Главная » Медицина
Призовой фонд
на ноябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
4. 200 руб.
От пользователей

Контроль частоты сердечных сокращений для носимых устройств

Устройства непрерывного контроля сердечной активности позволяют определять изменения частоты сердечных сокращений (HRV) – основной параметр здоровья сердца и других заболеваний.

В данной новой разработке рассматривается пульсовая оксиметрия, которая превосходит по простоте и функциональности другие методы измерения. Благодаря своим возможностям, данное решение может использоваться как автономное устройство, которое выполняет контроль за частотой сердечных сокращений и насыщенностью кислородом.

Главными компонентами системы являются ультра-яркий красный светодиод (KA-3528SURC), инфракрасный светодиод (VSMB3940X01-GS08), и фотодиод (VBP104SR), который воспринимает обе длины волны света на одинаковом уровне.

Пульсовая оксиметрия

Рисунок 1 Пульсовая оксиметрия

Основным стандартным блоком системы является операционный усилитель LT6003, который используется на нескольких каскадах схемы. IC1 используется как усилитель напряжения, управляемый током, который преобразует ток, генерируемый фотодиодом, в напряжение. Данный каскад выполняет усиление сигнала и позволяет использовать датчик на любой части тела. Подключенный операционный усилитель IC2 является инвертирующим усилителем с коэффициентом усиления 30.

На отрицательный вход компаратора IC4 подключается измененный сигнал, используя цепь пикового детектора. Компоненты IC3, D1, и C6 используются для определения и удержания максимального напряжения входного сигнала. Резисторы R7 и R10 разряжают конденсатор C6. Данная цепь используется для создания эталонного напряжения, позволяя определить даже слабые импульсы, вызванные случайным изменением положения датчика на теле пациента.

Один высокочастотный фильтр (HP) и два низкочастотных фильтра (LP) предназначены для фильтрации нежелательных посторонних сигналов, вызванных изменениями внешнего освещения или скачками сети напряжения переменного тока. Высокочастотный HP фильтр и первый низкочастотный LP фильтр настроены на частоты равные 0.86 Гц и 159 Гц соответственно. Вторые выводы обоих высокочастотных и низкочастотных фильтров не подключаются к выводу GND, а подключаются к источнику опорного напряжения величиной 1В, для увеличения сдвига измеренного сигнала для последующей обработки. Опорное напряжение создается с использованием LM4040 и делителя напряжения (R15, R16). После усилителя IC2 сигнал обрабатывается на втором низкочастотном LP фильтре, настроенном на частоту 5.9 Гц, который фильтрует другие нежелательные помехи.

Выходное напряжение, изменяющееся во времени, в точках схемы COMP (CH1) и Pulse (CH2)

Рисунок 2 Выходное напряжение, изменяющееся во времени, в точках схемы COMP (CH1) и Pulse (CH2)

Сигнал в точке схемы OUT

Рисунок 3 Сигнал в точке схемы OUT

В данной статье не объясняется процесс считывания импульса, который можно выполнить с помощью любого микроконтроллера с внутренним АЦП. Микроконтроллер нужен для управления светодиодами, измерения сигнала и для обработки сигнала в процессе насыщения кислородом. Вычисление требуемого насыщения кислородом возможно с использованием даже узкополосного фильтра. После включения ультра-яркого красного светодиода, АЦП измеряет сигнал. После двух или трех импульсов загорается инфракрасный светодиод на тот же период времени, что и красный светодиод. Микроконтроллер используется следующую формулу расчета S = VR/VIR, где значения напряжения представляются собой показания полного размаха колебаний, а S представляет собой значение StO2 в калибровочной таблице.

Данная разработка проводилась при поддержке Словацкого агентства по научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, согласно контракта № APVV-0865-11 и контракта № APVV-0819-12 и VEGA 1/1177/12.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1-IC4 МикросхемаLT60034 Поиск в LCSCВ блокнот
IC5 ИС источника опорного напряжения
LM4040B20
1 Поиск в LCSCВ блокнот
Q1, Q2 MOSFET-транзистор
BSS138
2 Поиск в LCSCВ блокнот
D1 Диод1 Поиск в LCSCВ блокнот
D2, D3 СветодиодKA-3528SURC2 Или другой ультраяркий красныйПоиск в LCSCВ блокнот
D4 СветодиодVSMB3940X01-GS081 Или другой инфракрасныйПоиск в LCSCВ блокнот
PD1 ФотодиодVBP104SR1 Поиск в LCSCВ блокнот
С1, С7 Конденсатор100 пФ2 Поиск в LCSCВ блокнот
С2 Конденсатор5600 пФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
С3 Конденсатор3.3 мкФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
С4, С9 Конденсатор1 мкФ2 Поиск в LCSCВ блокнот
С5 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
С6 Конденсатор33 мкФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
С8 Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
R1, R3, R11 Резистор
1 МОм
3 Поиск в LCSCВ блокнот
R2 Резистор
0 Ом
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R4 Резистор
1 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R5 Резистор
33 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R6 Резистор
2.7 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R7 Резистор
5.6 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R9 Резистор
56 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R10, R15, R16 Резистор
22 кОм
3 Поиск в LCSCВ блокнот
R12, R13, R13 Резистор
68 Ом
3 Поиск в LCSCВ блокнот
R14 Резистор
3.3 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
P1, P2 ДатчикHearder 32 Поиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (0) | Я собрал (0) | Подписаться

Статью еще никто не комментировал. Вы можете стать первым.
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Raspberry Pi 2
Raspberry Pi 2
Конструктор: DDS генератор сигналов Лазерный модуль 650нм 5мВт
вверх