Главная » Медицина
Призовой фонд
на июль 2018 г.
1. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
2. 150 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 магазинеВ блокнот
IC5 ИС источника опорного напряжения
LM4040B20
1 Поиск в магазинеВ блокнот
Q1, Q2 MOSFET-транзистор
BSS138
2 Поиск в магазинеВ блокнот
D1 Диод1 Поиск в магазинеВ блокнот
D2, D3 СветодиодKA-3528SURC2 Или другой ультраяркий красныйПоиск в магазинеВ блокнот
D4 СветодиодVSMB3940X01-GS081 Или другой инфракрасныйПоиск в магазинеВ блокнот
PD1 ФотодиодVBP104SR1 Поиск в магазинеВ блокнот
С1, С7 Конденсатор100 пФ2 Поиск в магазинеВ блокнот
С2 Конденсатор5600 пФ1 Поиск в магазинеВ блокнот
С3 Конденсатор3.3 мкФ1 Поиск в магазинеВ блокнот
С4, С9 Конденсатор1 мкФ2 Поиск в магазинеВ блокнот
С5 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в магазинеВ блокнот
С6 Конденсатор33 мкФ1 Поиск в магазинеВ блокнот
С8 Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в магазинеВ блокнот
R1, R3, R11 Резистор
1 МОм
3 Поиск в магазинеВ блокнот
R2 Резистор
0 Ом
1 Поиск в магазинеВ блокнот
R4 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазинеВ блокнот
R5 Резистор
33 кОм
1 Поиск в магазинеВ блокнот
R6 Резистор
2.7 кОм
1 Поиск в магазинеВ блокнот
R7 Резистор
5.6 кОм
1 Поиск в магазинеВ блокнот
R9 Резистор
56 кОм
1 Поиск в магазинеВ блокнот
R10, R15, R16 Резистор
22 кОм
3 Поиск в магазинеВ блокнот
R12, R13, R13 Резистор
68 Ом
3 Поиск в магазинеВ блокнот
R14 Резистор
3.3 кОм
1 Поиск в магазинеВ блокнот
P1, P2 ДатчикHearder 32 Поиск в магазинеВ 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 электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Конструктор - темброблок на LM1036
Конструктор - темброблок на LM1036
AVR-программатор USB ASP LC-измеритель LC100-A
вверх