Μονάδα αισθητήρα παλμικού οξύμετρου MAX30100

Το MAX30100 είναι μια λύση αισθητήρα για μέτρηση SpO2 και καρδιακού παλμού. Συνδυάζει δύο LED's, έναν φωτοανιχνευτή, βελτιστοποιημένη οπτική και αναλογική επεξεργασία σήματος χαμηλού θορύβου για την ανίχνευση σημάτων παλμικής οξυμετρίας και καρδιακού παλμού.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον αισθητήρα με οποιονδήποτε μικροελεγκτή όπως Arduino, ESP8266 ή ESP32 και να μετρήσετε εύκολα τις παραμέτρους υγείας του ασθενούς. Αυτός ο οικονομικός αισθητήρας παλμικού οξύμετρου DIY μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλαπλές εφαρμογές αν είστε αρχάριος ή λάτρης των ηλεκτρονικών.

Ο αισθητήρας MAX30100 μπορεί να μετρήσει οξυγόνο στο αίμα και καρδιακό παλμό. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οποιαδήποτε οθόνη, όπως μια οθόνη LCD 16x2, για να δούμε την τιμή του SpO2 και των BPM. Η συγκέντρωση οξυγόνου στο αίμα, που ονομάζεται SpO2, μετριέται σε ποσοστό και ο καρδιακός παλμός/συχνότητα σφυγμού μετριέται σε BPM.

μέγεθος: 30 * 20 mm

Περισσότερα για αυτή τη μονάδα

Διαθέτει έναν προηγμένο οξύμετρο και αισθητήρα καρδιακού παλμού, που λειτουργεί με βάση δύο ενσωματωμένα LED's, ένα φωτοευαίσθητο στοιχείο και ένα εξαιρετικά ακριβές και προηγμένο αναλογικό front-end χαμηλού θορύβου, για καθαρές και ακριβείς μετρήσεις.

Τοποθετώντας π.χ. έναν δείκτη στο επάνω μέρος του αισθητήρα μπορείτε να λάβετε τόσο τον καρδιακό παλμό όσο και τον κορεσμό οξυγόνου στο αίμα μέσω της διεπαφής I2C.

Λειτουργίες όπως το Ambient Light Cancellation (ALC) και τα διακριτά φίλτρα χρόνου, διασφαλίζουν ότι κανένα περιβαλλοντικό φως ή 50/60Hz δεν επηρεάζει τις μετρήσεις.

Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά αυτής της συσκευής είναι η χαμηλή κατανάλωση ισχύος: είναι δυνατό να τεθεί η συσκευή σε λειτουργία Standby, όπου έχει πολύ χαμηλή κατανάλωση ισχύος.

Συνολικά, αυτή η μονάδα είναι μια ιδανική λύση για διάφορες εφαρμογές σχετικές με καρδιακό παλμό και SpO2, καθώς και για την ανάπτυξη νέων αλγορίθμων ανάγνωσης παραμέτρων αίματος με βάση τις ιδιότητες απορρόφησης του κόκκινου και υπέρυθρου φωτός από το ανθρώπινο σώμα, κυρίως για τον αρτηριακό κορεσμό οξυγόνου στο αίμα (SpO2) και τον καρδιακό παλμό (HR).

Πώς λειτουργεί η μέτρηση SpO2 με βάση το IR και το κόκκινο φως LED με αυτόν τον αισθητήρα MAX30100

Η μέτρηση του κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης (HbO2) μέσω της απορρόφησης του κόκκινου και του IR φωτός από τα παλλόμενα συστατικά εισήχθη το 1935 από τον Karl Matthes, έναν Γερμανό γιατρό. Στην αρχή δεν υπήρχαν καλοί φωτοανιχνευτές και αντί γι’ αυτό χρησιμοποιήθηκε η ζώνη IR, η πράσινη ζώνη του φάσματος φωτός. Καθώς η τεχνολογία προχωρούσε, αναπτύχθηκαν πιο αξιόπιστες μέθοδοι ανίχνευσης φωτός και το πράσινο φως αντικαταστάθηκε από το IR φως. Σήμερα, προηγμένοι αλγόριθμοι επιτρέπουν τον διαχωρισμό μεταξύ των σημάτων του παλλόμενου αρτηριακού αίματος και του κινούμενου φλεβικού αίματος, επιτρέποντας πιο ακριβείς και αξιόπιστες μετρήσεις. Ο αισθητήρας σε αυτή τη μονάδα, ο MAX30100 είναι ένα σύγχρονο, ενσωματωμένο IC παλμικού οξύμετρου και αισθητήρα καρδιακού παλμού.

Αυτός ο αισθητήρας διαθέτει δύο ενσωματωμένα LED's με τα ΚΟΚΚΙΝΑ και IR LED's, τα οποία χρησιμοποιούνται για την εκπομπή των αντίστοιχων μηκών κύματος. Τα μήκη κύματος αυτών των LED's είναι αντίστοιχα 660nm και 880nm. Το ανακλώμενο φως ανιχνεύεται από ένα στοιχείο φωτοανίχνευσης κόκκινου/IR και δειγματοληπτείται από έναν delta-sigma 16-bit ADC χαμηλού θορύβου. Το αναλογικό front-end του αισθητήρα MAX30100 διαθέτει τμήμα Ambient Light Cancellation (ALC), το οποίο εξαλείφει τη φωτορύπανση από το στοιχείο φωτοανίχνευσης. Ο 16-bit ADC φιλτράρεται από ένα διακριτό φίλτρο χρόνου για την αποφυγή παρεμβολών και βόμβου 50/60Hz. Η συχνότητα δειγματοληψίας εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί από 50 Hz έως 1 kHz. Υπάρχει επίσης ένας αισθητήρας θερμοκρασίας, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντισταθμίσει τις αλλαγές στο περιβάλλον και να βαθμονομήσει τις μετρήσεις.

Ο αισθητήρας MAX30100 διαθέτει buffer FIFO, βάθους 16 λέξεων. Το buffer FIFO αποθηκεύει τις μετρούμενες τιμές και μπορεί να δημιουργήσει διακοπή όταν το buffer γεμίσει, επιτρέποντας στην host MCU να εκτελεί άλλες εργασίες ενώ τα δεδομένα συλλέγονται από τον αισθητήρα.

Οι ενσωματωμένοι οδηγοί LED λειτουργούν με παλμούς επιλέξιμου πλάτους: οι παλμοί μπορούν να κυμαίνονται από 200 µs έως 1600 µs. Το πλάτος του παλμού επηρεάζει το διαθέσιμο βάθος bit του ADC και τη συχνότητα δειγματοληψίας. Το πλάτος παλμού των 1600 µs επιτρέπει μέγιστη ανάλυση 16 bits με τη μέγιστη συχνότητα δειγματοληψίας 1 ksps, ενώ το πλάτος παλμού των 200 µs επιτρέπει μόνο 100 sps για ανάλυση 16 bits. Μειώνοντας την ανάλυση σε 13 bits, καθίσταται δυνατή η πλήρης ταχύτητα δειγματοληψίας 1 ksps. Ο έλεγχος του πλάτους παλμού των LED, μαζί με το προγραμματιζόμενο ρεύμα των LED, επιτρέπει τη βελτιστοποίηση της ακρίβειας μέτρησης και της κατανάλωσης ισχύος. Η τροφοδοσία για τα LED προέρχεται απευθείας από τη γραμμή 3,3V του mikroBUS™.

Για τη βελτίωση των μετρήσεων, ο αισθητήρας MAX30100 χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα θερμοκρασίας. Πρόκειται για έναν αρκετά ακριβή αισθητήρα θερμοκρασίας, ο οποίος μετρά τη θερμοκρασία της μήτρας με ακρίβεια ±1C στο εύρος από -40C έως +85C. Αυτός ο αισθητήρας μπορεί να διαβαστεί από το καταχωρητή δεδομένων του και μπορεί προαιρετικά να χρησιμοποιηθεί για να αντισταθμίσει τις μετρήσεις του αισθητήρα για διακυμάνσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλοι εξωτερικοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβεια της συσκευής: εκτός από τη θερμοκρασία, οι μετρήσεις μπορούν επίσης να επηρεαστούν αρνητικά από την υπερβολική κίνηση. Επίσης, η υπερβολική πίεση μπορεί να περιορίσει την τριχοειδική ροή αίματος και έτσι να μειώσει την αξιοπιστία των δεδομένων. Αυτά τα προβλήματα προκύπτουν από τη φύση της μεθόδου μέτρησης και πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την ανάπτυξη μιας δικής σας εφαρμογής.

Ο αισθητήρας MAX30100 τροφοδοτείται από το μικρό LDO, το οποίο παρέχει καθαρά και χωρίς κυματισμούς 1,8 V για την εσωτερική λογική και το στοιχείο φωτοανίχνευσης του αισθητήρα. Η τάση εισόδου προέρχεται επίσης από τη γραμμή τροφοδοσίας 3,3V του mikroBUS™.

Εκτός από τις γραμμές I2C του IC του αισθητήρα, οι οποίες οδηγούνται στις αντίστοιχες γραμμές SCL και SDA του mikroBUS™, η γραμμή διακοπής του αισθητήρα οδηγείται επίσης στην ακίδα INT του mikroBUS™. Ρυθμίζοντας το κατάλληλο INT register, η διακοπή μπορεί να δημιουργηθεί και να ενεργοποιηθεί για 5 διαφορετικές πηγές: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. Η διακοπή power ready είναι ενεργοποιημένη από προεπιλογή και δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί στο λογισμικό, αλλά όλες οι άλλες διακοπές μπορούν να απενεργοποιηθούν ή να ενεργοποιηθούν.