Když stavíte roboty - zejména jako já ze základních součástek - nikoliv z polotovarů - nahromadí se vám doma moře součástek. Vtip je v tom, že většina z nich se dá použít i na něco jiného než byly původně koupeny a když se tak doma válejí v krabici ?
Protože jsem v roce 1993 začínal svoji druhou bastlířskou éru stavbou EKG - snímání biosignálů je prostě moje slabost. Takže jsem jeden pátek seděl za stolem a říkal jsem si - což takhle postavit pulsní oxymetr.
To je taková ta blbinka co vám nacvaknou na prst ve špitále a hned vidí - jednak jaký máte puls a jednak taky kolik kyslíku je rozpuštěno ve vaší tepenné krvi. Tak jsem prohraboval své krabice a zjistil jsem, že plnohodnotný pulsní oxymetr nepostavím jenom tak za víkend, protože bych potřeboval k němu napsat software pro mikrokontrolér. Na druhou stranu mám plnou krabici robotiky používaných reflexních optočlenů QRD1114. Osobně sice raději používám CNY70 - protože jsou mechanicky robustnější, ale mají kolem fotodiody a fototranzistoru "rantlík" - takže se na ně nedá prst přitisknout úplně na těsno.
Takže jsem bádal jednu sobotní noc a výsledek se dostavil. Vlevo v kroužku vidíte QRD1114, na který se bějem měření zlehka přiloží prst. Vpravo vidíte - náš svatební dar alias druhý osciloskop !!! - s výsledky - modré šipky ukazují kdy se srdce stáhne vypudí krev a tlaková vlna tohoto pulsu dojde až do prstu. Červené šipky ukazují okamžik kdy se zavře chlopeň mezi srdcem a Aortou (hlavní tepna v těle) - přitom tlak prudce poklesne a tato změna se taky šíří až do prstu.
Moje mladá manželka - zdravotní sestra - na mně koukala jako na boha (a pak ta dohra)..... Prostě Geekův ráj to na pohled. Takže doufám, že jsem vás navnadil dosti - zbývá už jenom vysvětlit princip a dát sem schémátko.
Tedy - už jsem zmínil, že krev v tepnách neteče plynule ( viz hmatání pulsu na ruce ) ale teče ve vlnách synchronních s činností srdce a tyto vlny jsou měřitelné až do mikrokapilár všude v těle a tedy i v kůži. Krev je červená, takže když se krev nahrne do prstu (ucha, čela, žaludku, mozku, jater .....) tyto nepatrně změní barvu - takže není nic snazšího než ozařovat prst IR světlem a snímat množství odraženého (nebo prošlého) světla.
A taky že ano - zde vidíte schémátko toho co je na kontaktním poli. Optočlen QRD1114 vysílá do prstu IR světlo a snímá iodraz fototranzistorem - pak následuje střídavě vázaný transimpedanční zesilovač - ty mám nacvičené z trávoměru, a pak následuje ještě druhý 100x zesilující stupeň. Filtrační a vazební kondenzátory tvoří filtry, které omezují pásmo zesilovače asi tak na 0,5 - 2Hz - což jak vidíte úplně stačí. kdyby to pásmo nebylo tak silně ořezané - začaly by být veliké problémy s rušením 50Hz frekvencí elektrické sítě. ten divný obvod s LED diodou D1 a odpory a kondenzátory kolem ní - je k tomu aby obvod vydával v rytmu tepu intenzivní záblesky - pro připojení osciloskopu je tady paraleleně zapojen ochranný odpor R8.
Proč je tohle jenom čidlo tepu a není to úplný oxymetr ? Protože pro snímání množství kyslíku v krvi potřebujete prst ozařovat dvěma vlnovými délkami IR a červenou - které svítí na stejný detektor a střídají se s frekvencí kolem 1-10kHz - aby mikrokontrolér měl přehled o poměru mezi oxygenovaným a deoxygenovaným hemoglobinem - viz obrázek se spetkrálními křivkami. Pokud byste LEDkami blikotali na 10 kHz - samozřejmě i analogová filtrace by byla tomu přizpůsobena.
Třeba mi jednou hrabne a postavím úplný oxymetr - jako jsem kdysi postavil úplné EKG. Do té doby musíte čekat, ale blondýny si mohou přečíst ještě radu : Víte co to je - "žena charakter" - třeba taková, co za pulsní čidlo udělá noc plnou vášně ? Přestože ho miláček nemá v úmyslu vyrábět v miliónových sériích a za utržené prachy vám koupit jachtu ?
petr-kubac | 18. července 2013 v 13:33
To je zajímavá blbinka. Zrovna tu mám k dispozici SMD RGB Ledku která má mimo obligátní rudé, zelené a modré navíc IR 940nm a IR 850nm. Tak už vím co sní.