Модул с пулсов оксиметър и сензор за сърдечен ритъм MAX30100

MAX30100 е сензорно решение за SpO2 и измерване на сърдечен ритъм. Комбинира два LED'а, фотодетектор, оптимизирана оптика и аналогова обработка на сигнала с нисък шум, за да открива пулсоксиметрични и сърдечни сигнали.

Можете да използвате този сензор с всеки микроконтролер като Arduino, ESP8266 или ESP32 и лесно да измервате здравните параметри на пациента. Този евтин DIY сензор за пулсоксиметър може да се използва в множество приложения, ако сте начинаещ или любител на електрониката.

Сензорът MAX30100 може да измерва кислорода в кръвта и сърдечния ритъм. Можем да използваме всеки дисплей, като например 16x2 LCD дисплей, за да видим стойността на SpO2 и BPM. Концентрацията на кислород в кръвта, наречена SpO2, се измерва в проценти, а сърдечният ритъм/честотата на пулса се измерва в BPM.

размер: 30 * 20 mm

Повече за този модул

Разполага с усъвършенстван оксиметър и сензор за сърдечен ритъм, който работи на базата на два интегрирани LED'а, светлочувствителен елемент и високоточен усъвършенстван аналогов входен блок с нисък шум, за чисти и точни измервания.

Като например поставите показалеца си върху горната част на сензора, можете да получите както сърдечния ритъм, така и кислородната сатурация в кръвта чрез I2C интерфейса.

Функции като Ambient Light Cancellation (ALC) и дискретните времеви филтри гарантират, че околна светлина или 50/60Hz няма да нарушат измерванията.

Една от основните характеристики на това устройство е ниската консумация на енергия: възможно е устройството да се постави в режим Standby, където има много ниска консумация на енергия.

Като цяло този модул е идеално решение за различни приложения, свързани със сърдечен ритъм и SpO2, както и за разработване на нови алгоритми за отчитане на кръвни параметри въз основа на свойствата на поглъщане на червената и инфрачервената светлина от човешкото тяло, основно за артериална кислородна сатурация в кръвта (SpO2) и сърдечен ритъм (HR).

Как работи измерването на SpO2 въз основа на IR и червена LED светлина с този сензор MAX30100

Измерването на хемоглобиновата кислородна сатурация (HbO2) чрез абсорбцията на червената и IR светлина на пулсиращите компоненти е въведено през 1935 г. от Карл Матес, немски лекар. В началото не е имало добри фотодетектори и вместо това е използвана IR лентата, зелената лента на светлинния спектър. С напредъка на технологиите бяха разработени по-надеждни методи за откриване на светлина и зелената светлина беше заменена от IR светлина. Днес усъвършенстваните алгоритми позволяват разделяне на сигналите от пулсиращата артериална кръв и движещата се венозна кръв, което дава възможност за по-точни и надеждни измервания. Сензорът в този модул, MAX30100, е модерен, интегриран IC за пулсов оксиметър и сензор за сърдечен ритъм.

Този сензор има два интегрирани LED'а с ЧЕРВЕНИ и IR LED'и, които се използват за излъчване на съответните дължини на вълната. Дължините на вълната на тези LED'и са съответно 660nm и 880nm. Отразената светлина се открива от червен/IR фотодетекторен елемент и се семплира от delta-sigma 16-битов ADC с нисък шум. Аналоговият входен блок на сензора MAX30100 е снабден със секция Ambient Light Cancellation (ALC), която елиминира светлинното замърсяване на фотодетекторния елемент. 16-битовият ADC се филтрира чрез дискретен времеви филтър, за да се предотвратят 50/60Hz смущения и брум. Изходната честота на семплиране може да се регулира от 50 Hz до 1 kHz. Има и температурен сензор, който може да се използва за компенсиране на промените в околната среда и калибриране на измерванията.

Сензорът MAX30100 има FIFO буфер с дълбочина 16 думи. FIFO буферът съхранява измерените стойности и може да генерира прекъсване, когато буферът се запълни, което позволява на host MCU да изпълнява други задачи, докато данните се събират от сензора.

Интегрираните LED драйвери се управляват с импулси с избираема ширина: импулсите могат да варират от 200 µs до 1600 µs. Ширината на импулса влияе върху наличната ADC битова дълбочина и честотата на семплиране. Ширината на импулса 1600 µs позволява максимална резолюция от 16 бита с най-висока честота на семплиране от 1 ksps, докато ширината на импулса 200 µs позволява само 100 sps за резолюция от 16 бита. Намаляването на резолюцията до 13 бита прави възможна пълната честота на семплиране от 1 ksps. Управлението на ширината на LED импулса, заедно с програмируемия LED ток, осигурява оптимизация на точността на измерването и консумацията на енергия. Захранването за LED'ите идва директно от 3,3V шината на mikroBUS™.

За да подобри измерванията, сензорът MAX30100 използва температурен сензор. Това е сравнително точен температурен сензор, който измерва температурата на матрицата с точност ±1C в диапазона от -40C до +85C. Този сензор може да бъде прочетен от неговия регистър с данни и по желание да се използва за компенсиране на измерванията на сензора при колебания в околната температура. Съществуват обаче и други външни фактори, които могат да повлияят на точността на устройството: освен температурата, измерванията могат да бъдат повлияни отрицателно и от прекомерно движение. Също така прекалено голям натиск може да стесни капилярния кръвоток и по този начин да намали надеждността на данните. Тези проблеми произтичат от естеството на метода на измерване и трябва да се вземат предвид при разработването на собствено приложение.

Сензорът MAX30100 се захранва от малък LDO, който осигурява чисто и без пулсации 1,8 V за вътрешната логика и фотодетекторния елемент на сензора. Входното напрежение също идва от 3,3V захранващата шина на mikroBUS™.

Освен I2C линиите на сензорния IC, които са свързани към съответните mikroBUS™ SCL и SDA линии, линията за прекъсване на сензора също е свързана към mikroBUS™ INT пина. Чрез задаване на правилния INT регистър, прекъсването може да бъде генерирано и активирано за 5 различни източника: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. Прекъсването power ready е активирано по подразбиране и не може да бъде изключено в софтуера, но всички останали прекъсвания могат да бъдат изключени или активирани.