Galvanismo (MA134)

Um efeito descoberto na década de 1780 por um pesquisador italiano chamado Luigi Galvani, cresce em importância em nossos dias com o interfaceamento cada vez maior entre os equipamentos eletrônicos e os seres vivos e a própria aplicação de correntes em terapias. Veja neste artigo o que é o Galvanismo e qual sua importância na eletrônica médica e biônica.

Lá pela década de 1780 o pesquisador Luigi Galvani tocou com uma pinça de metal nas pernas de uma rã recém dissecada para medir suas dimensões e para sua surpresa a perna da rã se contraiu.

Naquela época os pesquisadores não tinham uma área específica de trabalho. Em geral os chamados “cientistas” mexiam com tudo, indo do estudo da fisiologia, química e mecânica até a astronomia, ciências ocultas e alquimia. Galvani era um deles e no seu laboratório havia de tudo para o estudo das então ciências naturais. Galvani estudou medicina em Bolonha.

 

Luigi Galvani (1737 – 1798)
Luigi Galvani (1737 – 1798)

 

 

Mas, o que realmente Galvani descobriu.

Na época ele achava que o estímulo era causado por um “fluido vital” que depois se associou ao que se chamava de “eletricidade animal” pois acreditava-se que a eletricidade que se manifestava nos seres vivos tinha natureza diferente da eletricidade produzida por fenômenos naturais.

Foi Alessandro Volta quem explicou que o contato de dois metais diferentes com um meio condutor fazia aparecer uma tensão elétrica, criando então sua famosa pilha.

Assim, o contato dos metais da pinça com as pernas da rã ainda viva fazia aparecer uma tensão elétrica que estimulava os nervos e fazia a perna contrair.

 

Figura 1 – A experiência de Galvani
Figura 1 – A experiência de Galvani

 

 

Sabemos hoje que as correntes elétricas não apenas têm efeitos sobre os organismos vivos como podem ser geradas quando objetos metálicos entram em contato com eles.

O ramo atual da ciência que estuda o Galvanismo incluindo as propriedades elétricas das células vivas é a Eletrofisiologia. Nos estudos desta ciência incluímos os potenciais elétricos gerados pelas células, por exemplo, dos neurônios que levam a aplicações médicas como nos eletrocardiogramas e eletroencefalogramas. No nossos artigos “Os sinais elétricos do corpo humano” abordamos os tipos de sinais elétricos de nosso corpo.

Mas, não é apenas no nosso corpo que esses sinais se manifestam e tensões podem ser geradas em diversas condições como, por exemplo, no contato com elementos metálicos.

 

O contato com o mundo exterior e os circuitos

O galvanismo, ou seja, as correntes e tensões que tanto são geradas pelos organismos vivos ou ainda que são aplicadas nos organismos vivos têm uma enorme importância em nossa tecnologia atual.

De fato, temos uma quantidade crescente de dispositivos que interagem com o organismo humano usando sinais elétricos e muitas próteses, mesmo sendo passivas podem gerar sinais elétricos capazes de causar problemas.

Um exemplo disso pode ser dado pelas próteses dentárias que, sendo de metal, ao fazer contato com o tecido vivo podem gerar tensões que resultam em correntes capazes de excitar os nervos.

Não são poucos os casos de próteses que geram estímulos dolorosos para os pacientes. Os dentistas sabem que a escolha de um material que não apresente esse problema é fundamental para um bom trabalho.

Podem até ocorrer casos extremos, como os que relatamos na estória O Denteródino (Professor Ventura em: O Denteródino) em que de forma bem humorada descrevemos o caso de uma pessoa que recebia sinais de rádio em sua prótese, os quais eram detectados e estimulavam o nervo auditivo que passa perto do maxilar.

Antes de voltarmos ao problema nos seres vivos podemos até citar casos naturais que trazem problemas como a corrosão de cascos de barcos e outros objetos imersos em água salgada.

Os cascos estão sujeitos a uma rápida corrosão por um efeito de eletrólise causado pelas tensões galvânicas que aparecem devido ao sal. Proteções devem ser constantemente passadas para evitar esse efeito.

Mas, com a interação cada vez maior de dispositivos eletrônicos com os seres vivos, em especial o homem, em coisas como os vestíveis, aplicações médicas, de saúde, terapias e IoT, etc. o problema do galvanismo deve ser considerado com mais atenção.

O que o projetista precisa saber, entretanto, é como trabalhar com as correntes galvânicas e os sinais, tanto levando-os ao corpo humano como extraindo-os e para isso algumas informações importantes devem ser consideradas. O corpo humano é um meio hostil para qualquer tipo de dispositivo externo e, além disso, se tentarmos colocar alguma coisa dentro dele existe o problema da rejeição.

Interferências, ruídos, efeitos galvânicos e muito mais podem ocorrer exigindo do projetista um cuidado muito grande principalmente com o modo como o interfaceamento é feito e também com a eventual influência que seu equipamento pode ter no próprio funcionamento do organismo.

Sensores de resistência em contato com a pele, por exemplo, podem ter um efeito galvânico. O metal forma com o meio condutor que representa a pele um meio que gera um potencial galvânico circulando entre eles uma corrente que tem um efeito de eletrólise.

O resultado disso é a corrosão do eletrodo, a formação de substâncias nocivas ao organismo que acabam por matar as células no local. Este é o efeito que ocorre quando um metal é atacado ao ser enterrado, uma barra de terra, por exemplo. Quando colocamos eletrodos numa folha vegetal, ela pode rapidamente morrer devido a esse efeito.

Lembramos ainda que os sensores, dependendo do tipo apresentam características que devem ser levadas em conta nas suas aplicações como a inércia (um sensor de temperatura demora certo tempo para equilibrar sua temperatura com a do corpo que deve medir), capacidade térmica (um sensor de temperatura troca calor com o corpo do qual mede a temperatura, afetando-a, precisão e muito mais que deve ser levado em conta pelo projetista.

Enfim, trabalhar com seres vivos não é tão simples e o que vimos neste artigo é apenas uma parte do que o leitor deve saber.

 

O problema dos eletrodos

Um dos problemas que o pesquisador tem de enfrentar é o modo como obter sinais ou aplicar sinais a organismos vivos. Soluções simples como chapinhas metálicas ou mesmo pedacinhos de fios apresentam problemas aos que pretende fazer seu uso por tempos prolongados.

É claro que, em experimentos simples feitos em classe, um pegador de roupas com duas capinhas colocados numa folha funcionam pelo tempo necessário, mas o uso prolongado traz um inconveniente: o efeito galvânico.

Reagindo com o meio líquido condutor que corresponde ao organismo vivo uma reação que cria substâncias tóxicas pode matar o organismo em teste. A região em que é colocado o eletrodo morre e o experimento fica comprometido.

Uma solução consiste no uso de eletrodos adesivos médicos como os usados em eletrocardiogramas e eletroencefalogramas que podem ser adquiridos pela internet. São aqueles eletrodos que “grudam” em seu corpo quando você faz um teste de esteira, para liga-lo ao registro de sinais.

 


 

 

 

Normalmente eles são vendidos em caixas com 100 podendo ser usados com vantagens tanto em experimentos com plantas como seres vivos.

Eles já possuem um terminal metálico onde uma garra jacaré pode ser presa para a conexão ao circuito.

 

 


Opinião

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Nosso grande destaque deste mês é o nossa Jornada do Desenvolvimento, que ocorrerá em três etapas sendo a primeira a que foi realizada entre 9 e 13 de agosto. Ela foi uma preparação para as demais que devem ocorrer em setembro e outubro, com oficinas de desenvolvimento com o Edukit SigFox e a Franzininho, numa jornada com os próprios criadores.

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