EO_490

POWER PMIC 26 - ELETTRONICA OGGI 490 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2020 I requisiti, sempre in conflitto tra di loro, dei disposi- tivi elettronici utilizzati in applicazioni medicali rap- presentano un problema per tutti i progettisti. Trat- tandosi di dispositivi sempre in funzione (always-on), devono essere in grado gestire nel modo più efficiente possibile la durata della batteria e avere dimensioni tali da poter essere posizionati su corpo umano senza creare fastidi per assicurare il massimo comfort al pa- ziente, soprattutto nel caso debbano essere indossati 24 ore al giorno. In dispositivi di questo tipo è necessa- rio abbinare elevati livelli di prestazioni e affidabilità a costi competitivi. I PMIC (Power Management IC) inte- grati nei dispositivi per il monitoraggio della forma fisi- ca e nei prodotti medicali indossabili devono utilizzare architetture di potenza a bassissimo consumo al fine di ottimizzare la sensibilità delle misure, risultato questo che si ottiene in presenza di elevati valori del rappor- to tra segnale e rumore (SNR - Signal to Noise Ratio). La crescente diffusione di reti mobili è stato uno dei fattori che maggiormente ha contribuito allo sviluppo della tecnologia dei dispositivi indossabili utilizzati sia nel settore consumer sia in quello sanitario. Progetta- ti inizialmente per l’utilizzo in applicazione nel settore sportivo e del benessere fisico (wellness), i dispositi- vi indossabili si sono via via affermati nel comparto medicale. Le nuove generazioni di dispositivi indos- sabili per uso medicale che iniziavano ad affacciarsi sul mercato prevedevano l’integrazione di una serie di sensori MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) tra cui accelerometri, microscopi e monitor della frequen- za cardiaca (cardiofrequenzimetri). Successivamente sono stati aggiunti altri sensori utilizzati per misurare parametri quali la variabilità della frequenza cardiaca e la conduttanza della pelle ma, in questo caso, sono state riscontrate problematiche legate al rapporto tra segnale e rumore. Al fine di affrontare le dinamiche che caratterizzano il settore medicale, i progettisti de- vono quindi individuare nuove soluzioni in grado di abbinare il risparmio energetico a tecniche efficienti per la riduzione del rumore. Riduzione del rumore nelle misure ottiche Poiché vi sono diversi fattori biologici che influenzano l’accuratezza del rilevamento ottico, i progettisti hanno cercato di ottimizzare la sensibilità attraverso il miglio- ramento del rapporto tra segnale e rumore in un’am- pia gamma di casi d’uso. I regolatori di tensione inte- grati a bassa corrente di riposo devono tener conto di elementi che tendono a deteriorare l’SNR, come ad esempio ondulazioni di ampiezza elevata, ondulazioni a bassa frequenza e lunghi tempi di assestamento. La frequenza cardiaca è ovviamente un parametro la cui misura è essenziale nelle applicazioni medicali. Andan- do al di là della semplice misura del numero di battiti al minuto, il monitoraggio del cuore permette di ottene- re una quantità di informazioni aggiuntive significative relativamente alla sua attività (ad esempio esaminando l’influenza sulla frequenza cardiaca dell’attività svolta dalla persona). Una tecnica di misura ottica, nota come fotopletismografia (PPG), misura la variazione del vo- lume del sangue attraverso la distensione di arterie e arteriole nel tessuto sottocutaneo. Esso può essere an- che utilizzato per determinare il livello di saturazione dell’ossigeno nel sangue (SPO2). In ambito medico, di norma questa tecnologia è implementata all’interno di una sorta di molletta da mettere sul dito. Il dispositivo Progetti ad alte prestazioni per una gestione efficiente della potenza nei dispositivi medicali Mark Patrick Mouser Electronics Al fine di affrontare le dinamiche che caratterizzano il settore medicale, i progettisti devono quindi individuare nuove soluzioni in grado di abbinare il risparmio energetico a tecniche efficienti per la riduzione del rumore