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

MAX30102 采用一個(gè) 1.8V?電源和一個(gè)獨(dú)立的 5V 用于內(nèi)部 LED 電源，它可應(yīng)用于穿戴設(shè)備進(jìn)行心率和血氧采集檢測，佩戴于手指、耳垂和手腕等處，標(biāo)準(zhǔn)的12C通信接口將采集到的數(shù)值傳輸給?Arduino?單片機(jī)進(jìn)行心率和血氧計(jì)算。

此外，該芯片還可通過軟件關(guān)斷模塊，待機(jī)電流接近為零，實(shí)現(xiàn)電源始終維持供電狀態(tài)。正因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能，該芯片被大量應(yīng)用在了三星?Galaxy S7 手機(jī)。與前代產(chǎn)品 MAX30100 相比， MAX30102 集成了玻璃蓋可以有效排除外界和內(nèi)部光干擾，擁有最優(yōu)可靠的性能。

原理說明

傳統(tǒng)的脈搏測量方法有三種：

一是心電信號(hào)中提取

二是從測量血壓時(shí)壓力傳感器測到的波動(dòng)來計(jì)算脈率

三是光容積法。

前兩種方法提取信號(hào)都會(huì)限制病人的活動(dòng)，如果長時(shí)間使用會(huì)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(jiān)護(hù)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(diǎn)。

光容積法的基本原理是利用人體組織在血管搏動(dòng)時(shí)造成透光率不同來進(jìn)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(zhuǎn)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(shí)，根據(jù)氧合血紅蛋白(Hb02)和血紅蛋白(Hb)對(duì)紅外光、紅外光的吸收量來計(jì)算。血管隨著心跳舒張和收縮，舒張時(shí)血量多，吸收的紅光紅外光多，收縮時(shí)血量少，吸收的紅光紅外光少。根據(jù)反射到傳感器的光量周期性變化，可以計(jì)算出心率。血氧飽和度計(jì)算公式。

模塊參數(shù)

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

檢測信號(hào)類型:光反射信號(hào)(PPG)

輸出信號(hào)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

注：上圖有誤， SCL、SDA之接線應(yīng)該對(duì)調(diào)才是正確。

使用說明

Step1 安裝鏈接庫。點(diǎn)擊 Arduino 下拉菜單 [工具] > [管理鏈接庫]，開啟「鏈接庫管理員」窗口。

Step2 在上方字段內(nèi)輸入「max30102」，找到「SparkFunMAX3010x Pulse ...」鏈接庫，安裝它。安裝完成后，關(guān)閉窗口。

Step3 點(diǎn)擊下拉菜單 [檔案] > [范例] >[SparkFun MAX3010x Pluse...] ，開啟「Example1_Basic_Readings」。

Step4 上傳程序到 Arduino。

Step5 打開「串行端口監(jiān)控窗口」，將鮑率調(diào)到9600，您就可以看到有數(shù)據(jù)傳到窗口里。

下圖是手指尚未按住模塊時(shí)的數(shù)據(jù)。

下圖是手指按住模塊時(shí)的數(shù)據(jù)。

后記

1. 如果用 I2C_Scan?程序掃描模塊，其地址是0x57。

2. 如果要自定義 SDA、SCL 腳位，可使用Software I2C 程序。

3. 實(shí)際量測心跳和血氧，后續(xù)文章會(huì)詳細(xì)介紹。

4. 如果您手上的是 MAX30100 模塊，因?yàn)檫@個(gè)模塊電路設(shè)計(jì)有誤，可參照下列網(wǎng)址修改電路