Progettazione di un sistema embedded per il rilievo della pulsazione cardiaca tramite un sensore fotopletismografico

La tecnica trattata in queste pagine, la fotopletismografia, consente di monitorare la pulsazione cardiaca attraverso l’ausilio di un piccolo anello. Oggigiorno i sensori biometrici non invasivi sono molto richiesti dal mercato in molti campi che spaziano da quello medico a quello sportivo. Questa trattazione dedica particolare attenzione al secondo di questi, perchè come è noto a tutti, un corretto allenamento viene effettuato in funzione della frequenza cardiaca, che deve costantemente restare contenuta in un certo range onde evitare dannoso sovraffaticamene del cuore ed eccessiva produzione di acido lattico.
Tale tecnica incontra però notevoli difficoltà applicative in campo sportivo a causa dei disturbi del segnale causati dal movimento. Mediante l’utilizzo di un accelerometro e di appositi algoritmi è possibile giungere ad una cancellazione attiva del disturbo, attraverso un filtraggio di tipo adattativo a cui sarà dedicato un intero capitolo di questa tesi.
La necessità di miniaturizzare quanto più possibile il sensore, ha consigliato di effettuare tutte le elaborazioni in digitale. A tal fine il risultato finale del presente studio, che è rappresentato da un prodotto destinato alla monitorizzazione della pulsazione cardiaca, utilizza quale componente fondamentale un DSP, che è un processore dedicato all’elaborazione numerica dei segnali.
Per tale motivo la filosofia di questa tesi sarà quella di cercare algoritmi che non richiedano un costo computazionale troppo elevato, non compatibile la componentistica utilizzata.
Infine, l’ultimo capitolo sarà dedicato alla realizzazione di un prototipo di laboratorio per la rilevazione del BPM, che utilizzerà un sistema di sviluppo su cui è installato un DSP della Texas Instruments, strettamente dedicato a sistemi embedded dove vige il compromesso tra prestazioni, consumi e costi.