펄스 산소 미터는 비 침습성 혈액 산소 포화도를 측정하는 데 사용되는 의료 기기입니다. Takuo Aoyagi라는 전기 엔지니어는 1972 년 Nihon Kohden에서 그것을 발명했습니다. 그 후 첫 번째 펄스 산소 미터는 1973 년에 시작되었습니다. 펄스 산소 측정 기본 원리는 동일하게 유지되는 반면, 다양한 조건 내에서 노이즈 필터링 및 진행 정확도를위한 알고리즘 개발과 같은 기술을 진행하려는 노력이 계속되고 있습니다. 의료 전문가는 이러한 장치를 응급 병원이나 객실과 같은 중요한 치료 환경에서 사용합니다. 이 기사는 Max30100 펄스 산소 미터 개요, 작업 및 응용 프로그램을 제공합니다.
Max30100 펄스 산소계는 무엇입니까?
Max30100은 펄스 산소 측정 및 심박수 모니터를 결합한 맥박 산소계입니다. 센서 . 따라서 두 개의 LED, 광 검출기, 최적화 된 광학 및 낮은 잡음 아날로그 신호 처리 및 펄스 산소 측정 및 심장 속도 신호가 포함됩니다. 이 모듈의 작동 전압은 1.8Volts 및 3.3VOLTS 전원 공급 장치입니다.
“교류를 직류로 바꾼다 ”
소프트웨어는 전원 공급 장치 항상 연결되었습니다. MAX30100 맥박 산소계는 혈액 산소 포화도, 맥박 및 심박수 강도의 수준을 측정합니다. 따라서 혈액 내 산소 포화 수준을 측정하기 위해 비 침습적 기술을 사용합니다.
Max30100 펄스 산소계는 얼마나 작동합니까?
MAX30100 펄스 산소 미터 센서는 혈액 산소 포화도 또는 SPO2를 측정하여 적외선 및 적색으로 PPG (Photoplethysmography)로 심박수를 측정하여 작동합니다. LED , 손가락 전체의 광 흡수를 검사하기위한 광 검출기 및 신호 처리. Max30100 모듈에는 940nm 파장에서 660nm 파장 및 IR 라이트에서 단색 적색 광선을 생성하는 LED 세트가 포함되어 있습니다.
포토 다이오드가 빛을 방출하면 손가락이 부딪 히고 산소화 된 혈액은 그것을 흡수하는 반면 나머지 빛은 손가락을 통해 반사되어 탐지기를칩니다. 따라서 검출기는 출력을 제공하여 신호를 알리고 처리합니다. 이 센서는 I2C 직렬 통신 프로토콜에서 기능합니다.
핀 구성 :
Max30100 펄스 산소 미터 핀 구성은 다음과 같습니다. 이 모듈에는 활성화 된 7 개의 핀이 포함되어 있습니다 I2C 마이크로 컨트롤러와 통신하기위한 커뮤니케이션 프로토콜.
- PIN-1 (와인) : 컨트롤러에서 3.3V (또는) 5V 출력에 연결할 수있는 펄스 산소계 모듈의 입력 전압 핀입니다. =
- PIN-2 (SCL) : I2C의 I2C 클럭 라인에 연결된 I2C 직렬 통신에 사용되는 I2C - 직렬 CLK 핀입니다.
- PIN-3 (SDA) : 마이크로 컨트롤러의 I2C 데이터 라인에 연결된 모듈의 I2C - 직렬 데이터 핀입니다.
- PIN-4 (int) : 모든 펄스에 대한 인터럽트를 생성하도록 프로그래밍 된 펄스 산소계 모듈의 활성 낮은 인터럽트 핀입니다.
- PIN-5 (IRD) : 적외선 LED 캐소드 및 LED 드라이버 연결 지점으로 SPO2 및 HR 측정을위한 LED 신호를 구동하기 위해 LED 드라이버를 통합합니다.
- PIN-6 (RD) : 빨간색 LED Cathode & LED 드라이버 연결 지점으로 빨간색 LED를 구동하는 데 사용됩니다. 빨간색 주도를 스스로 운전하고 싶지 않다면 연결되지 않은 채로 두십시오.
- PIN-7 (GND) : 모듈의 접지 핀입니다.
특징 및 사양 :
그만큼 MAX30100 펄스 산소 미터의 특징 및 사양 다음을 포함하십시오.
- Max30100은 펄스 산소계 모듈입니다.
- 이 모듈에는 7 개의 핀이 포함되어 있습니다.
- 작동 전압의 범위는 1.8V에서 3.3V입니다
- 입력 전류는 20mA입니다.
- 이 모듈에는 주변 조명 취소가 통합되었습니다.
- 빠른 데이터 출력과 높은 샘플 속도가 있습니다.
- 공급 전류는 1200UA입니다.
- LED 전류 범위는 0 Ma 내지 50mA입니다.
- LED 펄스 폭은 200US에서 1.6ms입니다.
- 전원 공급 장치는 3.3V에서 5.5V 사이입니다.
- 측정 중 현재 드로우는 대기 모드에서 ~ 600μA 및 0.7μA입니다.
- 빨간색 LED 파장은 660nm입니다.
- IR LED 파장은 880nm입니다.
- 온도 정확도는 ± 1˚C입니다.
- 작동 온도의 범위는 -40C ~ +85C입니다.
동등한 및 대안
MAX30100 펄스 산소 미터에 해당하는 것은 MAX30102 IC입니다. MAX30100 펄스 산소 측정기의 대안은 다음과 같습니다. 펄스 3+, FSH 7060, ROHM BH1792GLC, 프로토 중앙 AFE4490 등
Arduino와 인터페이스하는 Max30100 펄스 산소계 인터페이스
여기서 Arduino와 Max30100 펄스 산소 미터 센서 모듈을 인터페이스하는 방법은 다음과 같습니다. 모듈은 심박수와 혈액 산소를 측정합니다. SPO2라고 불리는 혈액 산소 농도는 백분율의 판독 값을 보여줍니다. 심장 박동/펄스 속도는 BPM에서 판독 값을 보여줍니다.
MAX30100 펄스 산소 측정 및 심박수 모니터 센서는 주로 두 개의 LED를 결합합니다. 광 검출기 , 펄스 산소 측정 및 심박수 신호를 알리기 위해 최적화 된 광학 및 저음 아날로그 신호 처리. 여기서이 센서는 모든 마이크로 컨트롤러와 함께 사용하여 환자의 건강 매개 변수를 쉽게 측정 할 수 있습니다.
필수 구성 요소 이 모듈을 주로 포함시키기 위해; an Arduino one 보드, Max30100 펄스 산소계 센서, 16 × 2 LCD , 10k 전위차계, 브레드 보드 및 연결 전선. 이 인터페이스의 연결은 다음과 같이 따릅니다.
- Max30100 모듈의 Vin 핀을 Arduino의 5V (또는) 3.3V 핀에 연결하십시오.
- 모듈의 GND 핀은 Arduino 보드의 GND 핀에 연결됩니다.
- SCL 및 SDA와 같은 Max30100 모듈의 I2C 핀을 Arduino의 A5 및 A4 핀에 연결하십시오.
암호:
Arduino와 인터페이스하는 Max30100 펄스 산소계 인터페이스에 필요한 코드는 다음과 같습니다. 이 소스 코드는 주로 Arduino IDE 용 C 프로그램 내에 작성됩니다. 따라서이 코드는 직렬 모니터에 값을 표시합니다.
#include
#include“max30100_pulseoximeter.h”
#define reporting_period_ms 1000
Pulseoximeter pox;
uint32_t tslastreport = 0;
void onbeatDetected ()
{
serial.println ( 'beat!');
}
void setup ()
{
Serial.begin (115200);
Serial.print (“펄스 산소 미터 초기화 ..”); // pulseoximeter 인스턴스를 초기화합니다
// 실패는 일반적으로 부적절한 I2C 배선, 누락 전원 공급 장치로 인한 것입니다.
// 또는 잘못된 대상 칩
if (! pox.begin ()) {
serial.println ( '실패');
을 위한(;;);
} 또 다른 {
serial.println ( '성공');
}
pox.setirledCurrent (max30100_LED_CURR_7_6MA);
// 비트 감지에 대한 콜백을 등록합니다
pox.setonbeatDetectedCallback (OnBeatDetected);
}
void loop ()
{
// 최대한 빨리 업데이트를 호출하십시오.
pox.update ();
if (millis () - tslastreport> reporting_period_ms) {
Serial.print ( '심박수 :');
serial.print (pox.getheartrate ());
Serial.print (“BPM / SPO2 :”);
serial.print (pox.getspo2 ());
serial.println ( '%');
tslastreport = millis ();
}
}
일하고 있는
Max30100 펄스 산소계 Arduino 코드가 업로드되면 직렬 모니터를 열어 값을 관찰하십시오. 처음에는 BPM 및 SPO2의 값이 잘못된 값으로 나타나지만 곧 올바른 안정적인 판독 값을 모니터링 할 수 있습니다.
장점 및 단점
그만큼 MAX30100 펄스 산소 미터의 장점 다음을 포함하십시오.
- 이 모듈에는 매우 낮은 전력 작동이 있습니다.
- 웨어러블 장치 내에서 배터리 수명을 연장하는 전력 소비가 낮습니다.
- 이 모듈 디자인은 작고 작고 최적화되며 웨어러블 친화적입니다.
- ALC 또는 주변 조명 취소가있어 주변 환경에서도 정확한 판독 값을 보장하기 위해 주변 광의 간섭을 줄입니다.
- 이 모듈의 SNR 또는 신호 대 잡음비가 높습니다.
- 효율적이고 빠른 센서 데이터 처리를 가능하게하는 빠른 데이터 출력 능력이 있습니다.
- 이 모듈은 설계를 단순화하고 외부 구성 요소의 필요성을 줄이는 모든 필요한 구성 요소를 통합합니다.
- 측정 정확도 및 전력 소비 최적화를 허용하여 LED 전류 및 펄스 폭을 프로그래밍 할 수 있습니다.
- 온 칩 온도 센서는 주변 온도의 변동으로 인해 발생하는 모든 판독 오차의 균형을 유지하는 데 도움이됩니다.
- 마이크로 컨트롤러를 통한 간단한 통신을 위해 I2C 인터페이스를 사용합니다.
그만큼 MAX30100 펄스 산소계의 단점 다음을 포함하십시오.
- 잘못된 손가락 배치 또는 부적절한 접점은 잘못된 데이터로 이어집니다.
- 발작이나 떨림과 같은 모션 아티팩트는 신호 감지 및 해석을 방해하여 판독 값이 잘못되었습니다.
- 고강도 조명, 특히 형광등은 센서의 판독을 막을 수 있습니다.
- 이 센서의 정확도는 피부색과 너비의 영향을받을 수 있습니다.
- 매니큐어는 혈액 산소 수준을 정확하게 감지하는 센서의 능력을 방해합니다.
- 저혈압 또는 감기로 인해 말초 관류가 열악하면 펄스 파와 잘못된 판독 값이 불충분해질 수 있습니다.
- 저혈압 수축기 BP 판독 값 <80 mm Hg는 잘못되고 가변적 인 맥박 산소 측정 값을 유발할 수 있습니다.
- 비정상적인 헤모글로빈 수치의 발생은 SPO2 판독 값이 잘못 될 수 있습니다.
- 너무 많은 압력은 모세관 혈류를 강화하여 데이터 신뢰성을 감소시킬 수 있습니다.
응용 프로그램
MAX30100 펄스 산소 미터의 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.
- 맥박 산소계는 의료 전문가가 호흡기 (또는) 심혈관 문제를 통해시기 적절한 중재를 통해 환자 내 산소 포화 수준을 검토하도록 도와줍니다.
- 판독 값 내에서 센서의 정확성은 심부전 및 COPD 상태의 합병증을 피할 수있는 저산소 혈증을 인식하는 데 필수적입니다.
- 그것은 소비자에게 낮 동안 건강과 복지에 대한 통찰력을 제공함으로써 지속적으로 활력 징후를 모니터링합니다.
- 이 센서는 심장 또는 호흡기 상태를 가진 개인 및 운동 선수에게 비싼 도구를 만들어 실시간 심박수 및 혈액 산소 수준 모니터링을 허용합니다.
- 맥박 산소계 센서의 수집 된 데이터는 교육 계획을 개인화하고 연산자에게 성능에 대한 피드백을 제공 할 수 있습니다.
- 교육 분야는이 모듈을 사용하여 이러한 모듈이 어떻게 작동하는지 보여주고 바이오 신호 처리에 대한 통찰력을 제공합니다.
- Arduino 보드는이 모듈과 잘 일치하여 애호가와 학생들이 바이오 감지 및 전자 제품을 공부할 수있는 편리한 도구입니다.
- 피트니스 추적기는 환자 관리 개선을위한 즉각적인 데이터를 제공하여 지속적인 심박수 및 산소 포화 모니터링을 위해이 모듈을 사용합니다.
이 링크를 참조하십시오 MAX30100 펄스 산소계 데이터 시트 .
따라서 이것은 Max30100 펄스 산소계 모듈, 핀아웃, 기능, 사양, 작업 및 응용 프로그램의 개요입니다. 이것은 의료 모니터링 장비 및 피트니스 추적기와 같은 다양한 웨어러블 장치에 효율적이고 컴팩트 한 솔루션을 제공하는 심박수 및 펄스 산소 측정 모니터링 기능을 갖는 다목적 모듈입니다. 따라서 저전력 소비와 정확성으로 잘 알려져 있습니다. 여기에 질문이 있습니다. Max30102 IC는 무엇입니까?
