Podczas wakacyjnej przygody z elektroniką chciałbym zmontować sobie
kilka urządzeń, a przede wszystkim nauczyć się korzystania z opampów i
mikroprocesorów. Jakkolwiek to drugie wychodzi nieźle, bo jest sporo
przykładów i programuję od dłuższego czasu w C, to kwestia kombinacji
elektroniki analogowej i cyfrowej jest znacznie gorzej opisana.
----- zasada działania
Chcę zbudować pulsometr w oparciu o prawo Lamberta-Beera. Wiązka
czewieni/podczerwieni przechodząc przez ukrwioną tkankę ulega
pochłanianiu i rozpraszaniu. Detekcja frakcji zmian intensywności IR/
RED pozwala na ustalenie poziomu utlenowania Hb (oksymetr). Mi jednak
wystarczą zmiany intensywności w czasie w dowolnym z tych pasm
(pulsometr). Wybrałem RED, ponieważ jest to dla mnie bardziej
intuicyjne, widzę jak zachowuje się dioda i jak wygląda mój oświetlony
palec :)
----- podłączenia
Sensor składa się z szeregowego połączenia fototranzystora i opornika
1MOhm. Napięcie na "dzielniku" rośnie, kiedy tranzystor się otwiera.
Dzielnik podpiąłem pod ADC w ATMEGA16 i zobaczyłem prawidłowy rezultat
konwersji dzięki kol. Michoo, który pomógł mi poradzić sobie z
ustawieniem ADC. Rezultat konwersji jest 10bitowy, a palec po
oświetleniu daje w detektorze numeryczny wynik około 300/1023. Nie
widać zmian w czasie, a jedynie składową stałą (składowa zmienna w
czasie jest bardzo niewielka w porównaniu ze stałą).

Widziałem realizacje pulsoksymetrów i są dość skomplikowane, opierają
się o hardware'owe filtry aktywne, a ja chciałbym wykorzystać 1 opamp.
Kupiłem LM358. Zasilać chciałbym go pojedynczo 5v. Odfiltrowanie
składowej stałej chciałbym zrobić przy pomocy kondensatora
sprzęgającego dzielnik z wejściem OPAMP'a. Wzmocnienie ustalić przy
pomocy pętli sprzężenia zwrotnego (stała) i tranzystora (regulowana
przez mikroproc). Czy da się to lepiej/inaczej zrobić ? Jak sterować
tranzystor, żeby uzyskać zmienne wzmocnienie OPAMP'a, najlepiej bez
użycia DAC ?

do góry

On Sat, 31 Jul 2010 00:40:08 -0700 (PDT), Jan Górski wrote:
>Podczas wakacyjnej przygody z elektroniką chciałbym zmontować sobie
>kilka urządzeń, a przede wszystkim nauczyć się korzystania z opampów i

na plaze sobie jedz, albo na kurs latania i poszukaj lepszej pracy -
nie bedziesz mial glupich zachcianek i bedzie cie na nie stac :-)

>Wybrałem RED, ponieważ jest to dla mnie bardziej
>intuicyjne, widzę jak zachowuje się dioda i jak wygląda mój oświetlony
>palec :)

A widzisz jak pulsuje ?
Byc moze to jest twoja zachcianka zeby widziec, i trzeba uzyc IR, w
dodatku jakiejs konkretnej

O ile pamietam to najlepiej bylo mierzyc na platku ucha - cienkie i
bez kosci i dobrze znosi klipsy :-)

>----- podłączenia
>Sensor składa się z szeregowego połączenia fototranzystora i opornika
>1MOhm. Napięcie na "dzielniku" rośnie, kiedy tranzystor się otwiera.
>Rezultat konwersji jest 10bitowy, a palec po
>oświetleniu daje w detektorze numeryczny wynik około 300/1023. Nie
>widać zmian w czasie, a jedynie składową stałą (składowa zmienna w
>czasie jest bardzo niewielka w porównaniu ze stałą).

Ale jest ? moze wystarczy do zmierzenia pulsu.

Tak w ogolnosci mi sie wydaje ze 1M to dosc sporo jak na
fototranzystory. Uzyj mocy .. do zasilania LED :-)

Mozna by tez sie doczytac czy nie jest to za duzo jak na ADC -
niektore czerpia jakis prad ..

>Widziałem realizacje pulsoksymetrów i są dość skomplikowane, opierają
>się o hardware'owe filtry aktywne, a ja chciałbym wykorzystać 1 opamp.

Moze prosciej sie nie da :-)
Poszukaj jeszcze w patentach - dla amatorow ciekawe zrodlo wiadomosci.

>Kupiłem LM358. Zasilać chciałbym go pojedynczo 5v. Odfiltrowanie
>składowej stałej chciałbym zrobić przy pomocy kondensatora
>sprzęgającego dzielnik z wejściem OPAMP'a. Wzmocnienie ustalić przy
>pomocy pętli sprzężenia zwrotnego (stała) i tranzystora (regulowana
>przez mikroproc). Czy da się to lepiej/inaczej zrobić ? Jak sterować
>tranzystor, żeby uzyskać zmienne wzmocnienie OPAMP'a, najlepiej bez
>użycia DAC ?

Tobie mniej trzeba zmiennego wzmocnienia - ty sie musisz uwolnic od
skladowej stalej. Ktora w dodatku jest zmienna.
Tak zeby skladowa zmienna wzmocnic, a skladowa stala nie zablokowala
ci wzmacniacza. Prosty kondensator to za malo. Teoretycznie dobra jest
cewka - ale nie przy tych czestotliwosciach :-)

Zaczalbym od obciazenia zrodlem pradowym, regulowanym w sprzezeniu
zwrotnym.

J.

do góry

On 2010-07-31 09:40, Jan Górski wrote:
> Widziałem realizacje pulsoksymetrów i są dość skomplikowane, opierają
> się o hardware'owe filtry aktywne

Jeśli interesuje Cię tylko ogladanie "lini elektrokardiogramu" to
standardowa dioda oświetlająca palec (czerwona) + fotorezystor w
dzielniku i byle jaki wzmacniacz operacyjny nastawiony na dość spore
wzmocnienie generuje wykres prześliczny (w sensie: zaskakująco dobry jak
na podzespoły za 3zł). W najbardziej prymitywnej formie wciskałem
elektrolit pomiedzy dzielnik z fotorezystorem a opamp. "Ładowalo się"
kilka sekund po wetknięciu na palec, ale potem wykres był gładki i śliczny.

> a ja chciałbym wykorzystać 1 opamp.
> Kupiłem LM358.

Zrobiłem kilka takich zabawek (bez zadnej interpretacji medycznej, tylko
żeby sobie pooglądać) i wsadzałem tam standardowe TL0x2.

I pamiętaj: żarówki enegooszczędne twój wróg. Dają szeroki warkocz 100Hz
po wzmocnieniu i interesujący Cie sygnał gubi się bez prawidlowej filtracji.

do góry

Jan Górski pisze:
> Podczas wakacyjnej przygody z elektroniką chciałbym zmontować sobie
> kilka urządzeń, a przede wszystkim nauczyć się korzystania z opampów i
> mikroprocesorów. Jakkolwiek to drugie wychodzi nieźle, bo jest sporo
> przykładów i programuję od dłuższego czasu w C, to kwestia kombinacji
> elektroniki analogowej i cyfrowej jest znacznie gorzej opisana.

Zobacz, czy projekty z ImagineCup są gdzieś szerzej dostępne - ludzie od
nas robili coś mierzącego skurcze macicy ale na wykresie puls był
idealnie widoczny. (Przy czym *chyba* użyli po prostu 2 elektrod i
wzmacniacza.)


--
Pozdrawiam
Michoo

do góry

Panie, uważam, że jako lekarz powinienem najpierw poznac urzadzenia,
ktore stosuje. A to wcale nie jest takie oczywiste jak Ci sie wydaje.
Chce sobie poprobowac, a poza tym zawsze mnie to interesowalo, tylko
czasu i ochoty bylo malo.

Pulsowanie widac w obu przypadkach, tak masz racje pochlanianie jest
inne dla HbO2 i Hb. Nie widac, bo za malo wzmocnienie dzielnikiem. Tym
niemnniej stala czasowa dobra. Moze z opampem po odfiltrowaniu bedzie
OK.

"O ile pamietam to najlepiej bylo mierzyc na platku ucha - cienkie i
bez kosci i dobrze znosi klipsy :-) " - dobrze pamietasz, ale zle
czytasz. Ma byc odbiciowy, a nie transmisyjny.

"Prosty kondensator to za malo"

?

"W najbardziej prymitywnej formie wciskałem
elektrolit pomiedzy dzielnik z fotorezystorem a opamp. "Ładowalo się"
kilka sekund po wetknięciu na palec, ale potem wykres był gładki i
śliczny"
Sebastian Biały

Skoro dziala, to najwazniejsze. Teraz pora na troche eksperymentów z
opampami, po przeczytaniu Horowitza rozdzialu o wzmacniaczach
operacyjnych.

do góry

> Zobacz, czy projekty z ImagineCup są gdzieś szerzej dostępne - ludzie od
> nas robili coś mierzącego skurcze macicy ale na wykresie puls był
> idealnie widoczny. (Przy czym *chyba* użyli po prostu 2 elektrod i
> wzmacniacza.)
>

"ISIS is a modern and enchanced Cardiotocography (CTG) examination.
This examination is necessary for women after 28 week of pregnancy.
Heart beat of fetus and cramps of uterus are captured, and then they
can be analysed by a doctor. In a classic CTG patient had to go to
hospital with specialist equipment, and stay there for 40 minutes. In
endanged pregnancy, woman should be at hospital every day!"

Pojdejrzewam, ze chodzi o kardiotokograf, sensorem tam jest jakis
element mechanoelektryczny, rodzaj mikrofonu, albo ceweczki
zawieszonej w szczelinie magnesu stalego. Akustycznie zapisuje prace
serca plodu i skurcze macicy (naprężenie ściany jamy brzusznej).
Nowsze tego typu urządzenia chyba mają głowice ultradźwiękowe.

do góry

Jan Górski pisze:
> Pojdejrzewam, ze chodzi o kardiotokograf, sensorem tam jest jakis
> element mechanoelektryczny, rodzaj mikrofonu, albo ceweczki
> zawieszonej w szczelinie magnesu stalego. Akustycznie zapisuje prace
> serca plodu i skurcze macicy (naprężenie ściany jamy brzusznej).
Oidp to ten projekt miał za zadanie ostrzegać przed możliwością
przedwczesnego porodu przez wykrywanie niezauważalnych jeszcze skurczów.
Urządzenie przystosowane do całodobowego monitoringu.

> Nowsze tego typu urządzenia chyba mają głowice ultradźwiękowe.
Tutaj był to projekt studentów 3 roku, jeżeli któryś z doktorów nie
podrzucił im czegoś hi-tec to sami raczej zrobili prosty układ.

--
Pozdrawiam
Michoo

do góry

On 2010-07-31 13:47, Jan Górski wrote:
> opampami, po przeczytaniu Horowitza rozdzialu o wzmacniaczach
> operacyjnych.

Zainteresuj się hasłem "fotopletyzmografia". Pi razy drzwi to jest
rysowanie wykresu pochłaniania promieniowania (najczęsciej swiatła
czerwonego) w naczyniach. Fabryczny "klips" na palec wykrywający tetno z
alarmem miał w środku wlasnie diodę świecącą i fototranzystor. Jednak
jeśli zdjąć przebieg zmian pochłaniania światła wychodzi wykres w którym
widać sinusoide z zaburzeniami które znajomy lekarz okreslil za istotnie
świadczące o czymśtam. Więc przydatnośc może by do diagnostyki niezerowa
nawet w cenie 3zł za części, bo naprawde bardzo latwo to zrobić.

PS. Pierwszy klips na palec zrobiłem ze spinacza do bielizny ... Działał
zaskakująco dobrze. Wiem jednak po tym doświadczeniu, że klips powinien
mozliwie maksymalnie osłonić palec przed wpływem swiatła świetlówek.

do góry

> Oidp to ten projekt miał za zadanie ostrzegać przed możliwością
> przedwczesnego porodu przez wykrywanie niezauważalnych jeszcze skurczów.
> Urządzenie przystosowane do całodobowego monitoringu.

Tak, oprócz tego wiele mówi na temat prawidłowości krążenia płodowo -
łożyskowego i w przypadku nagłych zmian, pojawienia się oscylacji,
należy szybko sztucznie zainicjować akcję porodową, wykonać cesarskie
cięcie, albo przynajmniej pacjentkę przenieść na salę ciąż
zagrożonych.
W domu sens tego urządzenia, jedynie po przeszkoleniu pacjentki, albo
dodaniu "logiki". Jest to dość niewygodne do noszenia, stare aparaty
zapisywały wynik na dłuugim zwoju papieru termoczułego, nic nie stoi
na przeszkodzie, żeby zapisywać to w wybranym formacie na karcie SD, a
odcinki "zmienione" jakoś markować (wstępny opis badania), jak to się
robi z holterem.

Bardzo fajny pomysł na studencki projekt. Szkoda, że, żeby takie
urządzenie przeszło procedurę homologiacji, trzeba dać w łapę tak, że
potem cena poniżej 50x ceny części nie przejdzie.

Powinno się prezentować pacjentowi klauzulę, że lekarz chce stosować
urządzenie bez homologacji, uzyskiwać podpis i wtedy rynek "takich
samych tylko tańszych" mocno by się rozrósł. W reszcie normalne ceny
za sprzęt medyczny.

do góry

Jan Górski wrote:

> sprzęgającego dzielnik z wejściem OPAMP'a. Wzmocnienie ustalić przy
> pomocy pętli sprzężenia zwrotnego (stała) i tranzystora (regulowana
> przez mikroproc). Czy da się to lepiej/inaczej zrobić ? Jak sterować
> tranzystor, żeby uzyskać zmienne wzmocnienie OPAMP'a, najlepiej bez
> użycia DAC ?

moze i da sie, ale najlepiej zrob tak jak na dana chwile uwazasz ze
potrafisz.z tego co piszesz potrzeba ci wzmocnienia rzedu 10x , wzmacniacz
operacyjny tej klasy spokojnie zapewni bardzo liniowe wzmocnienie w takim
zakresie.

ad. regulacji wzmocnienia - zastanow sie czy jest to faktycznie konieczne?
czy nie prosciej po prostu trzymac sie stalego wzmocnienia, a na wejscie ADC
procesora zainstalowac dodatkowy tlumik (np 1:10, zwykly rezystancyjny) -
zalaczany po prostu przez jedna z wolnych nog procesora w razie potrzeby.

takie rozwiazanie przede wszystkim wyeliminuje wplyw temperatury na
tranzystor, a co za tym idzie zapewni 'stabilna' prace i proporcje pomiarow.


--

do góry