• blood
• lactate
• lattato
• optical sensor
• sangue
• sensore ottico

Nel seguente lavoro di tesi viene presentato un dispositivo elettronico non invasivo, per la valutazione ottica della concentrazione di lattato in campioni di sangue ed emocomponenti. L’obiettivo futuro è quello di integrare il sensore ottico all’interno del dispositivo minilysis, progettato per il monitoraggio in tempo reale di parametri critici del sangue donato, in condizioni di trasporto e stoccaggio in sacca.
Le componenti principali del sensore sono rappresentate da un LED ad infrarossi ed un fotodiodo, che costituiscono rispettivamente l’emettitore e il ricevitore dell’onda elettromagnetica luminosa. Il LED emette la luce ad una specifica lunghezza d’onda, assorbita dal lattato, ed il fotodiodo fornisce una risposta in funzione della quantità di luce assorbita.
Nella prima fase è stata effettuata un’analisi spettrofotometrica ad infrarossi su campioni di lattato di calcio disciolti in acqua, al fine di ottenerne lo spettro di assorbimento. Successivamente, è stato realizzato un prototipo da banco costituito da un circuito elettronico, basato sul microcontrollore Arduino, e da un supporto meccanico fabbricato in stampa 3D, progettato appositamente per consentire il corretto posizionamento dei componenti del sensore e dei campioni da analizzare. Utilizzando il prototipo, è stata effettuata una prima fase di testing su lattato di calcio, al fine di calibrare e validare il sensore.
Sulla base dei risultati ottenuti, è stato possibile progettare una scheda elettronica dedicata, utilizzando un microcontrollore più performante per la nostra applicazione, l’ESP32, e fabbricare due PCB, una relativa al LED e l’altra al fotodiodo, realizzate per alloggiare correttamente i due componenti al fine di effettuare la misura in assorbimento. L’integrazione in un nuovo supporto meccanico ha permesso la realizzazione del prototipo finale. L’utilizzo del microcontrollore ESP32 ha consentito di includere la caratteristica IoT nel dispositivo, attraverso l’utilizzo di BLE e del protocollo MQTT per la comunicazione e l’invio di dati ad altri dispositivi.
Infine, è stata effettuata un’ulteriore fase di test direttamente su campioni di sangue e di concentrati piastrinici, inseriti all’interno di cuvette. I risultati sono stati comparati e correlati ai valori ottenuti tramite emogas analisi, la procedura solitamente utilizzata per la misurazione della concentrazione di lattato.



In the following thesis work, a non-invasive electronic device is presented for the optical evaluation of the lactate concentration in blood samples and blood components. The future goal is to integrate the optical sensor within the minilysis device, designed for real-time monitoring of critical parameters of donated blood, in bag transport and storage conditions.
The main components of the sensor are represented by an infrared LED and a photodiode, which respectively constitute the emitter and receiver of the light electromagnetic wave. The LED emits light at a specific wavelength, absorbed by the lactate, and the photodiode provides a response as a function of the amount of light absorbed.
In the first phase, an infrared spectrophotometric analysis was carried out on samples of calcium lactate dissolved in water, to obtain the absorption spectrum. Subsequently, a bench prototype was created consisting of an electronic circuit, based on the Arduino microcontroller, and a mechanical support manufactured in 3D printing, specifically designed to allow the correct positioning of the sensor components and the samples to be analysed. Using the prototype, a first phase of testing on calcium lactate was carried out, in order to calibrate and validate the sensor.
Based on the results obtained, it was possible to design a dedicated electronic board, using a more performing microcontroller for our application, the ESP32, and to manufacture two PCBs, one relating to the LED and the other to the photodiode, designed to correctly house the two components in order to carry out the measurement in absorption. The integration into a new mechanical support allowed the creation of the final prototype. The use of the ESP32 microcontroller has made it possible to include the IoT feature in the device, through the use of BLE and MQTT protocol for communication and sending data to other devices.
Finally, a further test phase was carried out directly on blood and platelet concentrate samples, inserted into cuvettes. The results were compared and correlated with the values obtained by blood gas analysis, the procedure usually used for measuring lactate concentration.