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ANALOG BIOZ AFES Il MAX30009 è un sistema di acquisizione dati integrato e completo per l’analisi e la spettroscopia a bioimpedenza (BioZ), progettato specificamente per applicazioni me- diche portatili e dispositivi indossabili. Il sistema BioZ illustrato nella figura 10 è costituito principalmente da un canale di trasmissione (Tx), uno di ricezione (Rx) e un mux di ingresso/uscita. A differenza dell’AD5940, i cana- li di trasmissione del MAX30009 iniettano correnti nel corpo del soggetto direttamente attraverso un circuito indipendente di generazione di corrente di stimolo. Gli elettrodi che iniettano questa corrente possono essere configurati come bipolari (due elettrodi) o tetrapolari (quattro elettrodi). Il canale di trasmissione dello sti- molo è pilotato da un generatore di corrente sinusoidale interno programmabile, in grado di iniettare correnti AC nella pelle in un’ampia gamma di frequenze (da 16 Hz a 806 kHz) e di intensità (16 nA rms, fino a un massimo di 1,28 mA rms), consentendo di utilizzare il dispositivo in una vasta gamma di applicazioni BioZ oltre alle misu- razioni dell’impedenza cutanea, come la cardiografia a impedenza (Impedance CardioGraphy, o ICG) che moni- tora la gittata cardiaca e il volume del battito, o la ple- tismografia a impedenza (Impedance PlethysmoGraphy, o IPG) e l’impedenza corporea del defibrillatore ester- no automatizzato (Automated External Defibrillator, o AED). Il canale di ricezione misura la tensione corrispondente con elevata precisione grazie all’alta impedenza di in- gresso, all’elevato rapporto di reiezione di modo comune (Common-Mode Rejection Ratio, o CMRR) e al basso ru- more. Mentre l’AD5940 integra un acceleratore hardware DFT per calcolare le parti reali e immaginarie dell’impe- denza dai dati digitali in uscita dall’ADC, il MAX30009 utilizza un demodulatore I/Q per dividere il segnale ana- logico ricevuto nelle sue componenti I/Q (in fase e in qua- dratura rispetto al segnale di stimolo), offrendo la pos- sibilità di misurare la resistenza e la reattanza con una precisione dello 0,1%. I due segnali risultanti vengono quindi inviati a un amplificatore a guadagno program- mabile, a vari filtri opzionali passa-basso e passa-alto e infine vengono convertiti in digitale attraverso due ADC a 20 bit ∑Δ ad alta risoluzione. Le funzioni avanzate di diagnostica e calibrazione consentono all’utente di veri- ficare le corrette connessioni dei conduttori ed elettrodi e offrono varie serie di autotest. Grazie al soft power-up sequencer, si evita inoltre di iniettare negli elettrodi transitori di entità elevata. Sia nella medicina diagnostica che nelle applicazioni terapeutiche, il monitoraggio della quantità di farma- ci somministrati al paziente è fondamentale. Una delle tecniche più economiche e meno invasive per la sommi- nistrazione di un determinato farmaco è la TMD e attual- mente viene utilizzata per un’ampia varietà di composti terapeutici. Le tecniche di spettroscopia elettrochimica consentono di misurare la quantità di farmaco trasferi- ta attraverso la pelle prima e dopo la somministrazio- ne, permettendo di monitorare sia la biodisponibilità che la farmacodinamica dei farmaci. Grazie a una nuova generazione di dispositivi meter-on-chip ora disponi- bili sul mercato, come l’AD5940 e il MAX30009 di ADI, la misurazione della bioimpedenza non è più limitata al laboratorio clinico, ma può essere resa disponibile come soluzione portatile low cost per qualsiasi ambiente dia- gnostico e terapeutico. RIFERIMENTI [1] Pasquale Arpaia, Umberto Cesaro e Nicola Moccaldi. “Noninvasive Measurement of Transdermal Drug Delivery by Impedance Spectroscopy.” Scientific Reports, Vol. 7, 2017. [2] Dhruba Jyoti Bora e Rajdeep Dasgupta. “Various Skin Impedance Models Based on Physiological Stratification.” IET System Biology, Vol. 14, No. 3, 2020. [3] R.T. Tregear. Physical Functions of Skin, Vol. 5. Academic Press, 1966. [4] Yu Mike Chi, Tzyy-Ping Jung e Gert Cauwenberghs. “Dry-Contact and Noncontact Biopotential Electrodes: Methodological Review.” IEEE Reviews in Biomedical Engineering, Vol. 3, No. 1, 2010. Fig. 10 – Diagramma semplificato della misura di bioimpedenza MAX30009 – metodo di eccitazione in corrente ELETTRONICA OGGI 517 - APRILE 2024 33