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PPG心率检测模块

童木木i
发布于2022-07-19 09:33:37
CC BY-NC协议 分类:医疗电子 侵权投诉
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简介:

PPG心率检测方案,目前在主流的血氧仪、智能手环、智能手表中都是基于这种方法进行心率、血氧、脉搏的数据检测、分析

一、产品简介:

本模块通过对人体指尖血液对绿光的吸收率进行检测,通过 PPG(光电容积脉搏波描记法)、脉搏波检测算法计算脉搏的数据,从而反映人体心率的情况;该模块在检测过程中电路与人体无直接接触、无痛、无副作用,其次检测过程便携、方便、快速。利用 PPG 检测脉搏波反映人体心率的情况,对于长期监测人体心血管状态和三高(血压、血脂和血糖)有着非常大的应用价值。该模块旨在将 硬件 程序算法 提供给大家进行参考、学习,模块的检测数据仅供参考,目前 未经过临床试验 专业机构的鉴定切记请勿将 该模块的数据用于医学参考、商业用途等


二、应用场景:

1、人体脉搏、心率数据检测、分析;

2、人体脉搏波形数据监测、生理信息分析;

3、学习、实验、DIY制作等非医学参考、非商业用途;


三、产品概述:

1、PPG心率检测模块,采用高密度四层板PCB设计,外观小巧精美;

2、采用华大 HC32F005C6PA MCU,通过低噪声运放对PPG光信号进行放大、滤波、降噪等处理,结合脉搏波检测算法,对脉搏波数据进行实时监测、分析、计算;

3、通过电脑端上位机,可以实现脉搏波形实时显示、心率数据实时查看、波形静态截图、波形动态录制保存等功能;


四、产品参数:

1、采用华大32位单片机 HC32F005C6PA,ARM M0+内核;

2、采用四通道低噪声运放 GS8634-SR ,实现对PPG光信号的放大与数据滤波处理;

3、PPG光信号采用 绿色LED发射管,对应波长选择范围:525nm、660nm、940nm;

4、PPG光信号接收管采用 PD70-01C/TR7;

5、电源输入采用TYPE-C接口 5V输入,采用低噪声 5V 转 3V3 LDO, CL9195A33L5M 最大输出电流500mA;

6、串口通讯采用板CH340N,波特率115200;

7、模块【四层板】3D预览图:


PPG心率检测模块硬件项目图1


五、使用说明:

1、该模块需要配合电脑端上位机进行使用,具体使用方法可以查看视频演示;

2、首先需要在电脑上安装CH340 串口驱动,在 附件中“上位机资料” 有提供,点击 CH341SER.EXE 安装即可

3、使用TYPE-C数据线将模块与电脑USB端口进行连接,在上位机中打开对应的端口即可进行测量,程序中默认的波特率为115200;

4、请确保手指轻按在检测区域,压力过大会影响手指血液流动情况,可能会导致检测结果不准确;

5、通过大量实验验证,该模块的检测数据平均心率误差 ≤ 3次/min ,该检测数据仅供参考、不能代替医疗仪器。


六、备注:

1、该模块旨在将 硬件 程序算法 提供给大家进行参考、学习,模块的检测数据仅供参考,目前 未经过临床试验 专业机构的鉴定切记请勿将 该模块的数据用于医学参考、商业用途等;

2、脉搏波动态检测的 程序 算法已经同步打包上传,大家可以根据自己项目进行优化更新,详细见附件 Source_Code_程序源码”;

3、算法 目前只完成了对心率数据的分析、计算,对于血氧数据的分析、检测,会在后续的“血氧仪v1.2” 中进行更新;

4、目前PPG算法还存在几个挑战的问题,虽然采用了低噪声运放对PPG数据进行放大、滤波、降噪等处理,计算的数据还是会受人体移动、说话等因素的影响,会产生噪声对生理信号进行干扰,从而影响检测、计算的数据;所以在模块检测过程中,请不要说话、保持安静身体保持放松的状态,这样测量的数据会更加准确;

5、在通过PD光电管对PPG数据进行采集时,人体的肤色、纹身、伤疤等会影响光信号的反射率,从而影响采集的数据,针对肤色,白色皮肤会比黄色、黑色皮肤的反射率强,可以通过调整Q1、 R4 来改变PPG光信号的发射强度,可以调整 R9、R10 改变低噪声放大器对PPG光信号的放大倍数;

6、该模块主要元件可以根据 BOM 表在嘉立创 SMT、或在立创商城购买,物料成本:30元左右

7、外壳的3D结构文件在附件的 “外壳文件” 中可以找到,推荐大家使用 黑色的尼龙材料 进行打印;

8、附件包含 “PCB装配图.zip”,方便小伙伴们自己焊接,在该模块中 MCU 采用的是芯片内部的时钟,外部的时钟电路(Y1、C10、C11)可以不用焊接。


PPG心率检测模块硬件项目图2



七、演示视频:

视频简单介绍了该模块的硬件结构、使用方法、检测效果......


该模块的功能大家可以将硬件、检测算法移植到自己DIY的手环、手表、血氧仪、便携心率检测设备上进行验证;


各位小伙伴在验证的时候有问题欢迎的在评论区留言,由于个人能力有限,目前算法还不够完善,欢迎各位大佬进行优化、改进、升级;


希望各位小伙伴,点赞、关注,感谢感谢!!!


PPG算法 心率检测 血氧仪验证板 脉搏波检测 HC32F005
最近更新时间 2022-07-19 09:33:37
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