Trebate li bežični monitor otkucaja srca za vježbanje na traci za trčanje? Kako radi mjerač otkucaja srca u sportskom satu Kako radi senzor otkucaja srca u pametnom telefonu.

Slika 6. Izlaz analogne vrijednosti i podataka o otkucajima srca na monitor serijskog porta.

Za dobivanje grafa fotopletizmograma na zaslonu računala koristit ćemo programsko okruženje Processing, poznato programerima Arduina, slično Arduino IDE. Prenesite skicu (PulseSensorAmped_Arduino_1dot1.zip) na Arduino ploču i prenesite skicu (PulseSensorAmpd_Processing_1dot1.zip) na računalo iz Obrada. Podatke prenesene s Arduino ploče na serijski port, primit ćemo u Processingu i izgraditi graf (slika 7).

Slika 7. Vizualizacija podataka u Obradi.

Još jedna opcija vizualizacije (za Mac računala) je senzor pulsa. Također prima podatke koji dolaze na serijski priključak od Arduina (preuzmite skicu PulseSensorAmped_Arduino_1dot1.zip) i prikazuje grafikon, razinu signala i vrijednost pulsa (Sl. 8).

Slika 8. Vizualizacija podataka sa senzora pulsa u programu Pulse Sensor.

Često postavljana pitanja FAQ

• Provjerite je li senzor otkucaja srca pravilno spojen.

• Da biste stvorili konstantno (nepromjenjivo) ambijentalno svjetlo, omotajte senzor s jedne strane crnom trakom.

• Pravilno postavite senzor pulsa - između središta jastučića i pregiba prsta.

Bok svima!

Još samo malo vremena prije početka naše kampanje EMVIO sata za gledanje stresa koja se prikuplja skupnim financiranjem. Uslijedio je mali predah i prsti su zamoljeni za tipkovnicu.

Malo o našem srcu

Što smatramo pulsom

Pažnja!!!Željeli bismo istaknuti važna točka, što zbunjuje terminologiju i često se nalazi u komentarima na članke o napravama za otkucavanje srca. Naime, puls, koji se mjeri kontrakcijama stijenki krvnih žila, i puls, koji se mjeri električnom aktivnošću srca, imaju različitu fiziološku prirodu, drugačiji oblik vremenska krivulja, različit fazni pomak i prema tome zahtijeva razne metode algoritmi registracije i obrade. Stoga ne može biti RR-intervala pri mjerenju pulsa modulacijom volumena krvnog punjenja arterija i kapilara i mehaničkih vibracija njihovih stijenki. I obrnuto, ne može se reći da ako nemate RR intervale, ne možete mjeriti intervale koji su po fiziološkom značaju slični pulsnom valu.

Kako gadgeti mjere otkucaje srca?

1. Mjerenje pulsa elektrokardiosignalom

Za svoj rad 1924. postao je laureat Nobelova nagrada. Einthoven je prvi dobio pravi elektrokardiogram (ime je sam izmislio), razvio sustav odvoda - Einthovenov trokut i uveo nazive EKS segmenata. Najpoznatiji je QRS kompleks - trenutak električne ekscitacije klijetki i, kao najizraženiji element ovog kompleksa po svojim vremenskim i frekvencijskim svojstvima, R val.

Bolno poznati signal i RR-interval!

U suvremenoj kliničkoj praksi za registraciju srčanog stimulatora koriste se raznih sustava odvodi: odvodi za udove, odvodi za prsa u raznim konfiguracijama, ortogonalni odvodi (prema Franku) itd. S gledišta mjerenja pulsa, možete koristiti bilo koje vodove, jer. u normalnom je EX-R val u ovom ili onom obliku prisutan u svim odvodima.

Sportski prsni monitori otkucaja srca

Primjer dizajna remena i Mister Gadget 80 lvl. Senzorska podloga - to su dvije EKG elektrode na različitim stranama prsnog koša.

Na tržištu su popularne HRM trake Garmina i Polara, a ima i mnogo kineskih klonova. U takvim trakama, elektrode su izrađene u obliku dvije trake vodljivog materijala. Remen može biti dio cijelog uređaja ili se na njega pričvrstiti kopčama. Vrijednosti otkucaja srca obično se prenose putem Bluetootha koristeći ANT+ ili Smart protokol na sportski sat ili pametni telefon. Vrlo je zgodan za sportske aktivnosti, ali stalno nošenje uzrokuje nelagodu.

Eksperimentirali smo s takvim trakama u smislu mogućnosti procjene varijabilnosti otkucaja srca, smatrajući ih standardom, ali podaci koji dolaze s njih pokazali su se vrlo uglađenima. Član našeg Kvanto25 tima objavio je post o tome kako je shvatio Polar strap protokol i povezao ga s računalom kroz okruženje Labview.

Sa dvije ruke

Primjer monitora otkucaja srca s prednjom elektrodom (Beurer monitor otkucaja srca)

Zanimljiv uređaj koji koristi ovu tehnologiju je Phyode W/Me narukvica koja je imala uspješnu Kickstarter kampanju i komercijalno je dostupna. Bio je post na Habréu o njemu.

Sustav elektroda PhyodeW/Me

Gornja elektroda je u kombinaciji s gumbom, pa su mnogi ljudi, gledajući uređaj sa slika i čitajući recenzije, mislili da se mjerenje odvija jednostavnim pritiskom na gumb. Sada znate da na takvim narukvicama kontinuirana registracija sa slobodnim rukama u principu nije moguća.

Prednost ovog uređaja je što mjerenje pulsa nije glavni cilj. Narukvica je postavljena kao sredstvo vođenja i kontrole tehnike disanja poput osobnog trenera. Kupili smo Phyode i izgubili s njim. Sve radi kako je obećano, snima se pravi EKG, odgovara prvo klasično snimanje EKG-a. Međutim, uređaj je vrlo osjetljiv na pokrete prsta na prednjoj elektrodi, lagano se pomaknuo i signal je zaplivao. S obzirom na to da je za prikupljanje statistike potrebno oko tri minute, proces registracije izgleda stresno.

Evo još jedne upotrebe principa s dvije ruke u projektu FlyShark Smartwatch, koji je objavljen na Kickstarteru.

Registracija otkucaja srca u projektu FlyShark Smartwatch. Molim vas, držite palac.

Što je još novo na ovom području? Svakako treba spomenuti zanimljivu izvedbu EKG elektrode - kapacitivnog senzora električno polje EPIC EKG senzor ultra visoke impedancije proizveden od Plessey Semiconductors.

Kapacitivni EPIC senzor za beskontaktno snimanje EKG-a.

Unutar senzora ugrađeno je primarno pojačalo, tako da se može smatrati aktivnim. Senzor je prilično kompaktan (10x10 mm), ne zahtijeva izravan električni kontakt, stoga nema polarizacijskih učinaka i ne treba ga kvasiti. Smatramo da je ovo rješenje vrlo obećavajuće za gadgete s EKS registracijom. Gotovi uređaji još nismo vidjeli na ovim senzorima.

2. Mjerenje otkucaja srca na temelju pletizmografije

Impedancijska pletizmografija

Elektrodni sustav impedancijske pletizmografije. Slika odavde

Glavni uvjet za generator signala je konstantnost struje, njegova vrijednost se obično bira ne više od 10-15 μA. Kada signal prolazi kroz tkivo, njegova amplituda se modulira promjenom opskrbe krvlju. Drugi sustav elektroda uklanja modulirani signal, zapravo, imamo krug pretvarača impedancije napona. S krugom od točke do točke, elektrode generatora i prijemnika su kombinirane. Nadalje, signal se pojačava, noseća frekvencija se uklanja iz njega, konstantna komponenta se eliminira, a delta koja nam je potrebna ostaje.
Ako je uređaj kalibriran (ovo je preduvjet za kliniku), tada se vrijednosti u Ohmima mogu iscrtati duž Y-osi. Rezultat je sljedeći signal.

Primjeri vremenskih krivulja EKG-a, pletizmogram impedancije (reogram) i njegov derivat tijekom sinkrone registracije. (odavde)

Vrlo otkrivajuća slika. Obratite pozornost na to gdje je RR-interval na EX, a gdje je razmak između vrhova, koji odgovara trajanju srčanog ciklusa na reogramu. Također primijetite oštru prednju stranu R vala i blagu prednju stranu sistoličke faze reograma.

Iz krivulje pulsa može se dobiti dosta informacija o stanju krvotoka proučavanog organa, posebno sinkrono s EKG-om, ali potreban nam je samo puls. Nije ga teško odrediti - trebate pronaći dva lokalna maksimuma koja odgovaraju maksimalnoj amplitudi sistoličkog vala, izračunajte deltu u sekundama ∆T i dalje BMP = 60/∆T.

Još nismo pronašli primjere gadgeta koji koriste ovu metodu. Ali postoji primjer koncepta implantabilnog senzora za kontrolu cirkulacije krvi u arteriji. Evo o njemu. aktivni senzor sjedi izravno na arteriji, komunicira s uređajem domaćinom putem induktivne sprege. Mislimo da je ovo vrlo zanimljiv pristup koji obećava. Princip rada je jasan sa slike. Podudaranje je prikazano radi razumijevanja veličine :) Koristi shemu registracije u 4 točke i fleksibilnu ploču. Mislim da, ako želite, možete završiti ideju za nosivi mikro-gadget. Prednost ovog rješenja je što je potrošnja takvog senzora nevjerojatno mala.

Implantabilni senzor protoka krvi i pulsa. Izgleda kao Johnny Mnemonic dodatak.

Na kraju ovog odjeljka, dajmo jednu opasku. Svojedobno smo vjerovali da se puls na ovaj način mjeri u poznatom startupu HealBeGo, budući da je u ovom uređaju osnovna funkcionalnost implementirana impedancijskom spektroskopijom, što je zapravo reografija, samo s promjenjivom frekvencijom sondirajući signal. Općenito, sve je već na brodu. No, prema opisu karakteristika uređaja, puls se u HealBeu mjeri mehanički pomoću piezo senzora (više o ovoj metodi u drugom dijelu recenzije).

Optička pletizmografija ili fotopletizmografija

Ilustracija rada fotopletizmografije

Metoda je našla široku primjenu u klinici i uskoro je tehnologija počela primjenjivati ​​u kućanskim uređajima. Na primjer, u kompaktnim pulsnim oksimetrima koji bilježe puls i zasićenost krvi kisikom u kapilarama prsta. U svijetu se rade stotine modifikacija. Za dom, za obitelj, poslužit će, ali nije pogodan za stalno nošenje.


Pulsni oksimetar i štipaljka za uši. Tisuće njih!

Postoje opcije sa štipaljkama za uši i slušalicama s ugrađenim senzorima. Na primjer, takva opcija iz Jabre ili novi projekt Sjajne slušalice. Funkcionalnost je slična HRM traci, ali više moderan dizajn, poznati uređaj, slobodne ruke. Nećete stalno nositi čepiće za uši, ali taman za trčanje na svježem zraku uz glazbu.

Jabra Sport Pulse™ bežične i sjajne slušalice. Puls se bilježi metodom unutar uha (in-ear senzor).

Proboj

Najprimamljivije je bilo mjerenje pulsa sa zgloba, jer je to tako poznato i ugodno mjesto. Prvi je bio sat Mio Alpha s uspješnom tvrtkom Kickstarter.

Kreatorica proizvoda Liz Dickinson (Liz Dickinson) patetično je ovaj uređaj proglasila Svetim gralom mjerenja otkucaja srca. Senzorski modul razvili su dečki iz Philipsa. Do danas je ovo najkvalitetniji uređaj za kontinuirano mjerenje pulsa sa zapešća fotopletizmografijom.

Pametne satove poklanjate puno i drugačije!

Sada možemo reći da je tehnologija razrađena i uvedena u masovnu proizvodnju. U svim takvim uređajima puls se mjeri reflektiranim signalom.

Odabir valne duljine emitera

Sada nekoliko riječi o tome kako odabrati valnu duljinu emitera. Sve ovisi o zadatku koji se radi. Obrazloženje za izbor dobro je ilustrirano grafom apsorpcije svjetlosti oksi i deoksihemoglobina na koji su superponirane krivulje spektralnih karakteristika emitera.

Krivulja apsorpcije svjetlosti hemoglobina i glavni spektri emisije pulsirajućih fotopletizmografskih senzora.

Odabir valne duljine ovisi o tome želimo li mjeriti puls i/ili zasićenje SO2 kisikom.

Samo puls. Za ovaj slučaj važno je područje gdje je apsorpcija maksimalna - to je raspon od 500 do 600 nm, ne računajući maksimum u ultraljubičastom dijelu. Obično se odabire 525 nm (zeleno) ili s blagim pomakom od 535 nm (koristi se u OSRAM SFH 7050 - fotopletizmografskom senzoru).

Zeleni LED senzor pulsa najpopularnija je opcija u pametnim satovima i narukvicama. U senzoru pametnog telefona Samsung Galaxy Koristi se crvena LED dioda S5.

Oksimetrija. U ovom načinu rada potrebno je izmjeriti puls i procijeniti zasićenost krvi kisikom. Metoda se temelji na razlici u apsorpciji vezanog (oksi) i nevezanog (dezo) kisika hemoglobina. Maksimalna apsorpcija deoksigeniranog hemoglobina (Hb) je u "crvenom" (660 nm) području, maksimalna apsorpcija oksigeniranog (Hb02) hemoglobina je u infracrvenom (940 nm). Za izračunavanje pulsa koristi se kanal valne duljine 660 nm.

Žuta za EMVIO. Za naš EMVIO instrument odabrali smo dva raspona: 525 nm i 590 nm (žuto). Pritom smo uzeli u obzir maksimalnu spektralnu osjetljivost našeg optičkog senzora. Eksperimenti su pokazali da između njih (u okviru našeg dizajna i odabranog senzora) praktički nema razlike. Svaka razlika je prekinuta artefaktima pokreta, individualnim svojstvima kože, debljinom potkožnog sloja zapešća i stupnjem pritiska senzora na kožu. Htjeli smo se nekako izdvojiti iz opće „zelene“ liste i do sada smo se odlučili za žutu.

Naravno, mjerenja se mogu uzeti ne samo sa zgloba. Nalazi se na tržištu nestandardne opcije odabir točke snimanja otkucaja srca. Na primjer, s čela. Ovaj pristup korišten je u projektu pametne kacige za bicikliste Life beam Smart helmet koju je razvila izraelska tvrtka Lifebeam. U ponudi ove tvrtke nalaze se i bejzbolske kape i štitnici za sunce za djevojčice. Ako uvijek nosite bejzbolsku kapu, onda je ovo vaša opcija.

Biciklist je zadovoljan što nema potrebe za nošenjem trake za HRM.

Općenito, izbor točaka registracije je prilično velik: zglob, prst, ušna resica, čelo, biceps ruke, gležanj i stopalo za bebe. Puno prostranstvo za programere.

Veliki plus optičke metode je jednostavnost implementacije na modernim pametnim telefonima, gdje se standardna video kamera koristi kao senzor, a LED bljeskalica se koristi kao emiter. Novi pametni telefon Samsung Galaxy S5 na stražnjoj strani kućišta, radi praktičnosti korisnika, već ima standardni modul senzora otkucaja srca, moguće je da će drugi proizvođači implementirati slična rješenja. To može biti odlučujuće za uređaje koji nemaju kontinuiranu registraciju, pametni telefoni će apsorbirati njihovu funkcionalnost.

Novi horizonti fotopletizmografije

Daljnji razvoj ove metode povezan je s preispitivanjem funkcionalnosti optičkog senzora i tehnološke mogućnosti modernih nosivih uređaja u smislu obrade videa u stvarnom vremenu. Kao rezultat toga, imamo ideju mjerenja pulsa iz video slike lica. Pozadinsko osvjetljenje je prirodno svjetlo.

Originalno rješenje, uzimajući u obzir činjenicu da je video kamera standardni atribut svakog prijenosnog računala, pametnog telefona, pa čak i pametnih satova. Ideja metode je otkrivena u ovom radu.

Subjekt N3 je očito napet - puls je ispod 100 otkucaja u minuti, vjerojatno predajući posao svom nadređenom Subjektu N2. Subjekt N1 je upravo prolazio.

Najprije se na okvirima odabire fragment lica, zatim se slika rastavlja u tri kanala boja i razmotava po vremenskoj crti (RGB trag). Ekstrakcija pulsnog vala temelji se na dekompoziciji slike analizom neovisnih komponenti (ICA) i odabiru frekvencijske komponente povezane s modulacijom svjetline piksela pod djelovanjem pulsiranja krvi.

Philips Innovation Lab zauzeo je sličan pristup s kamerom za vitalne znakove za iPhone. Jako zanimljiva stvar. Prosjek vrijednosti je svakako velik, ali u principu metoda radi. Sličan projekt je u razvoju.

Prikazi zaslona kamere za vitalne znakove.

Tako će u budućnosti sustavi videonadzora moći daljinski mjeriti otkucaje srca. NSA ured će se veseliti.

Kraj recenzije u sljedećem postu “Kako pametni satovi, sportski trackeri i ostali gadgeti mjere otkucaje srca? 2. dio ". U ovom dijelu ćemo govoriti o više egzotične načine registracija otkucaja srca, koji se koriste u modernim gadgetima.

Jeste li znali da trčanje uzrokuje ožiljke? I na prsima. Naravno, ne od samog trčanja, već od prsni monitor otkucaja srca. Zašto je potreban trening pulsa možete pročitati u.

Nisam imao sreće da imam dizajn kod kojeg se traka trlja, posebno na velikim udaljenostima. Dug trening od oko 30 km s mjeračem otkucaja srca - zajamčeno trljanje krvi u crijevima, bol u procesu i ožiljci koji dugo zacjeljuju. Pokušao sam promijeniti trake, staviti traku malo više i niže, zategnuti jače i slabije - bezuspješno. Osim, prsni senzor puls treba redovito prati i mijenjati bateriju u njemu. Inače, počinje buncati, često u najvažnijem trenutku.

Sve je to prilično neugodno, pa sam dugo želio isprobati alternativnu opciju - optički monitor otkucaja srca. Izbor je pao u korist uređaja Škotski ritam+, koji mi je uspješno poklonjen za rođendan 😉 Što je od toga ispalo pročitajte u nastavku. Oprez: puno grafikona!

Kako radi prsni mjerač otkucaja srca?

prsni senzor pulsa, također poznat kao prsni srčani monitor (HRM traka, HRM band) je elastična traka s dvije elektrode u obliku traka od vodljivog materijala i odašiljačem otkucaja srca. Tehnologija njegovog rada temelji se na takvom fenomenu kao što je električna aktivnost srca, otkrivena krajem 19. stoljeća.

Senzor se pričvrsti na prsa, elektrode se navlaže vodom ili posebnim gelom za bolju vodljivost. U trenutku kontrakcije srčanog mišića na koži se bilježi potencijalna razlika - tako se mjeri puls. Sa senzora se informacije kontinuirano bežično prenose do prijemnog uređaja: sata, biciklističkog računala, fitness narukvice, pametnog telefona itd.

Kako radi optički senzor otkucaja srca

optički senzor puls pomoću LED dioda, svijetli kroz kožu snažnim snopom svjetlosti. Zatim se mjeri količina reflektirane svjetlosti raspršene krvotokom. Tehnologija se temelji na činjenici da se raspršenje svjetlosti u tkivima događa na određeni način, ovisno o dinamici protoka krvi u kapilarama, što vam omogućuje praćenje promjena u pulsu.

Optički senzori zahtijevaju dobro prianjanje uz kožu (ne rade kroz odjeću) i položaj. Njihov se rad temelji na određivanju protoka krvi u tkivima, pa što je više tkiva dostupno za očitavanje, to bolje.

Prsni i optički senzor otkucaja srca za trkača: možemo li usporediti?

Zašto Scosche RHYTHM+, a ne senzor otkucaja srca ugrađen u sportski sat?

Najočitija opcija pri odabiru optičkog mjerača otkucaja srca je kupnja sportskog sata s ugrađenim senzorom. Većina relativno novih modela satova poznatih proizvođača već uključuje ovu opciju. Na prvi pogled, to je praktično: sve u jednom, ne morate posebno puniti i stavljati drugi uređaj.

Ali ako pažljivo pogledate, onda ova opcija ima svoje zamke. Prvi od njih za mene je bio da optički pulsmetar treba dobro pristajati uz kožu, kroz tkaninu, čak i najtanju, ne radi.

Moj glavni trening obično se odvija krajem jeseni i zime – priprema za proljetni maraton. Slabo se prilagođavam vrućini, ljeti više trčim da bih se održao, a tek po hladnom vremenu uspijevam napredovati i popraviti formu.

Pritom uvijek nosim sat preko rukava longsleevea ili vjetrovke. Povlačenje iz rukava svaki put kako biste pogledali očitanja otkucaja srca i tempa uopće nije opcija. Ovo posebno vrijedi za trčanje na ANNO, gdje bi puls trebao biti dovoljan uzak hodnik i mora se cijelo vrijeme kontrolirati da ne skoči više.

Drugi razlog zašto mi senzor ugrađen u sat ne odgovara otkriven je već tijekom testiranja, o tome u nastavku.

Scosche RHYTHM+ optički monitor otkucaja srca na prvi pogled

Puni naziv uređaja: Scosche RHYTHM+ Dual ANT+/Bluetooth Smart Optical HR.

Objavljen je 2014. godine. Još uvijek se smatra jednim od najuspješnijih i najuspješnijih modela među optičkim senzorima otkucaja srca. Više možete pročitati u mega-temeljitoj recenziji na Rayevoj web stranici, a to je DCRainmaker.

Ovako izgleda Scosche RHYTHM+, jednostavno i s minimalno nabora

Scosche RHYTHM+ - odvojeni uređaj u obliku narukvice s optičkim senzorom koji se nosi na ruci i prenosi očitanja na bilo koji gadget koji podržava ANT + ili Bluetooth Smart tehnologiju. Zapravo, sve su to moderni sportski satovi, pametni telefoni (iPhone 4s i noviji, Android 4.3 i noviji) i drugi uređaji. Također radi sa bilo kojom aplikacijom koja podržava mjerenje otkucaja srca. Ukratko, potpuno univerzalna stvar.

Scosche RHYTHM+ ima tri optička senzora

Senzor dolazi s USB punjačem. radno vrijeme 7-8 sati. Minus: nema pokazatelja razine napunjenosti. Iz situacije sam se izvukao tako što sam nakon svakog treninga jednostavno stavio Scosche na punjenje.

Scosche RHYTHM+ na USB punjaču

Po prirodi, Scosche je tipičan introvert. Sve interakcije sa vanjsko okruženje javlja se uz pomoć jedne žaruljice, koja povremeno treperi crvenom bojom dok se uređaj puni, crvenom i plavom kad je uključena, te ponovno crvenom kad se ugasi, ali češće. Gumb je također jedan, da ga uključite, samo ga pritisnite, da ga isključite - pritisnite i držite. Druga komunikacija s uređajem nije predviđena, ljubitelji minimalizma i gole funkcionalnosti će to cijeniti.

Veličina senzorske narukvice je podesiva pomoću čičak trake

Testiranje Scosche RHYTHM+ optičkog senzora otkucaja srca

Kako bih procijenio točnost optičkog senzora u usporedbi s prsnim, išao sam na najjednostavniji način: stavio sam dva sata, oba senzora, i otišao trčati. Scosche je prenosio očitanja otkucaja srca na Garmin 920XT, remen za prsa na stari Garmin Forerunner 410 zalijepljen ljepljivom trakom.

Mladi istraživač set: sat 2 kom, senzori pulsa 2 kom

Kao rezultat, sa svih treninga je primljeno dvije tablice otkucaja srca- prema verziji svakog od senzora. Zatim su, radi vizualne usporedbe, grafikoni postavljeni jedan na drugi. Mislimo da su pokazatelji prsnog monitora otkucaja srca uvjetno točni. Iako ni s njim nije sve tako jednostavno, kao što možete vidjeti u jednom od primjera u nastavku.

Osjećaj se kao štreber. Cijeli siječanj trčao sam s dva sata

Za mjesec dana pristigli su podaci iz različitih vrste treninga:

• trčanje s niskim otkucajima srca
• lagano trčanje na razini aerobnog praga (AP), uključujući kratka ubrzanja od 20-30 sekundi (koraci)
• trčanje maratonskim tempom
• tempo trčanje na anaerobnom pragu (NE)
• MPC-intervali od 1 km
• ponavljanja 400 m

Da vidimo što se dogodilo.

Dio 1, neuspješan

Ako sjedite, stojite ili hodate, tada se očitanja Scoschea i prsnog monitora otkucaja srca gotovo potpuno podudaraju, odstupanje nije više od jednog otkucaja (optički senzor malo kasni).

Dok ne trčite, senzori mjere isto

Pokušaj #1: Lagano trčanje na aerobnom pragu

Lokacija prema uputama

Za prvi testni trening stavio sam samo optički senzor, jer. Već sam imao vremena trčati s njim nekoliko puta, svjedočenje je bilo zdravo, nisam očekivao namještanje.

Gotovo odmah su počeli kvarovi, ali nakon par kilometara kao da se sve smirilo. Glatka vožnja na 150-154 duž ravnog Trukhanova, trčao oko 8 km, a onda prasak! puls skače ispod 180 i ne smanjuje se. Razmišljao sam da li da trčim u bolnicu ili da na licu mjesta pozovem hitnu pomoć. Za referencu: do 180+ moje srce može se raspršiti samo u intervalima od 1 km, dobro, ili na ciljnom ubrzanju na natjecanjima. I to očito nije meditativno trčanje i jedinstvo s prirodom, već brojanje izdaha kako bi se mozak odvukao i izdržao zadnjih nekoliko stotina metara.

Indikacije optičkog senzora kada radi na AP-u, položaj prema uputama

Graf pokazuje da sam stao 3 puta, pokušao nekako popraviti senzor, ali bezuspješno. Zatim sam trčao tempom, puls je varirao od 175 do 180. Zašto ove zastrašujuće brojke? I zato što imam ovako nešto kadenca. Očigledno, zbog neuspješnog (u mom slučaju) položaja, prilikom pomicanja ruke, svjetlo nekako lukavo udara u senzor, a on broji te vibracije umjesto pulsa.

Zaključak: postavljanje senzora prema uputama mi ne odgovara.

Pokušaj #2: trčanje

Položaj senzora: na zapešću - poput ugrađenog sportski sat

Položaj kao u satu, čvrsta fiksacija uz pomoć improviziranih materijala

Rezultat je još tužniji, uopće nije bilo točnih očitanja, kontinuirana kadenca. Na grafu otkucaja srca iz prsnog senzora (plavo) sve je jasno: možete vidjeti uspone i spuštanja sa stepenica, zaustavljanje na semaforu.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i senzora na prsima (plavo) tijekom trčanja, smještenih na zapešću

Kasnije sam pročitao da se satovi s ugrađenim senzorom preporučuju nositi malo više nego inače, kako bi više tkanina bilo dostupno za očitavanje. U mom slučaju to ne pomaže: i tamo i tamo postoji manjak mekih tkiva, samo koža i kosti 🙂

Zaključak: postavljanje senzora na ručni zglob (i sat s ugrađenim optičkim senzorom) mi ne odgovara.

Pokušaj #3: zagrijavanje / tempo rad na ANSP 5 + 3 + 3 km / hlađenje

Položaj senzora: na bicepsu, s unutarnje strane. Uočio sam ovu opciju od Raya (link na njegovu recenziju iznad), radi za njega. Opet imam sramotu.

Indikacije optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavo) pri radu na ANPO, koji se nalaze na unutarnjoj strani bicepsa

Pokušaj #4: Ponovno trčanje

Položaj senzora: malo iznad lakta, sa strane (sprijeda)

Scosche je na nekim mjestima čak radio ispravno, ali nije mogao odoljeti da na grafikonu ne prikaže tempo treninga.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i senzora na prsima (plavo) tijekom trčanja, smještenih iznad lakta ispred

Evo ja sam se razbolio i uzrujao i požalio se na Facebooku na sve te napredne tehnologije. Autor poklona, ​​koji i sam trči s istim pulsmetrom više od godinu dana, predložio mu je da ga stavi tako da se senzor nalazi s vanjske strane bicepsa. U redu, još jedan pokušaj. I evo! To je pomoglo.

2. dio sretno

Lokacija optičkog senzora koja mi odgovara

Pokušaj #5: Još jedno trčanje

Položaj senzora: s vanjske strane bicepsa

Savršeno podudaranje rasporeda, uključujući razradu stepenica i prijelaza

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavo) tijekom trčanja, smještenih na vanjskoj strani bicepsa

Pokušaj br. 6: tempo na ANNO 5 + 3 + 3 + 1 km

Mjesto senzora: isto

Mjerač otkucaja srca na prsima ima nešto glatkiji grafikon, ali svi prosjeci po km su isti.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavo) tijekom tempo rada na ANOT, koji se nalazi na vanjskoj strani bicepsa

Pokušaj #7: lagano AP trčanje + 6 kratkih ubrzanja od 20-30 sekundi.

Mjesto senzora: isto

Jedina razlika je što optički pokazuje veći broj otkucaja srca na iskoracima. Ne znam koji je od njih u pravu, ali nije važno - za kratka ubrzanja puls apsolutno nije bitan.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavo) pri trčanju na AP s kratkim ubrzanjima, smještena na vanjskoj strani bicepsa

Pokušaj #8: 5x1km intervali + 4x400m ponavljanja

Mjesto senzora: isto

U intervalima je graf s pokazateljima optičkog pulsmetra malo “kvrgaviji”, a ima i malih kašnjenja. Međutim, odstupanja su mala i ne utječu na cjelokupnu sliku.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavi) u intervalima od 5x1 km, smještenih na vanjskoj strani bicepsa

Ali kod ponavljanja je razlika između grafova već ozbiljnija, iako, kao u slučaju kratkih ubrzanja, nitko ne trči na svom pulsu.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavo) tijekom ponavljanja 4x400 m, smještenih s vanjske strane bicepsa

Pokušaj #9: zagrijavanje / tempo maratona 13+5 km / hlađenje

Mjesto senzora: isto

Evo rijetkog slučaja - kvar senzora na prsima. Može se vidjeti na početku plavog grafikona, gdje broj otkucaja srca pri zagrijavanju leti za 180.

Kao što je već spomenuto, elektrode prsnog senzora za bolju električnu vodljivost moraju se navlažiti – ili posebnim gelom ili vodom. Osobno ih najčešće samo pljunem (oprosti na naturalizmu), stavim traku i gotovo odmah odem na trening. Ako elektrode ne navlažite unaprijed, u početku monitor otkucaja srca može pokvariti, ali onda će se navlažiti prirodno - uz pomoć znoja.

Algoritam je prekršen: u već potpuno odjevenom obliku, uhvatio me telefonski poziv, a pokazalo se da je izašao tek nakon 15 minuta.Traka se osušila i nije se žurilo da se samovlaži na ulici zbog hladnoće. Tu se vidi još jedna stanica na samom početku M-tempa – također zbog telefona. Pri većem intenzitetu procesi su išli brže, a grudni senzor je oživio.

Također je došlo do neshvatljivog skoka pulsa prema verziji optike tijekom laganog trčanja između radova - nisam našao razlog.

Očitavanja optičkih (crveni grafikon) i prsnih senzora (plavo) pri M-tempu, smještena na vanjskoj strani bicepsa

Možda je vrijeme da to povežemo s grafikonima.

Od tada sam potpuno prešla na Scosche i rekla zbogom ožiljcima. S odabranom lokacijom optičkog senzora, njegova su očitanja dovoljno točna za moje potrebe, više nisu primijećeni nikakvi vidljivi kvarovi. Nadam se da ću uskoro istrčati maraton s njim i konačno saznati s kojim pulsom to radim (prije toga nikad nisam trčao 42 km s pulsmetrom iz očitih razloga).

Prednosti / mane optičkog senzora u usporedbi s prsima

Pogodnost: ne trlja, ne klizi, ne ometa

Ne ostaje bez baterije, što se događa rijetko, ali u najnepovoljnijem trenutku

Ne treba ga prati, za razliku od prsnog remena, koji, kada se soli, može pokazati netočne podatke (uz aktivni trening, brišem traku jednom tjedno)

Nije potrebno vlažiti prije upotrebe.

Kada se odabere za pravi položaj, optički senzor je dovoljno precizan da zadovolji potrebe rekreativnog trkača

Prsni ili optički pulsmetar?

- zadani prsni senzor je precizniji, tehnologija njegovog rada ne zahtijeva plesanje s tamburinom za odabir optimalnog položaja na tijelu i savršenog pristajanja

- optički senzor u obliku uređaja (nije ugrađen u sat) potrebno je posebno puniti, a to je još jedno punjenje +1 na cijeli postojeći hrp žica

Prednosti Scosche optičkog senzora u odnosu na ugrađeni sat

Eksperimentiranjem se može birati optimalno mjesto položaj za najtočnije očitavanje. U slučaju satova s ​​ugrađenim senzorom otkucaja srca, mogućnosti su ograničene na zapešće - ne radi sva optika ispravno na ovom mjestu (ja sam primjer toga).

Optički senzor kao zaseban uređaj može se nositi ispod odjeće, dok se očitanja prikazuju na satu koji se nosi preko rukava. Satovi s ugrađenim senzorom moraju biti blizu tijela, što ih čini neugodnim za korištenje u hladnoj sezoni.

Jeste li probali koristiti optički monitor otkucaja srca? Kakvi su dojmovi?

Želite li primati ažuriranja bloga putem e-pošte? .

U ovom ćete članku saznati nekoliko detalja na koje treba obratiti pozornost pri projektiranju fotopletizmografskih senzora.

Uvod

• nedostatak artefakata;
• prisutnost izraženog pulsnog vala na mjestu registracije;
• dizajn osjetnog elementa.

Postoji nekoliko izvora artefakata:

• kretanje osobe koja koristi fotopletizmograf, relativni izvor svjetlosti, prirodni ili umjetni, na primjer, pomicanje sjene od sunca tijekom sporta;
• kretanje izvora svjetlosti u odnosu na osobu ili promjena svjetline ovog izvora. Na primjer, trepereće fluorescentne svjetiljke;
• pokreti dijelova tijela koji nisu povezani s pulsom, uzrokujući pokrete fotopletizmografa ili točaka tijela na mjestu gdje je ugrađen osjetljivi element. Na primjer, pokreti kostiju podlaktice koji se javljaju prilikom pomicanja prstiju, pokreti kostiju glave povezani s govorom i izrazima lica.

Slična se situacija opaža pri mjerenju pulsa iz falange prsta. Promjena sobne temperature ili lagana promjena u držanju osobe i rezultirajući pomak točke registracije za malu udaljenost može dovesti do smanjenja razine signala ili do njegovog potpunog nestanka.

Kod mjerenja pulsa iz hrama, problem nedostatka signala se pogoršava. Područje hrama više površine prstom, teže je pronaći točku na kojoj je puls bolje izražen, a korisnik će vjerojatno pogrešno staviti senzor.

Višekanalni senzorski elementi

Predviđam skeptična razmišljanja čitatelja o paralelno spojenim LED diodama. Nemojte strogo suditi jer je ovo prototip koji se nije trebao koristiti dugo vremena.

LED diode i fototranzistori uključeni isprintana matična ploča raspoređeni u parovima. Veličina ploče je odabrana tako da pokrije cijelo područje hrama, što vam omogućuje postavljanje kruga pojačanja signala i filtriranja na isto mjesto. Ploča može sadržavati rupe za pričvršćivanje na traku-traku. Izgled senzor s devet osjetnih elemenata prikazan je na sljedećoj slici.

Slično rješenje može se primijeniti za mjerenje pulsa na prstu ili zapešću. Ispod je dijagram senzora koji se sastoji od četiri fototranzistora i jedne LED diode.

Fototranzistorski odašiljači ne smiju biti spojeni, a tada se signali sa svakog od njih mjere neovisno, au tom slučaju je potreban poseban višekanalni mjerni uređaj. Višekanalno izvršenje također može biti korisno za uklanjanje artefakata. Ako se artefakt pojavi samo u području jedne fotoćelije, on je fiksan i ne uzima se u obzir u ukupnoj slici mjerenja. Međutim, korištenje takve sheme nije uvijek prikladno, jer dovodi do povećanja dimenzija. Sasvim je druga stvar ako spojite fotoosjetljive elemente paralelno. U ovom slučaju potreban je samo jedan mjerni kanal. Sljedeća slika prikazuje prototip takvog senzora. Radi prema shemi "odraza". LED se nalazi u sredini, a fototranzistori su na rubovima. Senzor se može koristiti za registraciju pulsograma s falange prsta ili zapešća. Tiskana pločica je ožičena tako da se mogu spojiti fototranzistori u višekanalnoj ili jednokanalnoj izvedbi.

Slaganje

Osim fiksiranja, spoj djeluje kao svjetlosni filtar. U tu svrhu prikladne su epoksidne smole s bojama. Na primjer, može se koristiti Epoxycon spoj koji proizvodi SPbGTI.

Alternativa spojevima mogu biti čvrsti filtri. Usko su uz tiskanu ploču, a za LED i fototranzistore utori se izrađuju rezačem ili laserom. Sljedeća slika prikazuje senzor s elementima prekrivenim glodanom pločom.

Prisutnost svjetlosnog filtra omogućuje smanjenje artefakata koje stvaraju vanjski izvori svjetlosti. Sljedeća slika prikazuje prikaz optičkih spojeva prije i nakon stvrdnjavanja.

Značajke izbora fototranzistora i LED dioda

Prilikom odabira fototranzistora i LED dioda prije svega treba obratiti pozornost na sljedeće karakteristike:

• valna duljina (maksimalna spektralna karakteristika) [nm];
• kut polusvjetline za LED diode i kut pokrivenosti za fototranzistore [stup.];
• intenzitet zračenja [mW/sr] za LED diode i osjetljivost za fototranzistore [mA/(mW/cm2)];
• nazivna struja fototranzistora i LED [mA];
• tamna struja fototranzistora [mA];
• prisutnost leća i svjetlosnih filtara ugrađenih u tijelo.

Za mjerenje pulsa najprikladnije su valne duljine koje krv najviše apsorbira. Ovo su valne duljine koje odgovaraju zelenoj boji od 530 nm. Također se koriste crvene i infracrvene trake. Toplo preporučam uz klasifikaciju metoda za mjerenje pulsa, na istom mjestu ćete naučiti o apsorpcijskom spektru hemoglobina.

Prilikom odabira fotoćelija treba obratiti pozornost na prisutnost leća i filtara koji vam omogućuju postizanje željenog kuta polusvjetline i pokrivenosti, te stoga biti manje osjetljivi na zračenje iz drugih izvora. Ugrađeni filtri omogućuju vam rad samo u odabranom spektralnom rasponu. Ako odaberete LED s velikim kutom polusvjetline i fototranzistor s velikim kutom pokrivanja, tada će svjetlost prolaziti kroz površinu kože. To će dovesti do pogoršanja mjernog raspona, a svjetlosni tok moduliran pulsnim valom praktički neće utjecati na izlazni signal. mjerni krug. Ova situacija je ilustrirana na sljedećoj slici.

Kut a2 je prihvatljiv, ali kut a1 je prevelik za korištenje LED-a s ovim kutom u uređaju za mjerenje pulsa. Ovaj primjer se odnosi na slučaj mjerenja pulsa "na refleksiju". Odabir LED-a s velikim kutom polusvjetline u prijenosnim uređajima rezultirat će činjenicom da će velika količina snage zračenja proći pored fotodetektora. To je nepoželjno, posebno na mobilnim uređajima.

Treba obratiti pozornost i na intenzitet LED zračenja, mjeren u milivatima po steradijanu [mW/sr]. U dokumentima za LED diode obično se označavaju struje od 20, 100 i 1000 mA. Za uštedu energije bolje je odabrati LED diode koje imaju veću ovu karakteristiku za istu potrošnju struje. Treba obratiti pozornost na vrijednost fotoelektrične struje fototranzistora, što je veća, to bolje. Posljednje dvije značajke su povezane. Zbog toga bi minimalna očekivana razina signala trebala biti barem nekoliko puta veća od očekivane razine šuma u mjernom uređaju.

LED diode i fototranzistori često se prodaju u paru, prikladan prijatelj jedni drugima strukturno i u smislu spektralnih karakteristika. Tablica prikazuje karakteristike nekoliko parova LED dioda i fototranzistora. Parovi u linijama 2 i 3 nisu prikladni za upotrebu u monitorima otkucaja srca zbog velikog kuta i niske izlazne snage. Prikladni su parovi 1, 4 i 5, s tim da je prvi par najbolji. To su potvrdila ispitivanja. Ako su ostale stvari jednake, najbolji signal pulsograma dobiven je pri korištenju prvog para. Treba napomenuti da ako se neprozirna barijera postavi između LED-a i fototranzistora, tada kut zračenja i osjetljivost neće toliko utjecati na kvalitetu mjerenja pulsa.

Zaključak. Tri u jednom

p.s.

Zbog brojnih zahtjeva čitatelja našeg bloga, uz materijale o samostalnom sastavljanju elektrokardiografa, objavljujemo sve što je potrebno za sastavljanje monitora otkucaja srca. Puls ćemo mjeriti optičkom metodom „na odraz“. Kao senzor koriste se LED dioda i fotodetektor montirani u tijelo uređaja. Možete napraviti vlastiti senzor bilo kojeg drugog dizajna (na primjer, proziran senzor iz štipaljke). Predstavljamo vam prvu javnu (zapravo - osmu eksperimentalnu) verziju uređaja "Pulse Lite".

Dragi radioamateri, skrećem vam pozornost na činjenicu da fotopletizmograf - složeni uređaj, u kojem tijekom montaže možete puno pogriješiti, a s "dva udarca" neće krenuti. Ako namjeravate sastaviti uređaj od onoga što imate pri ruci, zamjenjujući dijelove i oznake prikazane u dijagramu strujnog kruga, imajte na umu da uređaj najvjerojatnije neće raditi. Čak je i kućni kardiograf "ECG Lite" mnogo manje izbirljiv u tom pogledu. Onda ne biste trebali kriviti programere za izgubljeno vrijeme, tekstolit i radio komponente. Ako vam je potreban monitor otkucaja srca od nekoliko pojačala, LED i fotodetektora, koristite druge sklopove.

Nekoliko riječi o zašto je fotopletizmograf mnogo kompliciraniji od kardiografa u smislu sklopa.

Podsjetimo, elektrokardiograf bilježi električne potencijale izazvane električnom aktivnošću srčanog mišića na tijelu. Ti isti bipotencijali nemaju velike razlike kod različitih ljudi, a normalno je amplituda signala (iz udova) 1 ± 0,2 mV.

Pulsograf registrira signale optičkom metodom - fotodetektor registrira promjenu intenziteta svjetlosti (izvor je LED) koja je prošla kroz prst (ili se njime raspršila - za "refleksijski" senzor), uzrokovanu crpni rad naše srce – periodično povećanje dotoka krvi u tkiva.

Čini se da ništa komplicirano, ako ne za dva glavna "ALI". Punjenje krvi, elastičnost krvnih žila, pritisak i, što je najvažnije, debljina kože kod ljudi su izuzetno različite. To dovodi do činjenice da razina konstantnog osvjetljenja fotodetektora (na koju utječu naša koža i veličina prstiju) i razina varijabilne komponente (tlak, krvne žile, stanje prokrvljenosti udova itd.) razlikuju stotine puta za različite ljude.

Za izradu pulsografa potrebni su vam sklopovi za kondicioniranje signala (pokretač) izvora svjetlosti, složena infra-niskofrekventna pojačala (EKG - signal više frekvencije), sklopovi koji potiskuju smetnje od stalnog osvjetljenja izvora trećih strana; kao i lukavi krugovi automatske kontrole pojačanja.
Možete, zabave radi, usporediti cijene profesionalnih kardiografa i pulsnih oksimetara (potonji su puno skuplji).
Nadam se da smo vas dovoljno uplašili 🙂 da izgubite želju da sami sastavite fotopletizmograf. Nije otišao? Zatim čitajte dalje.

Ako ste sve učinili kako treba - bez grešaka na ploči i promjenama kruga i bez neispravnih dijelova, tada ćete na izlazu dobiti uređaj koji će vas oduševiti sljedećim značajkama:

• registrira pulsni val senzorom koji se sastoji od LED diode i fotodetektora (možete napraviti senzor za prijenos ili refleksiju);
• prenosi signal na računalo putem USB-a, a računalni softver može učiniti mnogo:
• izračunava trenutni broj otkucaja srca;
• provodi konturnu analizu pulsnog vala i analizu varijabilnosti srčanog ritma;
• zapisuje fotopletizmogram bilo kojeg trajanja u datoteku;
• provodi automatiziranu dijagnostiku (baza dijagnoza je konfigurabilna);
• ispisati rezultate istraživanja.

Ograničenja ovog računalnog monitora otkucaja srca:

• ne radi s Nellcor štipaljkama i kopčama za uši iz Aliexpressa!
• ne radi s najnovijom verzijom Pulse Lite Control!
• ne mjeri oksigenaciju!

Ponavljam još jednom: krug, ploča i firmware monitora otkucaja srca - prva dobro uspostavljena verzija fotopletizmografa "Pulse Lite", dakle, Nellcor ne radi s štipaljkom, također ne radi s najnovija verzija softvera. Najnoviju verziju Pulse Lite monitora pulsa ne planiramo "otvoriti".

Na ovoj poveznici preuzmite shemu i sve što vam je potrebno za izradu ploče kod kuće koristeći LUT (u pdf formatu). Arhiva sadrži, osim sheme, spremne za ispis (imajte na umu da više ne morate ništa zrcaliti, ispis bez skaliranja, tj. 1:1!) gornju i donju stranu ploče, via mapu (gore i pogled odozdo), elemente karte lokacije.

Autor ovih redaka pretpostavlja da ste već preuzeli i vidjeli električni krug fotopletizmografa. Ako čitate dalje, to znači da želja za izradom uređaja još uvijek nije izgubljena, a to ne može nego veseliti 🙂. Samo takvim tvrdoglavim čitateljima otkrit ćemo glavne tajne stvaranja našeg uređaja. Tako da kružni dijagram fotopletizmograf postao razumljiviji, pojasnit ćemo najvažnija tehnička rješenja i razloge koji su ih potaknuli na uvođenje u naš uređaj.

Jedan od problema fotopletizmografije već smo izrazili - to je osjetljivost uređaja na osvjetljenje izvora trećih strana, čiji je utjecaj vrlo teško eliminirati tako očiglednim korištenjem filtarskih krugova, jer je korisno signal leži u istom frekvencijskom području kao niskofrekventne smetnje (od djelića do desetaka herca). Za pojačanje korisnog signala (fotopletizmograma) odlučeno je koristiti princip modulacije - demodulacije, koji je sljedeći:

1. Korisni signal prenosimo u područje visokih frekvencija. Da biste to učinili, LED se napaja istosmjerna struja, i promjenjiva, s frekvencijom od 5 kHz. Tako se formira nosivi signal visoke frekvencije. Kada prolazi kroz prst, intenzitet svjetlosti (pulsira na frekvenciji od 5 kHz) se mijenja zbog periodičnih fluktuacija u opskrbi krvlju. Posljedično, fotodetektor prima RF signal moduliran po amplitudi pomoću korisnog signala fotopletizmograma.
2. Nadalje, vrlo je sigurno i relativno lako filtrirati niskofrekventne smetnje uzrokovane vanjskim osvjetljenjem, budući da spektar korisnog signala leži u visokofrekventnom području (5 kHz).
3. RF signal pojačavamo klasičnim pojačalima na jeftinim opampima.
4. Provodimo detekciju amplitude kako bismo izdvojili koristan niskofrekventni signal (omotnicu).
5. Filtriramo i pojačavamo signal niske frekvencije.

Problem broj 2 (različita prokrvljenost, debljina koža itd.) riješeni su implementacijom automatskog podešavanja pojačanja visokofrekventnog i niskofrekventnog stupnja pojačala.

Zapravo, sve su to trikovi koji su s jedne strane zakomplicirali shemu do sramote, s druge strane omogućili stvaranje fotopletizmografa koji stabilno bilježi pulsni val ne samo kod pacijenta koji ga je razvio , ali u svima, a koji je izgrađen na temelju jeftinih elektroničkih komponenti dostupnih u svakoj trgovini radiodijelova koja poštuje sebe.

Sada prijeđimo na detalje. Fotopletizmograf se napaja s računala putem USB kabela. Galvanska izolacija uređaja od računala nije implementirana jer nema električnog kontakta s pacijentom tijekom registracije pulsa. Boost prekidačko napajanje temeljeno na NCP1406 boost kontroleru, čiji je izlaz spojen na udvostručivač napona s središnja točka, spojen na zajedničku GND žicu, daje ± 4V bipolarno napajanje za pojačalo, generator i LED pokretački program. Kontroler se napaja odvojeno od cijelog analognog dijela preko 3.3V linearnog regulatora NCP1117ST33T3G, budući da za rad uređaja sa PC-om preko USB-a (uređaj radi kao HID-kompatibilan uređaj), razine na linijama kontrolera D+ i D - ne smije prelaziti 3,3 V. Možete, naravno, staviti 3,3 V zener diode na D + i D- linije, ispuštajući višak napona, ali to dovodi do nepotrebne potrošnje, a odvajanje krugova napajanja analognih i digitalnih dijelova uvijek je plus.

Generator temeljen na čipu operacijskog pojačala TL072 (kaskada DA1:A) generira sinusoidalni signal, LED pogonski pogon (DA1:B) osigurava struja kroz LED, čija je snaga proporcionalna izlaznom naponu generatora. Zajedno, oscilator i pokretački program daju LED X1 s frekvencijom pulsiranja od 5 kHz i minimalnim višim harmonicima. Napajanje LED pravokutnim impulsima dovodi do značajnog izobličenja korisnog signala višim harmonicima nakon detekcije, zbog čega LED napajamo sinusom.

Fotodioda je uključena u načinu rada fotonaponske ćelije (bez vanjskog obrnutog napona), R29 je otpornik opterećenja koji vam omogućuje povećanje brzine senzora kada je ovo uključeno. Kondenzatori C29 i C36 omogućuju vam uklanjanje konstantne komponente signala, koja je uzrokovana vanjskim osvjetljenjem. Nakon prvog stupnja RF pojačanja ugrađuje se mikrokontrolerski podesivi otporni razdjelnik (na MCP41010 digitalni potenciometar upravljan preko SPI sučelja).
Budući da je napajanje MCP41010 unipolarno (+4V), RF signal je pomaknut za pola napajanja (R35-R37). Nakon što je signal prigušen razdjelnikom (s razinom prigušenja postavljenom od strane ATMega kontrolera), kondenzator C31 uklanja konstantni pomak, a RF signal se dovodi na ulaz RF pojačala s frekvencijski selektivnim povratnim krugovima ( s maksimalnim pojačanjem od 5 kHz) i zatim na amplitudni detektor VD7-R28 -C28 za izdvajanje korisnog PPG signala (demodulacija).

Razina prigušenja signala pomoću otporničkog razdjelnika u RF putu odabire se na temelju vrijednosti istosmjerne komponente koju mjeri ADC kontrolera na izlazu ADC_AMP detektora.

Nakon detekcije amplitude, korisni signal se dovodi do pratioca na op-ampu, koji služi za usklađivanje otpora, i niskofrekventnom pojačalu na kompozitnom tranzistoru VT1-VT2. Darlingtonov sklop omogućuje vam postizanje minimalne razine infra-niskofrekventnog šuma s visokim pojačanjem niskofrekventnog signala. Nakon pojačivačkog niskofrekventnog stupnja, signal se dovodi do digitalnog potenciometra MCP41010 i zadnjeg pojačivačkog stupnja DA2:A. Razina slabljenja signala potenciometrom odabire se na temelju amplitude signala izmjerene na ADC ulazu ADC_IN kontrolera.

Digitalni dio fotopletizmografa temelji se na mikrokontroleru AVR ATMega48 obitelji. Regulator provodi automatsko podešavanje pojačanje visokofrekventnih i niskofrekventnih kaskada, mjeri signale na ADC kanalima (konstantna komponenta PPG nakon demodulacije ADC_AMP i pojačani impulsni signal ADC_IN).

Rezultat - shema fotopletizmografa je daleko od trivijalne. Nema nepotrebnih detalja i električne veze. Ako namjeravate koristiti naš firmware za monitor otkucaja srca i naš računalni softver, nemojte ništa mijenjati u krugu. Ako su vam potrebne samo ideje, a namjeravate implementirati svoj uređaj sa svojim softverskim dijelom - napunite svoje neravnine i eksperimentirajte na svom zdravlju!

Kontroler se programira preko X3 konektora za programiranje unutar kruga preko SPI sučelja pomoću STK-500, ucGoZillla, USBtiny ili drugog programatora. Za flash kontrolera također će vam trebati okruženje Atmel AVR Studio, koje se može preuzeti s službena Microchipova web stranica.

Prilikom programiranja mikrokontrolera postavite postavke u skladu s donjim snimkama zaslona (obratite pozornost na ovu stavku kako ne biste pretvorili kontroler u "ciglu").

• Koristite shemu (ili njezine dijelove) u bilo kojem od svojih projekata (uključujući komercijalne).
• Skupite računalni fotopletizmograf za sebe i svoje najmilije, za znanstvene eksperimente i druge dobre svrhe.
• Napišite u komentarima na web mjestu probleme ili uspjehe u sastavljanju uređaja.
• Prijavite u komentarima o nejasnoćama, netočnostima, o nepotpunosti materijala za sastavljanje fotopletizmografa.
• Izvijestite u komentarima na web mjestu o moguće greške u materijalima za sastavljanje pulsografa.
• Predložite u komentarima razumnija tehnička rješenja za zadatke registracije pulsnog vala.
• Podijelite informacije o sastavljanju uređaja na tematskim blogovima, forumima s vezom na izvor.
• Ostavite link na našu stranicu kao zahvalu autorima projekta.

• Zatražite izvorne kodove firmvera i PC programe 🙂 .
• Zahtijevaj da pišemo Dodatni materijali bilo koji sadržaj na temu računalnog fotopletizmografa ( tehnički zadatak, poslovni plan, diploma, putovnica proizvoda itd.).
• Zatražite postavljanje materijala za otvorenu montažu Najnovija verzija računalni fotopletizmograf "Pulse Lite".
• Promijenite krug monitora otkucaja srca po vlastitom nahođenju, a zatim grdite programere zbog neradnog rezultata.
• Kritizirati sklopovna rješenja bez teških argumenata i razumnih prijedloga.

Na internetu možete lako pronaći jednostavnije i jeftinije sklopove senzora otkucaja srca. Naš uređaj nije za one koji samo žele "provesti večer uz lemilo i igrati se s otkucajima srca." Ovdje smo objavili dijagram našeg osmog prototipa fotopletizmografa, tako da možemo sa sigurnošću reći da će ovaj uređaj omogućiti registraciju pulsnog vala uz minimalnu razinu šuma kod velike većine ljudi. Ne morate okretati gumbe trimera da biste vidjeli puls na zaslonu. Po obliku pulsnog vala možete izračunati indekse krutosti i refleksije, a ne samo trenutni broj otkucaja srca (pogotovo jer će program učiniti sve za vas). Ovaj uređaj nije kineska igračka, s "nedovršenim" softverom i buggy firmware-om, a ne rukotvorina napravljena montažom na šarkama od "stare žice". Ovo je punopravni računalni fotopletizmograf, koji može postati pouzdan pomoćnik u pitanjima objektivnog praćenja vašeg zdravlja.

Hvala vam na pažnji prema našem razvoju i puno uspjeha u sastavljanju kućnog monitora otkucaja srca!

sklop za mjerenje otkucaja srca fotopletizmografski sklop pulsni oksimetar uradi sam mjerač otkucaja srca fotopletizmografski sklop kupiti fotopletizmograf kupiti vedapuls sklop eldar senzor otkucaja srca sami krug senzora otkucaja srca