Module capteur d’oxymètre de pouls et de fréquence cardiaque MAX30100

Le MAX30100 est une solution de capteur pour la mesure de la SpO2 et de la fréquence cardiaque. Il combine deux LED's, un photodétecteur, une optique optimisée et un traitement analogique du signal à faible bruit pour détecter les signaux de pulsoxymétrie et de fréquence cardiaque.

Vous pouvez utiliser ce capteur avec n’importe quel microcontrôleur tel qu’Arduino, ESP8266 ou ESP32 et mesurer facilement les paramètres de santé du patient. Ce capteur d’oxymètre de pouls DIY économique peut être utilisé dans de multiples applications si vous êtes débutant ou passionné d’électronique.

Le capteur MAX30100 peut mesurer l’oxygène sanguin et la fréquence cardiaque. Nous pouvons utiliser n’importe quel écran, comme un écran LCD 16x2, pour afficher la valeur de la SpO2 et des BPM. La concentration d’oxygène dans le sang, appelée SpO2, est mesurée en pourcentage et la fréquence cardiaque/pulsation est mesurée en BPM.

taille : 30 * 20 mm

En savoir plus sur ce module

Il dispose d’un oxymètre et d’un capteur de fréquence cardiaque avancés, fonctionnant sur la base de deux LED intégrées, d’un élément photosensible et d’une partie analogique avancée à très faible bruit, pour des mesures propres et précises.

En plaçant par exemple un index sur le dessus du capteur, vous pouvez obtenir à la fois la fréquence cardiaque et la saturation en oxygène du sang via l’interface I2C.

Des fonctions telles que l’Ambient Light Cancellation (ALC) et les filtres temporels discrets garantissent qu’aucune lumière ambiante ni le 50/60Hz ne perturbent les mesures.

L’une des principales caractéristiques de cet appareil est sa faible consommation d’énergie : il est possible de le mettre en mode veille, où sa consommation est très faible.

Dans l’ensemble, ce module est donc une solution idéale pour diverses applications liées à la fréquence cardiaque et à la SpO2, ainsi que pour le développement de nouveaux algorithmes de lecture des paramètres sanguins basés sur les propriétés d’absorption du rouge et de l’infrarouge du corps humain, principalement pour la saturation artérielle en oxygène du sang (SpO2) et la fréquence cardiaque (HR).

Comment fonctionne la mesure de la SpO2 basée sur la lumière LED IR et rouge avec ce capteur MAX30100

La mesure de la saturation en oxygène de l’hémoglobine (HbO2) en mesurant l’absorption de la lumière rouge et IR des composants pulsés a été introduite en 1935 par Karl Matthes, un médecin allemand. Au début, il n’existait pas de bons photodétecteurs et, à la place, la bande IR, la bande verte du spectre lumineux, était utilisée. À mesure que la technologie progressait, des méthodes de détection de la lumière plus fiables ont été développées et la lumière verte a été remplacée par la lumière IR. Aujourd’hui, des algorithmes avancés permettent de séparer les signaux du sang artériel pulsatile et du sang veineux en mouvement, ce qui permet des mesures plus précises et plus fiables. Le capteur de ce module, le MAX30100, est un circuit intégré moderne de pulsoxymètre et de capteur de fréquence cardiaque.

Ce capteur possède deux LED intégrées avec les LED ROUGE et IR, utilisées pour émettre les longueurs d’onde respectives. Les longueurs d’onde de ces LED sont respectivement de 660nm et 880nm. La lumière réfléchie est détectée par un élément photodétecteur rouge/IR et échantillonnée par un ADC delta-sigma 16 bits à faible bruit. La partie analogique du capteur MAX30100 comprend une section Ambient Light Cancellation (ALC), qui élimine la pollution lumineuse de l’élément photodétecteur. L’ADC 16 bits est filtré par un filtre temporel discret afin d’éviter les interférences et le ronflement 50/60Hz. La fréquence d’échantillonnage de sortie peut être réglée de 50 Hz à 1 kHz. Il y a également un capteur de température, qui peut être utilisé pour compenser les variations de l’environnement et calibrer les mesures.

Le capteur MAX30100 dispose d’un tampon FIFO de 16 mots de profondeur. Le tampon FIFO stocke les valeurs mesurées et peut générer une interruption lorsque le tampon est plein, permettant ainsi au MCU hôte d’effectuer d’autres tâches pendant que les données sont collectées par le capteur.

Les pilotes LED intégrés sont commandés par des impulsions de largeur sélectionnable : les impulsions peuvent varier de 200 µs à 1600 µs. La largeur de l’impulsion influence la profondeur de bits ADC disponible et la fréquence d’échantillonnage. La largeur d’impulsion de 1600 µs permet une résolution maximale de 16 bits avec la fréquence d’échantillonnage la plus élevée de 1 ksps, tandis que la largeur d’impulsion de 200 µs n’autorise que 100 sps pour une résolution de 16 bits. En réduisant la résolution à 13 bits, la fréquence d’échantillonnage complète de 1 ksps devient possible. Le contrôle de la largeur d’impulsion des LED, ainsi que du courant LED programmable, permet d’optimiser la précision de mesure et la consommation d’énergie. L’alimentation des LED provient directement du rail 3,3V du mikroBUS™.

Pour améliorer les mesures, le capteur MAX30100 utilise un capteur de température. Il s’agit d’un capteur de température assez précis, qui mesure la température de la puce avec une précision de ±1C dans la plage de -40C à +85C. Ce capteur peut être lu depuis son registre de données et peut éventuellement être utilisé pour compenser les mesures du capteur en fonction des variations de la température ambiante. Cependant, plusieurs autres facteurs externes peuvent affecter la précision de l’appareil : outre la température, les mesures peuvent également être affectées négativement par des mouvements excessifs. De plus, une pression trop forte peut rétrécir le flux sanguin capillaire et réduire ainsi la fiabilité des données. Ces problèmes découlent de la nature de la méthode de mesure et doivent être pris en compte lors du développement de votre propre application.

Le capteur MAX30100 est alimenté par le petit LDO, qui fournit un 1,8 V propre et sans ondulation pour la logique interne et l’élément photodétecteur du capteur. La tension d’entrée provient également du rail d’alimentation 3,3V du mikroBUS™.

En plus des lignes I2C du circuit intégré du capteur, qui sont reliées aux lignes mikroBUS™ SCL et SDA respectives, la ligne d’interruption du capteur est également reliée à la broche INT du mikroBUS™. En configurant correctement le registre INT, l’interruption peut être générée et activée pour 5 sources différentes : power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. L’interruption power ready est activée par défaut et ne peut pas être désactivée dans le logiciel, mais toutes les autres interruptions peuvent être désactivées ou activées.