芭蕉葉上聽雨聲: [Arduino] MAX30102 血氧心律脈搏傳感器(一)

2021年6月28日星期一

[Arduino] MAX30102 血氧心律脈搏傳感器(一)

MAX30102 是一個集成的脈搏血氧儀和心率監測儀生物傳感器的模塊。它集成了一個紅光 LED和一個紅外光 LED、光電檢測器、光器件，以及帶環境光抑制的低噪聲電子電路。

MAX30102 採用一個 1.8V 電源和一個獨立的 5V 用於內部 LED 電源，它可應用於穿戴設備進行心率和血氧采集檢測，佩戴於手指、耳垂和手腕等處，標準的12C通信接口將採集到的數值傳輸給 Arduino 單片機進行心率和血氧計算。

此外，該芯片還可通過軟件關斷模塊，待機電流接近為零，實現電源始終維持供電狀態。正因為其優異的性能，該芯片被大量應用在了三星 Galaxy S7 手機。與前代產品 MAX30100 相比， MAX30102 集成了玻璃蓋可以有效排除外界和內部光干擾，擁有最優可靠的性能。

原理說明

傳統的脈搏測量方法有三種：

一是心電信號中提取

二是從測量血壓時壓力傳感器測到的波動來計算脈率

三是光容積法。

前兩種方法提取信號都會限制病人的活動，如果長時間使用會增加病人生理和心理上的不舒適感。而光容積法脈搏測量作為監護測量中最普遍的測量方法之一，其具有方法簡單、佩戴方便、可靠性高等特點。

光容積法的基本原理是利用人體組織在血管搏動時造成透光率不同來進行脈搏和血氧飽和度測量的，其使用的傳感器由光源和光電轉換器兩部分組成。通過繃帶或夾子固定在病人的手指、手腕或耳垂。測血氧飽和度時，根據氧合血紅蛋白(Hb02)和血紅蛋白(Hb)對紅外光、紅外光的吸收量來計算。血管隨著心跳舒張和收縮，舒張時血量多，吸收的紅光紅外光多，收縮時血量少，吸收的紅光紅外光少。根據反射到傳感器的光量周期性變化，可以計算出心率。血氧飽和度計算公式。

模塊參數

電路板尺寸: 15*20mm

電路板厚度: 2.5mm

模塊功能:測心率、測血氧濃度、測溫度

供電電壓: 3.3~5V (經測試使用3.3~5V皆可)

檢測信號類型:光反射信號(PPG)

輸出信號接口: I2C 接口

通信接口電平: 3.3V

紅光LED峰值波長: 650nm-670nm

紅外線LED峰值波長: 870nm-900nm

電路接線

Arduino Max30102