Pulssin seuranta -anturi

Biometristen tekniikoiden nopeasti kehittyvässä kentässä pulssianturit nousevat avainlaitteiksi dynaamisten terveysmittarien, erityisesti sykkeen, seuraamiseksi.Vaadittavina työkaluina sekä kliinisissä että ei-kliinisissä olosuhteissa nämä anturit käyttävät fotoplethysmografia (PPG) sydämen syklin aiheuttamien veren määrän muutosten havaitsemiseksi.Sykkeen havaitsemisen erilaisista menetelmistä - kuten sähkökardiogrammit (EKG) ja fonokardiografia - valosähköinen pulssiaaltomenetelmä erottuu sen mukautumiskyvyn ja integroinnin helppouden vuoksi kannettaviin laitteisiin.

Tämä artikkeli kaivaa pulssianturien monimutkaista mekaniikkaa keskittyen niiden toimintaperiaatteisiin, tyyppeihin - erityisesti lähetys- ja heijastusantureihin - ja edistyneisiin toimintoihin.Se tutkii edelleen niiden laajoja sovelluksia terveyden seurannasta integrointiin puettavissa tekniikoissa, mikä korostaa niiden merkitystä ennakoivan terveydenhuollon hallinnan ja yleisen hyvinvoinnin parantamisessa.

Luettelo

Pulssianturien ymmärtäminen

Pulssi -anturi on hyödyllinen laite, jota käytetään biometrisesti ja terveyden seurannassa.Se on suunniteltu havaitsemaan verisuonten veren tilavuuden muutokset, jotka tapahtuvat jokaisella sykellä, joka tunnetaan pulssi -aaltona.Tämä pulssi -aalto on vaativa sykeestä.Sykkeen mittaamiseksi on useita menetelmiä, mukaan lukien elektrokardiogrammit (EKG), fotoelektrisen pulssin aallon havaitsemisen, verenpaineen mittauksen ja fonokardiografian.Fotoelektrinen pulssiaaltomenetelmä on yleisin kannettavissa laitteissa sen käytännöllisyyden ja tehokkuuden vuoksi.

Pulssi -anturit, jotka käyttävät fotoelektristä pulssiaaltomenetelmää, on jaettu kahteen luokkaan: lähetys ja heijastus.

Kuva 1: Lähetysanturit

Nämä anturit loistavat punaisia ​​tai infrapunavaloa vartalon ohuiden osien läpi, kuten sormenpäät tai korvakorut.Valo kulkee helposti läpi ja havaitsee veren virtauksen aiheuttaman valonsiirron muutokset.

Kuva 2: Heijastusanturit

Nämä anturit, kuten ROHM: n "sykkeen optinen anturi", projisoivat valoa iholle ja mittaavat heijastuneen valon.Heijastuneen valon määrä vaihtelee verenvirtauksen mukaan, jolloin anturi voi mitata sykettä invasiivisesti ja tehokkaasti ihon pinnasta.

Kuva 3: Heijastustyyppinen pulssianturi

Heijastustyyppinen optiset pulssianturit

Heijastustyyppinen pulssi-anturi on edistynyt laite sykkeen seuraamiseksi.Se toimii ohjaamalla valoa - yleensä infrapuna, punainen tai vihreä - iho ja mitata heijastava valo.Heijastuneen valon muutokset johtuvat hapettuneen hemoglobiinin erilaisista imeytymisnopeuksista verenkiertoon sykeiden aikana.Tämä tekniikka vangitsee tehokkaasti pulssi -aaltosignaalin.

Heijastustyyppiset anturit ovat laajempi levitysalue verrattuna lähetystyyppisiin antureihin, jotka rajoittuvat läpinäkyviin vartaloalueisiin, kuten sormenpäisiin tai korvakoruihin.Heijastusanturit voidaan sijoittaa mille tahansa ihoalueelle, mikä tekee niistä monipuolisempia.

Lisäksi nämä anturit ovat erittäin mukautuvia erilaisiin ympäristöolosuhteisiin.Ne ovat erityisen hyödyllisiä ulkoiluasetuksissa, joissa auringonvalo, joka sisältää infrapunavaloa, voi häiritä anturin tarkkuutta.Käyttämällä vihreää valoa, johon ympäröivän infrapuna-kohinan vaikuttaa vähemmän, heijastustyyppiset anturit tarjoavat yhdenmukaisia ​​ja luotettavia lukemia.Tätä ominaisuutta käytetään puettavissa laitteissa, kuten älykellot, joiden on toimittava tarkasti erilaisissa valaistusolosuhteissa.

Kuva 4: (Optinen anturi sykemittarille) aaltomuodianalyysi

Optinen sykevalvonta pulssianturit

Pulssi -anturit ovat emäksiä tarttuvien terveysmittarien saamiseksi pulssi -aaltomuotoanalyysin avulla.Tutkimalla näitä aaltomuodossa variaatioita anturit voivat mitata valtimoveren hapen kylläisyyttä (SPO2) ja sykevaihtelua (HRV).Nämä mittarit ovat pääasiassa stressitasojen ja verisuonten terveyden arviointiin.

Näiden anturien tarkkuus ja nopeus mahdollistavat tehokkaan terveyden seurannan sekä kliinisissä että ei-kliinisissä olosuhteissa.Ne tukevat ennakoivaa terveydenhuollon hallintaa sallimalla dynaamisten merkkien jatkuvan seurannan.Tämä jatkuva seuranta parantaa ennaltaehkäiseviä terveydenhuollon strategioita ja auttaa tarjoamaan kattavan potilaan hoidon.Näillä antureilla on merkittävää sydän- ja verisuoniterveyttä käsittelevällä käsillään yleisen hyvinvoinnin ylläpitämisessä.

Pulssianturien periaatteet

Pulssi -anturi toimii yksinkertaisella, mutta hienostuneella periaatteella fotoplethysmografian (PPG) avulla.Se lähettää vihreää valoa rungon alueelle, kuten sormenpäähän.Anturi mittaa sitten absorboituneen ja heijastuksen valon.Tämä prosessi keskittyy hapetetun hemoglobiinin vihreän valon imeytymiseen, joka muuttuu jokaisen sykkeen kanssa.

Vihreä valo on suunnattu iholle.Veren hapetettu hemoglobiini imee tämän valon, ja absorboitu määrä vaihtelee pulssin kanssa.Nämä kevyen absorption vaihtelut luovat hienovaraisen signaalin, joka vastaa sykettä.

Alkuperäinen signaali on usein meluisa ja heikko.Signaalin monistamiseen ja puhdistamiseen käytetään edistyneitä elektronisia suodatustekniikoita.Hienostettu signaali tarjoaa tarkan ja luotettavan sykkeen ja veren tilavuuden muutoksen mittauksen.

Kuva 5: Pulssianturin pinout

Yksityiskohtaiset pinout -kokoonpanot pulssiantureille

Pulssianturissa on yksinkertainen ja käytännöllinen pinout -kokoonpano.Se käyttää 24 tuuman litteää nauhakaapelia, jossa on kolme urosotsikkoliittimiä, jotka on merkitty S (signaali), + (VCC) ja-(GND).

• Signaali (S) -tappi: Tämä PIN -tiedosto tuottaa mittaussignaalin.Se yhdistyy suoraan Arduinon analogiseen tuloon tietojenkäsittelyä varten.

• Power (VCC) -tappi: + (VCC) -tappi yhdistyy virtalähteeseen.Se pystyy käsittelemään joko 3,3 tai 5 volttia.

• Maan (GND) -tappi: - (GND) -tappi tarjoaa vaaditun maadoituksen.

Kuva 6: Pulssi -anturi Arduinolle

Pulssi -anturin kytkeminen Arduinon kanssa

Pulssi -anturin johdotus Arduinoon on suoraviivaista ja siihen liittyy kolme yksinkertaista liitäntää.

Virtayhteys: Kytke virtajohto (+) joko Arduinon 3,3 V: n tai 5 V: n syöttöön anturin jännitteen vaatimuksesta riippuen.

Maayhteys: Kiinnitä maadoitusjohto (-) Arduinon maa (GND) -päätteeseen.

Signaaliyhteys: Kytke signaalijohto (t) Arduinon A0 -analogiseen syöttötappiin.

Arduino-yhteensopivien pulssianturien keskeiset piirteet

Pulssianturi Arduino -yhteensopiva on tarkka ja mukautuva laite sykevalvontaan erilaisissa arduino -ympäristöissä.Se toimii saumattomasti suosittujen arduino -lautakuntien, kuten UNO: n, Mega, Leonardo ja Due, kanssa, mikä tekee siitä sopivan koulutusprojekteihin ja monimutkaiseen tutkimukseen.

• Suuri tarkkuus: Anturi käyttää optista anturia veren määrän seuraamiseen jokaisen sykkeen kanssa pitäen vain virhemarginaalia, joka on vain ± 2 lyöntiä minuutissa sykealueella 30–240 lyöntiä minuutissa.

• Reaaliaikainen tietojen sitoutuminen: Sisäänrakennetut LED-pulssit synkronoituna jokaisen sykkeen kanssa, mikä tarjoaa visuaalisen sykkeen dynamiikan.Tämä on erityisen hyödyllistä biopalautussovelluksissa, stressin hallinnan ja fysiologisen tietoisuuden auttaminen.

• Pieni virrankulutus: Kuluttaa vain 4 mA, mikä tekee siitä ihanteellisen akkukäyttöön.Tämä varmistaa jatkuvan suorituskyvyn ja luotettavuuden etä- tai mobiilisovelluksissa.

• Mukautettavuus: Anturi tarjoaa laajan ohjelmoitavuuden, jonka avulla käyttäjät voivat asettaa sykehälytyksiä, aktivoida laitteet, kuten moottorit vastauksena sykkeen muutoksiin ja toteuttaa erityistarpeisiin räätälöityjä ominaisuuksia.

• Vahva rakennus: Suunniteltu kestävyydelle, se pystyy käsittelemään johdonmukaista käyttöä eri ympäristöissä, mukaan lukien kliiniset, laboratorio- ja kotiympäristöt.

Kuva 7: Pulssianturi Amped

Parannettu pulssianturi -malli

Pulssianturi AMPED on erottuva plug-and-play-laite Arduino-yhteensopivalle sykevalvonnalle, joka on suunniteltu vastaamaan monimuotoisen käyttäjäkunnan tarpeita, mukaan lukien opiskelijat, taiteilijat, urheilijat ja pelaamisen ja mobiilitekniikan kehittäjät.

Pulssi -anturi AMPED on suunniteltu nostamaan sykevalvonnan laatua ja tehokkuutta useilla keskeisillä piirteillä ja parannuksilla.Se tarjoaa monistetut signaali- ja melun vähentämisominaisuudet varmistaen tiedonkeruun luotettavuuden ja nopeuden.Anturi tukee sekä 3V- että 5 V Arduino -alustoja, mikä mahdollistaa joustavan integroinnin eri laitteistoasetusten välillä.Prosessoinnin visualisointiohjelmistoon ja anturiin liittyvään Arduino -luonnokseen on tehty merkittäviä parannuksia.Nämä päivitykset yksinkertaistavat asennusprosessia parantaen samalla datan tarkkuutta ja haunopeutta.

Se on ihanteellinen koulutustarkoituksiin, etenkin opiskelijoille, jotka oppivat biometriaa ja terveyden seurantaa.Taiteilijat voivat käyttää anturia luovissa pyrkimyksissä sisällyttämällä elävän syketiedot interaktiivisiin installaatioihin.Se on hyödyllistä myös kunto-seurannassa, jolloin urheilijat voivat seurata sykettä reaaliajassa harjoittelujakson aikana.

Johtopäätös

Pulssi-anturit, etenkin heijastustyyppistä fotoelektristä pulssi-aaltomenetelmää käyttävät, ovat osoittaneet syvällisen monipuolisuuden ja luotettavuuden seuratakseen dynaamisia terveystilastoja, kuten syke ja happikyläys.Nämä laitteet on suunniteltu nerokkaasti sopeutumaan erilaisiin ympäristöolosuhteisiin, mikä tekee niistä ihanteellisia monipuolisissa olosuhteissa käytettyyn puettavaan tekniikkaan - lääketieteellisistä laboratorioista ulkokäyttöön.Pulssi -anturien tekninen hienostuneisuus mahdollistaa yksityiskohtaisen tiedonkeruun yksinkertaisilla, mutta tehokkailla rajapinnoilla Arduinon kaltaisten järjestelmien kanssa, mikä helpottaa sekä koulutus- että käytännön sovelluksia.

Mahdollistaa jatkuvan ja reaaliaikaisen terveydenhuollon seurannan, pulssianturit ovat avainasemassa ennaltaehkäisevän terveydenhuollon edistämisessä tarjoamalla yksilöitä oikea-aikaisia ​​tietoa heidän fysiologisista olosuhteistaan.Teknologian edetessä tällaisten anturien integrointi päivittäisiin laitteisiin lupaa mullistaa henkilökohtaisen terveydenhuollon hallinnan, mikä tekee siitä helpomman, välittömän ja toisiinsa toisiinsa.

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Mikä on pulssin seurannan tarkoitus?

Pulssin seuranta antaa sinun arvioida sykettä ja rytmiä.Tämä koskee pääasiassa epäsäännöllisyyksien havaitsemista, sydämen terveyden ymmärtämistä ja arvioida, kuinka hyvin sydän- ja verisuonijärjestelmä reagoi erilaisiin olosuhteisiin, kuten liikuntaan tai stressiin.

2. Kuinka yhdistää pulssianturi?

Pulssianturin kytkeminen:

Aseta anturi kehon osaan, jossa se voi havaita verenvirtauksen, kuten sormenpään tai ranteen.

Kiinnitä anturi varmistaaksesi yhdenmukaisen kosketuksen ihon kanssa rajoittamatta verenvirtausta.

Kytke anturi valvontalaitteeseen tai sovellukseen valmistajan ohjeiden mukaisesti varmistaaksesi asianmukaisen asennuksen ja kalibroinnin.

3. Mikä on pulssin tarkoitus?

Pulssi edustaa sykkeen sykkeen tuntuvaa valtimoiden palpaatiota.Se heijastaa sykettä minuutissa, mikä osoittaa sydämen tehokkuuden pumppaamalla verta koko kehossa, tuottaen happea ja ravintoaineita kudoksiin.

4. Mikä on pulssin rooli?

Pulssi toimii dynaamisena merkkinä sykeiden nopeuden, rytmin ja voimakkuuden mittaamiseksi.Nämä tiedot auttavat diagnosoimaan sydämen olosuhteet, fyysisen kunton määrittäminen ja lääkkeiden tai muiden hoidon vaikutusten seuraamiseen sydämeen.

5. Miksi on huomionarvoista pulssinopeutta?

Pulssinopeuden seuranta on dynaaminen:

Sydänolosuhteiden, kuten rytmihäiriöt, takykardia tai bradykardia, havaitseminen.

Kardiovaskulaaristen sairauksien ohjaaminen.

Kuntotasojen ja liikunnan mukautusten arviointi.

Varmistaa turvallisuus kliinisissä olosuhteissa leikkauksen tai sedaation aikana.

Sykettä vaikuttavien lääkkeiden vaikutuksen seuraaminen.