مقياس تأكسج النبض هو جهاز طبي يستخدم لقياس تشبع أكسجين الدم غير الغازي. اخترع مهندس كهربائي يدعى Takuo Aoyagi في Nihon Kohden في عام 1972. وبعد ذلك ، تم إطلاق المقياس الأول للنبض في عام 1973. في حين أن مبدأ Pulse Exively Basic هو نفسه ، هناك جهود مستمرة للتقدم في التكنولوجيا مثل تطوير الخوارزميات لتصفية الضوضاء ودقة التقدم في ظروف مختلفة. يستخدم المهنيون الطبيون هذه الأجهزة في إعدادات الرعاية الحرجة مثل مستشفيات الطوارئ أو الغرف. توفر هذه المقالة نظرة عامة على مقياس التأكسج MAX30100 ، والعمل ، والتطبيقات.
ما هو مقياس تأكسج النبض MAX30100؟
MAX30100 عبارة عن مقياس تأكسج للنبض يجمع بين قياس التأكسد ونبضات ضربات القلب أجهزة استشعار . لذلك ، فإنه يشمل اثنين من المصابيح ، وهو كاشف ضوئي ، أو البصريات المحسّنة ومعالجة الإشارة التناظرية المنخفضة الضوضاء لإشعار قياس الأكسدة النبضية وكذلك إشارات معدل القلب. يتراوح الجهد التشغيلي لهذه الوحدة من 1.8 فولت وإمدادات الطاقة 3.3volts.
يمكن للبرنامج تشغيله مع وجود استفاداء بسيط من خلال الحفاظ على مزود الطاقة متصل في جميع الأوقات. يقيس مقياس تأكسج النبض MAX30100 مستويات تشبع الأكسجين في الدم ، ونبض ، وقوة معدل ضربات القلب. لذلك يستخدم تقنية غير جراحية لقياس مستويات تشبع الأكسجين داخل الدم.
كيف يعمل مقياس تأكسج النبض MAX30100؟
يعمل مستشعر مقياس تأكسج النبض MAX30100 عن طريق قياس تشبع أكسجين الدم أو SPO2 ومعدل ضربات القلب مع PPG (التصوير الفوتوغرافي الضوئي) مع الأشعة تحت الحمراء والأحمر LEDs ، معالجة الكشف الضوئي وإشارات لفحص امتصاص الضوء في جميع أنحاء الإصبع. تحتوي وحدة MAX30100 على مجموعة من المصابيح التي تولد ضوء لون أحمر أحادي اللون بطول موجة 660NM وضوء الأشعة تحت الحمراء بطول الموجة 940NM.
عندما تنبعث ثنائي الضوئي الضوء ، فإنه يصيب الإصبع ، ويمتصه الدم المؤكسج بينما ينعكس الضوء المتبقي من خلال الإصبع ويضرب الكاشف. لذلك يلاحظ الكاشف ويعالج الإشارات من خلال توفير الإخراج. يعمل هذا المستشعر على بروتوكول الاتصالات التسلسلية I2C.
تكوين الدبوس:
يظهر تكوين دبوس التأكسج MAX30100 أدناه. تتضمن هذه الوحدة سبع دبابيس مع تمكين I2C بروتوكول الاتصال للتواصل مع متحكم.
- PIN-1 (النبيذ): إنه دبوس جهد إدخال لوحدة مقياس تأكسج النبضات التي يمكن توصيلها بإخراج 3.3V (OR) 5V من وحدة التحكم الخاصة بك. =
- PIN-2 (SCL): إنه دبوس CLK CLK التسلسلي للوحدة ، المستخدم للاتصال التسلسلي I2C ، والذي يتم توصيله بخط ساعة I2C لوحده.
- PIN-3 (SDA): إنه دبوس البيانات التسلسلية للوحدة النمطية المتصل بخط بيانات I2C الخاص بالتحكم.
- PIN-4 (int): إنه دبوس مقاطع منخفض نشط لوحدة مقياس تأكسج النبضات المبرمجة لإنتاج مقاطعة لكل نبضة.
- PIN-5 (IRD): إنها نقطة اتصال LED بالأشعة تحت الحمراء ونقطة اتصال LED ، وهي تتضمن برنامج تشغيل LED لدفع إشارات LED لقياسات SPO2 و HR.
- PIN-6 (RD): إنها نقطة اتصال LED Red LED و LED ، وتستخدم لقيادة LED الأحمر. إذا كنت لا ترغب في قيادة اللون الأحمر قاد نفسك ، فاتركه غير متصل.
- PIN-7 (GND): إنه دبوس الأرض للوحدة.
الميزات والمواصفات:
ال ميزات ومواصفات مقياس تأكسج النبض MAX30100 تشمل ما يلي.
- MAX30100 هي وحدة مقياس تأكسج النبض.
- تتضمن هذه الوحدة سبع دبابيس.
- يتراوح جهد التشغيل من 1.8 فولت إلى 3.3 فولت
- تيار الإدخال هو 20mA.
- هذه الوحدة قد دمجت الإلغاء الضوء المحيط.
- لديها إخراج البيانات السريعة ومعدل عينة مرتفع.
- تيار العرض هو 1200UA.
- LED النطاقات الحالية من 0 م إلى 50 مللي أمبير.
- يتراوح عرض النبض LED من 200us إلى 1.6 مللي ثانية.
- يتراوح مصدر الطاقة من 3.3 فولت إلى 5.5 فولت.
- السحب الحالي أثناء القياسات هو ~ 600μa و 0.7μA أثناء وضع الاستعداد.
- طول موجة LED الأحمر 660 نانومتر.
- الطول الموجي LED IR هو 880 نانومتر.
- دقة درجة الحرارة هي ± 1 درجة مئوية.
- تتراوح درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
ما يعادل وبدائل
ما يعادل MAX30100 مقياس تأكسج النبض هو MAX30102 IC. بدائل لمادة تأكسج النبض MAX30100 ؛ Pulse 3+ ، FSH 7060 ، Rohm BH1792GLC ، Proto Central AFE4490 ، إلخ.
MAX30100 BULSEETERESTED مع Arduino
هنا كيفية توصيل وحدة مستشعر التأكسج MAX30100 مع Arduino يظهر أدناه. الوحدة تقيس معدل ضربات القلب وأكسجين الدم. يُظهر تركيز أكسجين الدم ، الذي يطلق عليه SPO2 ، قراءات في النسبة المئوية ، في حين يظهر معدل نبضات القلب/النبض قراءات في BPM.
يجمع مستشعر MAX30100 MAX30100 MONETIDENTIVE وضرب ضربات القلب بين المصابيح الرئيسية ، أ الكاشف الضوئي ، البصريات المحسنة ومعالجة الإشارة التناظرية منخفضة الضوضاء لإشعار الإشارات التأكسج النبض وإشارات معدل القلب. هنا يمكن استخدام هذا المستشعر مع أي متحكم لقياس المعلمات الصحية للمريض بسهولة.
المطلوب عناصر لجعل هذه الوحدة تشمل بشكل أساسي ؛ و Arduino واحد اللوحة ، مستشعر مقياس تأكسج النبض MAX30100 ، 16 × 2 شاشة LCD ، مقياس الجهد 10K ، لوح ، وربط الأسلاك. تتبع اتصالات هذا التواصل على النحو التالي ؛
- قم بتوصيل دبوس VIN لوحدة MAX30100 بغطاء 5V (OR) 3.3V من Arduino.
- يتم توصيل دبوس GND للوحدة إلى دبوس GND للوحة Arduino.
- قم بتوصيل دبابيس I2C الخاصة بوحدة MAX30100 مثل SCL و SDA إلى دبابيس ARDUINO A5 و A4.
شفرة:
يظهر أدناه الرمز المطلوب لتواصل Max30100 Bulse تأكسج مع Arduino. يتم كتابة رمز المصدر هذا ضمن برنامج C بشكل أساسي لـ Arduino IDE. لذلك يعرض هذا الرمز القيمة على الشاشة التسلسلية.
#include
#include 'max30100_pulseoximeter.h'
#Define Reporting_period_ms 1000
Pulseoximeter POX.
uint32_t tslastReport = 0 ؛
void onBeatededed ()
{
Serial.println ('Beat!') ؛
}
إعداد باطل ()
{
Serial.Begin (115200) ؛
serial.print ('تهيئة مقياس تأكسج النبض ..') ؛ // تهيئة مثيل مقياس النبض
// الفشل بشكل عام نات
// أو رقاقة الهدف الخاطئة
if (! pox.begin ()) {
serial.println ('فشل') ؛
ل(؛؛)؛
} آخر {
Serial.println ('النجاح') ؛
}
pox.setirledCurrent (max30100_led_curr_7_6ma) ؛
// تسجيل رد اتصال لاكتشاف Beat
pox.setonBeatDetectedCallback (onBeatedected) ؛
}
حلقة باطلة ()
{
// تأكد من استدعاء التحديث بأسرع وقت ممكن
pox.update () ؛
if (millis () - tslastReport> reporting_period_ms) {
serial.print ('معدل ضربات القلب:') ؛
serial.print (pox.geTherTrate ()) ؛
Serial.Print ('BPM / Spo2:') ؛
serial.print (pox.getspo2 ()) ؛
Serial.println ('٪') ؛
tslastReport = millis () ؛
}
}
عمل
بمجرد تحميل رمز Arduino مقياس التأكسج MAX30100 ، افتح الشاشة التسلسلية لمراقبة القيم. في البداية ، ستظهر قيم BPM و SPO2 كقيمة خاطئة ولكن يمكنك قريبًا مراقبة القراءة المستقرة المناسبة.
مزايا وعيوب
ال مزايا مقياس تأكسج النبض MAX30100 تشمل ما يلي.
- هذه الوحدة لديها عملية الطاقة المنخفضة للغاية.
- إنه يحتوي على استهلاك منخفض للطاقة يمتد عمر البطارية داخل الأجهزة القابلة للارتداء.
- تصميم الوحدة هذا صغير ومضغوط ومتحسّن وقابل للارتداء.
- يحتوي على ALC أو إلغاء الضوء المحيط الذي يقلل من التداخل من الضوء المحيط لضمان قراءات دقيقة حتى في محيط مضاءة بألوان.
- تحتوي هذه الوحدة على نسبة SNR عالية أو الإشارة إلى الضوضاء.
- لديها قدرة على إخراج البيانات السريعة التي تتيح معالجة بيانات المستشعر الفعالة والسريعة.
- تدمج هذه الوحدة جميع المكونات المطلوبة التي تبسط التصميم وتقليل ضرورة المكونات الخارجية.
- يسمح ببرمجة عرض LED الحالي وعرض النبض من خلال السماح بدقة القياس وتحسين استهلاك الطاقة.
- يساعد مستشعر درجة الحرارة على الرقاقة في تحقيق التوازن بين أي أخطاء في القراءة تحدث بسبب التقلبات في درجة الحرارة المحيطة.
- يستخدم واجهة I2C للاتصال البسيط من خلال متحكم.
ال عيوب مقياس تأكسج النبض MAX30100 تشمل ما يلي.
- يؤدي وضع إصبع غير صحيح أو جهة اتصال غير كافية إلى بيانات غير صحيحة.
- يمكن أن تتداخل القطع الأثرية للحركة مثل النوبات أو الارتعاش مع اكتشاف الإشارات وتفسيرها والتي تؤدي إلى قراءات خاطئة.
- يمكن للإضاءة عالية الكثافة وخاصة الأنوار الفلورية أن تعرقل قراءات المستشعرات.
- يمكن أن تتأثر دقة هذا المستشعر بلون وعرض البشرة.
- يتداخل طلاء الأظافر مع قدرة المستشعر على اكتشاف مستويات أكسجين الدم بدقة.
- يمكن أن يؤدي التروية المحيطية الضعيفة بسبب انخفاض ضغط الدم أو البرد إلى موجة نبض غير كافية وقراءات خاطئة.
- يمكن أن تسبب قراءات BP الانقباضية التي تقل عن 80 مم زئبق قراءات لتأثير النبضات الخاطئة والمتغيرة.
- يمكن أن يؤدي حدوث مستويات الهيموغلوبين غير الطبيعية إلى قراءات SPO2 خاطئة.
- الكثير من الضغط يمكن أن يشدد تدفق الدم الشعري مما يقلل من موثوقية البيانات.
التطبيقات
تتضمن تطبيقات مقياس تأكسج النبض MAX30100 ما يلي.
- يساعد مقياس تأكسج النبض أخصائيي الرعاية الصحية على مراجعة مستويات تشبع الأكسجين داخل المرضى عن طريق قضايا الجهاز التنفسي (OR) للأوعية الدموية من خلال السماح بالتدخلات في الوقت المناسب.
- دقة المستشعر داخل القراءات أمر أساسي للتعرف على نقص الأكسجة التي يمكن أن تتجنب المضاعفات في قصور القلب وظروف مرض الانسداد الرئوي المزمن.
- تراقب علامات حيوية بشكل مستمر من خلال تزويد المستهلكين برؤى على صحتهم ورفاههم خلال اليوم.
- يتيح هذا المستشعر في الوقت الحقيقي معدل ضربات القلب ومراقبة مستوى الأكسجين في الدم من خلال جعلها أداة باهظة الثمن للأفراد والرياضيين الذين يعانون من ظروف القلب أو الجهاز التنفسي.
- يمكن للبيانات التي تم جمعها من مستشعر Pulse Oximeter تخصيص خطط التدريب وإعطاء ملاحظات للمشغلين على أدائهم.
- يستخدم المجال التعليمي هذه الوحدة لإظهار كيفية عمل هذه الوحدات وإعطاء نظرة ثاقبة على معالجة الإشارة الحيوية.
- يتطابق لوحة Arduino بشكل جيد مع هذه الوحدة ، مما يجعلها أداة مفيدة للهواة والطلاب لدراسة الاستشعار الحيوي والإلكترونيات.
- تستخدم أجهزة تتبع اللياقة البدنية هذه الوحدة من أجل معدل ضربات القلب المستمر ومراقبة تشبع الأكسجين من خلال توفير بيانات فورية لتحسين رعاية المرضى.
يرجى الرجوع إلى هذا الرابط ل MAX30100 ورقة بيانات مقياس تأكسج النبض .
وبالتالي ، هذه نظرة عامة على وحدة مقياس التأكسج MAX30100 ، pinout ، والميزات ، والمواصفات ، والعمل ، والتطبيقات. هذه وحدة متعددة الاستخدامات لها قدرات مراقبة التأكسج على معدل ضربات القلب وتوفر حلاً فعالًا ومضغوطًا لأجهزة مختلفة يمكن ارتداؤها مثل معدات المراقبة الطبية ومتتبعات اللياقة البدنية. لذلك فهي معروفة بانخفاض استهلاك الطاقة والدقة. إليك سؤال لك ، ما هو MAX30102 IC؟
