Analisi e sviluppo codice Firmware per H-Tee, uno smart cloth per il monitoraggio di parametri vitali = Analysis and development of firmware for H-Tee, a smart cloth for vital signs monitoring

Il settore delle tecnologie indossabili `e in continua crescita. Si `e fatto strada negli ambiti più vari, tra cui l’industria videoludica, il training tecnico e il settore biomedicale. In questa trattazione ci si focalizzerà su quest’ultimo. I dispositivi indossabili sono sempre in funzione e sempre a portata di mano degli utenti, e ciò permette di avere una moltitudine di dati utili all’utente per acquisire consapevolezza sul proprio stato di salute. Questa caratteristica dei Wearable Device li rende adatti ad affrontare un problema molto presente nel mondo dello sport: lo stress. Esso può presentarsi sia in forma positiva, ovvero come fonte di energia utile al superamento della performance, che in forma negativa, ovvero prolungandosi nel tempo e diventando invece un ostacolo. Un buon bilanciamento dei due porta a ottenere la massima risposta possibile. Il 35% degli atleti professionisti soffre di crisi che possono sfociare in stress cronico. La risposta di H-Cube a questo problema `e la creazione di una T-shirt e di una fascia dotate di elettrodi per l’elettrocardiogramma, sensori di temperatura e movimento tutto integrato all’interno di un unico circuito elettronico. Tramite la continua acquisizione di dati biomedicali, la loro elaborazione e la loro monitorazione su app per smartphone, l’utente potrà tenere traccia del proprio stato. Lo scopo di questa trattazione `e lo sviluppo del firmware, su microcontrollore nRF52840, necessario al funzionamento del sistema. Si parlerà dei dispositivi presenti nel sistema, delle loro caratteristiche e di come interfacciarli al microcontrollore. Verranno descritti i chip utilizzati, osservandone il blocco funzionale e la teoria dietro ad esso e all’elaborazione dei segnali coinvolti. Il focus principale saranno però i passi seguiti nella scrittura del firmware, le ragioni teoriche dietro alle scelte effettuate e le acquisizioni ottenute con il sistema sviluppato. Per l’acquisizione, il condizionamento e l’elaborazione del segnale ECG viene usato un chip specifico per il trattamento di questo tipo di segnale. `E provvisto di 6 ingressi analogici per gli elettrodi e di 3 canali programmabili a cui `e possibile inviare gli ingressi desiderati. Le acquisizioni, dopo essere state trattate e convertite in digitale, vengono inviate al microcontrollore attraverso protocollo di comunicazione SPI. Per la rilevazione della temperatura del soggetto, viene utilizzato un chip di sensore di temperatura di dimensioni ridotte, semplice integrabilità e precisione particolarmente elevata nel range 35-42°C. I campioni convertiti in digitale vengono inviati al microcontrollore attraverso protocollo di comunicazione I2C. I disturbi sul segnale ECG dovuti al movimento vengono ridotti attraverso una procedura di filtraggio Firmware applicata sui campioni acquisiti. Viene eseguita un’acquisizione con soggetto a riposo, per studiare la forma d’onda dell’utente. In seguito, viene l’acquisizione viene eseguita epoca per epoca perché grazie alle rilevazioni iniziali sarà possibile riconoscere il segnale cardiaco con soggetto in movimento anche con il numero di campioni ridotto presente nella singola epoca.