개요 (OverView) 은산소포화도측정장치 (pulsoximeter) 에적합한센서이다. 또한, 맥파신호를검출할수있는센서이기도하다. 광량검출을위한 photo-diode 와두광원 (LED) 을기본적으로포함하고있다. 광원은빨간색 (RED, 660nm) 과적외선 (IR, 940nm) 이다. 두가지의빛을내는 LED 는서로병렬연결되어있어, 한쪽 LED 가정방향이면다른쪽 LED 는역방향이된다. 이때역방향바이어스전압은 5V 이다. 그리고정방향최대전류는 40mA 이다. 센서연결용커넥터는수컷 DSUB-9 형태이며, SpO2 측정장비에범용적으로연결될수있다. 센서는대개집게손가락에장착하며, 장착시손톱에이물질을바르지않을상태에서손가락을너무꽉죄지않도록자연스럽게장착한다. 장기적으로사용할경우에도같은장소에 2 시간이상머물지않도록주의할필요가있다. 피부탄성과혈액순환을위해최소한 2 시간간격으로센서를다른곳에장착하거나, 충분한휴식후다시장착하는것이바람직하다. [ 맥파센서외형 ] [ 손가락에센서를장착한모습 ] 기능 & 주요특징 (Functions & Key Features) 기능 주요특징 - Nellcor 방식산소포화도측정장치 (pulsoximeter) 에적용할수있는 SpO2 센서 - 성인집게손가락에장착할수있는재사용가능한센서 - DSUB9 커넥터 - 단순히맥파만계측할경우에는적외선광원을사용할필요가없기때문에 LED 를펄스모드가아닌연속모드를구동할수있음 - 투과식 펄스광방식 (SpO2, 맥파 ) 또는투과식 - 연속광방식 ( 맥파 ) 의센서 - 2 가닥의 photo-diode 구동선, 2 가닥의이중 LED(IR, RED) 구동선 - 성인손가락굵기에대응할수있는부드러운집게형센서몸체 - 도선길이 1m, 직경 3.6φ - 단일 Photo-diode 와 Dual LED(IR, RED) 소자사용 1/7 Page DataSheet ID : _DS_V0
블록도 (Block Diagram) RED IR 손가락쉴드판 R:7.5kΩ 2-IR LED+ 3-IR LED- 1-R 6-GND1 5-PD+ 9-PD- 7-GND2 기능블록도 작동원리 (Principle of Operation) - 혈중산호포화도 (SPO2) 를측정하는 pulsoximeter의센서로활용될경우는적외선과적색광의흡수도차이를활용하기때문에같은광원으로서적외선과적색이함께사용된다. - SpO2 측정에서는두광원을펄스형태로서로다른시간에조사하여신호를얻는다. - 심장박동에기인한혈관오동을검출하는맥파검출장치의센서로활용될경우에는적외선이든적색광이든한가지광원이면충분하다. - 맥파측정에서는한가지광원이펄스형태든연속광형태든신호검출에용이한방식으로구동회로를구현하면된다. - 센서집게가손가락피부를너무세게짓눌러신호왜곡이생기지않도록주의할필요가있다. - 센서장착부위가외부광원에직접적으로노출되면안정적인신호를얻기어렵다. 2/7 Page DataSheet ID : _DS_V0
사양 (Specification) 항목내용값단위비고 Vr 역방향전압 5 V 최대값 If 정방향전류 40 ma 최대값 λp Vf LED 방출피크파장 정방향전압 904 nm Typ. 적외선 @20mA 660 Typ. 적색 @20mA 1.6 V Max. 적외선 @20mA 2.2 Max. 적색 @20mA Po 방사전력 / 밝기 7.0 UW/mcd Typ. 적외선 @20mA 8.2 Typ. 적색 @20mA 검출방식혈관요동을검출하는방식광 - 투과식 - - Topr 동작온도 25 C 실온. 주위온도에의한손가락 피부에대한영향이없어야함. Tstg 운송및보관온도 -40 ~ 100 C - L 센서도선길이 센서무게 센서색상 L = 1m 52 g ( 센서전체의무게 ) 아이보리 ( 색상은통보없이변경될수있으며, 실물색상은사진과다를수있음 ) 3/7 Page DataSheet ID : _DS_V0
사용법 (Applications) 손가락에센서착용 [ 주의사항1] 손가락이센서소자에놓이도록충분히깊이손가락을집게속으로넣을것. [ 주의사항2] 손톱이너무길어피부가센서소자면에닿지않으면손톱을자를것. [ 주의사항3] 손톱이이물질 ( 장식용손톱, 메니큐어, 밴드등 ) 에의해가려져있어광투과가어렵게되어있을경우, 이물질을제거하여센서를장착할것. [ 주의사항4] 집게를너무오랫동안장착해둘경우에는올바른계측을보장하지못하므로최소한 2 시간간격으로피부탄성을복원시킨후장착시키거나, 다른곳에장착할것. [ 주의사항5] 측정중에움직임이없도록하고편안한상태를유지할것. [ 주의사항6] 강제로집게센서를열거나센서소자면을짓눌려센서가파손되지않도록주의할것. [ 주의사항7] 측정중직접적인광원 ( 전열기, 적외선치료기등 ) 이센서에노출되지않도록주의할것. [ 주의사항8] 손가락피부의온도는측정중체온을유지할수있어야함. [ 주의사항9] 센서커넥터는정해진규격에맞는것에만연결할것. [ 주의사항10] 커넥터연결을해제할경우에는연결도선이아니라커넥터몸체를잡고뽑을것. [ 센서를손가락에착용하는예 ] 4/7 Page DataSheet ID : _DS_V0
결선 센서의올바른동작을위해다음결선을따라야한다. 기존의활용장비에연결할경우에는커넥터연결방향을올바로확인하여 연결에오류가없도록주의한다. 6 7 8 9 1 2 3 4 5 핀번호결선내용 1 7.5kΩ 저항의한끝단 2 IR LED + 단자 (RED LED 단자 ) 3 IR LED 단자 (RED LED + 단자 ) 4 NC 5 Photo Diode(PD) + 단자 6 내부도선 (PD 신호선 ) 쉴드 +7.5kΩ 저항의다른끝단 7 외부도선쉴드 8 NC 9 Photo Diode(PD) 단자 [ 센서커넥터결선도 ] 5/7 Page DataSheet ID : _DS_V0
센서후단신호처리회로구성과출력파형 본센서는검출신호를직접적으로제공하지않기때문에 LED 구동회로와검출신호처리회로를구현하여직접적으로확인할 수있는신호로변환하여야한다. 다양한구현방식이있을수있으나, 간단한후단신호처리용전형적인회로구성을다음그 림에나타낸다. LED Driver Timing Circuit RED IR RED IR LED Id PD I-V 변환기 S/H - Signal Conditioning [ 이중 LED 를구동해야하는경우의간단한회로구성도. Photo-Diode 의검출전류가 I-V 변환기에유입될때출력전압이 + 방향으로증가한다면, 최종출력신호에서올바른신호극성을위해신호경로에 - (inverting) 과정이포함되어야한다.] 산소포화도계측이아니라, 단순히맥파파형만관찰하고자할경우에는 LED 를연속모드로구동하여신호를얻는다. 아래그림 에간단한구성도제시한다. If LED LED Driver ( 연속구동전류 ) HFP (0.1Hz) Signal Conditioning PPG (A) Id PD I-V 변환기 - 2nd Deriva tive Signal Conditioning SDPPG (B) [ 연속적인 LED 구동전류로맥파신호를얻을경우의간단한회로구성도. 최종출력신호극성이올바르도록 반전증폭기 를 신호경로두었다. HPF 를통해 DC 성분을제거한신호에서 PPG 신호를얻고, 2 차미분한신호경로에서 SDPPG 신호를얻는다.] 6/7 Page DataSheet ID : _DS_V0
연속전류구동모드회로구성으로얻은출력파형을아래그림에나타낸다. [ 주 ] 손가락이너무꽉끼지않도록해야함. 피부탄성이억제되면신호가약해지고왜곡될수있음. ( 채널 1 = (A) 에서얻은 PPG 신호 ; 채널 2 = (B) 에서얻은 SDPPG 신호 ) 7/7 Page DataSheet ID : _DS_V0