RMO 249

79 rmo gennaio/febbraio 2023 tivi Holter del passato, gli attuali cerotti per il monitoraggio remoto del paziente includono una serie di sensori che rac- colgono dati su frequenza cardiaca, temperatura e accelera- zione. Questi cerotti trasmettono i dati al cloud, consentendo a pazienti e medici di accedervi in tempo reale. Se da un lato questi dispositivi aumentano la capacità dei medici di fornire cure migliori, dall’altro pongono delle sfide ai progettisti di alimentatori, i quali devono bilanciare prestazioni di sistema e requisiti di durata della batteria. Le sfide aumentano ulte- riormente quando, per migliorare l’accuratezza e l’efficacia, i dispositivi di seconda generazione adottano il rilevamento multimodale; quest’ultimo, a sua volta, aumenta la richiesta di alimentazione. In questo articolo faremo riferimento all’esempio del cerotto ECG RPMmostrato nella figura 1. Questo dispositivo monitora continuamente l’ECG, l’accelerometro e controlla la tempe- ratura ogni 15 minuti. I dati vengono trasmessi via Bluetooth Low Energy (BLE) una volta ogni 2 ore, per un totale di 12 transazioni BLE al giorno. Incorpora tre diverse modalità, cia- scuna con profili di carico distinti: monitoraggio standard, monitoraggio della temperatura e modalità di trasmissione. Nella modalità di monitoraggio standard, vengono monito- rati solo l’ECG e l’accelerometro. In modalità di monitoraggio della temperatura, viene monitorato un sensore di tempera- tura aggiuntivo. In modalità di trasmissione, la radio BLE invia i dati monitorando contemporaneamente i dati dell’ECG e dell’accelerometro. Sfide di alimentazione e determinazione della durata della batteria. La progettazione di un RPM, come un cerotto ECG, pone diverse sfide ai progettisti di alimentatori. Di solito il progetto ha limiti di spazio e gli apparati dotati di diversi sensori possono richiedere più linee di alimentazione. Poiché il cerotto RPM è solitamente destinato a essere un articolo mo- nouso, la fonte di alimentazione più economica a disposizione del progettista è generalmente una pila a bottone. Essendo quest’ultima l’unica fonte di energia disponibile, il progettista deve anche tenere conto dell’efficienza del sottosistema di alimentazione. Una difficoltà spesso trascurata dai progettisti di alimentatori è quella di prolungare il tempo di giacenza in magazzino del prodotto. Le correnti a riposo e l’auto-scarica della batteria possono ridurre la durata di qualunque sistema. Pertanto, è importante che il progettista determini se il cerotto RPM può soddisfare i requisiti di durata di funzionamento dopo un pe- riodo di conservazione tipico e, se non può, stabilisca quali misure possono essere adottate per preservare la durata della batteria prima che il dispositivo raggiunga l’utente finale. Per stabilire con precisione se la soluzione di alimentazione soddisfa i requisiti di durata della batteria, è necessario de- terminare un profilo di carico, cioè una semplice rappre- sentazione del ciclo di carico del sistema. Per il cerotto di monitoraggio remoto del paziente che stiamo utilizzando, considereremo le tre diverse modalità operative presentate in precedenza: monitoraggio standard, monitoraggio della temperatura e modalità di trasmissione. In modalità di monitoraggio standard, il consumo di corrente del dispositivo mostrato nella figura 1 (compresa la corrente a riposo di 330 nA di ciascun convertitore buck e l’assorbimento di corrente dell’MCU) è di 1,88 mA. In modalità di monitorag- gio della temperatura, l’assorbimento di corrente è di 1,95 mA per 200 ms ogni 15 minuti. In modalità di trasmissione, l’assorbimento di corrente è di 7,90 mA per 30 secondi ogni 2 ore mentre il cerotto trasmette i dati via BLE. Questi valori possono essere trovati nei data sheet dei rispettivi dispositivi, esaminando le specifiche di corrente in condizioni di attività e di quiescenza. Per iniziare l’analisi del profilo di carico, viene determinato un calcolo del ciclo di lavoro utilizzando il periodo di tempo per ciascuna modalità operativa durante un giorno. Si utilizza l’equazione 1: che ci fornisce i Duty Cycle per la nostra patch illustrata nella tabella 1. Figura 1. Schema a blocchi dell’alimentatore del cerotto ECG. Una pila a bottone al litio CR2032 da 235 mAh fornisce alimentazione ai regolatori di tensione, al microcontrollore, all’interfaccia ECG, al sensore di temperatura e all’accelerometro. Tabella 1. Duty Cycle per le modalità operative del cerotto. Modalità Operativa Duty Cycle Percentuale misura temperatura (%/giorno) 0,02% Percentuale comunicazione BLE (%/giorno) 0,42% Durata monitoraggio ECG (%/giorno) 99,56%