EO Medical 25 - marzo 2023

Progettazione delle catene di segnale per apparecchiature diagnostiche portatili Andrew Wallace Systems Engineer (Medical SEM) Texas Instruments In questo articolo verranno illustrate due tipologie di catena di segnale utilizzate nelle apparecchiature diagnostiche portatili, ovvero l’amplificazione degli acidi nucleici (NAAT – Nucleic Acid Amplification Test) di tipo elettrochimico e di tipo ottico Rilevamento del COVID-19, dell’influenza, del virus respiratorio sinciziale (RSV) e dello streptococco sono alcune delle innumerevoli applicazioni dei sistemi dia- gnostici portatili. In questo articolo verranno illustrate due tipologie di catena di segnale utilizzate nelle ap- parecchiature diagnostiche portatili, ovvero l’amplifi- cazione degli acidi nucleici (NAAT – Nucleic Acid Am- plification Test) di tipo elettrochimico e di tipo ottico. Verranno inoltre brevemente descritti i dispositivi BLE (Bluetooth Low Energy) che consentono a questi sistemi di riportare i dati di test in modalità wireless. Sistema NAAT elettrochimico: principi di base Al fine di realizzare tester NAAT di tipo elettrochi- mico, i progettisti devono poter disporre di un AFE (Analog Front End) di precisione per polarizzare un sensore elettrochimico e successivamente amplificare il segnale risultante, che dovrà essere campionato da un convertitore analogico/digitale (ADC) di precisione. Queste catene di segnale a elevata sensibilità e basso rumore consentono il rilevamento delle uscite del sen- sore con una varianza inferiore, il che comporta una diminuzione dei tempi di lettura del sensore e un in- cremento dell’accuratezza. In questa applicazione è possibile utilizzare catene di segnale sia discrete sia integrate, consentendo ai pro- gettisti di scegliere se implementare un design contrad- distinto da una personalizzazione spinta oppure da un elevato livello di integrazione in base alle esigenze del sistema. Tale flessibilità può rappresentare un valido ausilio per i progettisti, che possono così ottimizzare costi, tempi di test, dimensioni e consumi di potenza. Catena di segnale elettrochimico integrata LMP91000 è un AFE integrato concepito per ridurre tem- pi di progetto e dimensioni della soluzione grazie all’in- tegrazione di un amplificatore a transimpedenza (TIA – Trans Impedence Amplifier), un circuito per l’impo- stazione della polarizzazione, un riferimento e un am- plificatore operazionale di pilotaggio (driver). Il dispo- sitivo include anche un’interfaccia I 2 C che consente una configurazione personalizzata da parte dell’MCU host. Nella figura 1 è riportato lo schema a blocchi dell’AFE LMP9100 collegato a una cella elettrolitica a 3 fili. SIGNAL CHAINS EO MEDICAL - MARZO 2023 XXIII