Širdies ritmo jutiklis - darbas ir taikymas

Ką reiškia širdies plakimas?

Asmens širdies plakimas yra jo širdies vožtuvų garsas, susitraukiantis ar plečiantis, kai jie verčia kraują iš vieno regiono į kitą. Širdies plakimo per minutę (BPM) skaičius yra širdies plakimo dažnis, o širdies ritmas, kurį galima pajusti bet kurioje arti odos esančioje arterijoje, yra pulsas.

Du būdai išmatuoti širdies plakimą

• Rankinis būdas : Širdies ritmą galima patikrinti rankiniu būdu, tikrinant pulsą dviejose vietose - rieše ( radialinis presas ) ir kaklo ( miego arterija ). Procedūra yra uždėti du pirštus (rodyklę ir vidurinį pirštą) ant riešo (arba kaklo žemiau vėjo vamzdžio) ir 30 sekundžių skaičiuoti impulsų skaičių, tada padauginti tą skaičių iš 2, kad gautumėte širdies ritmo dažnį. Tačiau reikia daryti minimalų spaudimą, o pirštus taip pat reikia judinti aukštyn ir žemyn, kol pajus pulsą.

• Jutiklio naudojimas : Širdies plakimas gali būti matuojamas pagal optinės galios kitimą, kai šviesa išsibarstė arba sugeria kraują, kai keičiasi širdies plakimas.

Širdies ritmo jutiklio principas

Širdies ritmo jutiklis yra pagrįstas fotopletizmografijos principu. Jis matuoja kraujo tūrio pokytį per bet kurį kūno organą, dėl kurio pasikeičia šviesos stiprumas per tą organą (avaskulinį regioną). Taikymo atvejais, kai širdis pulso dažnis turi būti stebimas , impulsų laikas yra svarbesnis. Kraujo tėkmę lemia širdies impulsų dažnis ir kadangi šviesa absorbuoja kraują, signalo impulsai yra lygiaverčiai širdies plakimo impulsams.

Yra du fotopletizmografijos tipai:

Užkrato pernešimas : Šviesa, skleidžiama iš šviesos skleidžiančio įtaiso, perduodama per bet kurį kūno kraujagyslių regioną, pavyzdžiui, ausies landą, ir gauna detektorių.

Atspindys : Šviesą, skleidžiamą iš šviesos skleidžiančio įtaiso, atspindi regionai.

Širdies ritmo jutiklio veikimas

Pagrindinis širdies ritmo jutiklis susideda iš šviesos diodo ir detektoriaus, pavyzdžiui, šviesos aptikimo rezistoriaus ar fotodiodo. Širdies ritmo impulsai sukelia kraujo tekėjimo skirtumus į skirtingus kūno regionus. Apšvietus audinį šviesos šaltiniu, t. Y. Šviesos diodo skleidžiama šviesa, jis arba atspindi (piršto audinį), arba praleidžia šviesą (ausies kaušelį). Dalį šviesos sugeria kraujas, o perduodamą arba atspindėtą šviesą priima šviesos detektorius. Sugertos šviesos kiekis priklauso nuo to audinio kraujo tūrio. Detektoriaus išvestis yra elektrinio signalo forma ir yra proporcinga širdies plakimo dažniui.

Šis signalas yra nuolatinės srovės signalas, susijęs su audiniais ir kraujo kiekiu, o kintamosios srovės komponentas, sinchroniškas su širdies plakimu ir kurį sukelia pulsuojantys arterinio kraujo tūrio pokyčiai, yra nukreiptas į nuolatinės srovės signalą. Taigi pagrindinis reikalavimas yra išskirti tą AC komponentą, nes jis yra svarbiausias.

Kad būtų pasiekta kintamosios srovės signalo gavimo užduotis, detektoriaus išvestis pirmiausia filtruojama naudojant 2 pakopų HP-LP grandinę ir tada konvertuojama į skaitmeninius impulsus naudojant palyginamąją grandinę arba naudojant paprastą ADC. Skaitmeniniai impulsai pateikiami mikrovaldikliui, norint apskaičiuoti širdies plakimo dažnį, pateiktą

BPM (dūžiai per minutę) = 60 * f

Kur f yra pulso dažnis

Praktiškas širdies plakimo jutiklis

Praktiniai širdies plakimo jutiklio pavyzdžiai yra Širdies ritmo jutiklis (gaminio Nr. PC-3147). Jis susideda iš infraraudonųjų spindulių šviesos diodo ir LDR, įdėto į spaustuką primenančią struktūrą. Klipas pritvirtinamas prie organo (ausies landos ar piršto) detektoriaus dalimi ant kūno.

Kitas pavyzdys yra TCRT1000 , turintis 4 kaiščius

1 kaištis: šviesos diodui tiekti maitinimo įtampą

2 ir 3 kaiščiai yra įžeminti. 4 kaištis yra išvestis. 1 kaištis taip pat yra įjungimo kaištis, o jį aukštai patraukus įsijungia šviesos diodas ir jutiklis pradeda veikti. Jis įmontuotas ant nešiojamojo prietaiso, kurį galima dėvėti ant riešo ir išvesties galima siųsti belaidžiu būdu (per „Bluetooth“) į kompiuterį apdoroti.

Taikomoji programa, kuria širdies ritmo jutiklių sistemą

Pagrindinė širdies ritmo jutiklio sistema taip pat gali būti sukurta naudojant pagrindinius komponentus, tokius kaip LDR, palyginamasis IC LM358 ir mikrovaldiklį, kaip nurodyta toliau

Kaip aprašyta aukščiau, atsižvelgiant į širdies plakimo jutiklio principą, kai piršto audinys ar ausies kaušelio audinys apšviečiami naudojant šviesos šaltinį, šviesa perduodama moduliavus, t. Y. Dalį absorbuoja kraujas, o likusią dalį perduoda. Šią moduliuojamą šviesą gauna šviesos detektorius.

Čia šviesos priklausomas rezistorius (LDR) naudojamas kaip šviesos detektorius. Jis veikia tuo principu, kad kai šviesa patenka į rezistorių, jo varža pasikeičia. Didėjant šviesos intensyvumui, varža mažėja. Taigi sumažėja įtampos kritimas per rezistorių.

Čia naudojamas palyginamasis elementas, lyginantis LDR išėjimo įtampą su slenksčio įtampos įtampa. Ribinė įtampa yra įtampos kritimas per LDR, kai fiksuoto intensyvumo šviesa iš šviesos šaltinio patenka tiesiai ant jos. Palyginamojo LM358 invertuojantis gnybtas yra prijungtas prie potencialų daliklio išdėstymo, kuris nustatytas į slenksčio įtampą, o neinvertinis gnybtas yra prijungtas prie LDR. Kai žmogaus audinys apšviečiamas naudojant šviesos šaltinį, šviesos intensyvumas sumažėja. Kai šis sumažintas šviesos intensyvumas patenka į LDR, varža padidėja ir dėl įtampos kritimo padidėja. Kai įtampos kritimas per LDR arba netiesioginį įėjimą viršija invertuojančiosios įvesties dydį, lyginamojo išvestyje sukuriamas loginis aukštas signalas ir tuo atveju, jei įtampos kritimas yra mažesnis, sukuriama maža loginė išvestis. Taigi išvestis yra impulsų serija. Šie impulsai gali būti tiekiami į mikrovaldiklį, kuris atitinkamai apdoroja informaciją, kad gautų širdies plakimo dažnį, ir tai rodoma ekrane, sąsajoje su mikrovaldikliu.

Vaizdo paaiškinimas apie širdies ritmo jutiklio grandinės schemą