Optyczne czujniki tętna (PPG)

Najpopularniejszą metodą pomiaru pulsu w urządzeniach noszonych (zegarkach sportowych, opaskach fitness) jest fotopletyzmografia (PPG). Optyczny czujnik pulsu składa się z diody LED, która oświetla skórę (najczęściej zielonym lub czerwonym światłem), oraz fotodetektora mierzącego ilość odbijanego światła. Przy każdym uderzeniu serca naczynia krwionośne zmieniają nieco wypełnienie krwią, co wpływa na pochłanianie światła – detektor rejestruje te drobne wahania sygnału. Na tej zasadzie działają moduły z sensorami takimi jak MAX30102 (puls + saturacja SpO₂) czy proste pulsometry na palec. Tego typu czujniki są nieinwazyjne, łatwe w użyciu i pozwalają uzyskać sygnał tętna przykładając sensor np. do palca, nadgarstka lub płatka ucha.

Czujniki pulsu oparte o EKG

Dokładniejszą metodą pomiaru tętna jest rejestracja sygnału elektrycznego pracy serca – czyli elektrokardiografia (EKG). Specjalizowane moduły, jak AD8232, pozwalają na odczyt sygnału EKG z powierzchni ciała za pomocą elektrod przylepnych. Analizując odstępy między kolejnymi załamkami EKG, urządzenie może bardzo precyzyjnie określić puls, a także dostarczyć informacji o rytmie serca. Taki czujnik wymaga jednak bezpośredniego kontaktu elektrody ze skórą (np. na klatce piersiowej, nadgarstku), a sygnał wymaga filtracji i obróbki. Rozwiązania EKG są stosowane w profesjonalnych monitorach medycznych i urządzeniach diagnostycznych, ale dzięki gotowym modułom stały się dostępne również dla hobbystów tworzących własne urządzenia biomedyczne.

Implementacja i zastosowanie czujników pulsu

Czujniki tętna znajdują zastosowanie zarówno w celach zdrowotnych, jak i rekreacyjnych. W ofercie Elektroweb posiadamy m.in. moduły optyczne (np. czujnik pulsu z diodą i fototranzystorem do Arduino) oraz moduł AD8232 z elektrodami do pomiaru sygnału serca. Optyczne czujniki są bardzo wygodne – można je zamontować w opasce na ramię lub palec i odczytywać puls w aplikacji. Sprawdzają się przy aktywnościach sportowych do monitorowania tętna w czasie rzeczywistym. Z kolei moduł EKG umożliwia głębszą analizę pracy serca – oprócz samego pulsu można wykryć arytmie czy ocenić kondycję układu krążenia (oczywiście w ograniczonym zakresie, bo nie zastąpi pełnego EKG klinicznego). Przy korzystaniu z czujników pulsu istotne jest unieruchomienie sensora na ciele (aby zminimalizować zakłócenia ruchowe) oraz kalibracja pomiaru. Dobrze zaprojektowany układ z czujnikiem pulsu pozwoli zbudować np. własny fitness tracker, układ do biofeedbacku czy element systemu zdalnego nadzoru zdrowia.

Optyczne vs elektryczne czujniki tętna: Czujniki PPG są bardziej wygodne (brak kabli, wystarczy przyłożyć do skóry) i mogą mierzyć również saturację krwi, jednak ich dokładność spada przy ruchu lub słabym kontakcie ze skórą. Czujniki EKG zapewniają większą precyzję i stabilność pomiaru, ale wymagają użycia elektrod i starannego przygotowania (np. nawilżenia skóry żelem przewodzącym) oraz są nieco bardziej złożone w obsłudze.