele.ronica viene fissata intorno al bacino
dell’astronauta con una speciale cintura di materiale
ignifugo (Nomex ® ). Il ple<smografo è stato
interamente realizzato dall’università di Ferrara in
collaborazione con l’Is<tuto Nazionale di Fisica
Nucleare (INFN). LA PEU è alimentata da ba.erie al
Li<ononricaricabili.
CONFIGURAZIONESPERIMENTALE
Thesensorsare
connectedtothePEU
byjackplugs.
PLETISMOGRAFO IN ORBITA!
PLETHYSMOGRAPHYSIGNALS
FAILUREISNOTANOPTION!
E’unlibrochedocumentail
Programmaspazialedegli
Sta<Uni<conlates<monianza
deiprotagonis<
Orb-3launchmishap-Oct28,2014
RECOVEREDHARDWARE…
…ANDTHESUPRISE!
DRAINBRAINTEAM
DiparVmentodiFisica
Sez.FisicaMedica
MauroGambaccini
AngeloTaibi
FrancescoSisini
GiovanniDiDomenico
GiacomoGadda
AngeloCoXaRamusino
StefanoChiozzi
RobertoMalaguV
LucianoMilano
FedericoEvangelisV
LucaLandi
MircoAndreo:
GigiCibineXo
ClinicaMedicaDiparVmento
diMedicinaClinicae
Sperimentale
RobertoManfredini
MarcoPala,
AlfredoDeGiorgi,
AlessandraMallozzi
Menega:
FabioFabbian,
FrancescoPortaluppi
CentroMala:eVascolari
PaoloZamboni
AnnaMariaMalagoni
MicheleZuolo
SergioGianesini
EricaMenega:
MirkoTessari
M.ElenaVannini
FrancescoMascoli