Automazione_Strumentazione_3

MEDICALE

applicazioni

Aprile 2015

■

Automazione e Strumentazione

caso di trasduttori per cardiotocografi (monitor

fetali o CTG usati per tenere sotto controllo

la frequenza cardiaca del feto), per i quali le

richieste tecniche sono molto elevate.

Monitoraggio wireless anche per parti

multiple

Philips Medizin Systeme Böblingen

è con-

siderato un riferimento per il mercato nei siste-

mi di monitoraggio dei pazienti. Questa azienda

ha recentemente sviluppato un nuovo

cardioto-

cografo wireless

(

figura 1

). Con l’aiuto di

questo dispositivo, tutte le frequenze cardiache

fetali possono essere registrate in sincrono, cioè

con la medesima densità di impulsi, fino a

gra-

vidanze triplici

. Tutti i feti ricevono quindi la

stessa qualità di indagine, ognuno

monitora-

to con 3.000 impulsi al secondo

. Sette identi-

ci elementi piezoelettrici sono disposti simme-

tricamente e operano indistintamente come tra-

smettitore e ricevitore di ultrasuoni (

figura

). Il segnale ricevuto è separato dalla portante

in un’unità di elaborazione, filtrato e riprodotto

acusticamente per facilitare il posizionamento

del trasduttore. Il medesimo segnale viene an-

che inviato a una seconda unità di elaborazione

che lo rettifica, filtra e ne riduce la frequenza.

Con l’aiuto dell’autocorrelazione, la frequenza

cardiaca del feto viene calcolata, idealmente in

corrispondenza di ogni battito. La base per que-

sta elaborata analisi è garantita dal cosiddetto

effetto Doppler: viene misurato il ritardo fra la

fase del segnale emesso e quello riflesso ricevu-

to dal trasmettitore. Una riflessione può essere

causata da corpi in movimento quali ad esem-

pio il muscolo cardiaco dei feti. In questo mo-

do il battito cardiaco può essere individuato e

monitorato.

Parametri ultrasonici, pulizia della

superfice e incollaggio ottimali

Stringenti analisi vengono effettuate durante la

selezione dei componenti piezoelettrici

. Solo

se gli elementi rispondono a ben specifici criteri

il sistema di controllo può pilotarli al meglio

e gli algoritmi di controllo possono elaborare

efficacemente i dati raccolti. Solo questo si tra-

durrà in risultati precisi che rendono il moni-

toraggio più trasparente possibile, anche per

le triplette. Prerequisiti importanti includono

pertanto prestazioni costanti degli elementi pie-

zoelettrici come trasmettitori e ricevitori, così

come la qualità dell’incollaggio. Il vincolo deve

essere da un lato sufficientemente forte da con-

sentire il passaggio inalterato delle onde ultra-

sonore verso la superfice del trasduttore, ma

deve anche risultare sufficientemente elastico

da assorbire impatti. Inoltre, il trasduttore deve

essere nel suo complesso robusto e non venire

danneggiato da cadute accidentali durante la

routine clinica giornaliera. Gli elementi piezo a

forma di disco, prodotti da

PI Ceramic

, parte

del gruppo

Physik Intsrumente

(PI) hanno

dimostrato di essere ideali per l’applicazione. I

piezo “Made in Germany” hanno convinto per

strette tolleranze dei parametri piezoelet-

trici

, rilevanti per le prestazioni a ultrasuoni,

come la frequenza di risonanza, la capacità elet-

trica e il fattore di accoppiamento. In aggiunta,

i componenti di PI Ceramic hanno evidenziato

una

pulizia della superfice

estremamente alta.

Questo consente un incollaggio solido ma allo

stesso tempo elastico. Se lasciati cadere da

un’altezza di 1,5 metri, la cosa peggiore che

può accadere al trasduttore è un danno estetico.

Figura 3 - Parte interna del

trasduttore a ultrasuoni. Sette

identici elementi piezo sono disposti

simmetricamente e operano sia

come trasmettitori che come

ricevitori di ultrasuoni (Immagine:

Philips)

Figura 4 - Sezione orizzontale del campo sonoro del

trasduttore, montato alla base di un contenitore d’acqua e

misurato con un idrofono ad alta sensibilità a circa 20 mm

di distanza dalla faccia del trasduttore (Immagine: Philips)