Москва

+7 495 741-65-70

Корзина пуста
"Терраэлектроника" объединилась с "ДКО Электронщик". Предлагаем вам воспользоваться данным сайтом.
Загрузка списка товаров из файла
SALE!-10% -20% -30% -40% -50% -60%
дефицитные компоненты
Выход за рамки традиционных измерений SpO2. Многоволновой оптический монитор с Bluetooth 5

Выход за рамки традиционных измерений SpO2. Многоволновой оптический монитор с Bluetooth 5

Фотоплетизмография (ППГ) (Photoplethysmography, PPG) – популярный оптический метод, используемый для контроля сердечного ритма (heart rate monitoring, HRM) и измерения уровня насыщенности крови кислородом (SpO2). Это очень простой и удобный способ измерения, который в базовом варианте требует для своей реализации только светодиода и фотодиода.

ППГ основывается на измерении степени поглощения света при прохождении через мягкие ткани пациента. Степень поглощения напрямую определяется относительными концентрациями оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. Изменение объема крови в процессе систолы и диастолы сердца может быть использовано для оценки насыщения артериальной крови кислородом.

При выполнении ППГ на полезный сигнал накладываются артефакты, зависящие от длины волны источника света. Дело в том, что поглощение и, следовательно, глубина проникновения света в мягкие ткани пациента зависит от длины волны. Поглощение света длинноволнового диапазона, в частности красного и ближнего инфракрасного спектров (NIR), оказывается относительно низким, что обеспечивает его более глубокое проникновение в ткани. Свет с короткой длиной волны, например, зеленый и синий, сильно поглощается меланином, поэтому для него глубина проникновения в ткань относительно мала. Таким образом, свет красного и ближнего инфракрасного спектров сильнее подвержен появлению артефактов, в то время как зеленый и синий свет относительно свободны от артефактов.

На рис. 1 показаны глубины проникновения световых сигналов с длинами волн от 400 до 1000 нм в кожу человека.

 Зависимость глубины проникновения света (?) от длины волны
Рис. 1. Зависимость глубины проникновения света (?) от длины волны

Если использовать мультиплексированную систему из нескольких светодиодов и фотодиодов, то вполне реально выполнять ППГ на разных длинах волн. Диоды могут мультиплексироваться как по длине волны, так и по времени, позволяя детектору контролировать различные параметры.

В референсной схеме многоволнового оптического монитора сердечного ритма и SpO2 с Bluetooth 5 используется однокристальная биочувствительная микросхема AFE4420, которая может одновременно работать с четырьмя светодиодами и четырьмя мультиплексированными по времени фотодетекторами. Данная микросхема имеет в своем составе драйверы светодиодов и цепи нормирования сигналов, принимаемых от фотодиодов.

Цикл измерения может быть разбит на 16 фаз, для каждой из которых индивидуально настраивается конфигурация светодиодов и фотодетекторов (см. рис. 2). Микросхема AFE передает данные по SPI или I2C беспроводному микроконтроллеру CC2640R2F SimpleLink™ c процессорным ядром Arm® Cortex®-M3 и встроенным радиочастотным трансивером 2,4 ГГц. Передача данных сторонним устройствам может выполняться как с помощью проводного интерфейса JTAG, так и по Bluetooth 5.

Блок-схема многоволнового оптического монитора сердечного ритма и SpO2
Рис. 2. Блок-схема многоволнового оптического монитора сердечного ритма и SpO2

Ключевыми особенностями данной схемы являются:

  • Формирование потока необработанных данных ППГ для расчета частоты сердечных сокращений, SpO2 и других связанных параметров с помощью специализированной микросхемы AFE4420. AFE4420 отличается от других, представленных на рынке решений, своим уровнем интеграции, низким энергопотреблением и компактными размерами. Данная микросхема позволяет гибко управлять режимами пониженного потребления, обеспечивая низкое потребление в первую очередь за счет максимально долгого нахождения микроконтроллера в спящем режиме, что гарантирует длительную работу аккумуляторов и батареек
  • Беспроводная связь реализована с помощью микроконтроллера CC2640R2F. CC2640R2F построен на базе процессорного ядра Arm Cortex-M3 и имеет встроенный радиочастотный трансивер 2,4 ГГц, поддерживающий Bluetooth2 и 5.0. CC2640R2F используется не только для беспроводной связи, но для общего управления всей системой. Встроенный DC/DC-преобразователь помогает повысить общую эффективность системы и продлить срок службы батареи. Встроенный алгоритм обнаружения разряженной батареи помогает сократить количество дополнительных компонентов, что важно для современных компактных устройств.
  • Питание от дисковой батарейки. В данном случае используется одна дисковая 3-В батарейка CR3032 емкостью 500 мА, которая обеспечивает 100 часов непрерывной работы или работу в течение 30 дней при передаче данных в течение одной секунды один раз в минуту.

Рассматриваемая референсная схема была создана для дальнейшего использования в медицинской технике, персональных медицинских приборах и фитнес-приложениях. На сайте TI в открытом доступе находятся все данные по этому проекту: руководство по проектированию, принципиальная схема, проект печатной платы, перечень компонентов. Эта информация поможет вам быстро оценить характеристики данного решения и ускорить разработку собственных приборов.

Автор: Санджей Питхадиа Перевод: Вячеслав Гавриков, г. Смоленск

Разделы: Преобразователи электрических величин, Демонстрационные платы, Приемо-передатчики

Опубликовано: 17.04.2020

Товары

Для AFE4420EVM Texas Instruments фотографии временно нет AFE4420EVM (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
Для AFE4420YZR Texas Instruments фотографии временно нет AFE4420YZR (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
AFE4420YZT AFE4420YZT (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
Для CC2640R2FRGZR Texas Instruments фотографии временно нет CC2640R2FRGZR (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
CC2640R2FRGZT CC2640R2FRGZT (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
Для CC2640R2FRSMT Texas Instruments фотографии временно нет CC2640R2FRSMT (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
Для CC2640R2FYFVR Texas Instruments фотографии временно нет CC2640R2FYFVR (TI)
0 шт.
нет в наличии
добавить к сравнению
  • Москва
  • Санкт-Петербург
  • Мурманск
  • Ульяновск
  • Новосибирск
  • Екатеринбург
  • Краснодар
  • Нижний Новгород
  • Воронеж
  • Уфа
  • Челябинск
  • Самара
  • Красноярск
  • Казань
  • Ростов-на-Дону
  • Саратов
  • Пермь
  • Томск
  • Иркутск
  • Омск
  • Тюмень

Актуальность предложений на товары в корзине истекла, данные были удалены 07.10.2022 в 00:00:00 (Мск.) Список позиций из корзины сохранен в Списке товаров
Актуальность предложений на товары в корзине истекла, данные были удалены 07.10.2022 в 00:00:00 (Мск.) Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте, если регистрировались ранее, чтобы сохранять список товаров из корзины

Данный товар получен от клиентов, которые купили его для целей производства, но он оказался не востребован. Возможно отсутствие ГТД и страны происхождения.