Rindkere südame löögisageduse andur. Pulsiandurid: ülevaade, omadused

Üks populaarsemaid elektroonikavaldkondi on meditsiinielektroonika. See elektroonikaklass rakendab diagnostika- ja raviseadmeid, mis lahendavad mis tahes meditsiinilisi ja bioloogilisi probleeme. Samuti iseloomustab meditsiinielektroonikat suurem täpsus ja stabiilsus, kuna sellest tehnoloogiast sõltub sageli inimese elu.

Südame-veresoonkonna haigused on tänapäeval inimeste kõige levinumad haigused pärast kaariest. Kardiovaskulaarsüsteemi haigused võivad olla ohtlikud mitte ainult patsiendile, vaid ka teda ümbritsevatele inimestele nendel hetkedel, mil ta kasutab seadmeid või muudes vastutustundlike toimingute tegemisega seotud olukordades.

Alustades võimalikult lihtsast ja ligipääsetavast, saab südame ja kardiovaskulaarsüsteemi tervist määrata pulsi või pulsi järgi. Pulss on kehas toimuvate füsioloogiliste protsesside kvaliteedi kõige olulisem näitaja, mis võimaldab hinnata keha tervislikku seisundit ja vormisolekut, aga ka mitmesuguseid kehahaigusi, mitte ainult südame, vaid ka teiste organite ja organite haigusi. süsteemid. Pulss on südame kokkutõmbumise ajal vere tõukejõud veresoontes, tekitades veresoonte seintes vibratsiooni. Pulssi iseloomustavad järgmised parameetrid: sagedus, rütm, pinge ja täitumine.

Tulles tagasi elektroonika juurde, saate mõõta pulssi erinevatel viisidel: optroni (LED, fotodiood) kasutamine kehaosa valgustamiseks või selle peegeldamiseks, kasutades mikrofonitehnoloogiat, mõõtes südamelihase elektrilist aktiivsust (EKG), kasutades piesoelektrilisi andureid ja isegi kasutades videopilti nägu sisse viimaseid arenguid ja jne.

Üks levinumaid ja odavamaid meetodeid on optiline meetod, mis õige lähenemise korral võib anda üsna täpse tulemuse. Väga lihtne versioon Võite kasutada LED-i ja fotodioodi, viimaselt eemaldatakse signaal lihtsalt. Südame kokkutõmbumisel liigub veri veresoontes ebaühtlaselt, sõltuvalt südame ja veresoonte tööst. Vastavalt sellele ebatasasusele muutub fotodioodi LED-ilt peegeldunud või edastatav signaal. Seda signaali võimendades saate signaali amplituudide põhjal saada mitte ainult südame kontraktsioonide arvu, vaid ka ligikaudse kardiogrammi.

Selliseid andureid võib müügil leida mitmes versioonis alates kõige lihtsamast LED-fotodioodipaarist kuni signaali võimenduse ja filtreerimisega mooduliteni. Viimase näiteks on pulsesensor.com andur, mida me täna kasutame.

Anduri ahel:

Pulsianduri tehnilised omadused:

• Toitepinge 3 kuni 5 V
• Voolutarve umbes 2 mA toitepingel
• Mooduli läbimõõt 16 mm
• Väljundsignaali tüüp analoog
• Meetod südamelöökide tuvastamiseks peegeldunud signaali abil

Kui ühendate selle anduriga toite, saate ostsilloskoobi abil väljundkontaktist saada ligikaudse kardiogrammi ja määrata pulsisageduse piikide vahelise ajavahemiku põhjal.

Selle meetodi miinusena tuleb märkida, et stabiilse tulemuse saamiseks tuleb andur oma sõrmele rakendada teatud positsioneerimisega ja teatud survejõuga (mitte liiga palju, kuid mitte ka liiga nõrga) kõrvanibu ja kael (kuna seal on suured arterid, siis siin saadakse kõige selgem tulemus). Samuti moonutab iga liigutus mõõtmisel tulemust. Kasutamise ajal peab vooluahel olema kaitstud kokkupuute eest teiste juhtivate objektidega, et vältida signaali moonutamist ja nõrgenemist.

Ostsilloskoobi kasutamine ei ole aga alati mugav ega võimalik, nii et proovime ise lihtsa südamemonitori kokku panna.

Seadme skeem:

Ahel põhineb STM32F103C8T6 mikrokontrolleril. Indikaator kasutab TFT LCD-ekraani eraldusvõimega 240x320 koos ILI9341 kontrolleril põhineva SPI-liidesega. Ahela toiteallikaks on 3,3 V (3,3 V toiteallikaga ekraan töötab), mis võimaldab seadme liikuvuse ja ohutuse tagamiseks kasutada liitiumioonakusid koos vooluahela mõningase moderniseerimisega. Pulsiandur on ühendatud mikrokontrolleri ADC1 nullkanaliga. Sarnaselt ostsilloskoobiga koostatakse ekraanile ADC mõõtmiste põhjal graafik. Kardiogrammi tippude vahelise aja (mikrokontrolleri taimeriga mõõdetud) põhjal määrame pulsisageduse ajaühiku kohta. Iga millisekundi järel toimub katkestus, mille käigus loendatakse kardiogrammi tippude vahelisi millisekundeid, see tähendab perioodi. Südamelöökideks minutis teisendamiseks kasutage valemit:

60000(ms)/ΔT(ms)

Seadme ekraanil kuvatakse pulsianduri abil saadud ligikaudne kardiogramm ja arvutatud pulsi väärtus löökides minutis. Nii saame lihtsa, odava südamemonitori, mille funktsionaalsust saab muuta ja täiendada.

Nii et pärast südame kontraktsioonide kohta andmete saamist saate hinnata oma tervist järgmisel viisil. Täiskasvanu normaalne pulss on 60–80 lööki minutis. Sportlastel on see väärtus palju madalam ja füüsilise tegevuse ajal stabiilsem. Naistel on pulss tavaliselt kiirem ja lastel, sõltuvalt vanusest, palju kiirem kui täiskasvanutel. Tuleb märkida, et südame löögisageduse tõus tekib siis, kui kehaline aktiivsus, närvipingega, suitsetades, juues teed, kohvi ja alkohoolsed joogid. Mõõtke oma pulssi, kui tunnete ärevust ja närvipinge. Pulsi hälbe suuruse järgi saate kindlaks teha, et teil on juba neuroos. Kõige närvilisemad inimesed, kes muretsevad sageli pisiasjade pärast, kurnavad end närvisüsteem, ja kohe süda reageerib kiire pulsiga ja veresoonte süsteem- suurendama vererõhk. Esialgu tekib sellistel inimestel südame-veresoonkonna düstoonia, südameneuroos ja seejärel tekivad tõsised kardiovaskulaarsüsteemi haigused. Kui teie pulss kiireneb vastusena väiksemad hädad, siis peate kiiresti oma kehale puhkust andma ja oma tervise eest hoolitsema. Südame löögisageduse suurenemist üle 100 löögi minutis nimetatakse tahhükardiaks ja see nõuab erilist tähelepanu. Sel põhjusel peaksite kindlasti pöörduma arsti poole. Südame löögisageduse langust alla 50 löögi minutis nimetatakse bradükardiaks ja see nõuab samuti erilist tähelepanu. Sel põhjusel peaksite kindlasti pöörduma arsti poole, välja arvatud juhul, kui olete sportlane või joogaga. Südamepuudulikkuse korral on pulss väga aeglane ja nõrk. Südamepuudulikkus nõuab kohustuslikku arsti kutsumist.

Pulsi rütm määratakse üksikute impulsi löökide vaheliste intervallidega. Tervel inimesel on pulsi ajaintervallid alati ühesugused. Arütmia on pulsi ebaregulaarsus, mida iseloomustavad ebavõrdsed intervallid. Irütmiline pulss võib olla mitut tüüpi. Ekstrasüstool on arütmia, mis on seotud täiendava löögi ilmnemisega intervalli ajal. Kodade virvendusarütmia iseloomustab ebaühtlane pulss. Paroksüsmaalne tahhükardia on äkiline tugev südamelöök.

Radioelementide loetelu

Optiline pletüsmograafia põhineb inimese pulsi mõõtmisel anduri ja spetsiaalsete LED-ide abil. Käevõru või kella tagaküljel asuv optiline andur kiirgab LED-ide abil randmele valgust, mis neelab kehakudedesse, sealhulgas verre. Samas neelab veri rohkem valgust kui näiteks naha katmine. Vere hulga muutus anumates mõjutab valguse neeldumise taset, mille andur registreerib. Ja saadud andmetel põhinev spetsiaalne algoritm määrab sageduse südamerütm.

Tavaliselt kasutatakse südame löögisageduse mõõtmiseks rohelisi LED-e. Fakt on see, et punasena peegeldab veri punast ja neelab rohelist. Impulsi mõõtmiseks on vaja maksimaalset neeldumist: nimelt valgust lainepikkusega 500–600 nanomeetrit. Roheline värv vastab 510-550 nanomeetrile.


Optilised andurid määravad üsna täpselt pulsi kõndides ja joostes, kuid kui pulss tõuseb oluliselt, näiteks kuni 160 lööki minutis, hakkab veri anduripiirkonnast liiga kiiresti läbi voolama, mis mõjutab mõõtmiste täpsust. Teine tegur, mis tulemuste usaldusväärsust vähendab, võib olla verevoolu vähenemine külma ilmaga.

Üsna uus ja inseneride seas veel mitte populaarne on meetod impulsi mehaaniliseks mõõtmiseks piesoelektrilise rõhuanduri abil. Seda põhimõtet rakendatakse HealBe Go käevõrus. Anduri peal töötab kogu seadme struktuur: rihm annab tõmbejõu piesoanduri servadele ning käevõru korpus annab vajaliku jäikuse ja toe.


Samuti on olemas kuld-nanotorudel põhinevate pulsisageduse mõõtmise paindlike andurite kontseptsioonid. Kaks andurit on fikseeritud nahale randme ja kaela piirkonnas ja salvestavad pulsilaineid. Ja siis arvutatakse see signaalide vahelisest faasinihkest suhteline kiirus pulsilaine kaela arteri ja randme arteri vahel. Praegu tegelevad teadlased selle tehnoloogia arendamisega ja on täiesti võimalik, et lähitulevikus näeme täiesti uusi pulsiandureid.

Täna kutsume teid vaatama oma klassi parimaid pulsikellasid, mis on mõeldud sportimiseks ja fitnessiks, rinnarihmadest kõrvaklappideni ning valima oma treeninguteks sobivaima mudeli.

Miks on vaja pulsikella?

Pulsikellad on vajalikud kõigile, kes pühendavad vähemalt natuke aega füüsilisele tegevusele ja spordile selle mis tahes vormis: rattasõidust intensiivse treeninguni jõusaalis jne.

Neid kasutatakse südametegevuse jälgimiseks, määramiseks lubatud koormused, pulsitsoonid ja nendest tsoonidest kaugemale jõudmine.

Traditsiooniliselt eristatakse järgmisi tsoone:

Teraapia tsoon sagedusega 60–70% maksimaalsest südamelöögisagedusest (MHR). Kõige turvalisem tsoon ettevalmistamata sportlastele. See pulss on tüüpiline hommikuseks soojenduseks või intensiivseks kiireks jalutuskäiguks.

Fitnessi tsoon sagedusega 70–80% MHR-ist. See pulss tekib sörkimisel või trepist üles-alla minnes ning just sellele tsoonile iseloomulikud koormused soodustavad aktiivselt rasvapõletust ja kaalulangust.

Aeroobne tsoon- 80 - 90% MHR-ist. Veelgi intensiivsem koormus, mille käigus põletatakse mitte ainult rasvu, vaid ka süsivesikuid. Selline pulss võib tekkida näiteks sporditantsu ajal.

Anaeroobne tsoon- 90 - 95% MHR-ist. Süsivesikuid tarbitakse. See pulss "treenib" vastupidavust ja tekib tõsiste tegevuste ajal: jalgrattasõit, suusatamine, uisutamine ja muud. aktiivsed liigid sport

Maksimaalse koormuse tsoon- üle 95% MHR-ist. Sellel alal töötavad professionaalid ja tavainimestel võib olla ohtlik end sellise stressiga kokku puutuda.

Mis on MCHSS

Sinu maksimaalne lubatud pulss sportimise ajal ja sihttsoonid arvutatud Soome arsti Martti Karvoneni meetodil. Selleks peate teadma oma maksimaalset pulsisagedust ehk MHR-i.

Maksimaalse pulsisageduse määramise valem: "220 on teie vanus." Ülemise ja alumise piiri määramine.

Kuidas valida pulsikella

Täna turul, kus on palju pakkumisi erinevad tüübid vidinaid ja see pole üllatav, sest esimese “leibkonna” pulsikella ilmumisest on möödunud peaaegu nelikümmend aastat.

Arvesse võetakse kõige tavalisemaid seda tüüpi sportlikud pulsikellad:

Anduritega rinnarihmad

Klassikaline välimus spordiandur, mis koosneb ühest või kahest osast (rihm ja eraldi kardiomonitor). Sellised pulsikellad sünkroniseeritakse teie nutitelefoni spetsiaalsete rakendustega, kuhu salvestatakse automaatselt andmed teie treeningute ja pulsisageduse kohta.

Plussid:

Kõrge täpsus

Mõõtmiste ajalugu

Miinused:

Vajadus, et telefon oleks kaasas*

Juhid:

Näib, et Polar on võrdsete seas esimene! Esiteks on ta tõesti esimene tarbijaturg— alates 1965. aastast on ettevõte tootnud sportlaste pulsimõõtmisvidinaid. IN viimane värskendus Polar H10 on turule jõudnud!

Mudel on saanud mitmeid täiustusi, mis muudavad selle oma nišis võib-olla kõige täpsemaks: esiteks on sellel pikem elektroodidega lint, mis võimaldab pulssi täpsemalt võtta, välistades välised häired. Ja teiseks on ühe treeningu jaoks sisseehitatud mälu, mistõttu pole enam vaja nutitelefoniga joosta. Ja loomulikult veekindel!

Odavamad analoogid:

• - sünkroonib enamiku tuntumate rakendustega, sealhulgas Runtastic, Endomondo, mis on mugav. Piisavalt kõrge täpsuse ja töökindluse tase, kuid samal ajal - üllatavalt soodsa hinnaga! Rakendust ei ole. Ja kas see on vajalik?!

Kellaga rinnarihmad

Spordiseadmete klass, mis sisaldab omavahel ühendatud kella ja spordi rinnarihma. Teave teie südametegevuse kohta saadetakse teie randmele reaalajas.

Lisaks:

Mugav, alati käepärast (käes)

Enamikul seda tüüpi mudelitel on tohutu autonoomia, kuna nii kell kui ka rinnarihmad töötavad patareidega, enamasti CR-ki

Miinus:

Dünaamikat ei salvestata pikaajaline, kuna enamikul juhtudel pole sellistel mudelitel oma rakendust.

Selles seadmete nišis tuleb esimeste seas ära märkida ka Polar - mudel.

Praktiliste analoogide hulgas on Saksa Sigma - ...

Nii ka selle hooaja uued esemed: vidinad ja

Pulsikell

Kalleimad valikud on optilised pulsikellad, mis skaneerivad verd ja arvutavad saadud andmete põhjal pulsi reaalajas. Praegu on nutikelladesse integreeritud ka optilised pulsikellad, kuid spordis on selle klassi seadmetest vähe kasu.

Lisaks:

Ei sõltu rihmast ega muudest tarvikutest.

Miinus:

Kui higistate liigselt, võite pulssi kaotada!

Parimad pulsikellad on Mio kaubamärgi mudelid. Isegi Garmin kasutas oma kogemusi oma esimeste optiliste mudelite väljatöötamisel!

Ettevõttel on lahedaid tooteid, nii spordikellasid kui käevõrusid.

• Mio Alpha on täppisoptikaga sporditreeningu käekell.
• - turul uustulnuk uuendusliku viisiga hinnata tegevust ja sellest tegevusest saadavat kasu (PAI). 24/7 pulsi jälgimine on loomulikult kaasas!

Sinu enda mudel optiline pulsikell Polaril on need ka olemas. See on käevõru ja sama numbriga uuendatud käevõru ja isegi Android Weari nutikell – mudel M600.

Odavad käevõrud sportimiseks koos optiline andur—. Nad esinesid eelmisel hooajal üsna hästi ja võistlesid hästi Xiaomi "mänguasjade" vidinatega.

Tunnid eest episoodiline mõõtmine pulss

Sellised mudelid mõõdavad pulssi "nõudmisel" ega näita seda pidevalt. Need on tõenäolisemalt "majapidamismudelid", kuid neid saab kasutada väikese koormuse korral ja treeningu ajal.

Lisaks:

Mugav ja praktiline, enamasti on sellistel mudelitel lisafunktsioonid: sammulugeja,
kaloriloendur, nutikas äratuskell jne.

Miinus:

Puudub pidev reaalajas pulsi jälgimine

• Siin on kõige kuulsam ja täpsem.

Lisage sellele vidina enda kõrge töökindlus, tihendus ja autonoomia kuni aastaks ning 3490 rubla eest on teil randmel suurepärane treeningkell!

Samuti teised mudelid ja kõik uued tooted pulsikellade turul.Olge kursis.

Kardioloog

Kõrgharidus:

Kardioloog

Kubani Riiklik Meditsiiniülikool (KubSMU, KubSMA, KubGMI)

Haridustase – spetsialist

Lisaharidus:

“Kardioloogia”, “Kardiovaskulaarsüsteemi magnetresonantstomograafia kursus”

nime saanud Kardioloogia Uurimisinstituut. A.L. Myasnikova

"Funktsionaalse diagnostika kursus"

NTsSSKh neid. A. N. Bakuleva

"Kliinilise farmakoloogia kursus"

Venemaa kraadiõppe meditsiiniakadeemia

"Erakorraline kardioloogia"

Genfi kantoni haigla, Genf (Šveits)

"Teraapiakursus"

Venemaa Roszdravi Riiklik Meditsiiniinstituut

Südame löögisageduse monitore nimetatakse tavaliselt südame löögisageduse monitorideks. Need seadmed on mõeldud südame löögisageduse mõõtmiseks. Pulsikell koosneb enamasti kahest olulisest osast: sensorist, mis on elastsest riidest riba, ja monitoriga käevõrust. Elastsest materjalist lint kinnitatakse tavaliselt rinnale südame lähedale või kõrvanibu külge. Mõned pulsikellade mudelid koosnevad ühest osast. Nendes toodetes asub pulsiandur otse käevõrus endas. Selliseid vahendeid tuleks kanda käes.

Fitness käevõru Jawbone UP3

Südame löögisageduse mõõtmine pole ainus funktsioon nutikad käevõrud. Paljude mudelite puhul näitab ekraan inimese läbitud vahemaad ja tema liikumiskiirust.
Käevõru, mis arvutab välja põletatud kalorite arvu, aitab vabaneda liigsetest kilodest. Selle tulemusena omandab inimene täiuslikud vormid, millest ta on juba ammu unistanud.
Jawbone UP3 fitness käevõru mitte ainult ei arvuta põletatud kalorite arvu ja pulssi, vaid toode suudab jälgida une staadiume ja seda saab kasutada äratuskellana. Seade suhtleb nutitelefoniga vastava tarkvara abil.

Käevõru Beurer PM15

Beurer PM15 käevõrul ei ole väliseid andureid. Sellel on vee läbilaskvuse omadus. Toote mällu salvestatakse nii maksimaalse kui ka minimaalse pulsi väärtused. Käevõrule kuvatakse andurilt tulev spetsiaalne signaal. Ekraanil kuvatakse vastav graafiline pilt, mille abil saate täielik teave südametöö kohta.
Beurer PM15 käevõru vajab kardiovaskulaarsete patoloogiate all kannatav inimene järgmistel põhjustel:

• Toode aitab kindlaks teha, millal on patsiendil aeg ravimit võtta.
• Südamepatoloogiaga inimeste südame löögisagedus suureneb sageli ilmastikutingimuste, ärevuse ja füüsilise aktiivsuse mõjul. Käevõru abil saab inimene usaldusväärset teavet oma seisundi kohta. Ta saab aru, et on aeg teha tööst väike paus.

Pulsianduriga varustatud Beurer PM15 võib päästa inimese elu. See annab märku, et pulss on ületanud lubatud norm, ja patsiendil on aega kiirabi kutsuda.

Elegantne käevõru Sigma Sport Activo must

Maailma Terviseorganisatsioon soovitab teha vähemalt 10 tuhat sammu päevas. Fitness- Sigma käevõru Sport Activo must võimaldab salvestada sammude arvu. Sellel on funktsioonid päevaplaanide seadmiseks, rakendus Sigma Active aitab teil jälgida öörahu kestust. Seadme näidud on näha spetsiaalsel LED-ekraanil. Toode suhtleb tahvelarvutiga, kui Bluetoothi ​​abi. Käevõru rihm on valmistatud silikoonist. See on valmistatud erinevates värvides.
Seade on soovitatav soetada neile, kellel on diagnoositud kodade virvendus või tahhükardia. See on vajalik ka järgmiste patoloogiate korral:

• Kardiovaskulaarsüsteemi haigused, mis vajavad kirurgilist ravi. See seade vähendab rehabilitatsiooniperioodi kestust.
• Kilpnäärmehaigused, ainevahetushäired, vere glükoosisisalduse tõus. Nende haiguste korral on soovitatav teha ravivõimlemist.

Toote aku eluiga ei ületa 8 päeva. Käevõru on väga kerge: selle kaal on 18 grammi.

Stiilne Fitbit Alta HR!

Fitbit on üks juhtivaid fitnessis kasutatavate elektroonikatoodete tootjaid. Mitte kaua aega tagasi esitles ettevõte avalikkusele uut käevõru, mis sisaldab pulsiandurit. Toode on valmistatud kvaliteetne materjal: roostevabast terasest. Seade on võimeline jälgima une kvaliteeti. See võib kuvada tehtud sammude arvu ja põletatud kaloreid. Tootel on väike ühevärviline OLED ekraan. Tootja väitel kestab aku laadimine viis päeva. Seetõttu võib Fitbiti käevõru pidada mitte ainult stiilseks, vaid ka praktiliseks tooteks. Kuid see toode on mõeldud rohkem sportlastele kui südame-veresoonkonna süsteemi patoloogiatega inimestele.

Odav fitness käevõru Xiaomi Mi Band 1S Pulse

Sellel Hiinas toodetud fitnessi käevõrul pole ekraani. Toode on kaitstud juhusliku niiskuse eest, see ühildub Androidi ja Windowsi telefon. Seade koosneb kahest osast: põhiseadmest ja rihmast. See muudab unest ärkamise lihtsamaks: käevõrule on sisse ehitatud äratuskell. Tööaeg aktiivses režiimis on 720 tundi. Näete selle seadme kohta mitmesuguseid arvustusi, sealhulgas tarbijate kaebusi punetuse kohta, mis tekib silikoonrihma kokkupuutel nahaga.
Toote peamised puudused on järgmised:

• Muudatuste tulemuste ebapiisav täpsus.
• Toote lühike eluiga.

Toode suudab täpselt arvutada inimese läbitud vahemaad. Kuid ujumisel pole soovitatav seda kasutada, kuna mõõtmistulemustes võib viga olla.

Millise tootja peaksite valima?

Kõige sagedamini ostetakse tooteid, mille on valmistanud tuntud ettevõtted, kes on turul töötanud juba aastaid. Tasub mainida selliseid populaarseid ettevõtteid:

• Polar Electro Oy. Seda Soome ettevõtet tunnustati oma valdkonna liidrina. See on pulsianduritega varustatud seadmeid tootnud juba mõnda aega. Polar Electro Oy tootevalik on üsna lai. See pakub nii lihtsaid kui ka multifunktsionaalseid tooteid. Selle ettevõtte seadmed on suurepärase kvaliteediga.
• Sigma SPORT. See ettevõte ei tooda mitte ainult suurepäraseid pulsikellasid, vaid ka kvaliteetseid jalgrattaarvuteid. Sigma SPORT seadmeid on lihtne kasutada. Kauba külge kinnitatud üksikasjalikud juhised, nii et nende kasutamine on rõõm!
• Suunto. Selle Soome ettevõtte valikus on tooteid ujumisharrastajatele.
• Beurer. Selle Saksa tootja seadmed on samuti suurepärase kvaliteediga. Nende maksumus on suhteliselt madal.

Samuti peaksite ostma tooteid, mida saab mõõta Atmosfääri rõhk, õhuniiskus. Ilm ju meie riigis muutub sama kiiresti kui ärahellitatud väikese lapse tuju.

Sellest artiklist saate teada mitmetest üksikasjadest, millele peate fotopletüsmograafi andurite kavandamisel tähelepanu pöörama.

Sissejuhatus

• artefaktide puudumine;
• väljendunud pulsilaine olemasolu registreerimispunktis;
• sensoorse elemendi disain.

Artefaktide allikaid on mitu:

• fotopletüsmograafi kasutava inimese liigutused loomuliku või kunstliku valgusallika suhtes, näiteks päikesevarju liikumine sportimise ajal;
• valgusallika liikumine inimese suhtes või selle allika heleduse muutus. Näiteks värelevad luminofoorlambid;
• impulsiga mitteseotud kehaosade liigutused, mis põhjustavad fotopletüsmograafi või kehapunktide liigutusi tundliku elemendi paigaldamise kohas. Näiteks küünarvarre luude liigutused, mis tekivad sõrmede liigutamisel, pealuude liigutused, mis on seotud kõne ja miimikaga.

Sarnast olukorda täheldatakse ka pulsi mõõtmisel sõrme falangist. Toatemperatuuri muutus või inimese kehahoiaku kerge muutus ja sellest tulenev salvestuspunkti nihkumine väikese vahemaa võrra võib viia signaali taseme languseni või isegi selle kadumiseni.

Templist pulsi mõõtmisel muutub signaalide puudumise probleem teravamaks. Templi pindala on suurem kui sõrme pindala, on raskem leida kohta, kus pulss paremini avaldub, ja kasutaja paneb anduri valesti.

Mitmekanalilised sensorelemendid

Ma näen lugejate skeptilisi mõtteid paralleelselt ühendatud LED-ide kohta. Palun ärge otsustage rangelt, kuna see on prototüüp, mida poleks tohtinud pikka aega kasutada.

LEDid ja fototransistorid sisse lülitatud trükkplaat paarikaupa paigutatud. Tahvli suurus on valitud nii, et see kataks kogu templi ala, see võimaldab signaali võimendamise ja filtreerimise ahelat sinna paigutada. Tahvel võib sisaldada auke lindile kinnitamiseks. VälimusÜheksa tundliku elemendiga andur on näidatud järgmisel joonisel.

Sarnast lahendust saab kasutada ka südame löögisageduse mõõtmiseks sõrmelt või randmelt. Allpool on diagramm andurist, mis koosneb neljast fototransistorist ja ühest LED-ist.

Fototransistoride emitterid ei pruugi olla ühendatud ja seejärel mõõdetakse neist igaühe signaale iseseisvalt, sel juhul on vaja spetsiaalset mitme kanaliga mõõteseadet. Mitme kanaliga täitmine võib olla kasulik ka artefaktide kõrvaldamiseks. Kui artefakt esineb ainult ühe fotoelemendi piirkonnas, siis see salvestatakse ja seda ei võeta arvesse suur pilt mõõdud. Sellise skeemi kasutamine ei ole aga alati mugav, kuna see toob kaasa suuruse suurenemise. Hoopis teine ​​asi on, kui valgustundlikke elemente paralleelselt ühendada. Sel juhul on vaja ainult ühte mõõtekanalit. Järgmisel joonisel on kujutatud sellise anduri prototüüpi. See töötab "peegelduse" skeemi järgi. LED asub keskel ja fototransistorid asuvad servades. Andurit saab kasutada pulsi lainekuju salvestamiseks sõrme või randme falanksist. Trükkplaat on paigutatud nii, et oleks võimalik ühendada fototransistore mitme kanaliga või ühe kanaliga.

Ühendamine

Lisaks fikseerimisele toimib ühend valgusfiltrina. Selleks sobivad värvainetega epoksüühendid. Näiteks võib kasutada Peterburi Riikliku Tehnikainstituudi toodetud ühendit Epoxycon.

Ühendite alternatiiviks võivad olla tahked filtrid. Need sobivad tihedalt trükkplaadile ning LED-ide ja fototransistoride jaoks tehakse sooned freesi või laseriga. Järgmisel joonisel on kujutatud andurit, mille elemendid on kaetud freesplaadiga.

Valgusfiltri olemasolu võimaldab minimeerida väliste valgusallikate tekitatud artefakte. Järgmisel pildil on kujutatud optilisi ühendeid enne ja pärast kõvenemist.

Fototransistoride ja LED-ide valimise omadused

Fototransistoride ja LED-ide valimisel peaksite kõigepealt pöörama tähelepanu järgmistele omadustele:

• lainepikkus (maksimaalne spektraalkarakteristik) [nm];
• LED-ide poolheleduse nurk ja fototransistoride kattenurk [°];
• valgusdioodide kiirgusintensiivsus [mW/sr] ja fototransistoride tundlikkus [mA/(mW/cm2)];
• fototransistori ja LED-i nimivool [mA];
• fototransistori tumevool [mA];
• korpusesse sisseehitatud läätsede ja filtrite olemasolu.

Pulsi mõõtmiseks sobivad kõige paremini need lainepikkused, mida veri neelab kõige tugevamalt. Need on lained, mis vastavad rohelisele värvile 530 nm. Kasutatakse ka punaseid ja infrapunaribasid. Soovitan soojalt koos pulsi mõõtmise meetodite klassifikatsiooniga, kus saad teada ka hemoglobiini neeldumisspektri.

Fotosilmade valimisel peaksite pöörama tähelepanu läätsede ja filtrite olemasolule, mis võimaldavad teil saavutada soovitud poolheleduse nurga ja katvuse ning olla seetõttu vähem tundlikud muude allikate kiirguse suhtes. Sisseehitatud filtrid võimaldavad töötada ainult valitud spektrivahemikus. Kui valite suure nurgaga poolheledusega LED-i ja suure nurgaga fototransistori, läheb valgus nahapinnast mööda. See toob kaasa mõõtepiirkonna halvenemise ja impulsslaine poolt moduleeritud valgusvoog praktiliselt ei mõjuta mõõteahela väljundsignaali. Seda olukorda illustreerib järgmine joonis

Nurk a2 on vastuvõetav, kuid nurk a1 on liiga suur, et kasutada sellise nurgaga LED-i impulsi mõõtmise seadmes. See näide kehtib impulsi "peegelduse teel" mõõtmise kohta. Suure poolheleduse nurgaga LED-i valimine seadmetes, mis töötavad "ülekande kaudu", viib selleni, et fotodetektorist läheb mööda suur kiirgusvõimsus. See on ebasoovitav, eriti mobiilseadmetes.

Samuti peaksite pöörama tähelepanu LED-i emissiooniintensiivsusele, mõõdetuna millivattides steradiaani kohta [mW/sr]. LED-ide dokumentides on see tavaliselt näidatud voolude 20, 100 ja 1000 mA juures. Energia säästmiseks on parem valida sama voolutarbimise jaoks suurema karakteristikuga LED-id. Peaksite pöörama tähelepanu fototransistori fotoelektrilise voolu väärtusele; mida suurem on selle väärtus, seda parem. Kaks viimast omadust on omavahel seotud. Sellest tulenevalt peab minimaalse eeldatava signaali tase olema vähemalt mitu korda kõrgem kui mõõteseadme eeldatav müratase.

LED-e ja fototransistore müüakse sageli paarikaupa, sobiv sõberüksteisele konstruktiivselt ja spektriomaduste järgi. Tabelis on näidatud mitme LED-paari ja fototransistoride omadused. Ridade 2 ja 3 paarid ei sobi kasutamiseks pulsikellades, kuna suur nurk ja madal kiirgusvõimsus. Sobivad paarid 1, 4 ja 5, kusjuures esimene paar sobib kõige paremini. Seda on testid kinnitanud. Kui kõik muud asjad on võrdsed, saadi parim pulsogrammi signaal esimese paari kasutamisel. Tuleb märkida, et kui LED-i ja fototransistori vahele asetada läbipaistmatu barjäär, siis kiirguse nurk ja tundlikkus ei mõjuta nii tugevat impulsi mõõtmise kvaliteeti.

Järeldus. Kolm ühes