Контроль частоти серцевих скорочень для носяться пристроїв

  • Час 4-03-2015, 20:30
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Пристрої безперервного контролю серцевої активності дозволяють визначати зміни частоти серцевих скорочень (HRV) - основний параметр здоров'я серця та інших захворювань.

У даній новій розробці розглядається пульсовая оксиметрія, яка перевершує по простоті та функціональності інші методи вимірювання. Завдяки своїм можливостям, дане рішення може використовуватися як автономний пристрій, який виконує контроль за частотою серцевих скорочень і насиченістю киснем.

Головними компонентами системи є ультра-яскравий червоний світлодіод (KA-3528SURC), інфрачервоний світлодіод (VSMB3940X01-GS08), і фотодіод (VBP104SR), який сприймає обидві довжини хвилі світла на однаковому рівні.

Контроль частоти серцевих скорочень для носяться пристроїв

Малюнок 1 Пульсова оксиметрія

Основним стандартним блоком системи є операційний підсилювач LT6003, який використовується на декількох каскадах схеми. IC1 використовується як підсилювач напруги, керований струмом, який перетворює струм, генерований фотодиодом, в напругу. Даний каскад виконує посилення сигналу і дозволяє використовувати датчик на будь-якій частині тіла. Підключений операційний підсилювач IC2 є інвертуючим підсилювачем з коефіцієнтом посилення 30.

На негативний вхід компаратора IC4 підключається змінений сигнал, використовуючи ланцюг пікового детектора. Компоненти IC3, D1, і C6 використовуються для визначення і утримання максимальної напруги вхідного сигналу. Резистори R7 і R10 розряджають конденсатор C6. Дана ланцюг використовується для створення еталонного напруги, дозволяючи визначити навіть слабкі імпульси, викликані випадковим зміною положення датчика на тілі пацієнта.

Один високочастотний фільтр (HP) і два низькочастотних фільтра (LP) призначені для фільтрації небажаних сторонніх сигналів, викликаних змінами зовнішнього освітлення або скачками мережі напруги змінного струму. Високочастотний HP фільтр і перший низькочастотний LP фільтр налаштовані на частоти рівні 0.86 Гц і 159 Гц відповідно. Другі висновки обох високочастотних і низькочастотних фільтрів не підключаються до висновку GND, а підключаються до джерела опорного напруги величиною 1В, для збільшення зсуву виміряного сигналу для подальшої обробки. Опорна напруга створюється з використанням LM4040 і подільника напруги (R15, R16). Після підсилювача IC2 сигнал обробляється на другому низькочастотному LP фільтрі, налаштованому на частоту 5.9 Гц, який фільтрує інші небажані перешкоди.

Контроль частоти серцевих скорочень для носяться пристроїв

Малюнок 2 Вихідна напруга, що змінюється в часі, в точках схеми COMP (CH1) і Pulse (CH2)

Контроль частоти серцевих скорочень для носяться пристроїв

Малюнок 3 Сигнал в точці схеми OUT

У даній статті не пояснюється процес зчитування імпульсу, який можна виконати за допомогою будь-якого мікроконтролера з внутрішнім АЦП. Мікроконтролер потрібен для управління світлодіодами, вимірювання сигналу і для обробки сигналу в процесі насичення киснем. Обчислення необхідного насичення киснем можливо з використанням навіть вузькосмугового фільтра. Після включення ультра-яскравого червоного світлодіода, АЦП вимірює сигнал. Після двох або трьох імпульсів загоряється інфрачервоний світлодіод на той же період часу, що і червоний світлодіод. Мікроконтролер використовується наступну формулу розрахунку S = VR / VIR, де значення напруги представляються собою свідчення повного розмаху коливань, а S являє собою значення StO2 в калібрувальної таблиці.

Дана розробка проводилася за підтримки Словацького агентства з науково-дослідним і дослідно-конструкторських робіт, згідно контракту № APVV-0865-11 і контракту № APVV-0819-12 і VEGA 1/1177/12.

Tags

Коментарі до новини