EOMedical_31

EO MEDICAL - marzo 2026 XVIII co, sia ospedaliero che ambulatoriale. La rilevazione ECG richiede la misurazione di minime differenze di tensione (tipicamente <1 mV) sul corpo, spesso in presenza di forte rumore di modo comune. Asic per biopotenziali devono offrire alta impedenza d’ingresso, ec- cellente reiezione del modo comune e basse prestazioni di rumore. Gli stessi principi analogici si applicano all’EMG (monitoraggio mu- scolare) e all’EEG (attività cerebrale), con opportune regolazioni su risposta in frequenza e configurazione del guadagno. Bioimpedenza e monitoraggio I sensori di bioimpedenza misurano la resistenza elettrica dei tessuti, variabile in base a idratazione, tono muscolare o stato respiratorio. Un’applicazione chiave è il monitoraggio della frequenza respirato- ria: l’impedenza toracica cambia leggermente durante inspirazione ed espirazione. Asic per bioimpedenza richiedono driver di corrente programmabili, blocchi di demodulazione e percorsi di campiona- mento I/Q precisi. Alcune architetture supportano sweep di frequen- za per spettroscopia di impedenza, consentendo la caratterizzazio- ne dei tessuti o la rilevazione dell’accumulo di fluidi. Rilevazione elettrochimica I sensori elettrochimici rilevano e quantificano analiti tramite reazioni redox su elettrodi funzionalizzati. Le applicazioni comuni compren- dono la misurazione continua del glucosio, rilevazione del lattato e test rapidi (lateral-flow) utilizzati per Covid-19, HIV, ecc. Esistono mol- teplici modi con cui la circuiteria front-end può rilevare e amplificare il segnale da un sensore elettrochimico. Il rilevamento amperometrico misura la corrente sotto tensione costante. Il rilevamento volta metri- co varia la tensione e osserva la risposta di corrente. Metodi radio- metrici confrontano le letture di due elettrodi, uno dei quali funge da riferimento. Ogni forma di analisi del segnale richiede funzionalità specifiche nel front-end analogico, tra cui rilevamento a basso rumo- re e la capacità di programmare tensioni di polarizzazione accurate. La rilevazione elettrochimica esemplifica alcune delle principali sfide nella progettazione dei front-end analogici dei dispositivi medici. Il rumore termico, il rumore di shot e il drift ionico possono nasconde- re correnti di basso livello raccolte all’interfaccia elettrodo-elettroli- ta. Interferenze ambientali (dalla rete 50/60Hz alle radiofrequenze) degradano ulteriormente la fedeltà del segnale. Soluzioni basate su circuiti analogici discreti su PCB amplificano questi effetti: le lunghe tracce di collegamento aumentano la capacità parassita e la suscetti- bilità al rumore irradiato o condotto. Integrazione Integrare la catena analogica del segnale in un Asic riduce i colle- gamenti e garantisce maggiore schermatura dal rumore esterno. La ridotta lunghezza dei percorsi aiuta a meglio coordinare le tensioni di polarizzazione. Resta presente il rumore proveniente da altre parti dell’Asic. Il rumo- re di commutazione e l’accoppiamento dal digitale possono influire sul front-end analogico. Questi circuiti creano anche rumori che, per correnti di basso livello, richiedono attenzione: rumore termico, shot, flicker (1/f), e quantizzazione da stadi ADC ultra-low current. Gli ingegneri Asic utilizzano tecniche come circuiti a chopper stabi- lizzati e amplificatori auto-zero per sopprimere il rumore flicker e ot- tenere operation a basso offset. Talvolta, misure duali o ratiometriche si usano per la calibrazione e per cancellare rumori correlati. Il layout è cruciale per un buon isolamento tra le varie parti dell’Asic. Un floorplanning attento, percorsi brevi e collegamenti schermati ri- ducono effetti parassiti. L’isolamento tramite deep n-well tra domini digitali e analogici mantiene lontana la commutazione digitale dai percorsi sensibili. Dispositivi con funzioni condivise Sensori diversi richiedono circuiti front-end specifici, ma si possono condividere alcune funzioni. Integrare la bioimpedenza in Asic per- mette di condividere circuiti con i canali ECG, che hanno configura- zioni simili. Altre considerazioni includono la gestione energetica dei vari sottosistemi, ognuno dei quali ha esigenze diverse di duty-cycle e influenza il consumo totale. Gli Asic possono essere progettati per funzionare insieme a SoC wi- reless come BLE (Bluetooth Low Energy) o NFC (Near Field Communi- cation). Separare il supporto alla comunicazione consente persona- lizzazione e modularità. L’Asic sensoriale può essere riutilizzato su vari prodotti con differenti necessità di connettività. Standardizzare l’interfaccia consente di sostituire i chip wireless senza ridisegnare l’hardware, elemento importante per prodotti a lungo ciclo o ad alto volume. Gli Asic sanitari sono sempre più al centro del design di dispositivi indossabili e point-of-care. La loro capacità di integrare molteplici modalità sensoriali su una piattaforma silicio efficiente offre controllo su consumo, prestazioni e differenziazione. Il risultato è una migliore qualità del segnale, minori consumi e mag- giore flessibilità per rispondere a esigenze di differenti mercati trami- te una piattaforma comune.