Tecniche di progettazione per i dispositivi medicali indossabili ad alta efficienza energetica

Nel variegato e immenso mondo dell’elettronica esiste un settore che interessa in particolar modo il fitness e la sanità: i dispositivi elettronici cosiddetti “indossabili”. In questo articolo si tratterà degli aspetti sensibilmente critici riguardanti la progettazione di un dispositivo indossabile. Vedremo l’importanza della scelta di un ottimale regolatore di tensione, di quanta importanza riveste il controllo da parte dell’utilizzatore dello stato di carica della batteria che alimenta il dispositivo, le tecnologie costruttive messe in campo per la miniaturizzazione dei dispositivi, tutto questo per garantire l’offerta di un prodotto altamente affidabile che soddisfi l’utilizzatore.

Introduzione

In questo articolo viene descritto come progettare i dispositivi elettronici che vengono indossati per monitorare le condizioni fisiche per la cura e il benessere personale. In particolare viene descritto come sia possibile ridurre dimensioni, peso e il consumo energetico di questi dispositivi integrati al fine di garantirne una ottimale portabilità. Quindi la tecnologia in questo caso può sopperire ai problemi fisici delle persone derivati proprio dall’utilizzo della tecnologia, sia per lo studio, per lavoro o per svago, come computer, smartphone, televisori etc. Si pensi all’utilizzo di questi dispositivi nel settore della sanità, impiegati nel monitoraggio delle funzionalità fisiche di un paziente tenute sotto controllo durante l’arco di 24 ore. Non secondario l’interesse anche nel settore sportivo agonistico-professionale, in cui viene richiesta la massima affidabilità durante il monitoraggio delle performance dello sportivo sotto test.

Ma la tecnologia dei dispositivi indossabili deve però non creare problemi alle persone che la utilizzano, ad es., non devono essere pesanti, devono essere sottili perché si vuole portarli in tasca oppure sul polso o attaccati alla cintura, o nella borsetta, etc; inoltre le batterie di alimentazione devono durare più a lungo possibile e il relativo controllo dello stato di carica (SOC) deve essere preciso, quindi affidabile nell’arco di tempo di utilizzo. La Maxim, Linear, Analog e altre aziende leader del settore si pongono all’avanguardia nella produzione di circuiti integrati dedicati nel settore dei dispositivi indossabili. La Mikroelektronika, per esempio, ha immesso sul mercato un paio di mesi fa una piattaforma denominata Hexiwear in collaborazione con NXP, per lo sviluppo di applicativi nell'ambito del Wearable e IoT.

Le sfide della progettazione dei dispositivi indossabili

Il primo elemento di questi particolari dispositivi di cui tener conto essenzialmente per il contenimento di peso e dimensioni, è la batteria di alimentazione, che intanto deve essere piccola e leggera, ma nel contempo deve avere la massima efficienza energetica al fine di garantire il corretto funzionamento dei dispositivi per il tempo necessario a consentire il migliore utilizzo nelle attività relative al benessere personale, quindi per il fitness e il monitoraggio delle attività fisiche funzionali, quali ad esempio quelle cardiache che normalmente possono impegnare fino a 24 ore.

Il sistema di alimentazione è la vera grande sfida nella progettazione dei dispositivi indossabili

La strategia di ottimizzazione dell’efficienza energetica di una batteria deve basarsi sulla gestione dei tempi di inutilizzo del dispositivo, ossia il dispositivo deve essere posto nello stato di stand-by tutte le volte che il controllore dei livelli di consumo all’interno del dispositivo rileva la [...]

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 14 giugno 2017

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