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progettare un pacemaker

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto UtenteDrCox » 13 gen 2021, 9:48

Ci sono FPGA con consumi molto bassi, se il problema e' il consumo (vedi ad es. le IGLOO2 della Microsemi).
Ma tutto dipende da cosa vuoi fare. Dire che vuoi fare un pacemaker e' tutto e niente.
Vuoi qualcosa che raccolga dati e faccia storage? Vuoi qualcosa che trasmetta i raw data via wireless? Vuoi qualcosa che faccia un po' di computazione on-board per estrarre delle feature e vuoi poi trasmettere le feature?
"The past is not really the past until it has been registered. Or put another way, the past has no meaning or existence unless it exists as a record in the present."
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[12] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 14 gen 2021, 23:34

Da giovincello ebbi modo di mettere mano a un pacemaker.

Negli anni dal 1976 al 1979 ho lavorato in un laboratorio di elettronica della facoltà di Ingegneria a Roma come tecnico e in quel periodo ci venne richiesto di eseguire una perizia su un pacemaker appartenuto a un signore cardiopatico deceduto: i parenti sospettavano che la causa del decesso fosse stata proprio un'anomalia del pacemaker.

Si trattava di un circuito inglobato in una colata di resina trasparente delle dimensioni di una piccola saponetta dalla quale affioravano un paio di elettrodi metallici. E' stato l'unico pacemaker che io abbia mai visto e non ho idea se ora li facciano ancora così ma non credo.

Mi occupai io di estrarre il circuito dal blocco di resina e di ricavarne lo schema, immaginavo si trattasse di un circuito molto elaborato con tanti componenti e invece con sorpresa scoprii che si trattava di un banale astabile realizzato con due transistor e qualche componente discreto.

Tenemmo il circuito acceso sotto osservazione per alcuni giorni e non manifestò alcun malfunzionamento.

All'epoca ero alle prime armi appena diplomato, ricordo che ebbi modo di manifestare i miei dubbi sulla bontà del progetto di quel coso a uno dei professori dell'istituto che mi chiese: "tu come lo avresti fatto?" risposi che lo avrei fatto sicuramente meglio di quello e che come minimo avrei utilizzato un oscillatore quarzato seguito da una catena di divisori ecc, il professore mi rispose che il mio sarebbe risultato non idoneo perché inutilmente più preciso e sicuramente molto meno affidabile di quello...
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[13] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto Utentealessandrovo » 14 gen 2021, 23:53

con buona pace per il prof. oggi sono parte CMOS e parte quarzati :P
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[14] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 15 gen 2021, 0:44

grazie mille a tutti coloro che hanno risposto

beh questo che sto progettando sarebbe un prototipo iniziale, per capire quali sono i componenti
che consumano piu' potenza. Dopodiche, andrei ad ottimizzare il sistema blocco per blocco.
tuttavia mi serve un prototipo iniziale per comprendere bene il funzionamento del pacemaker a livello di sistema.
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[15] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 15 gen 2021, 0:55

Il pacemaker che ho in mente sarebbe un pacemaker che puo lavorare in modalita' AOO e AAI,
single chamber.

Il pacemaker, deve acquisire il segnale dall'atrio destro del cuore filtrarlo, a compararlo con una tensione
di soglia. Il risultato della comparazione attiverebbe un monostabile, che genera l'impulso che da inizio ad una nuova p-wave.

Questo che ho appena descritto sarebbe il funzionamento complessivo. Il uC or la FPGA si occuperebbero
di programmare il monostabile per cambiare durata dell impulso e ampiezza dell impulso e programmare altri parametri del pacemaker. Questo significa che deve comunicare con un dispositivo esterno al corpo umano durante la programmazione (ex: blutooth, MICS band, ...) , inoltre il uC/FPGA dovrebbe anche monitorare lo stato della batteria.

considerando questi ulteriori dettagli che vi ho appena fornito voi cosa usereste? FPGA o uC?

A perer mio, FPGA ha un consumo di potenza maggiore del uC, e uC e' piu' facile da usare.
In termini di affidabilita' forse userei FPGA, poiche' il programma nel uC potrebbe "incepparsi" o incorrere in qualche errore.
inoltre moderni uC possono essere messi in sleep mode, non so sia possibile fare lo stesso con FPGA.

Comunque queste sono alcune considerazioni che ho adesso in mente. Se avete qualche opinione a riguardo fatemi sapere :)
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[16] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto UtenteWALTERmwp » 15 gen 2021, 2:07

ingmarketz ha scritto:(...) inoltre moderni uC possono essere messi in sleep mode (...)
solo un appunto: non so per te cosa significhi "moderni" ma è da un bel po' di anni, se non erro, che i uC sono attrezzati con funzionalità sleep-mode.
Comunque ora lo chiedo esplicitamente, ammesso tu possa e voglia rispondere: staresti progettando un dispositivo destinato al mercato elettromedicale o è solo un esercizio ?
Grazie.

Saluti
W - U.H.F.
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[17] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 16 gen 2021, 13:44

Salve Walter,

grazie per il tuo commento. Per moderni intendo, che il pacemaker deve essere "synchronous", o "demand" come qualcuno li chiama e "rate dependent", basati su elettrodi bipolari che sono quelli comunemente usati oggi, ventricolari e atriali, programmabili e devono monitorare lo stato di una batteria. Penso che queste siano le principali caratteristiche dei pacemaker moderni.

Sono a conoscenza che esista lo sleep mode, ma lo sleep mode deve essere usato con attenzione poiche' il pacemaker deve monitorare lo stato del cuore continuamente, nel caso in cui eventi inaspettati influenzino il suo funzionamento.

Per rispondere alla tua ultima domanda, io sono un ricercatore nel campo elettronico e sto cercando un nuovo campo su cui investigare e sviluppare nuovi metodi per circuiti. Tuttavia, prima di proporre circuiti allo stato dell'arte devo capire bene come funziona un dispositivo e quali sono le esigenze in quel campo.

Per cui sono in una fase iniziale, in cui sto raccogliendo informazioni e dettagli su come vengono progettati i pacemaker moderni. Dopo di che valutero' quale sia il blocco nel pacemaker che limita le performance del dispositivo e infine voglio proporre un nuovo metodo allo stato dell arte per risolvere tale problema.

Grazie mille per i vostri commenti.
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[18] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto Utenteboiler » 16 gen 2021, 14:13

Non per scoraggiarti, ma forse per aprirti gli occhi... Non è un campo dove ci si improvvisa...

Ho conoscenti che lavorano nel campo del medicale (non pacemaker).
Ci sono queste pompe per la somministrazione endovenosa di farmaci:
infusomat_space_1.jpg

Questo tipo di pompa ha un codice sorgente di circa 180'000 linee.
Circa due terzi di questa massa sono funzioni di sicurezza e failsafe.

Immagino che in un pacemaker la complessità e le esigenze di sicurezza siano ancora maggiori.

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[19] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto Utenteedgar » 16 gen 2021, 14:36

ingmarketz ha scritto:Penso che queste siano le principali caratteristiche dei pacemaker moderni.

Tuttavia, prima di proporre circuiti allo stato dell'arte devo capire bene come funziona un dispositivo e quali sono le esigenze in quel campo.

valutero' quale sia il blocco nel pacemaker che limita le performance del dispositivo e infine voglio proporre un nuovo metodo allo stato dell arte per risolvere tale problema.


Non ho alcuna esperienza nel campo ma vorrei fare l'avvocato del diavolo:
Da quanto esposto si intuisce che ti stai muovendo in un campo che non è il tuo. Chi progetta questi dispositivi ha dietro di sè migliaia di ore-uomo di esperienza, know how oltre a capacità tecniche ed economiche per portare avanti un prodotto -e di conseguenza un progetto- che innovi il precedente. E' ovviamente possibile che tu possa sviluppare qualcosa di innovativo ma, essendo destinato ad un'applicazione di supporto alla vita, hai considerato che potrebbe non essere adatto o semplicemente rifiutato perché troppo innovativo e quindi non garantisca l'affidabilità richiesta per lo scopo?
Un esempio: in ambito spaziale / militare uno non può alzarsi la mattina e progettare un nuovo circuito con l'ultimo grido dei vari produttori. Il componente o è qualificato MIL / JAN etc etc oppure semplicemente non può essere usato. Molti datasheet specificano che il componente descritto non può essere usato per applicazioni di supporto alla vita.
Tradotto: sei sicuro di non perdere tempo che potresti impiegare più proficuamente in altri ambiti?
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[20] Re: progettare un pacemaker

Messaggioda Foto UtenteWALTERmwp » 16 gen 2021, 15:00

Grazie per la risposta @ingmarketz, adesso il perimetro è più definito, come subodoravo.
Indipendentemente dal livello delle tue competenze, che ignoro e comunque non porto in discussione, senza il proposito di comprimere il tuo entusiasmo, mi associo al commento di @boiler ed @edgar.

Saluti
W - U.H.F.
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