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XXIV Medical MEDICAL 19 - APRILE 2020 ottico di questo genere potrebbe sembrare semplice; tut- tavia, senza le opportune conoscenze in campo ottico, è molto facile ottenere un segnale che non ha nulla a che vedere con quanto desiderato dall’utente. Per facilitare le aziende nel raggiungimento dei propri obiettivi in questo campo, è stato introdotto sul mercato un nuovo modulo ottico, completamente integrato. È stato provato e messo a confronto con un sistema ottico discreto di comprovata funzionalità, con risultati eccellenti. Proseguendo nella lettura scoprirete di più sui risultati e le metodologie sot- tese a questa tecnica di misura. Teoria e introduzione alla misura della PPG Con l’aumento dell’interesse comune verso stato di salu- te, benessere e prevenzione a livello domestico, si è svilup- pato un nuovo mercato attorno ai dispositivi intelligenti per la rilevazione di diversi parametri vitali. L’inizio è av- venuto con i sistemi per il monitoraggio della frequenza cardiaca a fascia toracica, con tecnologia basata sul bio- potenziale, ma gli ultimi otto-dieci anni hanno segnato un deciso movimento verso i sistemi ottici, utilizzando la fotopletismografia (PPG). Il grande vantaggio di questa tecnologia consiste nel poter effettuare le misure da un unico punto del corpo, mentre i sistemi a biopotenziale richiedono almeno due elettrodi di misura sulla linea del cuore. Non si tratta di un sistema molto comodo e, pro- prio per questo motivo, l’interesse verso il monitoraggio della frequenza (HRM) e della variabilità (HRV) del batti- to cardiaco mediante sistema ottico è aumentato drastica- mente. Durante la progettazione di un sistema del gene- re, si pongono molti quesiti che richiedono una risposta. Qual è l’applicazione finale, in quale parte del corpo si desidera effettuare le misure, di quanto tempo si dispo- ne per lo sviluppo del sistema? A seconda delle risposte a questi interrogativi, il progettista dovrebbe seguire una ben determinata filosofia di progetto. Per la misura del PPG esistono due metodologie differen- ti. È possibile inviare la luce su alcune parti del corpo, attraverso un dito o un lobo auricolare per poi misurarne, dal lato opposto, la quantità ricevuta o non assorbita; op- pure inviarla allo stesso lato del corpo dal quale poi se ne misurerà la quantità riflessa. La misura per trasmissione attraverso il corpo fornisce un segnale superiore di circa 40-60 dB rispetto a quello generato da un sistema a rifles- sione; tuttavia, in quest’ultimo caso si può scegliere libera- mente dove collocare il sensore. Nella figura 1 è riportato un tipico schema a blocchi di un sistema HRM/HRV. Dato che la maggior parte degli utenti attribuisce mag- giore importanza al comfort dei sensori piuttosto che alle prestazioni, il sistema di misurazione a luce riflessa è dive- nuto il più diffuso. Perciò questo articolo riguarda esclu- sivamente la misura per riflessione. Nel sistema cardiaco, durante il battito, flusso e volume del sangue subiscono variazioni che portano, come risultato, alla dispersione della quantità di luce riflessa. La lunghezza d’onda della sorgente luminosa, utilizzata per la misurazione ottica di HRM/HRV, dipende non soltanto dalla parte del corpo sulla quale viene effettuato il rilievo, ma anche dal livello di perfusione relativo, così come da temperatura e tono di colore della pelle. In generale per i dispositivi da indos- sare al polso (visto che le arterie non sono superficiali), è necessario rilevare la componente pulsante attraverso vene e capillari, in posizione sub-dermica; in queste con- dizioni la luce verde fornisce i risultati migliori. Quando si dispone di sufficiente flusso ematico, come ad esempio su avambraccio, tempia o canale uditivo, le luci rosse o in- frarosse potrebbero risultare più efficaci, dato che pene- trando più in profondità nel tessuto, generano un segnale più intenso. ADPD188 cambia le regole del gioco Dovendo ricorrere a compromessi sulla posizione del sensore e la lunghezza d’onda di emissione dei LED, è necessario scegliere la soluzione ottica più appropriata. Per quanto riguarda i front-end analogici, sia realizzati con componenti discreti sia completamente integrati, vi è un’ampia scelta, ma esiste anche un’offerta vasta di fo- torilevatori e LED tra cui operare la selezione. È fonda- mentale collocare trasmettitore e ricevitore in modo tale da ottenere, per ogni milliampere di corrente utilizzato in trasmissione, la massima quantità di segnale ricevuto. Questo parametro è definito rapporto di trasferimento di corrente e viene espresso solitamente in nA/mA. Un altro aspetto importante in un sistema ottico è l’indice di mo- dulazione, rappresentato dalla quantità di segnale ac in relazione all’offset ottico dc. L’indice di modulazione mi- gliora aumentando la distanza tra fotosensore e LED, tra i quali esiste una sorta di posizione ottimale che dipende anche dalla lunghezza d’onda degli stessi LED. In un si- stema meccanico, progettato in modo non appropriato, la luce del LED può raggiungere direttamente il fotosenso- Fig. 1 – Schema a blocchi tipico di un sistema HRM/HRV