Pulzný oximeter a CO meter

Project topic

Projekt sa zaoberá tvorbou pulzného oximetra a CO metra. Uvažované využitie je v ľahkom športovom lietadle na riešenie dvoch problémov. Prvým problémom je, že kabína lietadla je vyhrievané tepelným výmenníkom od výfuku, a v prípade praskliny na výfukovom potrubí a zapnutom kúrení môže do priestoru kabíny vnikať oxid uhoľnatý [1], bezfarebný plyn bez zápachu, ktorý sa viaže na hemoglobín. [2] Druhým problémom je problematika letov vo veľkých výškach, kde vplyvom klesajúceho tlaku dochádza k nedokysličovaniu krvi [3].

Task

Cieľom projektu je vytvoriť prístroj s dvomi funkciami:

meranie CO, ktorý dokáže upozorniť na neprípustné hodnoty CO vo vzduchu
meranie okysličenia (saturácie) krvi

Solution

Meranie koncentrácie CO

Na meranie koncentrácie CO (jednotka je ppm - parts per million) používame senzor MQ7. Tento senzor má však problém s citlivosť na vodu [4], kvôli čomu sa jeho pracovný cyklus skladá z dvoch fáz: Ohrievacej a chladiacej. Počas ohrievacej, ktorá trvá 60s dochádza k odparovaniu vody zo senzora. Nasleduje chladiaca fáza, ktorá trvá 90s a na jej konci dochádza k meraniu výstupnej hodnoty senzoru.

Senzor je treba skalibrovať, čo sme ešte neurobili, keďže sme ešte nemali k dispozícii referenčný CO meter.

Meranie saturácie krvi kyslíkom

Meranie saturácie krvi kyslíkom vykonávame neinvazívnou metódou, presvecovaním prstu červeným (660 nm) a infračerným (940nm) svetlom. Princíp činnosti je, že okysličený hemoglobín absorbuje viac infračerného svetla a málo červeného, kým pri neokysličenom je to presne naopak [5].

Prístroj teda striedavo presvecuje prst červenou a infračervenou LED diódou, a zistením hodnoty tzv.

R = (((max(RED)-min(RED))/min(RED)) / ((max(IR)-min(IR))/min(IR)))

[6] je možné na základe zjednodušeného vzťahu

SPO2 = kR+q

[7] stanoviť saturáciu krvi kyslíkom. Čo sa týka konštánt

k, q,

na zistenie ich presnej hodnoty je opäť treba použiť kalibráciu referečným oximetrom, ale väčšina zdrojov sa zhoduje približne na hodnote

k=-22 a q=105

Merania spracovávame pomocou Arduina a výsledky zobrazujeme na LCD displeji 16x02. Tento displej má RGB podsvietenie a svojim sfarbením signalizuje, či sú hodnoty v poriadku.