Módulo sensor de pulsioxímetro y frecuencia cardíaca MAX30100

El MAX30100 es una solución de sensor para la medición de SpO2 y frecuencia cardíaca. Combina dos LED's, un fotodetector, óptica optimizada y procesamiento analógico de señal de bajo ruido para detectar señales de pulsioximetría y frecuencia cardíaca.

Puede usar este sensor con cualquier microcontrolador como Arduino, ESP8266 o ESP32 y medir fácilmente los parámetros de salud del paciente. Este sensor de pulsioxímetro DIY de bajo coste puede utilizarse en múltiples aplicaciones si es principiante o aficionado a la electrónica.

El sensor MAX30100 puede medir el oxígeno en sangre y la frecuencia cardíaca. Podemos usar cualquier pantalla como una pantalla LCD 16x2 para ver el valor de SpO2 y BPM. La concentración de oxígeno en sangre, llamada SpO2, se mide en porcentaje y la frecuencia cardíaca/pulso se mide en BPM.

tamaño: 30 * 20 mm

Más sobre este módulo

Dispone de un oxímetro y sensor de frecuencia cardíaca avanzados, que funciona sobre la base de dos LED's integrados, un elemento fotosensible y una etapa analógica de alta precisión y avanzada con poco ruido, para mediciones limpias y precisas.

Colocando, por ejemplo, un dedo índice en la parte superior del sensor, puede obtener tanto la frecuencia cardíaca como la saturación de oxígeno en sangre a través de la interfaz I2C.

Funciones como Ambient Light Cancellation (ALC) y los filtros temporales discretos garantizan que la luz ambiental o 50/60Hz no interfieran en las mediciones.

Una de las características más importantes de este dispositivo es su bajo consumo: es posible poner el dispositivo en modo Standby, donde tiene un consumo de energía muy bajo.

En definitiva, este módulo es una solución ideal para diversas aplicaciones relacionadas con la frecuencia cardíaca y SpO2, así como para el desarrollo de nuevos algoritmos de lectura de parámetros sanguíneos basados en las propiedades de absorción del rojo y el infrarrojo del cuerpo humano, principalmente para la saturación de oxígeno arterial (SpO2) y la frecuencia cardíaca (HR).

Cómo funciona la medición de SpO2 basada en luz LED IR y roja con este sensor MAX30100

La medición de la saturación de oxígeno de la hemoglobina (HbO2) mediante la absorción de la luz roja e IR de los componentes pulsátiles fue introducida en 1935 por Karl Matthes, un médico alemán. Al principio no había buenos fotodetectores y, en su lugar, se utilizaba la banda IR, la banda verde del espectro de luz. A medida que avanzó la tecnología, se desarrollaron métodos de detección de luz más fiables y la luz verde fue sustituida por la luz IR. Hoy en día, los algoritmos avanzados permiten la separación entre las señales de la sangre arterial pulsátil y la sangre venosa en movimiento, lo que permite mediciones más precisas y fiables. El sensor de este módulo, el MAX30100, es un IC moderno e integrado de pulsioxímetro y sensor de frecuencia cardíaca.

Este sensor tiene dos LED's integrados con los LED ROJO e IR, que se utilizan para emitir las respectivas longitudes de onda. Las longitudes de onda de estos LED's son 660nm y 880nm respectivamente. La luz reflejada es detectada por un elemento fotodetector rojo/IR y muestreada por un ADC delta-sigma de 16 bits de bajo ruido. La etapa analógica del sensor MAX30100 incorpora una sección Ambient Light Cancellation (ALC), que elimina la contaminación lumínica del elemento fotodetector. El ADC de 16 bits se filtra mediante un filtro temporal discreto para evitar interferencias y zumbidos de 50/60Hz. La frecuencia de muestreo de salida puede ajustarse de 50 Hz a 1 kHz. También hay un sensor de temperatura, que puede utilizarse para compensar los cambios del entorno y calibrar las mediciones.

El sensor MAX30100 dispone de un búfer FIFO de 16 palabras de profundidad. El búfer FIFO almacena los valores medidos y puede generar una interrupción cuando el búfer está lleno, permitiendo que la MCU anfitriona realice otras tareas mientras los datos son recopilados por el sensor.

Los controladores LED integrados se manejan con pulsos de anchura seleccionable: los pulsos pueden variar de 200 µs a 1600 µs. La anchura del pulso afecta a la profundidad de bits ADC disponible y a la frecuencia de muestreo. La anchura de pulso de 1600 µs permite una resolución máxima de 16 bits con la frecuencia de muestreo más alta de 1 ksps, mientras que la anchura de pulso de 200 µs solo permite 100 sps para una resolución de 16 bits. Al reducir la resolución a 13 bits, se posibilita la frecuencia de muestreo completa de 1 ksps. El control de la anchura del pulso del LED, junto con la corriente programable del LED, permite optimizar la precisión de la medición y el consumo de energía. La alimentación de los LED's proviene directamente del rail de 3,3V de mikroBUS™.

Para mejorar las mediciones, el sensor MAX30100 utiliza un sensor de temperatura. Se trata de un sensor de temperatura bastante preciso, que mide la temperatura del chip con una precisión de ±1C en el rango de -40C a +85C. Este sensor puede leerse desde su registro de datos y puede utilizarse opcionalmente para compensar las mediciones del sensor frente a las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Sin embargo, hay otros factores externos que pueden afectar a la precisión del dispositivo: además de la temperatura, las mediciones también pueden verse afectadas negativamente por el movimiento excesivo. Asimismo, demasiada presión puede estrechar el flujo sanguíneo capilar y, por tanto, reducir la fiabilidad de los datos. Estos problemas se derivan de la naturaleza del método de medición y deben tenerse en cuenta al desarrollar una aplicación propia.

El sensor MAX30100 se alimenta mediante el pequeño LDO, que proporciona 1,8 V limpios y sin rizado para la lógica interna y el elemento fotodetector del sensor. La tensión de entrada también procede del rail de alimentación de 3,3V de mikroBUS™.

Además de las líneas I2C del IC del sensor, que se llevan a las respectivas líneas SCL y SDA de mikroBUS™, la línea de interrupción del sensor también se lleva al pin INT de mikroBUS™. Configurando el registro INT adecuado, la interrupción puede generarse y habilitarse para 5 fuentes diferentes: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. La interrupción power ready está habilitada por defecto y no puede deshabilitarse en el software, pero todas las demás interrupciones pueden deshabilitarse o habilitarse.