Realizzazione di un cardiofrequenzimetro e saturimetro, elaborando il segnale di fotopletismografia con Arduino

L’elaborato affronta la realizzazione pratica di un circuito elettronico costituente un cardiofrequenzimetro e un saturimetro con sensore ottico composto da due LED (rosso, infrarosso) e un fotodiodo o fotodetettore che converte il segnale ottico in elettrico. In partenza è necessario approfondire il fenomeno fisico della fotopletismografia, ovvero la registrazione della variazione di volume di un organo o un distretto corporeo studiando la modifica della sua assorbanza in presenza di una fonte luminosa (differenza tra intensità di radiazione entrante e uscente). A livello delle estremità corporee si osserva una variazione di volume dei vasi arteriosi sincronizzata con il ciclo cardiaco. Per questo il segnale di fotopletismografia permette di determinare la frequenza cardiaca. Inoltre l’emoglobina, avente il compito di trasportare ossigeno, assorbe la radiazione incidente in base al suo legame con esso: l’ossiemoglobina assorbe maggiormente lunghezze d’onda appartenenti all’infrarosso (850 nm) mentre la deossiemoglobina lunghezze d’onda tipiche della luce rossa (645 nm). E’ possibile cosi stimare la saturazione parziale d’ossigeno (SpO2) rapportando il segnale ottenuto con la sola irradiazione di luce rossa in confronto al segnale ottenuto con la sorgente infrarossa. Il circuito dovrà eliminare la componente continua del segnale (DC) e amplificare la componente alternata (AC) nelle frequenze tipiche del battito cardiaco (48 bpm - 180 bpm). L’interfaccia scelta in grado di ricevere ed elaborare il segnale è Arduino due. Il codice del programma deve permettere la memorizzazione in un array dei valori di tensione in uscita dal circuito e calcolare la frequenza cardiaca con visualizzazione in uno schermo del risultato. Inoltre Arduino dovrà poi spegnere in modo alternato prima uno, poi l’altro LED in modo da registrare i due segnali che permetteranno il calcolo della saturazione d’ossigeno.