Fonctionnement Capteur SpO2

[invite89d039dc]

Bonjour à tous.

Je travaille sur un projet qui consiste à récupérer le pouls d'un utilisateur via un capteur SpO2 pour le transmettre sur un iPhone.

J'ai réussi à récupérer un capteur SpO2 "défectueux" (Nellcor DS 100 A) pour voir son fonctionnement mais je n'ai quasiment aucune informations sur ce matériel. Je sais qu'il possède une diode infra-rouge, une diode rouge, et un photo transistor mais je ne sais pas si on a besoin des 2 diodes pour récupérer uniquement le pouls. De même, je ne connais pas la référence des diodes, ni leurs tensions d'alimentation, et leur puissance d'émission.

Donc voilà, est ce que quelqu'un peut me renseigner à ce sujet? Comment le pouls de l'utilisateur influence le signal récupéré aux bornes du photo transistor?
Existe-t-il des montages "maisons"?

Merci d'avance
-----

[Tropique]

Tu peux trouver une intro aux principes utilisés ici:
http://www.hpl.hp.com/hpjournal/97feb/feb97a7.pdf

[invite89d039dc]

Merci Tropique, j'ai a peu près compris le principe.

Sinon, des chercheurs dans un laboratoire biomédical m'ont dit que pour une solution portative, le capteur SpO2 n'était pas la meilleur solution (problèmes d'artéfacts lors des mouvements). Ils nous ont donc conseillé de partir sur le même type de capteur utilisé dans le domaine sportif (les kits ceintures/montres avec transmetteur).

Je ne vois pas trop comment ça marche, enfin surtout comment la ceinture capte le pouls (capteur sonore ou electrodes?)

J'ai effectué 2,3 recherches en vain sur internet (notamment auprès des marques Geonaute et Polar).

Merci d'avance

[Tropique]

Le couple ceinture/montre est basé sur de l'ECG, relayée par un lien radio courte distance vers la montre:
http://en.wikipedia.org/wiki/Heart_rate_monitor
Mais on fait maintenant également de la pléthysmographie optique multipoints sur des capteurs de poignet, pour éliminer les artéfacts de mouvements. Je ne sais pas si la résilience équivaut à celle de l'ECG.
D'autre part, il me semble que le signal ECG est assez puissant (pour un signal physiologique), et qu'il doit être possible de le capter et l'amplifier sans aller jusqu'à poser des électrodes directement sur le thorax.
D'autres méthodes émergent, comme les capteurs piézo en couche mince, mais je ne crois pas que la discrimination par rapports aux chocs doit être extraordinaire.
Il y a encore d'autres méthodes, comme le doppler, mais ça devient plus compliqué.
Il y a ici un aperçu de quelques techniques courantes, avec l'ECG détaillée:
http://www.ktu.lt/lt/mokslas/zurnala...78_P_67-70.pdf

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite89d039dc]

Merci d'avoir répondu.

Oui, j'ai compris le principe ceinture/montre (électrodes) en regardant plusieurs docs technique.

Le boss est plutôt partant pour une solution au poignet, et il m'avait donc parlé de la pléthysmographie. Mais est ce que ce capteur donne directement les infos ou il doit y avoir un traitement de signal comme il en existe pour les capteurs SpO2?

Et quand tu dis que le signal ECG est assez puissant pour ne pas avoir besoin d'électrodes, tu penses utiliser quoi pour receptionner le signal?

En fait, on a juste besoin de récupérer le pouls de quelqu'un plus ou moins en mouvement, voilà.

Merci

[Tropique]

La pléthysmographie optique, c'est le premier stade de l'acquisition pour la SpO2: c'est l'extraction du pouls par une mesure d'opacité. Toi tu peux en rester à ce stade, mais il faut quand même conditionner le signal du capteur optique.

Je n'ai pas dit qu'il était possible d'acquérir l'ECG sans électrodes, juste sans électrodes sur le thorax.
Peut-être qu'une électrode sur le bras et l'autre sur l'épaule suffirait p.ex., mais je n'en sais rien, il faut investiguer.

[invite89d039dc]

Donc, ça fonctionne toujours avec le principe d'une diode rouge, une infra rouge et un photo transistor?

[Tropique]

Ce n'est pas nécéssaire d'avoir deux diodes émettrices, on ne cherche pas à différentier les deux types d'hémoglobine, juste à mesurer le flux sanguin.

[invite89d039dc]

Donc il suffit juste de mettre une diode (rouge ou infra-rouge) qui emet un signal en continue. Lorsque la qualité du signal reçu s'atténue, cela va dire qu'il y a un afflux de sang donc une pulsation cardiaque?

Mais, sachant que les capteurs SpO2 ne sont pas utilisés dans le domaine sportif à cause de leur perte de fiabilité en mouvement, je ne risque pas d'avoir le même problème ici?

Merci

[invite89d039dc]

Re

Bon j'ai fait des tests avec des restes de capteur SpO2. J'ai alimenté la diode infra-rouge en continu avec 1,6 Volts, et j'ai branché l'oscillo au photo transistor. J'obtiens ça.

http://img6.imageshack.us/img6/781/tek0000.jpg

Donc apparament ça fonctionne mais il me reste pas mal de boulot (amplifier, filtrer et convertir en numérique).

Voilà, en tout cas merci bien

[Tropique]

Re

Bon j'ai fait des tests avec des restes de capteur SpO2. J'ai alimenté la diode infra-rouge en continu avec 1,6 Volts, et j'ai branché l'oscillo au photo transistor. J'obtiens ça.

http://img6.imageshack.us/img6/781/tek0000.jpg

Donc apparament ça fonctionne mais il me reste pas mal de boulot (amplifier, filtrer et convertir en numérique).

Voilà, en tout cas merci bien

Il vaut mieux travailler en lumière pulsée.
Il y a pas mal de designs tout faits, dans les notes d'application et les brevets. Exemple:
http://focus.ti.com/general/docs/tec...ctName=slaa274
C'est pour de l'oxymétrie, mais qui peut le plus peut le moins, et le pouls est de toutes manières extrait.

[invite89d039dc]

En lumière pulsée?

Autant en continue, j'comprends vite fait le principe :
La diode emet de la lumière filtrée par le doigt (peau+sang absorbant une partie du signal lumineux), et on regarde le signal réçu par le photo transistor. Donc quand on a une impulsion cardiaque, le sang "neuf" filtre encore plus le signal, ce qui est visible sur le signal du photo transistor.

C'est à peu près ça, non?

Mais si on travaille en lumière pulsée, on ne verra le battement que si la diode émet au moment où l'impulsion cardiaque obscurcit le sang, non? On aura 2 états, sang obscurcit ou non obscurcit mais on ne verra pas le changement d'état.

[Tropique]

On pulse à fréquence plus élevée, quelques KHz, pour éliminer la lumière ambiante et faire des amplificateurs AC, sans problème d'offset et de composante continue.

[invite89d039dc]

Bon, j'ai fait un test avec les 2 diodes montées en inverse (le reste du Nellcor DS 100 A). On récupère un signal plus ou moins exploitable (en même j'ai pas trop le choix lol).

On a vraiment besoin des 2 diodes? Si on en prend qu'une seule, avec un signal carré à 10kHz, ça devrait marcher et etre exploitable non? Ou l'alternance IR - R est obligatoire?

Merci

[Tropique]

L'alternance n'est utile que pour la SpO2. Pour le pouls, prends celle qui donne le plus de signal (mais pulse la quand même, pas à une fréquence excessive si le récepteur est un phototransistor).

[invite89d039dc]

Là je viens de faire un test avec uniquement la diode IR (sur un autre capteur, ceux du Nellcor ne sont pas démontable). J'ai eu du mal à avoir un signal mais je l'ai eu quand même. J'ai du pousser la fréquence du signal carré à 100kHz, c'est normal? J'pense vraiment avoir récupéré le rythme cardiaque et pas autre chose.

Mais je dois encore voir pour nettoyer le signal et le rendre exploitable. Il y a des diodes à utiliser en particulier pour ce genre d'applications? (surement la R ou l'IR). Et quel type de photo transistor faut-il utiliser?

Voilà, merci

[Tropique]

100KHz, c'est énormément trop. Il faut se contenter de quelques KHz au max.
Je ne vois pas en quoi ça t'aiderait de démonter le capteur: tu peux laisser une diode inutilisée, soit en laissant le fil en l'air si c'est une config trois fils, soit en appliquant une seule polarité si c'est une deux fils.

Ici, il y a des infos diverses concernant l'utilisation et le choix de composants optiques:
http://www.imagineeringezine.com/tta...C-Handbook.PDF
http://ww1.microchip.com/downloads/e...tes/00243a.pdf
Un exemple de conditionnement en lumière pulsée:
http://www.redcircuits.com//Page41.htm
http://www.discovercircuits.com/DJ-C...tfingersw1.htm

[invite87ef5728]

bonjour,
Je travail actuellement avec ViperGTS62380, je voudrai savoir si un montage simple de photo transistor ( une alim continu et une résistance connecté au collecteur) et l'emetteur sur le commun permetterai - t- il pas de d'avoir des signaux beaucoup exploitable. Enfait je voudrai savoir si ce type de montage pourrai s'appliquer sur ce type de phototransistor. Merci

[invite87ef5728]

Ou il sagit juste d'une simple photoDiode ?

[Tropique]

Que ce soit photodiode ou transistor, c'est le même principe, c'est juste l'ordre de grandeur des résistances et des courants qui change.
Mais dans les circuits professionnels, on emploie normalement pas une simple résistance: si on la fait élevée, on a une bonne sensibilité mais on risque de saturer si la lumière ambiante est importante, et si on la fait basse, on a peu de signal, et un mauvais rapport S/N.
Normalement, le composant est chargé par un circuit gyrateur (voire dans certains cas une self physique) qui permet d'éviter les compromis.
Il y a parfois également un asservissement de la LED émettrice: quand la lumière reçue est trop faible, le courant est augmenté.
Mais si c'est juste pour un circuit de démo, qui ne sera pas utilisé réellement, la solution de la résistance peut fonctionner.

[invite89d039dc]

Question con : est ce que y'a moyen de réaliser ça sans que le prix soit excessif et que ce soit portatif? Parce que si c'est pas le cas, on doit tout de suite changer de solution.

Si on rajoute une résistance au niveau du photo transistor, le signal sera de meilleur qualité alors? A peu près quelle valeur pour la résistance. Après, on peut filtrer et numériser non? On a pas besoin de faire les montages de fou des appareils de mesures Nellcor et compagnie?

[Tropique]

Ben oui: chez moi j'ai un trainer elliptique (low-cost), et dans chaque poignée, il y a ce genre de capteur (plus tous les circuits d'amplification et de conditionnement qui vont avec). Il suffit d'en démonter un et de faire du reverse-engineering si tu veux une source d'inspiration pour une solution low cost, compacte et fonctionnelle.

s montages de fou des appareils de mesures Nellcor et compagnie?

Montages de fou? Je trouve que c'est juste du conditionnement de capteur banal et normal.
Bon apparemment, tu comptais même économiser la résistance... Mais là, ça ne va pas être possible, même pour une démo.
Pour la valeur, on ne sait pas dire à l'avance: il faut alimenter le capteur, le positionner sur une personne "moyenne", et trouver une résistance qui donne une chute de tension d'environ la moitié de l'alimentation. Ce sera proche de l'optimum.

[invite89d039dc]

Bon, le boss est passé, et on part sur une autre solution. Un capteur de pouls qui se fait par une pression du doigts sur un capteur (comme là : http://shopfr.aol.ca/shop/product--c...d_4897128.html).

Mais on garde quand même la solution semi-oxymétrique de côté au cas où.

Mais en tout cas merci beaucoup pour toutes tes infos

[invite87ef5728]

Est ce que quelqu'un quelqu'un aurai une idée sur le fonctionnement de ces capteurs ? Voila 2 jours au l'ont épluche tout le net pour savoir comment fonctionne ces capteurs et pas moyen de trouver une doc technique expliquant le principe et la maniére dont c'est réaliser. Si quelqu'un a des info sur ce systéme de prise de pouls ne seront volontier preneur. ^^

Merci

[Tropique]

A mon avis (vu l'illustration), c'est de l'ECG: le bracelet et le boitier constituent une électrode, et le touch-pad, l'autre. Quand on met le doigt, on complète le circuit (mais je peux me tromper).

[invite89d039dc]

J'ai vu un système où il suffit juste de poser le doigt sur le capteur et il n'y a aucun autre contacts avec le corps. C'est un système qui existe sur Nintendo Wii (http://cgi.ebay.fr/Pack-MAD-CATZ-pou...12126001r22131)

Le principe est le même?

[Tropique]

Pas la moindre idée, ce qui est sûr, c'est que ce n'est pas de l'ECG. Suffit d'en acheter un et de le démonter.

[invite89d039dc]

Bonjour.

Bon, on a trouvé un schéma fait maison pour fabriquer un capteur de pouls de type oxymétrique (http://www.picotech.com/experiments/...ng_heart_rate/) et un autre utilisant des électrodes (http://www.eng.utah.edu/~jnguyen/ecg/instructions.html).

Donc on va commander tout le matériel sur Electronique-Diffusion, et essayer de refaire pareil. Voilà, bye.

[Tropique]

Pour le deuxième lien, à n'utiliser que sur un PC portable fonctionnant sur batterie.
Les alims pour matériel électromédical répondent à des standards totalement différents des alims pour matériel informatique (en supposant même qu'elles y répondent ce qui est loin d'être toujours le cas à l'heure actuelle).
Quand on accroche des électrodes dans la région du coeur, il suffit de courants ridiculement bas pour provoquer une fibrillation. La fréquence de 50Hz est optimale pour ça, et les condensateurs "Y" la laissent passer, surtout si plusieurs équipements sont interconnectés.

[invite89d039dc]

Si j'ai bien suivi, les pertubations du 50Hz peuvent arriver jusqu'aux électrodes et provoquer une fibrilation, et provoquer une fibrilation c'est dangereux, non?

Mais nous, on compte l'utiliser sur un iPhone, donc y'aura surement pas de problème.