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ELETTRONICA OGGI 499 - GENNAIO/FEBBRAIO 2022 43 ANALOG SENSOR AFE Fig. 3 – Il monitor Holter viene utilizzato per il monitoraggio continuo dell’attività elettrica del cuore (Fonte: Shutterstock) Ritmo respiratorio Nelle persone sane, il ritmo respiratorio è compreso tra 12 e 20 atti respiratori al minuto. Un ritmo respiratorio che supera i 30 atti respiratori al minuto può indicare uno stress respiratorio imputabile a febbre o ad altre ragioni. Mentre alcune soluzioni indossabili utilizzano accelerometri o tecniche PPG per dedurre il ritmo respiratorio, le misure di tipo clinico di questo parametro vitale vengono eseguite utilizzando le informazioni contenute in un segnale ECG oppure mediante un sensore di bioimpedenza (BioZ) che caratterizza l’impedenza elettricadellapellemediantedueopiùelettrodiattaccatial corpo del paziente. Mentre la funzionalità ECG approvata da FDA (Federal Drug Administration) è disponibile in alcuni dispositivi indossabili per il monitoraggio della salute e della forma fisica di fascia alta, il rilevamento della bioimpedenza è una funzionalità solitamente non prevista in quanto richiede la presenza di un sensore integrato di bioimpedenza. Oltre al ritmo respiratorio, i sensori BioZ consentono anche di effettuare l’analisi dell’impedenza biometrica (BIA) e la spettroscopia a impedenza bioelettrica (BIS), entrambe utilizzate nella misura della composizione corporea (massa muscolare, massa grassa e acqua corporea). Tali sensori permettono inoltre di effettuare la cardiografia a impedenza (ICG) e vengono utilizzati per misurare la risposta galvanica della pelle (GSR), che può essere un utile indicatore dello stato di stress. Tre sensori in un unico dispositivo Lo schema a blocchi funzionale di un AFE (Analog Front End) per il monitoraggio dei parametri vitali per uso clinico che integra le funzioni di tre sensori separati – PPG, EGC e BioZ – è riportato in figura 4. Il suo sistema di acquisizione dati PPGottico supporta fino a 4 ingressi di fotodiodi e 6 LED. I LEDsono programmabili mediante due circuiti di pilotaggio (driver) a 8 bit a elevata corrente. Il percorso di ricezione prevede due canali di lettura ad alta risoluzione e basso rumore ciascuno dei quali include convertitori A/D (ADC) a 20 bit e un circuito per l’eliminazione della luce ambiente (ALC − Ambient Light Cancellation) in grado di assicurare una reiezione della luce ambiente superiore a 90 dB a 120 Hz. Il canale PPG è caratterizzato da un rapporto segnale/rumore (SNR) fino a 113 dB che permette di effettuare misure di Sp02 con un assorbimento di corrente di soli 16 µA. Il canale ECG è una catena del segnale completa con tutte le caratteristiche necessarie per acquisire dati ECG di elevato livello qualitativo come guadagno flessibile, filtraggio critico, basso rumore, elevata impedenza di ingresso e molteplici opzioni per la polarizzazione delle derivazioni (lead). Ulteriori caratteristiche quali a esempio ripristino veloce, rilevamento del distacco delle derivazioni AC e DC, rilevamento del contatto degli elettrodi della derivazione alla cute a bassissimo consumo, RLD (Right LED Drive - circuito di pilotaggio della gamba destra) assicurano un funzionamento estremamente affidabile in applicazioni particolarmente Fig. 4 −MAX86178 è un AFE a bassissimo consumo che integra 3 sensori in unico dispositivo per uso clinico (Fonte: Analog Devices)