MAX30100 Pulsoximeter Hjertefrekvenssensor Modul

MAX30100 er en sensorløsning til SpO2- og hjertefrekvensmåling. Den kombinerer to LED'er, en fotodetektor, optimeret optik og støjsvag analog signalbehandling til at registrere pulsoximetri- og hjertefrekvenssignaler.

Du kan bruge denne sensor med enhver mikrocontroller som Arduino, ESP8266 eller ESP32 og nemt måle patientens sundhedsparametre. Denne billige gør-det-selv-pulsoximetersensor kan bruges i flere anvendelser, hvis du er nybegynder eller elektronikentusiast.

MAX30100-sensoren kan måle blodilt og hjertefrekvens. Vi kan bruge enhver skærm som f.eks. en 16x2 LCD-skærm til at se værdien af SpO2 og BPM. Iltkoncentrationen i blodet, kaldet SpO2, måles i procent, og hjertefrekvens/pulsfrekvens måles i BPM.

mål: 30 * 20 mm

Mere om denne modul

Har en avanceret oximeter- og hjertefrekvenssensor, der fungerer på basis af to integrerede LED'er, et lysfølsomt element og en meget præcis og avanceret analog front-end med lav støj, for rene og nøjagtige målinger.

Ved f.eks. at placere en pegefinger oven på sensoren kan du få både hjertefrekvens og iltmætning i blodet via I2C-interfacet.

Funktioner som Ambient Light Cancellation (ALC) og de diskrete tidsfiltre sikrer, at intet omgivelseslys eller 50/60Hz forstyrrer målingerne.

Et af de vigtigste kendetegn ved denne enhed er det lave strømforbrug: det er muligt at sætte enheden i standby-tilstand, hvor den har et meget lavt strømforbrug.

Alt i alt er denne modul derfor en ideel løsning til forskellige hjertefrekvens- og SpO2-relaterede anvendelser samt udvikling af nye algoritmer til aflæsning af blodparametre baseret på de røde og infrarøde absorptions-egenskaber i menneskekroppen, primært til arteriel blodiltmætning (SpO2) og hjertefrekvens (HR).

Hvordan fungerer SpO2-måling baseret på IR- og rødt LED-lys med denne MAX30100-sensor

Målingen af hæmoglobinets iltmætning (HbO2) ved at måle absorptionen af det røde og IR-lys fra de pulserende komponenter blev introduceret i 1935 af Karl Matthes, en tysk læge. I begyndelsen fandtes der ingen gode fotodetektorer, og i stedet blev IR-båndet, den grønne del af lysspektret, brugt. Efterhånden som teknologien udviklede sig, blev der udviklet mere pålidelige metoder til lysdetektion, og det grønne lys blev erstattet af IR-lyset. I dag muliggør avancerede algoritmer adskillelse mellem signalerne fra det pulserende arterielle blod og det bevægende venøse blod, hvilket giver mere præcise og pålidelige målinger. Sensoren på denne modul, MAX30100, er en moderne, integreret pulsoximeter- og hjertefrekvenssensor-IC.

Denne sensor har to integrerede LED'er med RØDE og IR-LED'er, som bruges til at udsende de respektive bølgelængder. Bølgelængderne for disse LED'er er henholdsvis 660nm og 880nm. Det reflekterede lys registreres af et rød/IR-fotodetektorelement og samples af en lavstøjs delta-sigma 16-bit ADC. MAX30100-sensorens analoge front-end er udstyret med en Ambient Light Cancellation (ALC)-sektion, som eliminerer lysforurening fra fotodetektorelementet. Den 16-bit ADC filtreres af et diskret tidsfilter for at forhindre 50/60Hz interferens og brum. Udgangens samplingsfrekvens kan justeres fra 50 Hz til 1 kHz. Der er også en temperatursensor, som kan bruges til at kompensere for ændringer i omgivelserne og kalibrere målingerne.

MAX30100-sensoren har FIFO-bufferen, 16 ord dyb. FIFO-bufferen gemmer de målte værdier og kan generere en afbrydelse, når bufferen er fuld, så host-MCU'en kan udføre andre opgaver, mens data indsamles af sensoren.

De integrerede LED-drivere styres med pulser med valgfri bredde: pulserne kan variere fra 200 µs til 1600 µs. Pulsbredden påvirker den tilgængelige ADC-bitdybde og samplingsfrekvens. En pulsbrede på 1600 µs muliggør maksimal opløsning på 16 bit med den højeste samplingsfrekvens på 1 ksps, mens en pulsbrede på 200 µs kun tillader 100 sps for en opløsning på 16 bit. Ved at reducere opløsningen til 13 bit bliver den fulde samplingshastighed på 1 ksps mulig. Kontrol af LED-pulsbredden sammen med den programmerbare LED-strøm sikrer optimering af målenøjagtighed og strømforbrug. Forsyningen til LED'erne kommer direkte fra 3,3V-skinnen på mikroBUS™.

For at forbedre målingerne bruger MAX30100-sensoren en temperatursensor. Dette er en forholdsvis præcis temperatursensor, som måler matricetemperaturen med en nøjagtighed på ±1C i området fra -40C til +85C. Denne sensor kan aflæses fra dens dataregister og kan valgfrit bruges til at kompensere sensormålingerne for udsving i omgivelsestemperaturen. Der er dog flere andre eksterne faktorer, som kan påvirke enhedens nøjagtighed: ud over temperaturen kan målingerne også påvirkes negativt af overdreven bevægelse. For meget tryk kan også indsnævre kapillærblodgennemstrømningen og dermed reducere datanes pålidelighed. Disse problemer skyldes selve målemetodens natur og bør overvejes ved udvikling af en egen applikation.

MAX30100-sensoren forsynes af den lille LDO, som leverer ren og rippelfri 1,8 V til sensorens interne logik og fotodetektorelement. Indgangsspændingen kommer også fra mikroBUS™ 3,3V-strømrail.

Ud over sensor-IC'ens I2C-linjer, som føres til de respektive mikroBUS™ SCL- og SDA-linjer, føres sensorens afbrydelseslinje også til mikroBUS™ INT-pinnen. Ved at indstille det korrekte INT-register kan afbrydelsen genereres og aktiveres for 5 forskellige kilder: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. Power ready-afbrydelsen er som standard aktiveret og kan ikke deaktiveres i softwaren, men alle andre afbrydelser kan deaktiveres eller aktiveres.