Módulo sensor de pulsação e oxímetro MAX30100

O MAX30100 é uma solução de sensor para medição de SpO2 e frequência cardíaca. Combina dois LED's, um fotodetetor, ótica otimizada e processamento de sinal analógico de baixo ruído para detetar sinais de oximetria de pulso e de frequência cardíaca.

Pode usar este sensor com qualquer microcontrolador, como Arduino, ESP8266 ou ESP32, e medir facilmente os parâmetros de saúde do paciente. Este sensor de oxímetro de pulso DIY de baixo custo pode ser usado em várias aplicações se for um principiante ou um entusiasta de eletrónica.

O sensor MAX30100 pode medir o oxigénio no sangue e a frequência cardíaca. Podemos usar qualquer ecrã, como um ecrã LCD 16x2, para ver o valor de SpO2 e BPM. A concentração de oxigénio no sangue, chamada SpO2, é medida em percentagem e a frequência cardíaca/pulsação é medida em BPM.

tamanho: 30 * 20 mm

Mais sobre este módulo

Dispõe de um oxímetro e sensor de frequência cardíaca avançados, que funcionam com base em dois LED's integrados, um elemento fotossensível e uma frente analógica avançada e de alta precisão com baixo ruído, para medições limpas e precisas.

Ao colocar, por exemplo, um dedo indicador na parte superior do sensor, pode obter tanto a frequência cardíaca como a saturação de oxigénio no sangue através da interface I2C.

Funções como a Ambient Light Cancellation (ALC) e os filtros temporais discretos garantem que nenhuma luz ambiente ou 50/60Hz interfira nas medições.

Uma das principais características deste dispositivo é o baixo consumo de energia: é possível colocar o dispositivo no modo Standby, onde tem um consumo de energia muito baixo.

Em suma, este módulo é uma solução ideal para várias aplicações relacionadas com frequência cardíaca e SpO2, bem como para o desenvolvimento de novos algoritmos para leitura de parâmetros sanguíneos com base nas propriedades de absorção do vermelho e do infravermelho do corpo humano, principalmente para a saturação de oxigénio no sangue arterial (SpO2) e frequência cardíaca (HR).

Como funciona a medição de SpO2 com base na luz LED IR e vermelha com este sensor MAX30100

A medição da saturação de oxigénio da hemoglobina (HbO2) através da medição da absorção da luz vermelha e IR dos componentes pulsantes foi introduzida em 1935 por Karl Matthes, um médico alemão. No início, não existiam bons fotodetetores e, em vez disso, era usada a banda IR, a banda verde do espetro de luz. À medida que a tecnologia avançou, foram desenvolvidos métodos mais fiáveis de deteção de luz e a luz verde foi substituída pela luz IR. Hoje em dia, algoritmos avançados permitem a separação entre os sinais do sangue arterial pulsante e do sangue venoso em movimento, possibilitando medições mais precisas e fiáveis. O sensor deste módulo, o MAX30100, é um IC moderno e integrado de oxímetro de pulso e sensor de frequência cardíaca.

Este sensor tem dois LED's integrados com LED's VERMELHOS e IR, que são usados para emitir os respetivos comprimentos de onda. Os comprimentos de onda destes LED's são, respetivamente, 660nm e 880nm. A luz refletida é detetada por um elemento fotodetetor vermelho/IR e amostrada por um ADC delta-sigma de 16 bits com baixo ruído. A frente analógica do sensor MAX30100 inclui uma secção Ambient Light Cancellation (ALC), que elimina a poluição luminosa do elemento fotodetetor. O ADC de 16 bits é filtrado por um filtro temporal discreto para evitar interferência e zumbido de 50/60Hz. A frequência de amostragem de saída pode ser ajustada de 50 Hz a 1 kHz. Existe também um sensor de temperatura, que pode ser usado para compensar as alterações no ambiente e calibrar as medições.

O sensor MAX30100 possui o buffer FIFO, com 16 palavras de profundidade. O buffer FIFO armazena os valores medidos e pode gerar uma interrupção quando o buffer está cheio, permitindo que a MCU anfitriã execute outras tarefas enquanto os dados são recolhidos pelo sensor.

Os drivers LED integrados são controlados com pulsos de largura selecionável: os pulsos podem variar de 200 µs a 1600 µs. A largura do pulso afeta a profundidade de bits ADC disponível e a frequência de amostragem. A largura de pulso de 1600 µs permite uma resolução máxima de 16 bits com a frequência de amostragem mais alta de 1 ksps, enquanto a largura de pulso de 200 µs permite apenas 100 sps para uma resolução de 16 bits. Ao reduzir a resolução para 13 bits, é possível a frequência total de amostragem de 1 ksps. O controlo da largura do pulso LED, juntamente com a corrente LED programável, permite otimizar a precisão da medição e o consumo de energia. A alimentação dos LED's vem diretamente da linha de 3,3V do mikroBUS™.

Para melhorar as medições, o sensor MAX30100 utiliza um sensor de temperatura. Trata-se de um sensor de temperatura razoavelmente preciso, que mede a temperatura do chip com uma precisão de ±1C no intervalo de -40C a +85C. Este sensor pode ser lido a partir do seu registo de dados e pode ser usado opcionalmente para compensar as medições do sensor para variações na temperatura ambiente. No entanto, existem vários outros fatores externos que podem afetar a precisão do dispositivo: além da temperatura, as medições também podem ser negativamente afetadas por movimento excessivo. Além disso, demasiada pressão pode restringir o fluxo sanguíneo capilar e, assim, reduzir a fiabilidade dos dados. Esses problemas decorrem da natureza do método de medição e devem ser considerados ao desenvolver a sua própria aplicação.

O sensor MAX30100 é alimentado pelo pequeno LDO, que fornece 1,8 V limpos e sem ondulação para a lógica interna e o elemento fotodetetor do sensor. A tensão de entrada também provém da linha de alimentação de 3,3V do mikroBUS™.

Além das linhas I2C do IC do sensor, que são encaminhadas para as respetivas linhas SCL e SDA do mikroBUS™, a linha de interrupção do sensor também é encaminhada para o pino INT do mikroBUS™. Ao definir o registo INT correto, a interrupção pode ser gerada e ativada para 5 fontes diferentes: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. A interrupção power ready está ativada por defeito e não pode ser desativada no software, mas todas as outras interrupções podem ser desativadas ou ativadas.