• printed circuit board
• monitoraggio cardiovascolare
• microcontrollore
• Howland modificato

questo lavoro di tesi, svolto nell’ambito di uno stage presso STMicroelectronics srl,riguarda il progetto di un dispositivo di misura della bioimpedenza multifrequenza per sistemi indossabili. La bioimpedenza e’ la misura del’impedenza elettrica del corpo o di una sua parte, da essa possono essere ricavate informazioni su molteplici parametri fisiologici del soggetto. Scopo del lavoro e’ la realizzazione di un dispositivo indossabile dal paziente per la misura della bioimpedenza a diverse frequenze. E’ stato analizzato e valutato lo stato dell’arte, per comprendere le difficolta’ e le sfide progettuali e per identificare i possibili sviluppi a livello di prestazioni e di architettura. Sulla base di cio’ sono state definite le specifiche, orientandole alla copertura di un range frequenziale ampio per garantire il massimo contenuto informativo del segnale di bioimpedenza. Da specifiche, il sistema e’ gestito da un microcontrollore, comunica con PC tramite bluetooth, e’ alimentato con batteria al litio, e’ low power, consente di misurare impedenze corporee fino a 1 kOhm,delle quali e’ in grado di stabilire sia il modulo che la fase, e copre il range frequenziale 1 kHz-1MHz. Nella fase di progetto hardware e’ stato realizzato un blocco di iniezione di corrente a due stadi che prevede un primo stadio di tipo Howland modificato e un secondo stadio transconduttivo che garantisce un’impedenza di uscita superiore a 500KOhm su tutto il range frequenziale. La catena di misura prevede uno stadio di ingresso differenziale da cui si diramano due sotto-catene: una per effettuare in hardware la misura della fase della bioimpedenza, l’altra per consentire l’estrazione della misura di modulo e fase della bioimpedenza tramite elaborazione del microcontrollore, previa conversione in digitale tramite ADC integrato su di esso. I segnali sono infine trasmessi al PC attraverso connessione Bluetooth. Nel sistema e’ stato inserito anche un blocco per la misura dell’ECG precedentemente realizzato e validato. La fase di progetto hardware e’ stata accompagnata da simulazioni circuitali che hanno contribuito a definire le scelte architetturali e il dimensionamento. Successivamente e’ stato realizzato un prototipo del sistema su PCB, di dimensioni 6 cm x 7 cm, e costituito da 6 layer, che e’ stato utilizzato come banco di prova per valutare le prestazioni del sistema progettato. Il sistema e’ stato validato con l’ausilio della strumentazione da laboratorio e di un dispositivo in grado di simulare il comportamento del carico includendo i contributi di disturbo dovuti agli elettrodi. Sono stati testati carichi resistivi rappresentativi del tessuto biologico tra 10 Ohm e 330 Ohm, (con componenti capacitive parallelo di 200nF e 1uF) e carichi inclusivi del disturbo degli elettrodi compresi tra 1 KOhm e 9.2 KOhm. Il sistema e’ stato infine caratterizzato per un impedenza pari a 150 Ohm.