Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 21 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Nội dung
`TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K Ỹ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ CẢM BIẾN Y SINH Đề tài: CẢM BIẾN ĐO NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU MAX30100 TP HCM, tháng 05 năm 2019 LỜ I CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng g ắn liền vớ i sự hỗ tr ợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù tr ực tiế p hay gián tiế p ngườ i khác Trong su ốt thờ i gian k ể từ khi nghiên cứu đề tài đến nay, nhóm nhận đượ c r ất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của thầy Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trườ ng Duy tận tâm hướ ng dẫn nhóm tất cả tâm huyết mình, tạo điều kiện cho chúng em làm đề tài đóng góp ý kiế n cho nhóm su ốt thời gian làm đề tài Làm vi ệc vớ i thầy chúng em đượ c học hỏi r ất nhiều điều bổ ích Trong q trình nghiên c ứu đề tài, nhóm chúng em khơng sót kh ỏi sơ suất, mong thầy bỏ qua ch ỉ dẫn nhóm em làm t ốt hơn. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚ I THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm cảm biến 1.2 Phân loại cảm biến 1.3 Khảo sát phương pháp đo nướ c CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT THỰ C TIỄN. 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Quá trình vận chuyển Oxy thể 2.3 Độ bão hòa oxy máu 2.4 Tại cần phải xác định nồng độ của oxy bão hòa máu? CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN MAX30100 3.1 Giớ i thiệu 3.2 Đặc điểm cảm biến 3.3 Sơ đồ chân thông số k ỹ thuật 10 3.4 Nguyên lý hoạt động 11 CHƯƠNG 4: MỘT SỐ Ứ NG DỤNG CỦA CẢM BIẾN MAX30100 14 PHẦN 3: K ẾT LUẬN. 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 PHẦN 1: TỔNG QUAN Lý chọn đề tài Dấu hi ệu sinh tồn c s ự sống bao gồm d ấu hi ệu: mạch, nhiệt độ, huyết áp, nhị p thở Trong ca c ấ p cứu khẩn cấp ngườ i ta luôn ph ải đo thông số này để theo dõi bệnh nhân Ngày nay, khoa h ọc phát triển người ta đưa thêm vào dấ u hiệu sinh tồn thứ nồng độ bão hịa Oxy máu Nếu máu thi ếu oxy phản ứng oxy hóa thể sẽ chậm khơng đủ đáp ứng nhu cầu lượng cho thể , ngồi ra, thiếu oxy sẽ ảnh hưởng đến q trình trao đổi chất, thể sẽ không thể đào thải chất độc ngồi… Do đó, đối vớ i ngườ i bệnh cả người bình thườ ng, việc xác định nhanh chóng xác n ồng độ oxy bão hịa máu h ết sức cần thiết Báo cáo nh ằm tìm hiểu về cảm biến đo nồng độ oxy máu MAX30100, phương pháp đo nồng độ bão hòa Oxy máu, cách k ết nối sử dụng cảm biến để làm sản phẩm phục vụ cho sống Mục tiêu nghiên cứ u Tìm hiểu về cấu tạo, đặc điểm k ỹ thuật, nguyên lý ho ạt động ứng dụng cảm biến đo nồng độ oxy máu MAX30100 Đối tượ ng, pham vi nghiên cứ u Đề tài tậ p trung chủ yếu vào tìm hi ểu nghiên c ứu về cảm biến MAX30100, không sâu vào thiết k ế máy đo nồng độ oxy máu MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚ I THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm cảm biến Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượ ng vật lý đại lượ ng tính ch ất điện cần đo thành đại lượ ng có thể đo xử lý đượ c Các đại lượng đo (M) thườ ng khơng có tính chất điện (như nhiệt độ , áp suất, tr ọng lượng…) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dịng điệ n hay tr ở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá tr ị của đại lượng Đặc trưng (s) hàm đại lượ ng cần đo (M) S = F(M) Ngườ i ta gọi (S) đại lượng đầ u phản ứng cảm biến (M) đại lượ ng đầu vào hay kích thích (có ngu ồn g ốc đại lượ ng c ần đo) Thông qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá tr ị (M) 1.2 Phân loại cảm biến Có nhiều loại cảm biến khác chia hai nhóm chính: Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động, gia tốc, từ trườ ng, tr ọng trườ ng, Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ PH, các ion, hợ p chất đặc hiệu, khói, Các loại cảm bi ến sử dụng phổ biến đượ c phân loại d ựa số liệu cảm biến điện điện thế hoặc cảm biến từ, cảm biến độ ẩm, cảm biến vận tốc chất lỏng hoặc cảm bi ến dòng chảy, cảm bi ến mức, cảm bi ến khí, cảm bi ến áp suất, cảm bi ến nhiệt MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 nhiệt nhiệt độ, cảm biến tiệm c ận, cảm bi ến quang học , Cảm bi ến vị trí, cảm biến hóa học, cảm biến mơi trườ ng, cảm biến chuyển đổi từ, vv…. 1.3 Khảo sát phương pháp đo ngồi nướ c Có r ất nhiều phương pháp để đo xác định nhị p tim khác ngồi nước Nhìn chung phương pháp đo giố ng nhau, chỉ khác ở hình thức đo chia làm ba phương pháp là: thủ công, xâm lấn, không xâm lấn Phương pháp 1: Phương pháp thủ công Đo nhị p tim b ằng nhấn ngón tay: Sử dụng măt ngón tay áp sát vào m ặt cổ tay bên - ch ỗ có nế p gấ p cổ tay (hai tay ngượ c nhau) Bấm nhẹ vào cảm thấy nhịp đậ p Nếu cần thiết, có thể di chuyển ngón tay xung quanh bạn cảm thấy nhịp đập Sau dùng đồ ng hồ để xác định số nhị p tim Hoặc đặt ngón tay vào bên cổ nơi giao giữ a khí quản lớ n ở c ổ Bấm nhẹ cho đến bạn cảm thấy nhịp đậ p Hình: Cách đo thủ cơng tay Đo nhị p tim dùng ống nghe: đeo tai nghe kiể m tra ống nghe, mùa đông cần xoa làm ấm loa nghe trước nghe Đặ t ống nghe lên v ị trí nghe tim, lần đặt ống nghe 10 -20 giây Sau dùng đồng hồ để xác định số nhị p tim MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 Hình: Đo thủ công ống nghe > Nhận xét: phương pháp phổ bi ến ,đơn giản, dễ đo Chi phí đo khơng đáng k ể K ết qu ả đo có độ chính xác ph ụ thu ộc vào người đo, có sai sót chênh lệch thờ i gian đếm người đo đồng hồ đếm thờ i gian Tốn nhiều thờ i gian, công sức để đo. Phương pháp 2: Phương pháp xâm lấ n Sử dụng điện cực để đo nhị p tim khoảng thời gian, dòng điệ n từ nguồn sẽ đi qua điện cực vào thể r ồi phản hồi lại thông tin nh ịp tim Trước đo phả i cần lưu ý v ấn đề: không ăn uống, không sử dụng loại ph ấn, dầu hay mỹ ph ẩm vùng ngực Các điện c ực s ẽ đượ c g ắn lên vùng ngực đượ c c ồn kh ử trùng, dùng dán cố định dây điện cực, dụng cụ sẽ đượ c khởi động đo liên tụ c từ 24-48 tiếng, dữ liệu sẽ được lưu trữ vào bộ nhớ > Nhận xét: là phương pháp có độ chính xác cao, đượ c sử dụng nhiều bệnh viện, trung tâm khám s ức khỏe, có thể đo đượ c nhiều thơng số trong khoảng thờ i gian Nhưng gây tác d ụng phụ dị ứng da tiếp xúc dòng điện c ực hay MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 chất để dán cố định, gây cảm giác khó ch ịu Vì thiết b ị hiện đại nên sai số trung bình thiết bị đo 1% chi phí trung bình mỗ i lần đo 150 USD. Hình: Đo điệ n cực Phương pháp 3: Phương pháp không xâm lấ n Khi tim đậ p, máu s ẽ đượ c dồn khắp thể qua động mạch, tạo sự thay đổi về áp suất thành động mạch lượ ng máu chảy qua động mạch Vì thế ta có th ể đo nhị p tim cách đo sự thay đổi Khi lượng máu thành độ ng mạch thay đổi sẽ làm thay đổi mức hấ p thụ ánh sáng động mạch, tia sáng đượ c truyền qua động m ạch cường độ ánh sáng sau truyền qua sẽ bi ến thiên đồng b ộ v ớ i nh ị p tim Khi nhịp tim giãn ra, lượng máu qua độ ng mạch nhỏ nên hấ p thụ ít ánh sáng, ánh sáng sau truyền qua động mạch có cường độ lớ n, ngượ c lại tim co vào, lượng máu qua độ ng mạch l ớn hơn, ánh sáng sau truyền qua độ ng mạch sẽ có cường độ nhỏ hơn.Ánh sáng sau truyền qua ngón tay g ồm hai thành phần AC DC + Thành phần DC đặc trưng cho cường độ ánh sáng cố định truyền qua mô, xương tĩnh mạch MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 + Thành phần AC đặc trưng cho cường độ ánh sáng thay đổi lượng máu thay đổi truyền qua động mạch, tần số của tín hiệu đồng bộ vớ i tần số của nhị p tim Hình 2.3: Đo bằ ng quang học > Nhận xét: có độ xác cao, đơn giản, dễ sử dụng, thiết b ị gọn nhẹ, sử dụng thoải mái, không gây khó ch ịu, thời gian đo nhanh Các phương pháp quang họ c có đánh giá sai số 15% chi phí trung bình 20USD Ngồi cịn r ất nhiều phương pháp khác để đo nhịp tim điện tâm đồ, Phonocardiogram (PCG), huyết dạng sóng áp lực xung mét, phương pháp đo đượ c sử dụng nhiều lâm sàng nhìn chung r ất tốn MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT THỰC TIỄN 2.1 Cơ sở lý thuyết Sự cần thiết Oxy máu Cơ thể con ngườ i cần oxy để sống Đối với thể ngườ i cần cho trình hơ h ấ p, cần cho q trình oxy hóa x ảy thể T ất cả quan thể đều cần oxy để chuyển hóa chất não tim quan r ất nhạy cảm vớ i việc thiếu oxy 2.2 Quá trình vận chuyển Oxy thể Oxy vận chuyển thể nhờ gắn với loại protein có chứa sắt tên hemoglobin (Hb) có hồng cầu Sau nhịp thở vào, Oxy gắn với Hb máu chúng qua mao mạch phổi Tim bơm máu khắp thể để cung cấp Oxy cho mô Oxy vận chuyển máu dạng kết hợp kết loạt phản ứng thuận nghịch xảy oxy Hb để tạo thành oxyhaemoglobin (HbO 2) Sự kết hợp O2 Hb tỉ lệ thuận với phân áp oxy máu Khi phân áp oxy tăng dần từ – 100mmHg, tỷ lệ % hòa tan HbO 2 cũng tăng dần tói 97% Ngược lại, phân áp oxy giảm từ 100 – 0mmHg tỷ lệ % bão hịa HbO2 cũng giảm dần theo tỉ lệ đó. 2.3 Độ bão hịa của oxy máu Do khí oxy vận chuyển dạng hòa tan nhỏ so với dạng kết hợp nên nồng độ oxy bão hòa máu chủ yếu xác định tỷ lệ % hịa tan HbO Một phân tử Hb gắn với phân tử oxy Nếu tất phân tử Hb máu gắn với oxy, lúc ta nói độ bão hịa oxy 100% Hầu hết phân tử Hb gắn với oxy chúng qua phổi Một người khỏe mạnh bình thường thở khơng khí mực nước biển có độ bão hịa oxy động mạch 95 – 100% Độ bão hòa oxy: SpO 2 = (2 ) (2 )+() × 100% C (Hb): nồng độ hemoglobin khơng bị oxy hóa (nhạy với ánh sáng hồng ngoại) MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 C (HbO2): nồng độ hemoglobin oxy hóa nhạy với ánh sáng đỏ) Các thông số chịu ảnh hưởng độ cao vị trí địa lý Máu tĩ nh mạch trở từ mơ có chứa Oxy độ bão hòa thường khoảng 75 % 2.4 Tại cần phải xác định nồng độ oxy bão hòa máu? Khi thể hoạt động tiêu tốn lượng thể đòi hỏi thường xuyên cung cấp lượng qua oxy hóa chất dinh dưỡng, q trình xảy chủ yếu mô tế bào Nếu máu thiếu oxy phản ứng oxy hóa chậm không đủ đáp ứng nhu cầu lượng cho thể, thiếu oxy ảnh hưởng đến trình trao đổi chất thể, thể khó đào thải chất đọc ngồi Do đó, người bệnh người bình thường việc xác định nhanh chóng xác thơng số nồng độ oxy bão hịa máu cần thiết MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN MAX30100 3.1 Giới thiệu Module tích hợ p Cảm biến MAX30100 hãng Maxim, có kh ả năng đo đượ c nồng độ Oxy máu nhịp tim Đó cảm biến quang học, Cảm biến nhị p tim MAX30100 có bộ xử lý tín hiệu tương tự với độ nhiễu thấ p giúp cảm biến hoạt động xác ổn định cao Đồng thời đượ c thiết k ế nhỏ gọn có thể sử dụng làm thiết bị đeo tay dễ dàng giao tiế p vớ i MCU, Arduino Raspberry Pi Cảm biến nhịp tim Oxy máu MAX30100 đượ c ứng dụng nhiều lĩnh vực y sinh, đo nồng độ oxi máu đo nhị p tim C ảm biến sử d ụng phương pháp đo quang phổ biến nay, vớ i thiết k ế và chất liệu mắt đo từ chính hãng Maxim cho độ chính xác độ bền cao, độ nhiễu thấ p Ngoài ra, cảm biến sử dụng giao tiế p I2C r ất dễ tiế p cận vớ i Arduino Hình1: Module tích hợ p C ảm biế n MAX30100 3.2 Đặc điểm cảm biến Tích hợ p IC Max30100 c Maxim cảm biến quang học gồm led đượ c tối ưu giả m nhiễu Sử dụng nguyên lý đo sự hấ p thụ quang học máu MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 Tốc độ lấy m ẫu tr ạng thái led có th ể lập trình đượ c phục vụ cho mục đích tiế t kiệm lượ ng Giao tiế p thông qua k ết nối thông minh I2C Siêu tiết kiệm lượng, giúp tăng tuổ i thọ pin cho ứng dụng đeo tay. Giải pháp tích hợp đo nhị p tim oxi máu m ột thiết bị 3.3 Sơ đồ chân và thông số kỹ thuật Mô tả các chân k ết nối cảm biến nhị p tim MAX30100: Hình 2: Sơ đồ chân MAX30100 Thứ tự chân Kí hiệu Loại Mơ tả VIN Power Nguồn cấ p 1.8V - 5.5V (khuyên dùng 5V) SCL Input I2C SCL SDA I/O I2C SDA INT Output Chân INT MAX30100 IRD Chân IR_DRV MAX30100 RD Chân R_DRV MAX30100 GND Power Điện áp đất 0V Thơng số k ỹ thuật chính: 10 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 IC: MAX30100 Điện áp hoạt động: 1.8 - 5.5 VDC (khun dùng 5V) Dịng hoạt động thấ p: 0.7µA Giao tiế p I2C vớ i chân INT Nhiệt độ hoạt động -400C đến +850C Kích thướ c: 19 x 14 x (mm) Khối lượ ng: 5g 3.4 Nguyên lý hoạt động Hình 3: Sơ đồ khố i hệ thố ng Ánh sáng phát từ đèn led, chiếu vào tay sau bị phản xạ lại Các tia ph ản xạ tr ở lại từ da phụ thu ộc không chỉ trên phổ hấ p th ụ của máu mà b ở i cấu trúc sắc tố của da Nồng độ Oxy bão hoà đo bằ ng phân tích tín hi ệu ánh sáng đỏ và ánh sáng hồng ngoại thông qua nh ịp đậ p Nh ững ánh sáng đượ c thu bở i photodiode sau tán x ạ tr ở lại từ bề mặt da Photodiode hấ p thụ ánh sáng chuyển qua b ộ chuyển đổi ADC, 11 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hi ệu số Ánh sáng từ led vào tế bào bị tán xạ do sự chuyển động c h ồng c ầu tế bào không d ịch chuyển phần ánh sáng tán x ạ đến photodiode máy đo tính tốn đo đượ c giá tr ị Oxy bão hoà máu độ ng mạch Sơ đồ chức năng: Hình 4: Sơ đồ chức năng Hai Led hấ p thụ ánh sáng đỏ và ánh sáng h ồng ngoại với hai bướ c sóng lần lượ t 660nm 880nm Một photodiode hấ p th ụ và t h ợ p ánh sáng t ừ hai đèn Led, chuyển đổi lượng ánh sáng thành dòng điện Sau cho qua ADC chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Bộ xử lý tín hiệu có tích hợ p thêm cảm biến nhiệt độ để bù lại sự thay đổi nồng độ oxy máu SPO2 nhi ệt độ môi trường thay đổ i Sau thơng qua bộ khuếch đại tầng vớ i bộ lọc để loại bỏ nhiễu 50 / 60Hz ti ếng ồn xung quanh 12 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 Hình 5: Sơ đồ cho bộ khuếch đại vớ i bộ l ọc Bandpass Ta có hàm truyền bộ lọc: = 2 32 2 +3 (1+ 2 3 ) 2 (1+ 2 )(1+ ) Độ lợ i: Gain = 2 +3 2 Sau lọc khuếch đại, sau cần đưa qua khối ADC để đọc tín hiệu qua đườ ng I2C ADC với độ phân giải 16 bit Tốc độ dữ liệu đầu ADC có th ể đượ c lậ p trình từ 50Hz đến 1kHz Khối Led Drivers cho phép ch ọn gi ữa hai chế độ đo nồng độ oxy máu đo nhị p tim MAX30100 hệ thống cảm biến nhị p tim nhị p tim hoàn chỉnh đượ c thiết k ế cho nhu cầu thiết bị đeo MAX30100 đượ c thiết k ế có kích thướ c r ất nhỏ mà khơng làm giảm hiệu suất quang điện Bộ xử lý tín hiệu cảm biến cho phép k ết nối vớ i bộ vi điều khiển bộ vi xử lý qua giao tiế p I2C 13 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 CHƯƠNG 4: MỘT SỐ Ứ NG DỤNG CỦA CẢM BIẾN MAX30100 Cảm biến nhị p tim Oxy máu MAX30100 đượ c ứng dụng nhiều lĩnh vực y sinh, đo nồng độ oxi máu đo nhị p tim C ảm biến sử d ụng phương pháp đo quang phổ biến nay, vớ i thiết k ế và chất liệu mắt đo từ chính hãng Maxim cho độ chính xác độ bền cao, độ nhiễu thấ p Ngoài ra, cảm biến sử dụng giao tiế p I2C r ất dễ tiế p cận vớ i Arduino Cách k ế t nố i module c ảm bi ế n nh p ị tim MAX30100 v ớ i A rduino: K ết n ối module MAX30100 Arduino hình bên dướ i Chú ý cần mắc điện tr ở 4.7KΩ kéo lên cho hai đườ ng SCL SDA I2C Hình 6 : Cách kết nối module cảm biến MAX30100 với Arduino Module cảm biến nhị p tim MAX30100 cảm biến đượ c thiết k ế nhỏ gọn ổn định Hoạt động dựa nguyên lý đo nhị p tim phương pháp hấ p thụ quang học Khi áp mặt cảm biến vào da, nơi có mạ ch máu chảy (thường áp vào tai, đầu ngón tay, để dễ k ẹ p) đầu phát sẽ phát ánh sáng vào da Dịng ánh sáng sẽ bị khuếch tán xung quanh Do bị ép vào nên lượ ng máu ở phần c ảm bi ến s ẽ thay đổi, c ụ thể lượ ng máu thành độ ng m ạch thay đổi m ức độ h ấ p thu ánh sáng động m ạch thay 14 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 đổi Do cường độ ánh sáng di chuyển qua cường độ ánh sáng ph ản x ạ v ề c ảm biến biến thiên đồ ng bộ vớ i nhị p tim Về nguyên tắc có thể đặt nguồn sáng Photodiode ở bất cứ nơi cở thể mà có chứa động mạch Nhiễu c ánh sáng môi trườ ng vào Photodiode có th ể coi khơng đổi nên phép đo sẽ càng tin cậy n ếu tín hiệ u ánh sáng Photodiode nhận đượ c lớ n N ếu đặt cảm biế n ở khu ỷu tay hay c ổ tay sẽ có lợ i áp suất máu động mạch biến động r ất lớn, ánh sáng phả i truyền qua bề dày lớ n thể nên bị h ấ p th ụ quá nhiều b ởi mô xương, mà độ nhạy Photodiode có gi ớ i h ạn để thu đượ c k ết quả mong muốn, cường độ nguồn sáng phải lớn, sẽ hao phí lượ ng r ất khó ổn định cường độ nguồn sáng N ếu đặt cảm bi ế n ở vành tai: nơi mà ánh sáng c ần qua b ề dày r ất nhỏ của thể, sẽ có lợi cường độ ánh sáng Photodiode nhận đượ c lớn động m ạch ở bé, mức độ bi ến thiên cường độ ánh sáng nh ận đượ c nhỏ so vớ i toàn bộ ánh sáng nhận đượ c, nên tín hiệu điện nhận khơng đủ độ tin cậy Hình 7: V ị trí đặt nguồn sáng c ảm biế n Vị trí đặt nguồn sáng Photodide h ợ p lý nhất: đầu ngón tay Tuy động mạch ở đây không lớn quãng đườ ng ánh sáng phải truyền qua lại không nhiều nên 15 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 chỉ cần dùng LED để làm nguồn sáng, k ết quả mức độ biến thiên cường độ sáng nhận đượ c lớ n so vớ i tồn bộ ánh sáng nhận đượ c, tỷ số giữa biên độ tín hiệu vớ i chiều đủ lớn để phần xử lý tín hiệu hoạt động đưa kết quả đượ c xác Khi ánh sáng truyền qua đầu ngón tay, ch ỉ bị hấ p phần nhỏ bởi động mạch, phần l ớ n b ị h ấ p th ụ b ởi mô xương điề u may mắn hệ số h ấ p th ụ c mô xương đối vớ i ánh sáng không đổi theo thời gian, nên cường độ ánh sáng Photodiode nhận đượ c sẽ biến thiên theo nh ị p tim chiều, tín hiệu đượ c chỉ hình, hồn tồn tin tưởng tính đồ ng bộ của tín hiệu nhận đượ c vớ i nhị p tim. Đo lượ ng oxy hòa tan máu c ngườ i bệnh: + Nếu lượ ng Oxy máu hòa tan ở khoảng: 97% - 99%: oxy máu t ốt + Nếu lượ ng Oxy máu hòa tan ở khoảng: 94%-96%: oxy máu tốt – Cần cho thở thêm Oxy + Nếu lượ ng Oxy máu hòa tan ở khoảng: 90%-93%: oxy máu thi ếu – Nên có y tá bác sỹ cho tham kh ảo ý kiến đến bệnh viện gần + Bão hòa oxy thấp 90 % cấ p cứu lâm sàng 16 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 PHẦN 3: K ẾT LUẬN Khí oxy r ất cần cho sự sống lồi ngườ i Khí oxy có khí tr ời Khi th ở oxy sẽ vào phổi Máu mà thành ph ần quan tr ọng máu Hemoglobine (Hb) s ẽ vận chuyển oxy từ phổi đến nơi cần thiết thể để đảm bảo sự sống Vì vậy, việc biết đượ c nồng độ oxy máu r ất quan tr ọng Module tích hợ p Cảm biến MAX30100 có khả năng đo đượ c nồng độ Oxy máu nhị p tim Đó cảm biến quang học, phát hai bướ c sóng ánh sáng từ hai đèn LED - LED đỏ và LED hồng ngoại sau đo sự hấ p thụ của xung huyết (pulsing blood) cách thu tín hi ệu thơng qua bộ cảm biến ánh sáng (photodetector) S ự k ết h ợp màu LED đặc biệt đượ c tối ưu hóa để đọc dữ liệu ở đầu ngón tay đượ c ứng dụng nhiều lĩnh vự c y sinh, cảm bi ến sử dụng phương pháp đo quang phổ bi ến hi ện nay, vớ i thiết k ế và chất li ệu m đo từ chính hãng Maxim cho độ xác độ b ền cao, độ nhi ễu th ấ p Ngoài ra, c ảm bi ến s ử d ụng giao tiế p I2C r ất dễ tiế p cận vớ i Arduino 17 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100 MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100MON.CONG.NGHE.cam.BIEN.y.SINH.de.tai.cam.BIEN.do.NONG.do.OXY.TRONG.MAUMAX30100