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XXII
Medical
MEDICAL 14 -
MAGGIO 2017
Un pulsossimetro è una apparecchiatu-
ra medicale non invasiva che permette
di monitorare la saturazione d’ossigeno
del sangue di un paziente e la sua fre-
quenza cardiaca. Una tale apparecchia-
tura può essere realizzato usando dispositivi
analogici e un Dsc (Digital Signal Controller).
La storia degli ossimetri risale al 1935, quando il fisico
tedesco Karl Matthes sviluppò il primo misuratore di sa-
turazione di O2 a doppia lunghezza d’onda. Nei primi
anni ‘40 il fisiologo americano Glenn Allan Millikan in-
ventò il primo pulsossimetro portatile.
I dispositivi odierni possono misurare la saturazione
dell’ossigeno a livello periferico (SpO2) del sangue
umano, e si basano sulle caratteristiche di assorbimento
della luce rossa tra 600 e 750nm e infra-rosso (tra 850 e
1000 nm) di ossiemoglobina (HbO2) e deossiemoglo-
bina (Hb). Un pulsossimetro di elevata precisione può
essere implementato mediante l’utilizzo di dispositivi
analogici e di digital signal controller, come la famiglia
dsPIC di
Microchip
. Il principio di funzionamento è ri-
portato in figura 1.
Principio di funzionamento
Il pulsossimetro, che si applica al dito di una mano,
emette fasci di luce nel campo del rosso e dell’infrarosso
alternativamente: questi attraversano il dito e vengono
“raccolti” da un fotodiodo ricettore. HbO2 assorbe più
luce infrarossa, lasciando passare attraverso il dito più
luce rossa. Viceversa Hb assorbe più luce rossa e lascia
passare più luce infrarossa.
Il fotodiodo riceve la luce non assorbita da ognuno dei
LED. Questo segnale viene invertito utiliz-
zando un amplificatore operazionale (op
amp) invertente e il risultato, riportato in
figura 2, rappresenta la luce che è stata as-
sorbita dal dito.
Le ampiezze delle pulsazioni (Vpp) dei se-
gnali rosso e infrarosso vengono misurati e
convertiti in Vrms per produrre il seguente
rapporto:
• Rapporto=(Rosso AC Vrms/Rosso DC)/
(Infrarosso AC Vrms/Infrarosso DC)
L’SpO
2
può essere determinato utilizzan-
do il valore del rapporto e una tabella di
ricerca (look up table) realizzata a partire
da formule empiriche. La frequenza del-
le pulsazioni viene calcolata sulla base del
numero dei campioni e della frequenza di
campionamento di un convertitore analo-
gico /digitale (ADC).
Come realizzare
un pulsossimetro
Fig. 1
– Schema a blocchi del funzionamento di un pulsossimetro
Con semplici dispositivi analogici e un controllore di segnali digitali della serie dsPIC è
possibile implementare un pulsossimetro di elevata precisione
Zhang Feng •
Microchip Technology