Ремонт пульсоксиметра своими руками пошаговая инструкция

Всем привет! Я начинающий радиолюбитель. Дали мне на ремонт пульоксиметр oximeter LK87. Буду описывать все так, как я понимаю:

В приборе 2 диода, один сверху, второй внизу. К плате идет 4 провода. Все они были оторваны. Я разобрался, что красный это плюс, белый минус, зеленый и черный — питание диода, который находится внизу. Припаял все провода. Красный к VCC, белый к GND, зеленый к TXC, черный к RXD. Прибор запустился, но на экране все моргает, прибор никак не реагирует на кнопку включения.

Раз прибор запустился, значит плюс и минус я припаял правильно. ПОлучается вопрос в двух других проводах. Я их отпаял, запустил прибор, и без этих проводов все моргает также, как когда они были припаяны, кнопка включения по-прежнему не реагирует. Я поменял черный и зеленый провода местами, попробовал их подключить к другим двум отверстиям, менял местами в разном порядке, но ничего не меняется.

Дальше я проверил диод, который внизу мультиметром — все работает (есть сопротивление, когда меняю щупы местами мультиметр не реагирует). Прозвонил все провода — все целое, все припаяно хорошо, нет КЗ нигде. Проверил импульсную  кнопку включения — она тоже рабочая. В итоге я не понимаю, что могло сломаться и куда еще смотреть.

Сразу скажу, что советы выбросить его не подходят. Я понимаю что он стоит копейки, но мне важно научиться ремонтировать технику. Если я такой прибор не сделаю, то нет смысла идти дальше.

Еще меня смутило, что отверстия, к которым я припаял провода изначально были как новые. На них не было остатка припоя, как будто все четыре провода вообще были припаяны не в эти отверстия. Всем заранее спасибо, что поможет хоть чем-то.

Планирую купить

+7

Добавить в избранное

Обзор понравился

     Метод измерения сатурации кислорода в крови SpO2 основан на измерении разницы в поглощении объектом определенных длин волн — красной и инфракрасной. Излучающая часть датчика содержит 2 светодиода (светодиодную сборку), обычно включенных паралельно-встречно (катод одного к аноду другого и наоборот). Светодиоды излучают попеременно строго на определенных длинах волн — от этого зависит точность измерения. Далее, прошедшее через палец пациента излучение принимается фотодиодом и поступает на усилитель прибора.
     Как показала практика, на точность метода сильно влияет наличие между излучателем и приемником некоторых зон, которые бы могли являться своего рода светофильтрами. Такими зонами могут быть, например, накрашенные ногти, кожа пальца, смазанная зеленкой, йодом и т. п. Особенно следует остерегаться попадания красящих жидкостей на внутренние поверхности датчика SpO2.
     Ввиду этого фирмы-изготовители настоятельно рекомендуют в случае выхода из строя приобретать новые датчики, а стоят они немало из-за необходимости использования особо точных по длине волны и отдаче светодиодов. Для тех, кто решится на самостоятельный ремонт, приведу пару советов.
     1. По поводу светодиодной сборки — в случае выхода из строя хотя-бы одного свтодиода дальнейший ремонт не имеет смысла. ВНИМАНИЕ ! Ни в коем случае не следует проверять светодиоды датчика сатурации кислорода крови путем прямого подключения к источнику питания (батарейке), только через резистор. Несоблюдение ведет к выходу светодиодной сборки из строя.
     В свое время имел дело с сенсором, у которого был банальный обрыв одного из проводов кабеля — частый случай. Все соединил, пробую — сатурацию на живых людях меряю а результат получаю как у трупов и кривая весьма странная… Оказалось — техник больницы приложился — проверял светит или не светит от трехвольтовой батарейки. Светить — светит, инфракрасный тоже не в обрыве, а погрешность просто дикая!
     2. Паять также следует аккуратно, быстро ни в коем случае не раскаленным паяльником.
     3. В случае необходимости, разборку датчика SpO2 проводить только с тыльной стороны (не с той, которая касается пальца). В противном случае есть риск повредить светофильтры. Для защиты места вмешательства лучше всего использовать прозрачный санитарный силиконовый герметик.
     4. Обязательно проверить отремонтированный датчик SpO2 на разных уровнях сатурации.
     5. Еще о выборе и эксплуатации датчиков SpO2 (сатурации кислорода крови) к реанимационным мониторам, пульсоксиметрам, аппаратам ИВЛ.

     Рис. 1 Схема датчика сатурации кислорода DS-100A фирмы Nellcor

     Рис. 2 Схема адаптера датчика сатурации кислорода DS-100A для реанимационного монитора Argus TM-7 фирмы Schiller

     Рис. 3 Схема датчика сатурации кислорода крови фирмы Bionics (бывшая BioSys)

     Рис. 4 Схема датчика SpO2 сатурации кислорода BioSys (для моделей, выпускавшихся ранее)

Планирую купить

+7

Добавить в избранное

Обзор понравился

     Метод измерения сатурации кислорода в крови SpO2 основан на измерении разницы в поглощении объектом определенных длин волн — красной и инфракрасной. Излучающая часть датчика содержит 2 светодиода (светодиодную сборку), обычно включенных паралельно-встречно (катод одного к аноду другого и наоборот). Светодиоды излучают попеременно строго на определенных длинах волн — от этого зависит точность измерения. Далее, прошедшее через палец пациента излучение принимается фотодиодом и поступает на усилитель прибора.
     Как показала практика, на точность метода сильно влияет наличие между излучателем и приемником некоторых зон, которые бы могли являться своего рода светофильтрами. Такими зонами могут быть, например, накрашенные ногти, кожа пальца, смазанная зеленкой, йодом и т. п. Особенно следует остерегаться попадания красящих жидкостей на внутренние поверхности датчика SpO2.
     Ввиду этого фирмы-изготовители настоятельно рекомендуют в случае выхода из строя приобретать новые датчики, а стоят они немало из-за необходимости использования особо точных по длине волны и отдаче светодиодов. Для тех, кто решится на самостоятельный ремонт, приведу пару советов.
     1. По поводу светодиодной сборки — в случае выхода из строя хотя-бы одного свтодиода дальнейший ремонт не имеет смысла. ВНИМАНИЕ ! Ни в коем случае не следует проверять светодиоды датчика сатурации кислорода крови путем прямого подключения к источнику питания (батарейке), только через резистор. Несоблюдение ведет к выходу светодиодной сборки из строя.
     В свое время имел дело с сенсором, у которого был банальный обрыв одного из проводов кабеля — частый случай. Все соединил, пробую — сатурацию на живых людях меряю а результат получаю как у трупов и кривая весьма странная… Оказалось — техник больницы приложился — проверял светит или не светит от трехвольтовой батарейки. Светить — светит, инфракрасный тоже не в обрыве, а погрешность просто дикая!
     2. Паять также следует аккуратно, быстро ни в коем случае не раскаленным паяльником.
     3. В случае необходимости, разборку датчика SpO2 проводить только с тыльной стороны (не с той, которая касается пальца). В противном случае есть риск повредить светофильтры. Для защиты места вмешательства лучше всего использовать прозрачный санитарный силиконовый герметик.
     4. Обязательно проверить отремонтированный датчик SpO2 на разных уровнях сатурации.
     5. Еще о выборе и эксплуатации датчиков SpO2 (сатурации кислорода крови) к реанимационным мониторам, пульсоксиметрам, аппаратам ИВЛ.

     Рис. 1 Схема датчика сатурации кислорода DS-100A фирмы Nellcor

     Рис. 2 Схема адаптера датчика сатурации кислорода DS-100A для реанимационного монитора Argus TM-7 фирмы Schiller

     Рис. 3 Схема датчика сатурации кислорода крови фирмы Bionics (бывшая BioSys)

     Рис. 4 Схема датчика SpO2 сатурации кислорода BioSys (для моделей, выпускавшихся ранее)

Пульс-оксиметр – полезное и доступное по цене медицинское устройство, которое зажимает один из пальцев и позволяет быстро и легко измерить частоту сердечных сокращений, а также рассчитать насыщение крови кислородом. Недавно был куплен такой пульсоксиметр и после тестов можно кратко объяснить, как работает пульсоксиметр, и что там внутри, в плане работы электроники.

Пальцевый пульсоксиметр

Пульсоксиметр Fingertip – это портативное электронное устройство, которое стало обычным повседневным медицинским оборудованием. Через некоторое время после надевания на палец прибор выдает данные, но требуется несколько секунд, чтобы получить базовые показания и откалибровать уровни датчика. Пульсоксиметр питается от батареи и автономен, а уровень кислорода отображается на встроенном многоцветном дисплее вместе с частотой пульса.

Напомним, что пульсоксиметрия – это неинвазивное измерение сатурации кислорода (SpO). Насыщение кислородом определяется как количество кислорода, растворенного в крови, на основе определения гемоглобина (Hb) и дезоксигемоглобина (HbO 2).

Разборка пульсоксиметра

Пластиковая губка пульсоксиметра удерживает палец между верхним и нижним частями корпуса, соединенных парой асимметричных шарниров, которые соединяют отверстие наверху с прорезью внизу. Нижний корпус содержит пару батарей и источник света, а верхний основную печатную плату с деталями контроллера.

В нижней части особо не на что смотреть, там небольшая пластиковая крышка, которую можно открыть, чтобы увидеть контакты аккумулятора и места пайки для четырех проводов.

В верхнем корпусе находятся все основные компоненты электронной схемы. Вот вид изнутри на верхний корпус с основной печатной платой и панелью OLED-дисплея. Однокнопочный переключатель предназначен для включения схемы и регулировки поворота дисплея.

Основа измерителя – относительно большой микроконтроллер, но нет никакого обозначения, чтобы найти его реальный тип. Справа от микроконтроллера находится схема переключаемого стабилизатора, на 3-контактном чипе и SMD дросселе. Рядом находится пустая область, зарезервированная для пьезозуммера SMD. Последний ключевой компонент – это 8-контактная микросхема, представляющая собой операционный усилитель RS622.

Большинство китайских конструкций пульсоксиметров пальцевых обычно основаны на очень недорогих, но многофункциональных микроконтроллерах, таких как микроконтроллеры серии STM32 (32-разрядные МК от STMicroelectronics).

Точно так же и OLED-дисплей от неизвестного производителя. Дополнительно на печатной плате также есть несколько различных пассивных и активных радиокомпонентов для поддержки основной электроники.

Видно контакты для программирования / отладки UART (VCC / RX / TX / GND), расположенные рядом с MCU. Линия RX идет от контакта 5, а линия TX идет от контакта 6 MCU.

Как работает пульсовой оксиметр

Типичный пульсовой оксиметр (который также измеряет частоту сердечных сокращений) использует две разные длины волн света – 660 нм (красный) и 940 нм (ИК) – для измерения разницы в спектрах поглощения HbO и Hb (Hb поглощает свет при 660 нм, а HbO – при 940 нм).

Проще говоря, инфракрасный и видимый свет от светодиода (источника света), установленного в нижнем корпусе, передается в палец, где свет поглощается гемоглобином и оксигемоглобином в крови. Процент насыщения кислородом рассчитывается микроконтроллером на основе уровней поглощения света от источника.

Над пальцем находится фотосенсор (преобразователь интенсивности света в частоту), установленный в верхнем корпусе, который выдает последовательность импульсов, ритм которой прямо пропорционален интенсивности света, падающего на фотодатчик. TSL237 – лишь один из широко используемых фотосенсоров в этом устройстве.

В стандартном пульсовом оксиметре используется PPG метод определения частоты сердечных сокращений и измерения насыщения крови кислородом на основе характеристик поглощения красного и инфракрасного света оксигенированным и деоксигенированным гемоглобином. Пульсоксиметр попеременно мигает красным и инфракрасным светом через палец на фотодиод. Инфракрасный свет поглощается насыщенным кислородом гемоглобином, в то время как красный свет проходит через него. Кроме того, деоксигенированный гемоглобин пропускает инфракрасный свет и поглощает красный свет. Фотодиод принимает непоглощенный свет от каждого светодиода. Этот сигнал обрабатывается с помощью усилителя трансимпеданса, который представляет свет, поглощенный пальцем.

Пульс-оксиметр своими руками

Основное, что нужно сделать для сборки самодельного измерителя, это подключить соответствующий датчик к микроконтроллеру, чтобы он мог считывать и обрабатывать данные.

Если есть специальный модуль датчика пульсового оксиметра (например, MAX3010x), можно реализовать идею создания пульсоксиметра с Arduino. На рынке представлено множество модулей датчиков пульсового оксиметра и коммутационных плат.

MAX30100 от Maxim – самый популярный датчик пульсоксиметра, широко используемый радиолюбителями и производителями электроники. Другими известными датчиками этой серии являются MAX30102 и MAX30105.

MAX30100 – это интегрированный датчик пульсоксиметрии и контроля сердечного ритма. Он сочетает в себе два светодиода, фотодетектор, оптимизированную оптику и малошумящую аналоговую обработку сигналов для обнаружения сигналов пульсовой оксиметрии и частоты сердечных сокращений.

Это самый распространенный модуль MAX30100 (RCWL-0530). Помимо датчика MAX30100, этот 7-контактный модуль содержит два стабилизатора положительного напряжения (3,3 В и 1,8 В).

Подведём итог

В настоящее время можно как купить готовый, так и сделать свой собственный пульсоксиметр, используя микроконтроллер Arduino и соответствующий модуль датчика.