Bachelorprojekt

Bachelorprojekt: Prototype Pulsoximeter

Repository til bachelorprojektets notebooks, måledata, referencedokumenter og KiCad-hardwaredesign for en prototypisk pulsoximeter til ikke-invasiv måling af arteriel iltmætning (SpO₂).

Systemet bruger to multipleksede LED'er ved 660 nm og 940 nm, en Hamamatsu S1223 fotodiode og en analog signalkæde med transimpedans- forstærker, andenordens Sallen-Key lavpasfilter og et ikke-inverterende gain-trin. Det optiske interface er en modulær 3D-printet fingerklemme, og signalindsamling og -behandling håndteres af en Analog Discovery 3 og en Python-pipeline baseret på ratio-of-ratios-metoden.

Den fulde rapport ligger som thesis.pdf.

Resultater (live demo)

• HR: (51.7 ± 0.3) BPM
• SpO₂: (95.8 ± 1.5) %: proof of concept, ikke klinisk kalibreret
• LED-bølgelængder: 664.99 nm (FWHM 18.30 nm) og 951.79 nm (FWHM 27.25 nm)

Struktur

• notebooks/: Jupyter-notebooks til analyse, plots, målinger og kalibrering.
• data/: måledata, kalibreringstabeller, livemålinger og genererede plots.
• docs/: diagrammer og instrumentkalibrering brugt til dokumentation.
• hardware/kicad/: KiCad-printprojekt og produktionsfiler.
• references/: datablade og artikler brugt som projektreferencer.
• thesis.pdf: den endelige rapport.

Vigtige filer

• notebooks/filtre.ipynb: Bode-analyse af LPF- og HPF-trin.
• notebooks/plots.ipynb: spektrale plots, LED-sammenligninger og projektfigurer.
• notebooks/optokæde.ipynb: simulering af hele optokæden fra LED til signal.
• notebooks/hyperspektral_pixelanalyse.ipynb: pixelanalyse af hyperspektrale .tif-billeder.
• notebooks/spektrometer.ipynb: spektrometeranalyse.
• notebooks/lineær_stage_kalibrering.ipynb: kalibrering af lineær stage.
• live_pulsoximeter_måling.py: selvstændig liveprototype til måling af HR og SpO₂.
• plot_pulsoximeter_målinger.py: genererer rapportplots fra livemålingerne.
• data/live/: livemålinger brugt til rapportens demonstrationsplots.
• data/calibration/: kalibreringsdata og rå Bode-målinger.
• data/plots/: eksportklare figurer til rapport og præsentation.
• hardware/kicad/: kredsløbsdiagram, PCB-layout og produktionsfiler.
• references/datasheets/: datablade for centrale komponenter.

Krav og installation

• Python 3.10 eller nyere.
• Digilent WaveForms SDK installeret (kræves af dwfpy for at tale med Discovery 3).

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate    # Windows: .venv\Scripts\activate
pip install -r requirements.txt

Live pulsoximeter

Kør livevisning med popout-plot:

python live_pulsoximeter_måling.py --cycle-rate 7.41

Regenerer rapportplots fra livemålingerne i data/live/:

python plot_pulsoximeter_målinger.py

Noter

• Lokale editorfiler, Jupyter-cache, KiCad-låse-/historikfiler og genererede backup-zipfiler ignoreres.
• Løse WaveForms-eksporter og rå livemålinger i repo-roden ignoreres. Rå kalibreringsmålinger ligger i data/calibration/, navngivne livemålinger i data/live/, og færdige figurer ligger i data/plots/.

Licens

MIT: se LICENSE.